STEM教育的定義與內(nèi)涵探析

田進(jìn)梅

摘要：STEM教育對一國的重大意義為全世界所認(rèn)可，因此，STEM教育得到眾多國家、機(jī)構(gòu)和學(xué)者的研究和實(shí)踐，成果令人矚目。但是STEM教育本身仍然存在爭論。辨析STEM教育必須厘清STEM教育內(nèi)涵、STEM教育中的四門學(xué)科以及STEM素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：STEM教育;科學(xué);內(nèi)涵

一、STEM中的科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)

STEM中的技術(shù)指能帶來經(jīng)濟(jì)效益的科學(xué)知識，比如制造一種產(chǎn)品所需要的系統(tǒng)知識，具體指為滿足人們的現(xiàn)實(shí)需要而采取的手段和方法，即規(guī)范化的技能和技巧，以及實(shí)現(xiàn)技能、技巧的工具或設(shè)備，是人類能力的延伸，是改變世界的力量，是對自然環(huán)境的革新與改造。技術(shù)的根本職能是控制和改造客觀世界?，F(xiàn)代技術(shù)則是科學(xué)應(yīng)用于生產(chǎn)過程的中介。工程課程基于項目，整合多門學(xué)科的知識。技術(shù)和工程是在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，控制和利用自然界，解決社會問題，改造世界。技術(shù)與工程共同以數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)性的工具。生活中大多數(shù)問題需要應(yīng)用多種學(xué)科的知識來共同解決。

二、STEM教育的內(nèi)涵：學(xué)科的疊加？還是學(xué)科的融合？

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科的簡稱，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合。STEM教育的基本目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的STEM素養(yǎng)。STEM素養(yǎng)是比科學(xué)素養(yǎng)外延更大的概念，是一種在STEM四門科目相關(guān)領(lǐng)域，個體按照自然界和社會運(yùn)行方式運(yùn)用知識的能力。通過STEM四門科目的學(xué)習(xí)，具有創(chuàng)造性解決復(fù)雜問題的能力，即具備STEM素養(yǎng)。STEM素養(yǎng)包含科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)，國際經(jīng)合組織（OECD）、美國大學(xué)入學(xué)考試委員會（ACT）、我國教育部高等學(xué)校學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會等專業(yè)機(jī)構(gòu)對科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行了定義[3]。

三、STEM教育的定義：課程？還是教學(xué)理念？

有觀點(diǎn)認(rèn)為STEM教育是一種課程，不是科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)四門學(xué)科的簡單總和，而是將四門學(xué)科有目的地融合為整體，解決真實(shí)世界問題的一門新課程，甚至是跨學(xué)科、跨學(xué)段連貫的課程群。也有觀點(diǎn)認(rèn)為STEM教育是一種學(xué)習(xí)方法和教學(xué)策略，通過引導(dǎo)性的教學(xué)手段將四門學(xué)科融合為整體的方法。隨著對STEM教育的不斷深入研究，還有觀點(diǎn)認(rèn)為STEM教育應(yīng)該有更廣泛的涵義，應(yīng)該加人藝術(shù)（Arts）等與創(chuàng)新相關(guān)的元素，將STEM教育升級為STEAM教育更符合時代的需求[4]。

（一）STEM教育的起點(diǎn)——基于真實(shí)情境的問題解決能力

STEM教育強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生獲得將知識進(jìn)行情境化應(yīng)用的能力，同時能夠理解和辨識不同情境的知識表現(xiàn)，即能夠根據(jù)知識所處背景信息聯(lián)系上下文辨識問題本質(zhì)并靈活解決問題。只有當(dāng)學(xué)習(xí)鑲嵌在運(yùn)用該知識的情境之中，有意義的學(xué)習(xí)才可能發(fā)生。教師在設(shè)計STEM教育項目時，項目的問題一方面要基于真實(shí)的生活情景，另一方面又要蘊(yùn)含著所要教的結(jié)構(gòu)化知識。這樣，學(xué)生在解決問題的過程中，不僅能獲得知識，還能獲得知識的社會性、情境性及遷移運(yùn)用的能力。情境性問題的解決，可以讓學(xué)生體驗(yàn)真實(shí)的生活，獲得社會性成長。

（二）STEM教育的學(xué)習(xí)方式——基于項目式學(xué)習(xí)

基于項目式的學(xué)習(xí)方式是STEAM學(xué)習(xí)的核心方式。在STEAM教育中，學(xué)習(xí)任務(wù)往往是模糊定義的，需要采用項目設(shè)計的方式將獨(dú)立、分散的各學(xué)科知識結(jié)合起來，解決現(xiàn)實(shí)生活中的復(fù)雜問題并落實(shí)其跨學(xué)科的融合特性。這種學(xué)習(xí)活動方式，為學(xué)習(xí)者提供動手做的課堂體驗(yàn)，將他們學(xué)習(xí)到的東西用于應(yīng)對世界重大挑戰(zhàn)，創(chuàng)造、設(shè)計、建構(gòu)、發(fā)現(xiàn)、合作并解決問題。協(xié)作、交互、分享（表達(dá)）、反思、迭代是該類型學(xué)習(xí)活動的核心要素，因此，基于STEAM的學(xué)習(xí)是一種動態(tài)的學(xué)習(xí)

（三）STEM教育的終點(diǎn)——培養(yǎng)高階思維能力

STEM教育就是基于真實(shí)情境下的學(xué)習(xí)與真實(shí)問題的解決，此過程有探究、調(diào)查、設(shè)計、討論等活動充分激發(fā)學(xué)生的積極主動性，而這些活動就是高階思維能力培養(yǎng)的載體，在STEM教育里，學(xué)習(xí)者都是自主學(xué)習(xí)和探究，而不是被動接受知識，所以STEM教育理念融入到科學(xué)課堂中可以達(dá)成全面提升學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo)，有助于學(xué)生高階思維能力的發(fā)展，并促使"思維"逐步走向“精神”，對現(xiàn)代教育事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

四、結(jié)語

由此可見，STEM教育是以真實(shí)問題為起點(diǎn)，以跨學(xué)科為內(nèi)容，以項目式學(xué)習(xí)方法為核心方法，以培養(yǎng)高階思維能力為終點(diǎn)的教學(xué)理念。希望在后續(xù)的研究中可以融合其他研究方法，實(shí)現(xiàn)更科學(xué)、更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯?。隨著STEM教育在世界范圍的廣泛發(fā)展，加之人工智能、大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新人才對于各國來說都至關(guān)重要。希望本文提供的建議和觀點(diǎn)可以給我國STEM教育的研究者以啟示，不斷推動我國STEM教育的發(fā)展，以培養(yǎng)出更多的創(chuàng)新創(chuàng)造型科技人才。

參考文獻(xiàn)

[1]陳明選，蘇珊.STEAM教育視角下教育技術(shù)學(xué)人才培養(yǎng)的思考[J].電化教育研究，2019（3）：27-33.

[2]佚名.STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J].開放教育研究，2015（4）：13-22.

[3]杜文彬.國外STEM教育研究的熱點(diǎn)主題與特點(diǎn)探析[J].電化教育研究，2018（11）：9.