論STEM教育何以特殊

楊開城 公平

【摘 要】

STEM教育是過幾年就冷下去的教改運動嗎？不是。但是，作為聚焦國民科技創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的STEM教育，如果離開了自身的專業(yè)化和現(xiàn)代化，將無法生存和成熟。成熟的STEM教育需要具備四個外部特征——問題解決、創(chuàng)中學、設計制造和協(xié)作探究，以及兩個內(nèi)部特征——S.T.E.M.知識真實的整合性的應用和科學精神的熏陶與強化。這種STEM教育會是一種全新的教育實踐，它需要零起點開發(fā)的，數(shù)字化、標準化和結(jié)構(gòu)化的，包含教學詳案的課程產(chǎn)品，需要“用教學過程說明自身”的教學評價方式，需要專業(yè)化的人力資源配置，需要全新的教育產(chǎn)業(yè)鏈。在理論上，STEM教育并不需要舊教育學（Pedagogy），它需要的是新教育學（Educology）。在新教育學的引領(lǐng)下，當下的STEM教育運動是一場教育現(xiàn)代升級轉(zhuǎn)型的機會。

【關(guān)鍵詞】? STEM教育;教育專業(yè)化;新教育學;課程開發(fā);教學評價;教育產(chǎn)業(yè)鏈;教育現(xiàn)代化;科技創(chuàng)新素養(yǎng)

【中圖分類號】? ?G511? ? ? ? ?【文獻標識碼】? A? ? ? ?【文章編號】? 1009-458x（2022）4-0048-07

早在20世紀80年代，美國就已經(jīng)意識到STEM教育對于經(jīng)濟發(fā)展和國家競爭的重要意義（National Science Board， 1986）。在21世紀第二個十年，西方發(fā)達國家開始將STEM教育置于國家發(fā)展的戰(zhàn)略地位（宿慶， 等， 2020）。人們普遍認識到，在信息社會科技創(chuàng)新（而非超時勞動）是財富增值的核心所在，科技創(chuàng)新能力是一種國家實力的表現(xiàn)。而一個國家科技創(chuàng)新能力的提升，離不開具有相應功能的教育，即離不開STEM教育。

可是，我們能真正實現(xiàn)STEM教育嗎？畢竟歷史上雷聲大雨點小的教改運動比比皆是。即使美國STEM教育已經(jīng)堅持三十多年，人們?nèi)杂欣碛蓱岩?，我國STEM教育是否仍會在一陣火熱的討論和嘗試后，只留下文獻意義上的遺產(chǎn)？我們認為，STEM教育可以擁有與以往不同的命運，STEM教育有其特殊性。

一、STEM教育的基本特征

STEM教育不是“科學教育+技術(shù)教育+工程教育+數(shù)學教育”的總和，也就是說，不是S.T.E.M.教育，而是一個全新的教育領(lǐng)域，這個教育領(lǐng)域的核心任務是培養(yǎng)和提升學生綜合運用S.T.E.M.知識從事創(chuàng)新發(fā)明的能力。由此我們認為，STEM教育需要具備四個外部特征：①問題解決，即運用知識感知問題、制訂解決策略、評估解決效果、改進解決方案。②創(chuàng)中學。STEM教育中的問題解決不是解決紙面問題，而是解決開放性的具有現(xiàn)實意義的真實問題，更重要的是通過創(chuàng)新發(fā)明來解決問題。但從教育角度看，創(chuàng)新發(fā)明只是解決問題的外部形式，最終的目的仍是通過創(chuàng)新發(fā)明深化和整合所學知識。③設計制造。在中小學階段，STEM教育的“創(chuàng)中學”最常見的表現(xiàn)形式是創(chuàng)制工程作品。它不是單純的手工制作，而是更加專業(yè)化的設計與制造過程，包含特定的設計過程以及這個設計過程所帶來的推敲、取舍等蘊含知識運用的機會。④協(xié)作探究。STEM教育中通過正規(guī)設計、規(guī)劃和創(chuàng)建作品來解決問題的過程，不是簡單機械重復已知操作的過程，而是一個真實的創(chuàng)新發(fā)明的過程，其中蘊含著事先無法預知的挫折和挑戰(zhàn)，因此需要比較高的動力水平以及多主體的智力交流和貢獻，所以需要按照協(xié)作探究的方式展開。同時，如果僅僅限于這四個外部特征的約束，STEM教育極可能退化為簡單的手工制作而與創(chuàng)新發(fā)明能力的培養(yǎng)無關(guān)。因此我們還必須強調(diào)STEM教育的兩個內(nèi)部特征：①S.T.E.M.知識真實的整合性的應用，在STEM活動中讓不同領(lǐng)域知識發(fā)揮其功能：科學知識的解釋與預測、技術(shù)知識的物質(zhì)能量信息變換、工程知識的過程管理、數(shù)學知識的基于數(shù)形規(guī)律等知識的長程推理;②科學精神的熏陶與強化，如基于事實、定量測量、精確判斷、理性證偽、勇于質(zhì)疑、平等溝通等。前者事關(guān)STEM教育能力培養(yǎng)的功能，后者事關(guān)STEM教育價值觀培養(yǎng)的功能以及STEM教育的動力系統(tǒng)。只有同時滿足上述內(nèi)外特征的STEM教育實踐，才能將“21世紀核心素養(yǎng)”“計算思維”“設計思維”“創(chuàng)造力培養(yǎng)”等從理念的天堂拉到現(xiàn)實的行動中。

