加拿大BC省STEM教育的運行機制

文∣張艷萍 吳映梅 趙喬

STEM是指科學、技術(shù)、工程、數(shù)學四門學科，STEM教育以跨學科、交叉融合為特點。美國在2007年的一份報告中提到，在未來增長最快的職業(yè)中，超過80%依賴科學、技術(shù)、工程和數(shù)學，到2015年，每三份工作中就有一份與STEM相關(guān)，因此，可以認為STEM有能力不斷改變?nèi)祟惖纳罘绞胶突臃绞健?/p>

隨著STEM教育在全球各地的興起，對STEM教育的理論與實踐探討也不斷增多。我國開始STEM教育研究的時間比較短，如何在借鑒他國教育實踐經(jīng)驗的基礎上使我國的STEM教育順利駛?cè)肟燔嚨?，并使研究進一步系統(tǒng)化、本土化，這是目前需要思考的問題。加拿大BC省的STEM教育從頂層設計到基層實踐都積累了豐富的經(jīng)驗，并形成了良性循環(huán)的運行機制，值得深入思考和學習借鑒。

一、加拿大BC省概況

加拿大不列顛哥倫比亞省(British Columbia)是加拿大西部的一個省，又稱BC省、卑詩省。BC省南部與美國華盛頓州、愛達荷州及蒙大拿州接壤，是加拿大通往亞太地區(qū)的門戶。不列顛哥倫比亞省自然資源儲量豐富，經(jīng)濟以自然資源開發(fā)為主，支柱產(chǎn)業(yè)是林業(yè)、礦業(yè)、農(nóng)漁業(yè)；新興產(chǎn)業(yè)有旅游業(yè)、電影業(yè)和高科技產(chǎn)業(yè)等。高科技產(chǎn)業(yè)包括高科技制造業(yè)和高科技服務業(yè)兩部分，目前高科技產(chǎn)業(yè)在促進BC省經(jīng)濟發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用，主要集中在生物技術(shù)、有機農(nóng)業(yè)、燃料電池、保健藥品、電子商務、環(huán)境保護、基因工程等方面。BC省高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展得益于其完善發(fā)達的公共教育系統(tǒng)，在BC省，政府為從幼兒園到12年級的兒童提供免費教育；而高等教育機構(gòu)由省政府部分補貼，給學生提供一個很好的教育環(huán)境和機會。

二、加拿大BC省STEM教育的實施

(一)BC省的教師教育

BC省小學教師的培養(yǎng)實行全科教育，學生在大學一年級學習基礎課程，包括英語、加拿大研究、數(shù)學、實驗室科學以及一些選修課程；大學二年級開始參加核心教育課程的學習，包括中小學課堂藝術(shù)、教育技術(shù)創(chuàng)新、中小學社會課程和教育、中小學識字和語言、教師的專業(yè)角色、英語教學原則等課程學習，其中大學二年級至大學四年級分別有三周、六周和九周的實習時間。完成課程學習后學生將有資格獲得BC省的教學證書和教育學士(BEd)學位，獲得學位就可以在BC省的小學工作。工作時，一位教師往往教兩門以上的學科課程，由于接受過全科教育，教師們能夠勝任這樣的工作，也正是因為接受了全科教育，教師在教學中能有意識地將不同學科的知識進行融合，其目的是教給學生一種從整體上看待世界的方法，同時也獲得一種解決現(xiàn)實問題的新途徑。

