STEM 規(guī)律之內(nèi)涵分析(一）

向世清

美國(guó)NASA新型的科學(xué)教育模式在歷經(jīng)廣泛蔓延傳播后，終于在2001年由朱迪斯·拉瑪莉（Judith Ramaley）博士給出了正式的命名，STEM教育由此得以在教育領(lǐng)域正式站穩(wěn)腳跟（這對(duì)一個(gè)教育外部的“舶來(lái)品”來(lái)說(shuō)，實(shí)在是太不容易了！笑）。前一講末尾提到，STEM的名字把技術(shù)T和工程E移到了中間，這正好“暗合”了STEM規(guī)律，且正好給出世界發(fā)展起源于科技和數(shù)學(xué)等學(xué)科耦合進(jìn)步的具象。

那么，STEM究竟有什么規(guī)律于其內(nèi)涵之中，而且可以用來(lái)延伸至教育并對(duì)教育有巨大影響？這一講我們將暫停介紹STEM教育的后續(xù)歷史發(fā)展過(guò)程，轉(zhuǎn)而對(duì)STEM規(guī)律予以深度解剖，待基本解剖好后再回來(lái)解讀其后續(xù)發(fā)展。這樣做特別關(guān)鍵，因?yàn)榻酉聛?lái)STEM教育的后續(xù)發(fā)展就進(jìn)入了圍繞著是否遵從這一規(guī)律的內(nèi)涵性發(fā)展階段了。

闡述之前，我們很有必要再鮮明地厘清一下問(wèn)題。談到STEM究竟有什么規(guī)律內(nèi)含于其中，其等價(jià)的一系列問(wèn)題包括：這些分開(kāi)的學(xué)科究竟是什么？為什么要放在一起？為什么可放在一起？放在一起又反映了什么新內(nèi)涵？我們真理解了放在一起的內(nèi)涵和意義么？最后，STEM又為何可以用至教育？STEM教育的本質(zhì)究竟是什么？STEM教育觸動(dòng)和改變了教育的哪些關(guān)鍵“神經(jīng)”？以下我們就剖析這些問(wèn)題。不夸張地說(shuō)，弄清這些問(wèn)題，才能真正幫助您進(jìn)入正確踐行STEM教育的范疇（事實(shí)上，您通過(guò)前述幾講已差不多感覺(jué)出了這種內(nèi)涵性規(guī)律的大致樣子，但肯定也只是大致的。只因前面的敘述還沒(méi)有真正捅破那層窗戶(hù)紙）。

自然規(guī)律角度的STEM：人類(lèi)世界科學(xué)技術(shù)體系的自然關(guān)系框架

真要完整地說(shuō)明STEM規(guī)律，這里我們就必須上升到辯證唯物主義和歷史唯物主義的高度認(rèn)識(shí)問(wèn)題了。這是一個(gè)有關(guān)人類(lèi)的知識(shí)遞進(jìn)和社會(huì)進(jìn)步的全過(guò)程演變所反映出的完整歷史體系的概念。

我們知道，人類(lèi)世界的知識(shí)基本是按照學(xué)科的概念和框架劃分的，因此歷史上我們所有的教育也遵循了這種學(xué)科教學(xué)方式。到今天，我們看到，學(xué)科越分越多、越分越細(xì)。什么叫學(xué)科？大致就是把知識(shí)分門(mén)別類(lèi)地劃分為一個(gè)個(gè)類(lèi)似物理、化學(xué)、生物、數(shù)學(xué)的概念框架性知識(shí)包集。為什么這樣劃分？主要的原因僅僅只是人類(lèi)為了更好地管理和傳承知識(shí)而進(jìn)行教育，然后基于教育行為實(shí)施的方便性而做的一種處理（現(xiàn)在叫作“知識(shí)管理”更準(zhǔn)確），因?yàn)檫@樣最利于知識(shí)概念的循序漸進(jìn)習(xí)得，并不是基于其他的什么道理或者屬性的概念劃分的。隨著歷史的不斷推進(jìn)，人們已經(jīng)漸漸完全習(xí)慣于知識(shí)就是分學(xué)科的，甚至是建立起了“知識(shí)只能以學(xué)科來(lái)描述”的頑固性認(rèn)識(shí)，就這樣幾乎忘掉了知識(shí)原本是一個(gè)整體的概念。所以，今天談到知識(shí)，通常只有分科，沒(méi)有合，沒(méi)有整體。不夸張地說(shuō)，這是人類(lèi)自身造成的一個(gè)很荒唐的結(jié)果。

