STEM 規(guī)律之用于教育（一）

向世清

前一講我們細(xì)致地給出了STEM規(guī)律的多種內(nèi)涵性特點(diǎn)。至此，我們更為清晰地理解和認(rèn)識(shí)到了其所描述的自然界的邏輯規(guī)律性。而其同時(shí)也代表了我們?nèi)祟惖乃季S認(rèn)識(shí)與自然界之間相互作用所具有的程序性規(guī)律框架，這正是人類長期發(fā)展中通過不斷積累所達(dá)成的認(rèn)識(shí)高度，盡管可能尚未完善，但也已經(jīng)是接近真理性的結(jié)果。正因?yàn)橛辛诉@種認(rèn)識(shí)，我們?nèi)祟惻c自然界和客觀世界的關(guān)系才得以被進(jìn)一步準(zhǔn)確理解、正確利用，并能應(yīng)對(duì)未知，我們也才有可能與客觀世界和諧相處，達(dá)成一種所謂的“受限下的自由王國”狀態(tài)。因此，這就是人類的活動(dòng)所必須遵守的普適性自然法則。而教育也是人類的一種傳承性活動(dòng)，所以它也一定遵守這樣的法則。那么，適用這一法則反過來會(huì)給教育帶來什么樣的深度影響呢？

自NASA開始探索新型科學(xué)教育后，人們就在逐漸探尋合適的新型模式，羥過邊認(rèn)識(shí)邊改進(jìn)，不斷嘗試了用STEM規(guī)律影響教育理念和行為的調(diào)整，從而更準(zhǔn)確地促進(jìn)教育演變，并反過來使教育可更好地為科技發(fā)展培育后備人才。在這一稍顯漫長的努力過程背后，也已經(jīng)顯現(xiàn)出了教育本身不斷得到促進(jìn)的發(fā)展結(jié)果，人們對(duì)教育方式的改進(jìn)方向也逐漸更為明確。因此，接下來我們具體闡述STEM規(guī)律帶給教育的促進(jìn)作用（注意：我們也就從討論STEM規(guī)律升格到討論STEM教育的規(guī)律了）。

這里，我們將首先基于前一講所給出的細(xì)致特點(diǎn)剖析，對(duì)之前所提出的STEM究竟有什么規(guī)律內(nèi)含于其中的一系列等價(jià)問題一一作歸納性回答，然后自然地過渡到解密STEM規(guī)律用于教育的作用上。

·STEM這些分開的學(xué)科究竟是什么？

答：代表人們?cè)痉謩e定義的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)。很多人將其理解為4種學(xué)科，但因其意義大于學(xué)科，嚴(yán)格意義上稱4種“范疇”更合適;更有人建議稱為4種“職業(yè)性（ professional）工種”。因此，需要更多思考前一講我們所給出的各個(gè)內(nèi)涵界定和意義。

·為什么要放在一起？

答：出于真實(shí)準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)事物的全貌和全演變過程;出于它們反映了人類認(rèn)識(shí)事物的不網(wǎng)層面、層次;出于它們代表了人們的認(rèn)識(shí)反作用于事物的不同進(jìn)程環(huán)節(jié)。它們本就是一體的，只是出于我們?nèi)祟惍?dāng)初認(rèn)識(shí)它們時(shí)分開更具方便性，才被分類從而分開的。放在一起，才是本原的、完備的。

·為什么可放在一起？

答：它們實(shí)際上是相互遞進(jìn)和相互依托的，在認(rèn)識(shí)問題和解決問題時(shí)也只有包含所有、全面遞進(jìn)、結(jié)合使用才可徹底達(dá)到目標(biāo)。它們是一個(gè)問題的不同方面，是解決問題進(jìn)程的不同方法環(huán)節(jié)，總體合體才構(gòu)成解決事物的完備方法論，缺一不可（人們?cè)缙诮鉀Q問題時(shí)往往只用到1或2項(xiàng)，并不需要完全一起使用，那只是一種表象，是因?yàn)楫?dāng)時(shí)問題過于單一和簡單。簡單問題基本被解決后，如今剩下的都是更綜合、復(fù)雜的問題，都具有更高的挑戰(zhàn)性，所以方法論不全怎么可以呢）。

·放在一起又反映了什么新內(nèi)涵？

答：它們一起構(gòu)成了人們解釋和解決問題的總體方法論，實(shí)際上匯成或者回歸為一個(gè)整體獨(dú)立的概念，上升到了認(rèn)識(shí)論的基本原則和方法論高度。既超越了學(xué)科知識(shí)的簡單相加，又抽象出了更具普適性的思維方法意義，由此可以廣泛用來解釋舊問題和指導(dǎo)解決新問題。從學(xué)習(xí)的角度而言，這是學(xué)習(xí)中要完成的頂級(jí)內(nèi)容任務(wù)。

·我們真理解了放在一起的內(nèi)涵和意義么？

答：客觀地說，絕大多數(shù)人沒有真正理解。甚至可以說，沒有真正從事過科技創(chuàng)新研究（特別是參與過工程性工作，有過綜合性思考和解決問題過程）的人，是很難真正理解的。單純從事教育的人，如果不通過教育之外的途徑和經(jīng)歷，也基本上沒有可能真正理解。

·STEM又為何可以用至教育（圖1）？STEM教育的本質(zhì)究竟是什么（圖2）？STEM教育觸動(dòng)和改變了教育的什么關(guān)鍵“神經(jīng)”？