培養(yǎng)中學教師時，學生先進行分學科學習，獲得相關(guān)學位后，進入教育學院完成教育學系統(tǒng)理論學習并進行教學實踐。在中學教師培養(yǎng)的課程中，包括《中小學課程與教學：科學》《中小學課程與教學：社會研究》，目的是幫助未來的教師構(gòu)建跨學科的知識體系，同時通過多種多樣選修課程的設置強化跨學科能力。例如生物學專業(yè)開設數(shù)學、邏輯學、歷史、醫(yī)學、技術(shù)、哲學、有機化學等選修課程；物理學專業(yè)開設有生物學、化學、地球科學等選修課程；社會研究要求從歷史、地理、經(jīng)濟學、環(huán)境研究、土著研究、政治學、區(qū)域研究、社會學等課程中進行選修。由此可看出，無論中學教師還是小學教師的培養(yǎng)，BC省都強調(diào)了教師的跨學科視野和意識，只有教師具備跨學科的意識和理念，才能在教育教學中有目的地開展STEM教育活動。

(二)BC省的課程計劃

BC省除了在教師培養(yǎng)的過程中強調(diào)跨學科能力外，還在中小學的課程計劃中對這一理念加以強化。在2016年頒布實施的課程計劃中，BC省強調(diào)通過高質(zhì)量的教學和學習、靈活和選擇以及高標準，使課程能夠支持日益?zhèn)€性化的學習，其最終目的是通過課程的改革使學生具備三項核心競爭力，即溝通、思維、個人和社交能力，其中溝通能力是學生用來傳遞和交流信息、探索周圍世界、理解和有效參與數(shù)字媒體使用的一系列能力；思維能力是學生接受特定學科的概念和內(nèi)容，并將其轉(zhuǎn)化為一種新的理解的能力，思維能力包括特定的思維技能、思維習慣和元認知意識；個人和社交能力是學生作為個體成長所需的能力，能夠理解和關(guān)心自己和他人，以及在世界上找到和實現(xiàn)他們目標的能力。

在這三項核心競爭力的基礎上BC省重新構(gòu)建其課程模式(圖1)。[1]這個課程模式體現(xiàn)出兩個重要的學習方法，即基于概念的學習方法和注重能力發(fā)展的方法，基于概念的學習和關(guān)注能力發(fā)展的學習都提倡讓學生從事真正的任務，將學習與現(xiàn)實世界聯(lián)系起來，能夠理解并能將知識應用于新的環(huán)境中。

圖1 BC省課程模式

課程計劃中的科學課程包括了生物、化學、物理、地理四個學科的內(nèi)容，但并未分科進行教學，11年級才開始進行分學科的教學，分為地球科學、生命科學、環(huán)境科學等課程分別授課；社會研究教育的主要目標是給學生知識、技能和能力，使他們成為積極的、知情的公民，能夠批判性地思考、理解和解釋他人的觀點、作出判斷和有效地交流思想，社會研究在12年級開始進行分科教學，包括政治、社會公平、心理學、人文地理等學科。

因此BC省的課程計劃體現(xiàn)了一個宗旨，即現(xiàn)實世界的問題是跨學科的，綜合的學習視野強調(diào)團隊合作和溝通能力，這與STEM教育的理念不謀而合。

(三)BC省的學校STEM實踐

BC省有些學校早在2013年就開始進行STEM教育的探索，2016年課程計劃頒布后，探索目標更為明確，組織實施也更加系統(tǒng)化。

由于BC省的小學和初中階段一位教師往往會教授兩門或更多的學科，因此他們能夠給予學生一些跨學科的知識，也會在教學中有意識地滲透一些跨學科的能力，但更重要的是學校教師會通過定期的教學研討，分享學生的一些共性問題，結(jié)合學校和社區(qū)的特點商討學校層面的STEM研究項目，方便學生在一個大的項目中選取自己感興趣的子項目展開研究。

例如，一個關(guān)于“共享經(jīng)濟”的項目，就來自于真實的世界。進行項目研究的過程中學生會對生活中的多種“共享”業(yè)務展開調(diào)查和研究，真正理解“共享”的概念和意義，并在此過程中思考：“分享，而不是擁有，如何改變我們看待世界的方式？”為完成這個項目，教師會制定詳細的方案，用以考查學生的學習過程和學習成果。在總體目標中要求學生參與社區(qū)調(diào)查和課堂討論，分析當前共享社會影響(正面或負面)，研究技術(shù)如何幫助加拿大人共享資源并以不同的方式相互聯(lián)系。此項目的實施要求學生能撰寫演講稿，引用事實和統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析問題，提高與訪談者面談和互動的能力，闡述對共享經(jīng)濟的看法。