STEM教育的多項內(nèi)外部特征決定了其在性質(zhì)上就不是一陣教改運動——試圖修正某些教育觀念、采用某種新的教學方法，而是一種新型的教育生活，它需要相當?shù)某志眯圆拍軐崿F(xiàn)STEM教育的價值，而且這種教育生活面向所有的學生而非只朝向具有一定特長或興趣的少數(shù)學生，因為它試圖提升的是整個民族的科技創(chuàng)新素養(yǎng)。STEM教育不關(guān)注紙筆應試能力，而是關(guān)注創(chuàng)新地解決具有現(xiàn)實背景的真實問題的能力，其必然包含動手活動，但不追求膚淺的“寓教于樂”，而是強調(diào)對真理的“艱辛”求索。因此，在原來的科目教學中點綴幾個貌似體現(xiàn)STEM教育理念的環(huán)節(jié)，不是我們所說的STEM教育。依賴這類屬于教師私人的、而且是時下偶發(fā)的行為，不足以實現(xiàn)STEM教育的功能。STEM教育需要的不是零星的教育革新行動，而是在成熟的STEM課程體系保障下的普遍教育行動。

二、STEM教育是一種全新的教育實踐

從國家競爭的角度看，我們需要成熟的STEM教育。與當下的教育相比，成熟的STEM教育是一種全新的教育實踐?？梢哉f，STEM教育如果不成為一種全新的教育實踐將無法生存與成熟。可是面對STEM教育的價值訴求，國內(nèi)當下教育實踐中可利用的資源便是各種綜合實踐課或手工課。這些課“動手”“活動”的特點，讓人產(chǎn)生一種誤解：這些課程天然就是STEM課程（只是名字不同），或者將它們經(jīng)過簡單改造，強調(diào)一下“實驗”“探究”“設計”，便是STEM課程，由此展開的便是STEM教育。為了提高辨識能力，我們提出了三代STEM課程的觀點（楊開城， 等， 2020），并且將只動手無知識含量的活動課稱為大孩子的手工課，簡稱“大手工課”。大手工課不是STEM課。如果將大手工課整合了工程知識，按照系統(tǒng)工程過程管理手工制作過程，這便是第一代STEM課程。這是國內(nèi)最容易生成的STEM課程，很多情況下這類課程中的手工制品沒有知識含量，教學很容易退化為大手工課。如果我們將科學知識作為背景知識整合進第一代STEM課程，再將各種材料也歸入技術(shù)范疇，設定材料選擇探索的機會，這便生成了第二代STEM課程。如果我們在第二代STEM課程基礎(chǔ)上，整合技術(shù)知識和數(shù)學知識，并且在某些環(huán)節(jié)形成基于知識的推理，那么就形成了第三代STEM課程。由于第三代STEM課程所包含的知識需要精確鑒別且分屬不同領(lǐng)域，因而課程開發(fā)工作具有一定的難度。