為了正本清源，我們必須回歸人類(lèi)知識(shí)就是一個(gè)整體的概念。正所謂，教育的最終目的不是為了分，而是為了合（教育完全可以也應(yīng)該有其他的實(shí)施劃分方式和框架）。對(duì)于一個(gè)人而言，其習(xí)得知識(shí)時(shí)按分科具有方便性，但所習(xí)得的知識(shí)應(yīng)該是最后形成一個(gè)各學(xué)科知識(shí)的總成（甚至是習(xí)得時(shí)最終也可不分科）。有了此總成，一個(gè)人才能準(zhǔn)確而完整地面對(duì)世界萬(wàn)事萬(wàn)物并解決問(wèn)題，否則就會(huì)陷入“盲人摸象”的糟糕境地。很遺憾，現(xiàn)實(shí)卻與正本清源相去甚遠(yuǎn)。許多教育者已經(jīng)形成了根深蒂固的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為知識(shí)就是按學(xué)科劃分的，就應(yīng)該如此教，不存在其他的什么方式。

這正是目前大多數(shù)接觸到STEM教育的人通常會(huì)陷入膚淺理解的根源。當(dāng)他們遇到STEM這樣一個(gè)“新生事物”時(shí)，認(rèn)識(shí)的慣性使得他們一般有的、也是最終受到明顯的局限而只能達(dá)到的理解就是，STEM只是4個(gè)單學(xué)科的“拼接”或者“相加”，至于加起來(lái)要怎樣，哪還有什么特殊的意義（所以，在當(dāng)前我國(guó)的STEM教學(xué)中，我們就看到了很多教師是怎樣刻意拼湊幾個(gè)“學(xué)科”的知識(shí)內(nèi)容，硬生生地在一節(jié)課的時(shí)間內(nèi)毫無(wú)關(guān)聯(lián)地呈現(xiàn)學(xué)習(xí)過(guò)程的！這些已有的STEM的認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤和實(shí)踐錯(cuò)誤，歸根結(jié)底就是將4個(gè)“學(xué)科知識(shí)”羅列在一起硬裝進(jìn)一個(gè)時(shí)間盒子，時(shí)間上好像壓縮成了一個(gè)整體，但其實(shí)與分科教學(xué)沒(méi)什么兩樣）。

不僅如此，我們還要堅(jiān)定而明確地指出，科學(xué)、技術(shù)和工程這3個(gè)概念與“學(xué)科”這一名詞還真不具有完全一致的概念。很清楚的是，它們是很多學(xué)科知識(shí)的一種特殊的分類(lèi)性概括統(tǒng)稱(chēng)，例如：科學(xué)包括地球科學(xué)、海洋科學(xué)、宇宙科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)等領(lǐng)域或?qū)W科性科學(xué);技術(shù)包括化學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)等多種學(xué)科性技術(shù)。在這樣的意義下，它們實(shí)質(zhì)上比學(xué)科的概念層次更高一些，知識(shí)包集的范圍更大一些，更像是一種知識(shí)的范疇統(tǒng)稱(chēng)或者范疇類(lèi)別，以學(xué)科稱(chēng)呼它們明顯有所不及和不妥。為了與學(xué)科相區(qū)別，我們這里就以“范疇”稱(chēng)呼它們。而數(shù)學(xué)既是一個(gè)學(xué)科，仔細(xì)思考其內(nèi)涵外延，它也可提升為一種范疇。如此一來(lái)，STEM表面看來(lái)就已經(jīng)是4個(gè)知識(shí)范疇的交融集合，絕對(duì)不是人們通常理解的簡(jiǎn)單意義上的4個(gè)學(xué)科的“相加”。很明顯， “4個(gè)學(xué)科”在概念上就已經(jīng)說(shuō)不通了！而且，我們也必須說(shuō)，將STEM理解為如此簡(jiǎn)單的學(xué)科“拼湊”實(shí)在是太膚淺了（說(shuō)到這里您還有什么不同意的嗎？笑）。

