數(shù)學(xué)教育與STEM（STEAM）教育的融合：機遇與挑戰(zhàn)——基于數(shù)學(xué)教育與STEM（STEAM）教育國際學(xué)術(shù)研討會

胡 焱，蔣 秋

數(shù)學(xué)教育與STEM（STEAM）教育的融合：機遇與挑戰(zhàn)——基于數(shù)學(xué)教育與STEM（STEAM）教育國際學(xué)術(shù)研討會

胡 焱1，2，蔣 秋1

（1．西南大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院，重慶 400715；2．重慶三峽學(xué)院數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院，重慶 404130）

STEM（STEAM）教育已成為一種國際發(fā)展趨勢，成為國家發(fā)展戰(zhàn)略的必然選擇，給數(shù)學(xué)教育帶來發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)，這必將助推數(shù)學(xué)教育改革．鑒于STEM（STEAM）教育尚處于探索階段，如何將數(shù)學(xué)教育和STEM（STEAM）教育有機融合還有很長的路要走，目前面對機遇和挑戰(zhàn)，應(yīng)積極做好頂層設(shè)計、選擇好項目實踐、抓好師資培訓(xùn)、開展實施評價．

數(shù)學(xué)教育；STEM（STEAM）教育；機遇；挑戰(zhàn)

1 會議概述

STEAM教育是在STEM教育的基礎(chǔ)上加入藝術(shù)（art）衍生而來，是科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)的有機融合，是培養(yǎng)實踐型、創(chuàng)新型、綜合型人才的重要方式，是促進基礎(chǔ)教育課程改革的有力手段，對中國基礎(chǔ)教育課程改革具有重要價值[1]．順應(yīng)國際基礎(chǔ)教育課程改革的趨勢，結(jié)合中國基礎(chǔ)教育的現(xiàn)實情況，STEM（STEAM）教育在中國基礎(chǔ)教育階段發(fā)展起來．為了更好地探討數(shù)學(xué)教育和STEM（STEAM）教育的融合，2019年11月8—10日在佛山召開了“數(shù)學(xué)教育與STEM（STEAM）教育：課程、教學(xué)和教師教育的機遇與挑戰(zhàn)國際學(xué)術(shù)研討會”．研討會由國際數(shù)學(xué)教育心理學(xué)研究會、西南大學(xué)和佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院（以下簡稱佛科院）聯(lián)合主辦，佛科院數(shù)學(xué)與大數(shù)據(jù)學(xué)院、華南數(shù)學(xué)教育研究院、西南大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院、教育部西南基礎(chǔ)教育課程研究中心承辦．來自美國、荷蘭、澳大利亞、韓國及中國北京、上海、廣東、重慶、香港、浙江、貴州、陜西、海南、內(nèi)蒙古等10個?。▍^(qū)、市）的高校教師、教科院（所）研究人員、博（碩）士研究生、中小學(xué)教師、出版社編審，及致力于教育改革實踐的企業(yè)界人士等四百余人參加會議．

教育部西南基礎(chǔ)教育課程研究中心主任宋乃慶教授主持開幕式，佛科院黨委書記曾崢教授代表組委會，中國教育學(xué)會教育理論刊物分會理事長、中國教育科學(xué)研究院原副院長高寶立教授，佛山市教育局電教站站長區(qū)建峰分別致辭，各方都肯定了此次會議的重大意義，希望借此契機深入探討數(shù)學(xué)教育與STEM（STEAM）教育的融合發(fā)展，為中國學(xué)科教育的創(chuàng)新發(fā)展探索出一條新路子，為中國教育事業(yè)科學(xué)發(fā)展和教育現(xiàn)代化提供重要智力支撐．開幕式末舉行了華南數(shù)學(xué)教育研究院揭牌儀式．

會議共設(shè)17場大會報告和36場分組報告，既有理論層面的探索研究，又有基于課堂觀察、錄像分析、訪談、問卷調(diào)查等的實證研究，內(nèi)容豐富．與會者在充分交流的基礎(chǔ)上，既感受到變革當(dāng)前數(shù)學(xué)教育教學(xué)的迫切需求，同時認(rèn)識到了STEM（STEAM）教育中存在的問題，探討了研究思路、視角和方法，對開展融合數(shù)學(xué)的STEM（STEAM）教育的實踐和研究充滿信心．