劃分三代STEM課程的目的是便于識別現(xiàn)實中STEM課程的發(fā)展水平?，F(xiàn)實中的STEM課程也可能處于代際之間，比如2.5代STEM課程。成熟的STEM教育需要的是第三代STEM課程，只有第三代STEM課程才能將學科知識的整合應用、科學探究與工程設計以及溝通、協(xié)作、創(chuàng)新和批判性思維等21世紀核心素養(yǎng)的培養(yǎng)融為一體。本文所探討的STEM教育是以第三代STEM課程為基礎(chǔ)的。

1. STEM教育需要全新的課程產(chǎn)品及其生成方式

（1）STEM課程只能是零起點自主開發(fā)的且包含教學詳案的產(chǎn)品

STEM課程的焦點不是系統(tǒng)化的知識傳遞，而是整合創(chuàng)新，因此它無法基于某個或某幾個已有的分科課程，通過局部調(diào)整而獲得。同時，STEM課程培養(yǎng)的是真實問題解決能力，而不是紙筆上的演算思考能力，因此它必然與現(xiàn)實生活深度關(guān)聯(lián)，故而異域文化的STEM課程也很難引進和移植，最多只能借鑒其STEM主題思路。因此說，STEM教育需要我們從零開始開發(fā)STEM課程。開發(fā)一門STEM課程需要完成以下工作：

①設計STEM主題

STEM主題是指STEM課程所規(guī)定的學生需要通過整合特定S.T.E.M.知識去理解和解決的問題、去創(chuàng)制的作品、去克服的挑戰(zhàn)、去完成的發(fā)明。STEM課程開發(fā)的零起點特征與STEM主題有關(guān)。課程開發(fā)的核心工作之一是知識擇宜，即確定該課程所包含的知識內(nèi)容。但我們無法僅從STEM理念和價值出發(fā)確立可傳遞的S.T.E.M.知識。STEM課程旨在整合創(chuàng)新，但并非所有的S.T.E.M.知識都可以用于特定條件的整合創(chuàng)新。具體什么S.T.E.M.知識用于什么情境、什么問題的整合創(chuàng)新，取決于STEM主題。也就是說，STEM課程選擇S.T.E.M.知識的標準不僅僅是它的難度和系統(tǒng)性，更重要的是它能否被用于整合創(chuàng)新中的問題解決。STEM主題中的工程作品及其對學生的挑戰(zhàn)是選擇S.T.E.M.知識的第一層約束。STEM主題的確立本身就是一個創(chuàng)造發(fā)明的過程，雖然TRIZ理論可以助力解決這個問題（鄧玉紅， 2021），但對課程開發(fā)者來說它的確是一種前所未有的挑戰(zhàn)。

②精確配置S.T.E.M.知識

STEM主題只能粗線條地確定STEM課程所需要包含的S.T.E.M.知識。STEM課程開發(fā)還需要回應這些問題：這些知識的學習需要哪些先決知識？所有這些知識需要以何種方式進行學習？這種學習方式又需要額外學習哪些先決知識？所有這些知識之間具有哪些關(guān)聯(lián)？要準確完整地回答這些問題，我們需要完成知識建模分析、學習活動中的交互設計、媒體資源制作等工作。只有完成了這些細節(jié)設計，我們才能夠完全確定該STEM課程所需要包含的全部知識點。所以說，完成形態(tài)的STEM課程必須提供包括交互設計的教學詳案，供教師在實施課程時參考和調(diào)適。

③支架設計

STEM課程中的整合創(chuàng)新是學生們的整合創(chuàng)新，而且多是采用小組協(xié)作方式展開的探究過程。這是一種自主學習的過程。這種自主學習過程要比教師主控的教學過程具有更大的不確定性。為了降低這種不確定性，通常的做法是為它提供學習支架。這種學習支架主要解決小組學習遭遇認知上的障礙而又無法及時得到教師輔導時啟動的自助手段。這種支架設計并非泛泛的啟發(fā)或鼓勵，而是特定問題情境下的啟發(fā)、引導和信息補充等。