這些目標多用可觀測的行為動詞，方便清晰指導學生進行項目研究，也方便教師最后對項目完成情況進行檢測。除此之外，教師還會給出詳細的時間安排，在項目評定導圖中，項目完成需要哪些步驟，每個步驟做哪些工作，如何測評工作完成的質(zhì)量等需要進行詳細說明。項目完成后會以海報、PPT等多種形式進行展示陳述，每個項目研究小組也要接受他人的咨詢和質(zhì)疑。

其他如蜜蜂養(yǎng)殖、如何建造防風抗震的房屋、海洋環(huán)境探究等內(nèi)容，均來自于學生生活的社區(qū)環(huán)境，通過教師的集體討論和凝練形成研究項目，學生在項目學習的過程中，綜合運用多種學科的理論和方法，STEM的理念在潛移默化中得到落實。

因此在STEM教育中，教師作為向?qū)?，提供多種資源支持學生的學習；而學生則通過對現(xiàn)實生活中的問題展開學習研究，成為知識的探索者和擁有者，在此過程中實現(xiàn)跨學科的認知與能力。

(四)BC省社區(qū)STEM教育

BC省的一些校外機構(gòu)、民間組織，都會不定期地去到中小學與師生見面會談，主要目的是解決學校師生在進行項目選擇和研究過程中的問題，為學校設計STEM項目提供指導。

（1）實現(xiàn)企業(yè)財務管理協(xié)同。產(chǎn)融結(jié)合可以有效減少企業(yè)交易費用，為企業(yè)提供穩(wěn)定的資金支持，以確保企業(yè)主營業(yè)務得到長足發(fā)展。

BC省有一個成立于1991年的夏令營，其宗旨是通過介紹生活中的科學、工程、技術(shù)經(jīng)驗，引導青少年探索自己的潛能，發(fā)現(xiàn)他們在世界上的重要作用，在對科學、工程、技術(shù)產(chǎn)生興趣的基礎上，為今后的職業(yè)選擇提供參考。因此夏令營會按照BC省的課程計劃設置一些拓展性的項目，滿足從幼兒園到初三年級不同學段學生的學習需要。

例如根據(jù)三年級《科學》課程的學習目標——“熱量的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移”，夏令營會設置輻射演示、能量移動、熱能獲取、對流演示、散熱建筑工程的運作原理等活動，并通過“物質(zhì)和能量是如何相關(guān)？熱能的來源是什么？熱能是如何傳遞的？”等系列問題引導探索。這一系列的問題和活動指向的是培養(yǎng)學生的社會責任感，批判性思維和交流表達能力。

在現(xiàn)代，博物館還是一個為大眾學習提供空間的場所。BC省皇家博物館在引領學習、實踐探究方面做了有益的嘗試，根據(jù)BC省的課程計劃，博物館專門設置有學校項目，結(jié)合學校的STEM研究項目提供數(shù)字訪問和探索學習平臺。例如一個可以模擬氣溫變化的展臺，通過操作可以看到北美地區(qū)一月最低氣溫和七月最高氣溫在2020年、2050年和2080年的變化情況，同時還可以呈現(xiàn)氣溫變化所導致的動植物、農(nóng)作物分布范圍的變化，以及由此產(chǎn)生的經(jīng)濟模式的轉(zhuǎn)型。另外，展臺還呈現(xiàn)了科學家利用數(shù)學、物理學對地球物理過程的理解，在計算機中創(chuàng)建天氣和氣候模型，這些模型將大氣、海洋和陸地表面劃分為多個層次和網(wǎng)格來計算天氣系統(tǒng)，它們可以代表過去幾個世紀的氣候，并利用溫室氣體排放的情境來模擬21世紀的氣候。在對模型操作的過程中，學生能夠?qū)W習計算機建模的方法，并認識氣候變化的地球物理過程以及氣候變化對地球自然環(huán)境和人類社會環(huán)境產(chǎn)生的影響。BC省的博物館全方位支持終身學習體驗，使博物館真正成為青少年探索、發(fā)現(xiàn)和學習的地方。