那么，STEM是4個(gè)范疇的究竟怎樣的一個(gè)交融呢？

圖1是我個(gè)人站在自然辯證法和歷史唯物觀角度，基于知識(shí)的關(guān)聯(lián)邏輯和互動(dòng)關(guān)系的歷史性演變規(guī)律，花了數(shù)年經(jīng)歷數(shù)稿反復(fù)修正而繪出的一張STEM各范疇概念的自然關(guān)系框架圖，反映了STEM各個(gè)獨(dú)立范疇間如何生成、如何遞進(jìn)、如何互動(dòng)、如何交融的內(nèi)在耦合機(jī)制，更反映了它們耦合在一起時(shí)作為不可分割的整體是如何面向人作用于大自然的目標(biāo)，從而從根本上不斷推動(dòng)人類(lèi)科技創(chuàng)新、知識(shí)積累、社會(huì)進(jìn)步的不斷前行的完整內(nèi)在圖景和外部表現(xiàn)。當(dāng)然，圖中也內(nèi)含了知識(shí)的積累過(guò)程和遞進(jìn)支撐作用。

從圖中可以看出，各范疇間采用箭頭相互關(guān)聯(lián)，箭頭的方向指明了從科學(xué)到技術(shù)再到工程的漸次遞進(jìn)關(guān)系，這是人類(lèi)認(rèn)知世界、解釋世界然后反作用于世界的真實(shí)過(guò)程寫(xiě)照。其具體過(guò)程和先后順序是，人類(lèi)首先認(rèn)知世界某些未知奧秘（研究和發(fā)現(xiàn)了科學(xué)），然后在科學(xué)的基礎(chǔ)上形成解決問(wèn)題的手段和方法（發(fā)明和創(chuàng)造了技術(shù)），最后在各種技術(shù)的基礎(chǔ)上綜合解決世界上的問(wèn)題（設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了工程），作用于自然世界的萬(wàn)事萬(wàn)物?？傮w上，依照漸次的箭頭連接，這里就形成了一個(gè)順序遞進(jìn)的正方向，然后總體構(gòu)成了一個(gè)不斷的正向循環(huán)（當(dāng)然，遞進(jìn)過(guò)程中肯定也存在著一定的反向互動(dòng)的成分）。

因?yàn)閳D1的這一過(guò)程，科學(xué)技術(shù)工程形成了一個(gè)關(guān)于自然世界規(guī)律的內(nèi)生耦合關(guān)聯(lián)，技術(shù)是科學(xué)的具體實(shí)化，工程是技術(shù)的協(xié)調(diào)綜成，從而將解決事物問(wèn)題的多面屬性要求自然地契合在了一起，彼此無(wú)法分開(kāi)。而數(shù)學(xué)在其中各處相機(jī)穿插，以其定量化形成了各關(guān)系和整體系統(tǒng)的表達(dá)、規(guī)范、約束和制衡，層次得以更高?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有數(shù)學(xué)，科學(xué)技術(shù)工程的關(guān)系是不易描述、不夠準(zhǔn)確、不能確定的。

圖1是一張很有內(nèi)涵的圖，其囊括意義的高度怎么說(shuō)都不過(guò)分，因?yàn)樗硎隽巳祟?lèi)已經(jīng)形成的知識(shí)的內(nèi)在邏輯關(guān)系，同時(shí)又展現(xiàn)了各范疇是怎樣交融在一起，構(gòu)成人類(lèi)解決現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題的整體方法論，然后展現(xiàn)有效解決人類(lèi)發(fā)展問(wèn)題的功能和作用的全貌。