由以上討論可知，STEM課程開發(fā)的這三個方面的工作是緊密相連的。沒有最初的STEM主題設計和知識建模，也就無法確定STEM課程所包含的S.T.E.M.知識，不知曉這些知識和STEM主題也就很難有針對性地為特定自主學習環(huán)節(jié)設計學習支架。反過來，學習支架、教學交互等設計上的困難也會影響STEM主題和S.T.E.M.知識的調(diào)整。其中，除了STEM主題具有一定的創(chuàng)造發(fā)明特征外，另兩項工作還需要滿足STEM課程產(chǎn)品“目標—手段一致性”“學生參與度”“媒體多元性”“教師自由度”“S.T.E.M.整合度”5個質(zhì)量指標（楊開城， 等， 2020）的要求。為了評估上述指標，STEM課程必須提供教學詳案，否則這些指標無法計算。此外，對于新啟動的教育實踐領(lǐng)域，我們只能選擇在崗教師實施STEM課程，這就需要STEM課程必須具有低成本上手的特征：STEM教師經(jīng)過簡單培訓就可以理解該課程，并且能夠初步把握該課程，以避免過度的抵觸情緒或者敷衍的做法。提供教學詳案的STEM課程便具有這個優(yōu)點，它能幫助教師理解課程、降低備課成本，從而有助于將STEM教育價值轉(zhuǎn)化為具體行動。這倒不是說STEM教師必須機械執(zhí)行STEM課程中的交互過程，教師有權(quán)去修訂這個交互過程及其所需的媒體資源，這體現(xiàn)在“教師自由度”這個指標上?？傊?，STEM課程只能是自主開發(fā)的包含教學詳案的產(chǎn)品。

（2）STEM課程必須是結(jié)構(gòu)化、標準化和數(shù)字化的

STEM教育不是STEM課程的機械實施，它需要STEM教師根據(jù)實情做微觀調(diào)適。這就需要STEM教師完全理解STEM課程。雖然說STEM課程中的教學詳案能幫助教師從微觀處理解和把握課程，但這還遠遠不夠。STEM教師要獲得更加宏觀的課程理解和把握，就需要課程結(jié)構(gòu)的幫助。課程結(jié)構(gòu)能夠說明具體的課程目標（能力和價值觀）是如何經(jīng)過課、學習活動、活動任務、師生交互、學習支架、媒體資源等逐層轉(zhuǎn)化和落實的，能夠為STEM教師提供微觀調(diào)適的方向感和分寸感。對于STEM教育來說，清晰的STEM課程結(jié)構(gòu)還能夠提高STEM課程在不同學科背景教師那里的接受度，讓單科學科出身的教師容易理解包含其他陌生學科信息的STEM課程的總體意圖和設計思路。

結(jié)構(gòu)化的STEM課程必然需要標準化。這種標準化不但是指課程開發(fā)過程的標準化，也是指課程產(chǎn)品的標準化。因為結(jié)構(gòu)化課程需要的是課程開發(fā)的技術(shù)化，而技術(shù)化必然需要標準化。課程開發(fā)和產(chǎn)品的標準化是提高確定性、降低實踐成本的必由之路。課程開發(fā)的標準化規(guī)定了課程開發(fā)過程各個環(huán)節(jié)的操作規(guī)范和各環(huán)節(jié)之間的接口信息，課程產(chǎn)品的標準化規(guī)避了教師在課程實施過程中的混亂和隨意。比如，知識分析必須采用知識建模圖而不能采用知識語義圖，因為后者不具有數(shù)據(jù)層次上的一致性（楊開城， 等， 2019）;STEM課程提供標準化的材料工具箱配置，可以避免教師或?qū)W生自備樹葉、果皮、紙筒、廢紙盒等生活廢品垃圾作為實驗材料的混亂和實施障礙。