因此加拿大BC省在開展STEM教育時，既有認識基礎，也有實踐反饋，形成了一套良好運作的機制。

圖2 BC省STEM教育運作機制

三、BC省STEM教育對我國開展STEM研究的啟示

我國STEM教育自2008年至今，經(jīng)歷了研究啟蒙階段、研究范圍擴大階段和研究深入及多樣化三個階段，[2]參與研究的群體不斷增加，研究的視角也日益多樣化。《中國STEM教育2029創(chuàng)新計劃》的推出，更加強調(diào)STEM教育是跨學科、跨學段連貫的課程群，是一場國家終身學習運動，也應該是全社會共同參與的教育創(chuàng)新實踐。[3]通過研究分析加拿大BC省的STEM教育運作機制，可以得出以下啟示。

(一)形成對STEM的正確認識

目前關(guān)于STEM的認識，大多認為是科學、技術(shù)、工程、數(shù)學四個學科的融合，因此有人文學科的研究者認為應該加入“A”形成“STEAM”。事實上對融合課程、廣域課程的研究早已有之，而現(xiàn)在的STEM研究則更強調(diào)STEM是一種教育哲學，是全球適用的教育理念，希望通過STEM教育的過程使學生能夠應用他們所學的知識解決現(xiàn)實問題，也就是所有STEM學習有一個共同點，它為學生提供了應用他們所學或正在學習的技能和知識的機會，并通過來自不同學科的概念和技能解決有意義的問題。[4]這是一個不斷上升的過程，經(jīng)歷分學科、多學科、跨學科和超越學科四個階段，分學科是基礎，是學生學習不同學科的概念和技能；多學科是進階，對一個主題從不同的學科視野加以解讀；跨學科是把不同學科領域的知識進行聯(lián)系和重新建構(gòu)，以獲得新的知識和技能；最后是超越學科，通過解決現(xiàn)實世界中的問題和項目而獲得超越學科的知識和技能。[5]因此對STEM的認識不能僅僅看到四個學科，而是要超越學科獲得一種解決問題的方法和路徑。

STEM教育希望打破學科壁壘，使各學科相聯(lián)系，更希望打破學生學習與社區(qū)生活的壁壘，使學習成為一種服務性的學習。STEM教育消除了將不同學科分開的傳統(tǒng)障礙，并將不同學科的知識技能融入學生的現(xiàn)實世界，從而獲得嚴謹、相關(guān)的學習體驗，形成認識世界的新策略。

新高考“3+1+2”模式的誕生，意味著無論是理科學生還是文科學生，都必須具備跨學科的知識和視野。對于教師教育而言，文科學習中的邏輯思維能力的養(yǎng)成，理科學習中的人文素養(yǎng)的培養(yǎng)，都是應對未來社會生活復雜性和多樣性所必備的，多學科、跨學科乃至超越學科的能力有助于解決社會生活中的問題。