2 數(shù)學(xué)教育與STEM（STEAM）教育融合的機遇

2.1 STEM（STEAM）教育已成為一種國際趨勢

近年來，越來越多的發(fā)達國家把STEM（STEAM）教育作為國家戰(zhàn)略發(fā)展的重要選擇．美國是STEM（STEAM）教育的發(fā)起者，1986年美國國家科學(xué)基金會發(fā)布了《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》，隨后又出臺了《聯(lián)邦STEM教育五年規(guī)劃》《2015年STEM教育法案》等政策，以此推動STEM教育的落實和發(fā)展．英國、德國、日本、韓國、芬蘭、澳大利亞等國家也分紛紛效仿，從國家層面重視STEM（STEAM）教育發(fā)展，如2014年英國文化學(xué)習(xí)聯(lián)盟發(fā)布《STEM+ARTS=STEAM》報告，在中小學(xué)開展STEAM教育；日本從2017年開始在中小學(xué)實施STEM教育，計劃2020年將STEM教育納入中小學(xué)生的必修課；2011年韓國教育部發(fā)布《搞活整合型人才教育（STEAM）方案》……中國教育正在走向世界，更應(yīng)緊跟國際教育改革和發(fā)展的步伐，積極借鑒發(fā)達國家的經(jīng)驗，開展STEM（STEAM）教育理論及實踐探索，為國家綜合國力的提升儲備人才．

中國教育科學(xué)研究院國際與比較教育研究所所長、STEM教育研究中心主任王素研究員作了題為“智能時代的STEM教育”的報告，通過對“2019年全球創(chuàng)新指數(shù)”“2019年全國競爭力報告”“失業(yè)與就業(yè)：自動化時代的勞動力轉(zhuǎn)型”等報告的中外比較分析，指出中國需要加強STEAM教育，這是國家安全的需要，是經(jīng)濟發(fā)展的需要，是培養(yǎng)未來人才能力的需要，是新時代教育改革的需要．全國數(shù)學(xué)教育研究會秘書長、少數(shù)民族教育學(xué)會數(shù)學(xué)教育專業(yè)委員會常務(wù)副理事長、內(nèi)蒙古師范大學(xué)代欽教授以1985年美國科學(xué)促進會（AAAS）啟動的“2061計劃”項目為線索，詳細(xì)介紹了“2061計劃”出臺的歷史經(jīng)緯、基本理念、實施導(dǎo)圖等，對中國實施STEAM教育具有積極的借鑒價值．

此外，也有大會報告及小組報告從資優(yōu)教育、學(xué)習(xí)創(chuàng)新、持續(xù)性動機影響因素、教師能動性等方面論述了STEM（STEAM）教育的重要價值．

2.2 STEM（STEAM）教育助力數(shù)學(xué)教育改革

STEM（STEAM）教育實質(zhì)是綜合課程的教育，可以彌補分科教學(xué)較少考慮學(xué)科間聯(lián)系的不足，且STEM（STEAM）教育強調(diào)情境的真實性，通常需要學(xué)生以團隊協(xié)作的方式綜合運用多學(xué)科知識完成項目，有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力．同時，STEAM教育將“A”這一綜合性的人文藝術(shù)融入其中，能幫助學(xué)生優(yōu)化不同學(xué)科知識的理解與應(yīng)用[2]．弗賴登塔爾認(rèn)為數(shù)學(xué)教育的一個關(guān)鍵特征就是密切聯(lián)系現(xiàn)實，強調(diào)了數(shù)學(xué)內(nèi)部與現(xiàn)實世界的聯(lián)系、數(shù)學(xué)與其它學(xué)科的聯(lián)系[3]，而STEM（STEAM）強調(diào)基于真實情境的跨學(xué)科學(xué)習(xí)將有助于數(shù)學(xué)教育的改革與發(fā)展．