結(jié)構(gòu)化、標準化的STEM課程，其起始形態(tài)只能是數(shù)字化的，其終極形態(tài)也最好是數(shù)字化的。與以往其他課程（特別是分科課程）不同，STEM課程的維護周期更短。由于知識具有很強的客觀性和系統(tǒng)性，因此以傳遞知識為主要功能的分科課程一旦生成便具有很強的穩(wěn)定性，修改需求比較小。但STEM課程的核心是STEM主題，而STEM主題生命周期短，高度曝光的STEM主題很容易被淘汰。人們會很快升級STEM主題，或者設計出更優(yōu)秀、更高明的STEM主題。STEM主題的修改牽一發(fā)而動全身，會帶來STEM課程的全方位調(diào)整。即使STEM主題不變，STEM課程也需要根據(jù)實施的反饋進行局部甚至全局的調(diào)整。這就要求STEM課程必須處于易維護升級的狀態(tài)，即STEM課程在起始階段應是數(shù)字化課程。數(shù)字化STEM課程不會受印刷教材出版周期的限制，隨時可以修改升級，新版課程也會迅速進入課程實施。當然，數(shù)字化STEM課程在成熟之后可以出版成印刷教材，讓無法實施數(shù)字化課程的地方受益。

2. STEM教育需要全新的教學評價方式

任何教育都需要將課程通過教學轉(zhuǎn)化為學生的成長，因此教學質(zhì)量是教育實踐關(guān)注的焦點之一。那么如何評估教學質(zhì)量呢？現(xiàn)實中習慣的做法是，從學生的學業(yè)成績出發(fā)，通過紙筆考試等方式給學生打分，如果分數(shù)令人不滿意，則認為教學存在質(zhì)量問題，如果教學質(zhì)量問題被歸因為教師的素養(yǎng)問題，則會通過師資培訓、教學改革的方式來解決。這種做法具有一定的合理性，而且具有管理成本相對較低的優(yōu)點，但它完全不適合STEM教育。

STEM教育聚焦的是協(xié)作創(chuàng)新能力、真實問題解決能力，屬于高階能力，是那種極為珍貴、需要重點培養(yǎng)卻無法隨時測量的東西。能通過紙筆考試等方式進行測試且具有高重測信度的絕大部分是知識和技能，而非高階能力。因為能力表現(xiàn)為頭腦中特定經(jīng)驗與知識的臨場組合效應（楊開城， 2018， p.108），知識和技能可以存儲于頭腦中，但是能力無法被存儲。能力高低取決于頭腦中的信息網(wǎng)絡質(zhì)量，且能力的表現(xiàn)會受到任務情境的嚴重影響。常識告訴我們，對于大多數(shù)普通人來說，隨時都可以被喚醒、被操控的“能力”絕不是了不起的高階能力。高階能力是生命中的火花。如果條件具備，它一定會點亮世界，但何時點亮是無法預測的。高階能力屬于涌現(xiàn)現(xiàn)象，難以穩(wěn)定重現(xiàn)。穩(wěn)定重現(xiàn)的“能力表現(xiàn)”是以能力命名的“套路化”技能。與技能再現(xiàn)相比，能力表現(xiàn)會包含更多因為意外而引發(fā)的反思，甚至自我懷疑。但高階能力的這種性質(zhì)并不會妨礙教育的展開，因為高階能力一旦表現(xiàn)出來便具有自我激勵的性質(zhì)，它與人的心理高峰體驗有關(guān)，屬于人的高級需要。教育只需要提供表現(xiàn)機會即可。對高階能力的客觀測評在很大程度上對于教育來說是多余的。我們能感受到它們的變化，卻無法將它們客觀化為分數(shù)進行排名比較。將高階能力轉(zhuǎn)化為分數(shù)，是管理者的監(jiān)管癖好，與教育無關(guān)。

