[STEM教育與科技教育]STEM教育的應(yīng)用范疇（二）

向世清，博士，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所研究員。長(zhǎng)期從事激光物理與工程技術(shù)的前沿研發(fā)，是參與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略與決策咨詢、基礎(chǔ)教育改革咨詢、科技創(chuàng)新中心發(fā)展戰(zhàn)略設(shè)計(jì)等多領(lǐng)域戰(zhàn)略專家，也是上海市最為活躍的科技創(chuàng)新教育專家之一。

前一講我們通過撥亂反正式的闡述，為STEM的全面應(yīng)用奠定了認(rèn)識(shí)的統(tǒng)一基礎(chǔ)。接下來我們就可從宏觀的角度給出對(duì)于STEM教育的應(yīng)用范疇的討論。我們會(huì)簡(jiǎn)明扼要地說明清楚，究竟哪些地方、哪些方面可以用到STEM，或者使用STEM會(huì)實(shí)現(xiàn)更好的教育效果。

要論述清楚STEM的應(yīng)用，我們需要從教育的終極目標(biāo)談起，更需要清晰地明確今天我們的教育目標(biāo)。這不僅僅是一個(gè)教育需要優(yōu)化方式的問題，因?yàn)榻逃哪繕?biāo)不準(zhǔn)確，再好的方式也只會(huì)使得教育在錯(cuò)誤的方向上越走越遠(yuǎn)。今天，我們所做的任何關(guān)于教育方式的優(yōu)化都只能是為了今天的教育終極目標(biāo)而服務(wù)，那就是達(dá)成更為有效的當(dāng)代所需的教育要求。這是考慮問題的最終標(biāo)準(zhǔn)。在這一標(biāo)準(zhǔn)之下，更好的教育方式或者說優(yōu)化教育方式當(dāng)然也具有很重大的意義，那就是在達(dá)成正確的教育目標(biāo)的時(shí)候，可以達(dá)成只消耗有限甚至是優(yōu)化指標(biāo)下的時(shí)間和資源（這樣也就可以帶來人類對(duì)于自然環(huán)境和自身積累的影響和消耗的極大降低，使得發(fā)展最優(yōu)化、成效最大化）。所以，我們這里分兩步走。第一步，我們梳理清楚，我們當(dāng)代教育究竟具有什么樣的要求。這是當(dāng)前判斷的首要關(guān)鍵。第二步，我們?nèi)缓蟛庞懻撌裁礃拥姆绞脚c此要求可以更好地相適應(yīng)。

經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展過程之后，人類的知識(shí)已經(jīng)到達(dá)一種所謂的“知識(shí)爆炸”的格局和狀態(tài)，人類幾乎出現(xiàn)了所謂的“知識(shí)焦慮”。同時(shí)，科技的迅猛發(fā)展，已經(jīng)導(dǎo)致人類的世界由原生的自然世界到達(dá)一種新的人工形成重要影響的局面，發(fā)生了很多重大的變化，這些變化本身又進(jìn)一步增加了我們?nèi)祟愋枰鉀Q的問題（因?yàn)槲覀兊陌l(fā)展不總是那么合乎最為科學(xué)的規(guī)律要求）。然而，今天的知識(shí)和科技盡管已經(jīng)達(dá)到超乎想象的規(guī)模量級(jí)，對(duì)于我們當(dāng)代人和未來人來說，卻最好都能完全學(xué)習(xí)和掌握。這樣一種極其關(guān)鍵的要求，是人類自身具備生活于當(dāng)代世界的基礎(chǔ)能力。所以，對(duì)于當(dāng)代的學(xué)生，當(dāng)前的基礎(chǔ)教育要求已和過去（哪怕只是10年以前）在內(nèi)容上都有了巨大的差別，增加了幾乎是無法讓任何一個(gè)學(xué)生承受的容量，而且難度也更高、更大。這對(duì)于學(xué)生而言要學(xué)完是幾乎不可能的。那么，當(dāng)代學(xué)生的基礎(chǔ)教育中究竟要掌握什么樣的基礎(chǔ)呢？這對(duì)于基礎(chǔ)教育認(rèn)定“基礎(chǔ)內(nèi)容”也就形成了巨大的考驗(yàn)（新的時(shí)期我們?cè)趺唇缍ɑA(chǔ)教育的要求，是以更多的知識(shí)量要求學(xué)生，還是以其他的要求？）在當(dāng)前的情形下，一種更為正確的認(rèn)識(shí)應(yīng)該是，在內(nèi)容上學(xué)會(huì)做減法，才能在基礎(chǔ)教育階段使學(xué)生實(shí)現(xiàn)更好的科學(xué)化的基礎(chǔ)建構(gòu)，為其奠基更為有效的后續(xù)學(xué)習(xí)準(zhǔn)備（這正好印證了哲學(xué)上的“物極必反”規(guī)律）。