答：下面即將給出“真正捅破窗戶紙”的回答。

STEM 之用于教育：教育借用科技方法論與過程形成新的教育模式

我們都知道，敦育是傳遞知識(shí)及其相關(guān)文化內(nèi)涵等的行為與過程。自人類形成知識(shí)以來，甚至在知識(shí)被文化之前，人類的教育就已自然存在，可以說是與生俱來的。在教育中，被用來傳承的知識(shí)（這里一定是廣義的內(nèi)涵）本身是依托于人自身、萬事萬物和客觀世界而存在的描述性或總結(jié)性的傳承內(nèi)容，一直隨著時(shí)代的發(fā)展而不斷積累豐富。早期，多數(shù)知識(shí)更偏經(jīng)驗(yàn)性。隨著長期的進(jìn)步和提升，知識(shí)便有了逐漸增強(qiáng)的科學(xué)性，并出現(xiàn)多種分類方式。例如，以科學(xué)（即分科的意思）學(xué)科而分類整理或者歸納（現(xiàn)代已經(jīng)上升到知識(shí)管理層級(jí)），或以職業(yè)工作分類等，當(dāng)然還包括有隱性和顯性知識(shí)之分等其他意義上的分類法。人類歷史上相當(dāng)長的時(shí)段正是依據(jù)分類對(duì)知識(shí)進(jìn)行針對(duì)性深化發(fā)展，所以才有現(xiàn)代各類學(xué)科的專業(yè)化，而且當(dāng)今的專業(yè)化可謂更占主導(dǎo)。到今天，人類知識(shí)的總量和豐富程度越來越擴(kuò)大到了驚人的地步，反映出人類對(duì)客觀世界和自身的認(rèn)識(shí)也越來越深入和升華。但不可否認(rèn)的是，人類還有無窮的知識(shí)需要發(fā)現(xiàn)、認(rèn)識(shí)和創(chuàng)新。

無論知識(shí)的多少，人類實(shí)施教育時(shí)，歷史上總是存在著如何傳承知識(shí)的所謂教育方式方法的問題，縮小一點(diǎn)概念，即存在著教學(xué)范式和教學(xué)法的問題，歸根結(jié)底是解決如何教和如何學(xué)。為了說明STEM敦育是逐漸演變而來的教育模式的概念，以下我們簡單敘述一下人類教育的演變歷史，特別是關(guān)于教育方式方法的演變。

事實(shí)上，早期人類的教育基本不存在公共的形式，一般僅以家庭個(gè)人傳承、長者經(jīng)驗(yàn)授予徒弟的方式。后來，人類出現(xiàn)了教師的概念和角色，可能算是有了真正意義上的教育，此階段教育的過程、方式大抵離不開“教師講，學(xué)生按要求聽、記、讀、練、用”。到了17世紀(jì)，夸美紐斯作為一個(gè)開先河的教育家，創(chuàng)立了所謂的班級(jí)授課制，提出了高度概括規(guī)律的直觀性、循序漸進(jìn)性、鞏固性的“三性”教學(xué)原則，正式奠定了教學(xué)論的科學(xué)理論基礎(chǔ)。到19世紀(jì)，德國教育家赫爾巴特提出了階段教學(xué)法，把教學(xué)過程分為“清楚、聯(lián)想、系統(tǒng)、方法”4個(gè)階段，成為“科學(xué)教育學(xué)的奠基人”。再稍后來，他的得意門生又將4階段發(fā)展成為“準(zhǔn)備、提示、聯(lián)想、概括、應(yīng)用”教學(xué)5階段，更達(dá)成了教學(xué)模式的易于理解和推廣使用。在此基礎(chǔ)上，俄國著名教育家凱羅夫在其《教育學(xué)》一書中正式給出了對(duì)近代國際教育影響深遠(yuǎn)的教學(xué)活動(dòng)“5環(huán)節(jié)”，即“組織教學(xué)、復(fù)習(xí)新課、講解新課、鞏固、作業(yè)”模式（事實(shí)上，我國的學(xué)校教育模式受此影響最大，幾乎成為不可逾越的教育鐵律。直到今天，很多教師和教肓研究者還信奉這是教育最好的甚至是教學(xué)唯一的模式！應(yīng)該說，尊重傳統(tǒng)與科學(xué)是對(duì)的，但也要看到和接受發(fā)展，與時(shí)俱進(jìn)）。

應(yīng)該說，在傳統(tǒng)的環(huán)境條件和時(shí)代背景要求下，對(duì)于當(dāng)時(shí)的知識(shí)情況，這些教學(xué)模式無疑具有先進(jìn)性和科學(xué)性。只是，從19世紀(jì)下半葉到20世紀(jì)上半葉，隨著科技的急劇發(fā)展，人類知識(shí)急劇增多并復(fù)雜化，單純追求知識(shí)的記憶性復(fù)制式傳承的教學(xué)法逐漸顯示出明顯的局限性，這些教學(xué)模式就迎來了進(jìn)一步發(fā)展的要求。于是，美國教育家杜威提出了針對(duì)性的批判，他更追求教育的實(shí)用主義，所以他基于實(shí)驗(yàn)和研究開創(chuàng)性地提出了“做中學(xué)”，展現(xiàn)出更好的教學(xué)效果，從而成為普遍接受的新時(shí)期的教學(xué)原則。這一教學(xué)法增加了與生活情境的聯(lián)系，更多關(guān)聯(lián)了問題解決與驗(yàn)證的過程，實(shí)現(xiàn)了活動(dòng)與探究實(shí)踐的促進(jìn)，為現(xiàn)代教學(xué)提供了新的思想和發(fā)展空間（而在我國，20世紀(jì)上半葉，受杜威的影響，曾有陶行知、陳鶴琴等中國著名教育家繼承了“做中學(xué)”的思想并進(jìn)行了深入的實(shí)踐探索與適當(dāng)改進(jìn)，對(duì)我國后來的教育發(fā)展也形成了較大的影響）。