宋乃慶教授指出STEAM教育同數(shù)學(xué)教學(xué)改革在理念上相契合，STEAM教育理念通過明確、重構(gòu)、改革、轉(zhuǎn)變的方式，實現(xiàn)與數(shù)學(xué)教育教學(xué)的有機融合，并通過基于現(xiàn)實情境的主題式教學(xué)得以實施．例如，“拉面中的學(xué)問”[4]“行星距離公式”[5]“暑假出游計劃”[6]“舒適的小區(qū)環(huán)境”[7]“向日葵的秘密”[8]“天壇中數(shù)字的秘密”[9]，這些就是很好的素材．華南數(shù)學(xué)教育研究院主任曾崢教授通過對傳教士利瑪竇的研究，探析了中西文化交流中的STEAM元素．全國數(shù)學(xué)教育研究會理事長、北京師范大學(xué)曹一鳴教授探討了現(xiàn)代信息技術(shù)支持下，以數(shù)學(xué)學(xué)科為主導(dǎo)，通過學(xué)科整合的STEM教育培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的模式構(gòu)建和實踐經(jīng)驗[10]．西南大學(xué)張輝蓉教授對構(gòu)建融合STEAM理念的數(shù)學(xué)文化教學(xué)模式進行了探索．

此外，還有學(xué)者做了“基于STEAM教育視角分析中國小學(xué)數(shù)學(xué)教科書”“整合性STEM教育理念下高中數(shù)學(xué)建模教學(xué)模式的構(gòu)建與案例分析”“基于STEAM教育理念的小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)分析”“融合STEAM教育理念的數(shù)學(xué)教育人才培養(yǎng)探析”“融合數(shù)學(xué)的STEM學(xué)習(xí)空間設(shè)計”等報告，從課程、課堂教學(xué)等方面探析了STEM（STEAM）教育對數(shù)學(xué)教育帶來的機遇．

3 數(shù)學(xué)教育與STEM（STEAM）教育融合的挑戰(zhàn)

3.1 有待優(yōu)化的頂層設(shè)計致使融合路徑不明

目前，STEM（STEAM）教育提出僅三十余年，各國仍處于持續(xù)探索之中，STEM（STEAM）教育發(fā)展的頂層設(shè)計還很不完善，亟待優(yōu)化．例如，荷蘭埃因霍溫科技大學(xué)Koeno Gravemeijer教授在報告中探討了數(shù)學(xué)和STEM的關(guān)系，并以實例闡明了數(shù)學(xué)應(yīng)用遠(yuǎn)不止科學(xué)、技術(shù)、工程，分析了提供21世紀(jì)技能的STEM教育給數(shù)學(xué)教育帶來的挑戰(zhàn)，需要重新思考數(shù)學(xué)教育的目標(biāo)．西南大學(xué)長江學(xué)者、香港大學(xué)梁貫成教授在報告中質(zhì)疑“數(shù)學(xué)是科學(xué)的女王嗎？”在對STEM（STEAM）教育與數(shù)學(xué)教育的融合問題深入思考的基礎(chǔ)上，提出“是不是所有的學(xué)生都要學(xué)習(xí)STEM（STEAM）”的擔(dān)憂．王素研究員從數(shù)據(jù)出發(fā)分析了智能時代因為培養(yǎng)目標(biāo)、教育內(nèi)容、教與學(xué)習(xí)的方式、社會倫理、教育公平的改變對教育帶來的挑戰(zhàn)[11]．澳大利亞社會科學(xué)學(xué)院院士、昆士蘭科技大學(xué)Lyn D. English教授分析了STEM研究中明顯不公平的學(xué)科代表性，并對數(shù)學(xué)和設(shè)計過程的代表性不足提出了疑慮．主編、美國德州農(nóng)工大學(xué)李業(yè)平教授從數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)本身的困難出發(fā)，分析了數(shù)學(xué)思維培養(yǎng)需要與STEM教育進一步連接的重要性[12]．

其他與會代表也從師資培養(yǎng)、教材資源開發(fā)、教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)等視角探討了目前實施STEAM教育面臨的各種挑戰(zhàn)，而要應(yīng)對這些挑戰(zhàn)首先要做好的就是STEAM教育的頂層設(shè)計，厘清數(shù)學(xué)在STEAM教育中的定位，明確數(shù)學(xué)教育與STEAM教育的融合路徑．