可是，教育的確需要管理。既然無法測評學生的STEM能力，那又如何達到管理性目的呢？也就是說，沒有了學生學業(yè)成績做參照，我們?nèi)绾卧u價教學、評價教師的工作呢？有一點需要明確，教學不是一個完全確定的過程。教學目標與學習結(jié)果常常不一致。而且，學生的成長最終是自我建構(gòu)的結(jié)果，最優(yōu)的外部條件也只能提供成長所需要的資源、機會、支持和引導。所以教育管理對于教學而言，的確不需要從學生成長出發(fā)。教育管理的功能實質(zhì)上是確保課程得到恰當?shù)膶嵤?。如何理解“恰當?shù)膶嵤蹦兀窟@里需要一個概念，即教學方案與行動的一致性（鄭蘭琴， 等， 2014）。假定教師在理解課程之后和進行教學行動之前會進行教學設計，得到一份教學方案，然后再按照教學方案進行教學。如果假定課程本身沒有問題（這是學校教育管理工作的重要前提之一），教師的設計素養(yǎng)也是令人滿意的，那么我們也就相信那份教學方案的質(zhì)量，接下來如果教學行動與那份教學方案是相符的，也就是說具有令人滿意的一致性，那么這個教學便是令人滿意的。如果課程實施中的教學都是令人滿意的，那么課程便得到了“恰當?shù)膶嵤?。如果上述過程任何一處出現(xiàn)問題，教育管理者就應該采取行動進行干預。假設發(fā)現(xiàn)教學方案與教學行動之間存在嚴重不一致，如果這種不一致被歸因為教師行動力問題，那么就著手提升教師的行動力;如果這種不一致被歸因為教學方案的質(zhì)量問題，那么就著手提升教師的設計力以改進教學方案。這樣循環(huán)往復（本文不討論常規(guī)管理意義上的激勵問題），直至課程得到“恰當?shù)膶嵤?。只要我們精心設計教學方案的質(zhì)量指標、教學方案-行動一致性指標體系，上述“用教學過程說明自身”（楊開城， 等， 2021）的管理思路便具有明顯的合理性和可行性。即便遇到當事人對學生學業(yè)表現(xiàn)不滿意的情況時，按照這種思路，我們也需要根據(jù)學生的學業(yè)表現(xiàn)，從改進課程以及教學方案的設計入手進行處理。這里唯一的問題是，這種管理思路需要專業(yè)技術(shù)、專業(yè)工具和專業(yè)團隊的支持。以往教育管理之所以無法執(zhí)行上述過程，是因為上述過程需要數(shù)據(jù)驅(qū)動的專業(yè)分析，而在以往教育實踐中，在課程開發(fā)階段并沒有為這種教育管理工作儲備好數(shù)據(jù)、平臺和算法，如果非要如此操作，從成本—收益角度看是得不償失的。但是在當下展開的STEM教育，完全可以在數(shù)字化、標準化的課程開發(fā)階段就為后續(xù)課程實施中的教育管理做好數(shù)據(jù)、平臺和算法的儲備。

3. STEM教育需要全新的人力資源配置

很明顯，STEM課程的開發(fā)、實施、維護升級不僅需要特定的技術(shù)工具支撐，更需要專門針對課程的設計開發(fā)以及生存期管理的技術(shù)支撐。沒有這些專業(yè)技術(shù)，STEM教育難以走向成熟。這種態(tài)勢是目前其他教育領(lǐng)域難以看到的。

STEM教育中的專業(yè)技術(shù)需要專業(yè)人員來駕馭，而且需要不同分工的專業(yè)人員高密度交互和深度耦合。STEM教育需要專業(yè)的課程開發(fā)人員，運用課程開發(fā)技術(shù)、教學設計技術(shù)開發(fā)STEM課程，并根據(jù)STEM專業(yè)教師和管理者的反饋來升級改造STEM課程;STEM教育需要專業(yè)的STEM教師，運用教學設計技術(shù)對STEM課程中的教學詳案進行微觀調(diào)適，將其轉(zhuǎn)化為個性化的教學行動，同時生成專業(yè)教師必備的基本專業(yè)能力——基于設計的行動力（楊開城， 等， 2020）;STEM教育需要專業(yè)的課程分析人員，運用教育系統(tǒng)分析技術(shù)提供基于一致性的教育系統(tǒng)分析，為管理者、教師和開發(fā)者提供各自需要的專業(yè)信息;STEM教育需要專業(yè)的教育管理者，基于教育工程學知識，理解真實發(fā)生的課程實施過程，調(diào)配課程實施的各類資源，激勵STEM教師的專業(yè)成長。也就是說，STEM教育需要全新的專業(yè)人力資源配置。