同時(shí)，除了內(nèi)容規(guī)模和難度的差別，人類社會(huì)的當(dāng)今世界格局在民族和國(guó)家地區(qū)競(jìng)爭(zhēng)的局面下，競(jìng)爭(zhēng)性的創(chuàng)新發(fā)展無疑是掌握先機(jī)和建立優(yōu)勢(shì)的核心，因此培養(yǎng)創(chuàng)新人才（而不只是承載知識(shí)的人群）就成為基礎(chǔ)教育必須完成的最高要求。事實(shí)上，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要求在過去的教育中幾乎沒有作為要求出現(xiàn)過，但現(xiàn)在卻顯得極其重要甚至是最為重要的（最近一些年所發(fā)生的世界科技競(jìng)爭(zhēng)充分說明了這一點(diǎn)，尤其是我國(guó)和美國(guó)有關(guān)芯片等各類卡脖子技術(shù)的實(shí)例更是將這樣的創(chuàng)新要求推向極致）。所以，現(xiàn)在的教育不能再滿足于讓學(xué)生僅僅掌握更多的知識(shí)，而是應(yīng)該能用、會(huì)用，最好是能使用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新，這也已經(jīng)是基本的要求。（有人說，并不需要每個(gè)孩子都會(huì)創(chuàng)新呀！這個(gè)觀點(diǎn)其實(shí)不對(duì)，如果別的孩子都創(chuàng)新，那么不會(huì)創(chuàng)新的孩子自然也就弱勢(shì)，而且宏觀上也會(huì)使得國(guó)家整體的創(chuàng)新能力不足。所以建構(gòu)一定的創(chuàng)新能力——而不是都要達(dá)成杰出偉大的創(chuàng)新能力——就成為了新時(shí)期的教育的基本要求。）

此外，人類知識(shí)的發(fā)展中，起到核心作用的思維和方法已經(jīng)形成了更為層次飛躍性的遞進(jìn)，類似于人工智能等新型方法論的出現(xiàn)更是要求人類形成知識(shí)學(xué)習(xí)過程中的關(guān)鍵方式發(fā)生轉(zhuǎn)變（最簡(jiǎn)單的，人類現(xiàn)在有關(guān)記憶知識(shí)的要求就已經(jīng)和過去完全不同。我們甚至在討論，人類還需要記憶嗎？笑！當(dāng)然，必要的記憶一定是要的，但可不需要記住那么多。在基礎(chǔ)達(dá)成后，學(xué)會(huì)資料查詢才是上策）。我們必須在相當(dāng)程度上轉(zhuǎn)型過去的以先記住知識(shí)然后依靠自身大腦的存儲(chǔ)形成應(yīng)用能力的模式。在這樣的要求下，當(dāng)前教育的要求就更加凸顯了有關(guān)方法和思維的要求。

由此，新時(shí)期教育的目標(biāo)在有關(guān)知識(shí)爆炸、創(chuàng)新要求和提升方法/思維能力的要求等背景之下，已然提升到了一種很大變化的層面，這是時(shí)代變革引發(fā)的教育必須適應(yīng)性調(diào)整、與時(shí)俱進(jìn)的結(jié)果產(chǎn)物，這也正是我們前述多次提及的關(guān)于掌握知識(shí)的7個(gè)維度的闡述，因?yàn)?個(gè)維度恰如其分地歸納了這些要求在掌握知識(shí)的完整性之上的概念。

那么，新的基礎(chǔ)教育要求之下，只教知識(shí)，就阻斷了學(xué)生與另外維度的接觸機(jī)會(huì)，也就難以讓學(xué)生學(xué)到知識(shí)之外維度的內(nèi)容，也就更談不上對(duì)其他維度內(nèi)容的漸次建構(gòu)了。所以新時(shí)期的教育，在更偏重于強(qiáng)調(diào)7個(gè)維度的要求下，必須采用新型的教學(xué)法。在這一意義上，STEM教學(xué)法作為時(shí)代最好的教學(xué)法，前述我們已經(jīng)充分闡述，其正好是以滿足7個(gè)維度要求而設(shè)計(jì)和展開的，我們就沒有理由不完整而最大化地發(fā)揮好它的作用了。