3.2 豐富多樣的實踐形式帶來的評價困境

為滿足知識經(jīng)濟時代對創(chuàng)新人才的需求，世界各國紛紛開展STEM（STEAM）教育的實踐探索，形式多樣、內(nèi)容豐富，對STEM（STEAM）教育的評價提出了挑戰(zhàn)．美國范德堡大學(xué)Richard Lehrer教授從認(rèn)識論的視角以鮮活的案例呈現(xiàn)了美國在STEAM教育中如何融合數(shù)學(xué)教育．代欽教授考察了美國的“2061計劃”，從數(shù)學(xué)教育文化史的角度分析了美國開展STEM教育的做法．中國STEM教育協(xié)作聯(lián)盟創(chuàng)始主席、中旭天下教育集團總裁、華東師范大學(xué)鄒曉東博士從價值重構(gòu)、協(xié)作創(chuàng)新兩方面介紹了中旭天下教育集團在A-STEM科創(chuàng)教育的實踐探索．佛科院李新暉教授、上海方略集團楊大平董事長都從實踐的角度介紹了各自團隊在STEAM教育中的實踐探索．

與會代表們在大會報告和分組論壇中介紹了豐富多彩的STEAM教育的實踐形式．通過分享與交流，與會代表們也表達了一個共識：目前沒有一個切實可行的辦法來開展STEAM教育的測評，這嚴(yán)重制約了STEAM教育的發(fā)展．宋乃慶教授在報告中談到西南大學(xué)團隊正在進行該方面的探索性研究，期待研究成果早日服務(wù)于教育教學(xué)實踐．

4 應(yīng)對與展望

通過大會近三天的報告和研討，與會代表針對STEM（STEAM）教育給當(dāng)下數(shù)學(xué)教育帶來的挑戰(zhàn)，提出了一些應(yīng)對措施．如宋乃慶教授在報告中談到中國數(shù)學(xué)教育改革應(yīng)融入STEAM教育理念，做好頂層設(shè)計，選擇好數(shù)學(xué)教育在跨學(xué)科實踐活動中的學(xué)習(xí)項目，做好具有STEAM教育理念師資培訓(xùn)，探索STEAM理念下數(shù)學(xué)教育評價等．梁貫成教授談到，將數(shù)學(xué)建模與STEM（STEAM）融合是開展STEM（STEAM）教學(xué)的一條可行路徑．陜西師范大學(xué)胡衛(wèi)平教授系統(tǒng)闡述了中小學(xué)STEM課程體系的建構(gòu)，從制訂融入STEM的學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)、圍繞核心概念整合STEM內(nèi)容、基于學(xué)習(xí)進階確定年級分布、構(gòu)建包括數(shù)學(xué)、科學(xué)、技術(shù)與工程的共通核心素養(yǎng)、開發(fā)學(xué)思維、學(xué)探究和學(xué)創(chuàng)新的活動課程體系、實施STEM有效教學(xué)（思維型教學(xué)）、設(shè)計基于素養(yǎng)的STEM評價方案等進行了詳細(xì)的探討[13]．張輝蓉教授介紹了彰顯STEAM教育理念的數(shù)學(xué)文化PBL教學(xué)模式，包括6個步驟：選擇統(tǒng)整學(xué)科學(xué)習(xí)主題，確立STEAM多層次項目目標(biāo)；開發(fā)設(shè)計良性驅(qū)動問題，全面啟動綜合跨科項目；解構(gòu)多元跨科綜合項目，設(shè)計多項單一子任務(wù)；跟蹤項目活動合作進度，引導(dǎo)學(xué)生執(zhí)行項目任務(wù)；組織項目作品展示匯報，采用評價量規(guī)評價作品；分享交流參與體驗，審視多層次目標(biāo)的達成．大家紛紛表示，中國實施STEAM教育首先要解決的應(yīng)是聯(lián)合高校、中小學(xué)、教研機構(gòu)和企業(yè)共同開發(fā)適合在中小學(xué)開展的STEAM項目，并進行STEAM師資培訓(xùn)，方能推動STEAM教育的實施．

此次會議歷時雖短，但主題鮮明，內(nèi)容豐富充實，報告涵蓋了STEM（STEAM）教育的課程開發(fā)、多學(xué)科融合教學(xué)、學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)、教學(xué)評價等多個熱點問題，刻畫了STEM（STEAM）教育給數(shù)學(xué)教育發(fā)展帶來的機遇和挑戰(zhàn)．在研討中大家針對挑戰(zhàn)也給出了應(yīng)對策略，對開展立足中國實際的STEM（STEAM）教育信心滿滿，并表示實施STEAM教育應(yīng)注重實質(zhì)，淡化形式[14]．