(二)創(chuàng)設多樣的學習環(huán)境

STEM教育最終目的是解決現(xiàn)實生活中的問題，因此STEM教育的場所就不能局限在學校，不能局限在教室。不同的學習地點、不同的體驗，都會形成不同的問題，導致不同的探究方式，因此，打通學校與社區(qū)、教室與生活的通道，是開展STEM教育的關(guān)鍵。學生的社會和文化生活是他們的學習中心，[6]只有將STEM放置在具有多樣性、復雜性和變革性的真實社會環(huán)境中，才有助于學生關(guān)注全球性的社會問題，也才有助于學生應對來自真實世界的挑戰(zhàn)。相關(guān)研究還認為政府的政策、社區(qū)環(huán)境的包容性、學生家庭的參與、學校員工的態(tài)度都是影響STEM教育的重要環(huán)境因素。[7]學校系統(tǒng)的STEM研究、社區(qū)的STEM支持，各種資源的整合利用，有助于STEM的實施。多樣化的學習環(huán)境在滿足不同人群學習需要和學習傾向的同時，使所有參與者都對人類與環(huán)境的關(guān)系以及人類對自然資源的影響有了更深入、更廣泛的了解。

(三)關(guān)注不同人群的學習需求

STEM教育既強調(diào)學科基礎，但又超越學科，其目的是要尋找一個主題，將學生所學知識進行拓展和延伸，而拓展延伸后的知識又需要進行重組整合，形成新的認知。STEM學習要求學生進行邏輯和系統(tǒng)的思考，當學生能夠利用各種各樣的認知方式，并理解何時使用不同的認知方式，如何整合不同的認知方式時，他們就獲得了一種認識世界的新方法。BC省不論是學校的STEM實踐還是社區(qū)的STEM活動，都關(guān)注到原住民、女性群體、殘障人士的特殊需求進行項目設計，關(guān)注不同的人群，實際上是打開了STEM教育的另一扇窗，可以得到更多的項目思路和體驗，真正體現(xiàn)STEM教育致力于將科學教育課程從關(guān)注科學事業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)閷γ總€公民的教育，使其成為更具社會意識的科學教育。[8]

目前社會轉(zhuǎn)型的STEM教育可以給研究者提供一個共同的目標，使跨文化教育與社會建構(gòu)主義系統(tǒng)地結(jié)合起來，引導學生關(guān)注社區(qū)中不同人群的訴求，能夠創(chuàng)造群體間建模的機會，激發(fā)更多人群對STEM的興趣并參與，以適應不斷變化的世界。

(四)重視形成性評價

STEM教育是為了應對21世紀社會復雜問題而出現(xiàn)的，因為解決這些復雜問題時，應用單一學科的知識顯然力不從心，只有超越學科，問題才能被真正理解和解決，因此STEM不僅是智力活動，而且必須涉及整個人的思想、身體和情緒。在STEM教育中需要通過及時的檢測來反饋智力活動的有效性，反思人的變化過程，同時保障實施過程有效率、有效益。BC省開展STEM教育時強調(diào)“允許學生安全地失敗”，這是因為STEM學習中學生能夠積累一些失敗的經(jīng)驗教訓，使他們今后能更穩(wěn)健、更順利地步入社會。

形成性評價的優(yōu)勢在于學生能夠在每一個小環(huán)節(jié)中展示所學知識，這更容易控制和表達，同時需要學生不斷地展示學習和參與正在進行的評估過程，通過持續(xù)改進保障項目的最后完成。[9]

有效的形成性評價包括評估活動的真實性(即讓學生參與與現(xiàn)實情況相關(guān)的決策和問題的解決)；有效的形成性反饋(即對學生有用、及時、持續(xù)和易于理解的反饋)；多維視角(即學生的各種機會)；學生支持(即教師的指導作用)。形成性評價能夠記錄和監(jiān)測師生學習，引導學生在明確的學習目標和積極的體驗中展開學習活動，同時采用同行評估、共同評估、自我評估或反饋的形式，讓學生獲得發(fā)展，這是開展STEM教育不可缺少的環(huán)節(jié)。

STEM教育要能夠持續(xù)健康發(fā)展，必須在正確的理念指導下，并協(xié)調(diào)各方面的資源形成一個有效運作的整體，從而確保實施過程的連續(xù)性和有效性。

本文系2019年度云南省碩士專業(yè)學位研究生教學案例庫項目研究的部分成果，并獲云南師范大學教師教育類師資國際化教學能力提升公派出國留學培訓計劃支持。