現(xiàn)在，我們可以這樣說，只要能夠充分發(fā)揮STEM教學(xué)法實(shí)現(xiàn)7個(gè)維度要求的地方，我們都應(yīng)該使用且盡可能最大程度地發(fā)揮好這種新型的時(shí)代概念下最為先進(jìn)的教學(xué)法。經(jīng)過多年的深入研究，我們現(xiàn)在可以用一個(gè)框架圖明確表達(dá)其可以應(yīng)用的各個(gè)教育范疇和方面（如圖1），STEM教學(xué)法至少可以應(yīng)用在4個(gè)不同的層次和內(nèi)容范疇。

（1） STEM當(dāng)然是當(dāng)前最為合適的科學(xué)（科技）教育的教學(xué)法。在這一點(diǎn)上，拘泥于傳統(tǒng)科學(xué)（科技）教育的人們應(yīng)該嘗試著向這一種具備更好效能的教學(xué)法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型。必須認(rèn)識(shí)到，這種教學(xué)法與傳統(tǒng)的科學(xué)（科技）教學(xué)法并不矛盾，而是它們的一種新型組合乃至融合。你可以在STEM的過程中顯而易見地看見模塊化了的傳統(tǒng)科學(xué)（科技）教學(xué)法，但是這些傳統(tǒng)過程作為STEM的模塊卻在STEM整體過程中呈現(xiàn)出了更好的服務(wù)于整體的作用，超越了原有的分隔性的效能。同時(shí)，STEM教學(xué)法更將傳統(tǒng)的各類教學(xué)法實(shí)現(xiàn)了升華，給出了傳統(tǒng)教學(xué)法的簡(jiǎn)單拼裝所不能達(dá)到的教學(xué)效能。

（2） STEM教學(xué)法可以用來實(shí)現(xiàn)有關(guān)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)的建構(gòu)和培養(yǎng)。這主要是因?yàn)樗ㄟ^7個(gè)維度達(dá)成將學(xué)生的知識(shí)變成了真正具備完整7個(gè)維度理解的知識(shí)，所以能用、可用，且最終可以實(shí)現(xiàn)遷移和變化，從而也就滋生出了許許多多的創(chuàng)新可能。這一點(diǎn)是許多傳統(tǒng)教學(xué)法難以達(dá)成的，尤其是我們目前最為常見的應(yīng)試教學(xué)方法。

（3） STEM教學(xué)法可以用來改善甚至是改革當(dāng)前的應(yīng)試教育。這一點(diǎn)或許是許多長(zhǎng)期從事應(yīng)試教育的人們想不到的。關(guān)于這一點(diǎn)，這里只先給出一個(gè)有關(guān)的科學(xué)機(jī)理的簡(jiǎn)單概述，其余的深度闡述將在后續(xù)的幾講中逐步呈現(xiàn)。這個(gè)科學(xué)機(jī)理就是，學(xué)生經(jīng)過真正理解了的知識(shí)的逐漸積累，同時(shí)借用所習(xí)得的更好的方法和思維的遷移，將會(huì)越學(xué)越輕松，最終實(shí)現(xiàn)更好的分?jǐn)?shù)（笑！這種分?jǐn)?shù)我們還是要的）。 （應(yīng)該說明，我們對(duì)應(yīng)試教育進(jìn)行批判時(shí)，其實(shí)批判的不是分?jǐn)?shù)本身，而是批判有關(guān)分?jǐn)?shù)對(duì)應(yīng)的內(nèi)容選擇，以及獲得分?jǐn)?shù)的方式方法，即我們不認(rèn)可“死分?jǐn)?shù)”，即死記硬背的分?jǐn)?shù)！如果是一種“活分?jǐn)?shù)”，那我們?yōu)槭裁床灰?？?/p>

（4） STEM教育可以用來轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和效率。這一點(diǎn)也是顯而易見的。這主要是因?yàn)椋赟TEM方式中，雖然關(guān)于某個(gè)內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)的單次習(xí)得時(shí)間因?yàn)樯疃葘W(xué)習(xí)的要求而變長(zhǎng)，但是單次學(xué)習(xí)卻使得今后的重復(fù)性學(xué)習(xí)或“復(fù)習(xí)”變得輕松，更不需要采取無數(shù)遍的“笨拙性”復(fù)習(xí)。這就發(fā)生了學(xué)習(xí)上的時(shí)空和順序轉(zhuǎn)換，極大地改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式乃至效率。更可以先提一句的是，這種方式轉(zhuǎn)變中，學(xué)生的心理、動(dòng)力等具有了更好改良，從而更加促進(jìn)了效率的提升。