[1] 宋乃慶，高鑫，陳珊．基礎(chǔ)教育STEAM課程改革的路徑探析[J]．課程·教材·教法，2019，39（7）：27-33．

[2] 趙慧臣，陸曉婷．開展STEAM教育，提高學(xué)生創(chuàng)新能力——訪美國STEAM教育知名學(xué)者格雷特·亞克門教授[J]．開放教育研究，2016（5）：4-10．

[3] 張奠宙，宋乃慶．?dāng)?shù)學(xué)教育概論[M]．2版．北京：高等教育出版社，2009：46．

[4] 宋乃慶，張渝．生活與數(shù)學(xué)[M]．重慶：西南師范大學(xué)出版社，2016：45-49．

[5] 宋乃慶，張廣祥，康世剛．科學(xué)與數(shù)學(xué)[M]．重慶：西南師范大學(xué)出版社，2016：7-10．

[6] 宋乃慶，張輝蓉，姚純青．經(jīng)濟與數(shù)學(xué)[M]．重慶：西南師范大學(xué)出版社，2016：38-42．

[7] 宋乃慶，陳祥彬．環(huán)境與數(shù)學(xué)[M]．重慶：西南師范大學(xué)出版社，2016：86-90．

[8] 宋乃慶，杜文久，于波．自然與數(shù)學(xué)[M]．重慶：西南師范大學(xué)出版社，2016：21-25．

[9] 宋乃慶，張輝蓉．藝術(shù)與數(shù)學(xué)[M]．重慶：西南師范大學(xué)出版社，2016：38-42．

[10] 曹一鳴，孫彬博．現(xiàn)代信息技術(shù)支持下中學(xué)生數(shù)學(xué)實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究與實踐[J]．教育學(xué)術(shù)月刊，2019（8）：103-111．

[11] 王素．構(gòu)建STEM教育新生態(tài)[J]．中小學(xué)數(shù)字化教學(xué)，2018（9）：4-7．

[12] 李業(yè)平，SCHOENFELD A H，DISESSA A A，等．論思維和STEM教育[J]．?dāng)?shù)學(xué)教育學(xué)報，2019，28（3）：70-76．

[13] 胡衛(wèi)平，首新，陳勇剛．中小學(xué)STEAM教育體系的建構(gòu)與實踐[J]．華東師范大學(xué)學(xué)報（教育科學(xué)版），2017，35（4）：31-39，134．

[14] 宋乃慶，陳重穆．再談“淡化形式，注重實質(zhì)”[J]．?dāng)?shù)學(xué)教育學(xué)報，1996，5（2）：15-18．

The Opportunities and Challenges of Integration of Mathematics Education and STEM (STEAM) Education——International Symposium on Mathematics Education and STEM (STEAM) Education

HU Yan1, 2, JIANG Qiu1

(1. School of Mathematics and Statistics, Southwest University, Chongqing 400715, China;2. School of Mathematics and Statistics, Chongqing Three Gorges University, Chongqing 404130, China)

STEM (STEAM) education had become an inevitable choice of national development strategy, and had brought not only opportunities but also challenges to mathematics education. STEM (STEAM) education had become an international trend, which would contribute to the reform of mathematics education. China’s STEM (STEAM) education was still in the exploring stage. There was a long way to integrate mathematics education and STEM (STEAM) education. At present, the biggest challenge was the top design and evaluation.

mathematics education; STEM (STEAM) education; opportunities; challenges

2019-11-20

重慶三峽學(xué)院2017年校級教育教學(xué)改革研究項目——國家教師資格證考試背景下數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)（師范）專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究（JG170926）；中國基礎(chǔ)教育質(zhì)量監(jiān)測協(xié)同創(chuàng)新中心研究生自主課題——小學(xué)六年級學(xué)生統(tǒng)計素養(yǎng)測評研究（BJZK-2018A2-18045）

胡焱（1982—），女，四川瀘縣人，重慶三峽學(xué)院講師，西南大學(xué)博士生，主要從事數(shù)學(xué)教育研究．

G40-03

A

1004-9894（2019）06-0092-03

胡焱，蔣秋．?dāng)?shù)學(xué)教育與STEM（STEAM）教育的融合：機遇與挑戰(zhàn)——基于數(shù)學(xué)教育與STEM（STEAM）教育國際學(xué)術(shù)研討會[J]．?dāng)?shù)學(xué)教育學(xué)報，2019，28（6）：92-94．

[責(zé)任編校：周學(xué)智、陳漢君]