這里需要破除一個誤解——教育已經(jīng)實現(xiàn)了專業(yè)化，PACK就是教育實踐的專業(yè)知識。真相是， PACK在性質(zhì)上不屬于知識論意義上（真?zhèn)我饬x上）的知識，更遑論專業(yè)知識了（楊開城， 等， 2021）。因此以PACK為基礎(chǔ)的教育專業(yè)化是一條歧路。教育實踐的核心過程，即消耗成本最高的過程，不是課堂教學過程，而是課堂教學之前的課程開發(fā)、教學設計過程，以及課堂教學之后的教育系統(tǒng)分析過程（楊開城， 等， 2019）。一個行業(yè)的核心過程技術(shù)化才能實現(xiàn)該行業(yè)的專業(yè)化。因此，教育專業(yè)化的知識基礎(chǔ)并不是面向課堂教學的PACK，而是上述面向課程開發(fā)、教學設計、教育系統(tǒng)分析的技術(shù)知識。這些專業(yè)技術(shù)的用武之地歷史性地選擇了STEM教育。這也意味著STEM教育將是首個實現(xiàn)專業(yè)化的教育領(lǐng)域。當然，STEM教育專業(yè)化必然真正開啟教育專業(yè)化之路。

4. STEM教育需要全新的產(chǎn)業(yè)鏈支持

STEM教育所需要的人力資源絕非學校和教研組織所能滿足的。也就是說，僅僅依賴教師、校長、教研員是無法讓STEM教育走向成熟的。按照現(xiàn)有的人力資源配置，STEM課程的自主開發(fā)工作一定會交給一線教師，由教師去開發(fā)校本STEM課程，或者將課程開發(fā)工作交給教研員。無論哪種情況，這類STEM課程開發(fā)必然面臨諸多難以克服的障礙。首先，課程開發(fā)者的知識背景不完整，常常是分科背景，缺乏跨學科思維的經(jīng)驗，一種學科背景的教師或教研員很難具備另一個學科的教學經(jīng)驗（常常無法理解那個學科學生的學習困惑），并且也沒有足夠的機會和時間生成所需要的經(jīng)驗，沒有哪位老師或教研員是全面能手;其次，他們普遍不具備專業(yè)的課程開發(fā)能力，幾乎只能經(jīng)驗主義地工作，甚至不清楚什么樣的課程是合格的STEM課程;最后，從STEM主題設計，到做各種實驗、制作工程作品，再到鑒別其中所蘊含的S.T.E.M.知識并將其整合到教學過程中，這是一個相當耗時間、耗精力的高成本過程，他們一般難以承擔。這些障礙注定會使這種STEM課程開發(fā)路徑既不可持續(xù)，也難以確保課程質(zhì)量，極易生成偽STEM課程。

現(xiàn)有經(jīng)驗表明，STEM教育需要新的勞動分工方案，即需要建立全新的教育產(chǎn)業(yè)鏈。由專門的公司組建的專業(yè)團隊，負責開發(fā)STEM課程、為相應的課程提供師資培訓服務、對課程實施數(shù)據(jù)進行專業(yè)分析，由學校組織單獨購買STEM課程、享受師資培訓服務、為相應的公司提供產(chǎn)品缺陷反饋，由專門的企業(yè)根據(jù)STEM課程需求生產(chǎn)安全、適用的課程材料，由專門的企業(yè)回收處理舊的或廢棄的STEM課程材料。這種新的產(chǎn)業(yè)鏈格局，由于市場主體的存在將會生成STEM教育發(fā)展的持久動力，使得整個教育實踐活動充滿活力。這種充滿活力的教育實踐，在課程開發(fā)的環(huán)節(jié)中，需要采用教育眾籌（楊開城， 等， 2017）的方式將一線教師能手的設計智慧納入STEM課程中。

三、STEM教育需要新教育學

STEM教育的零起點、專業(yè)化等特征徹底暴露出舊教育學（Pedagogy）的理論失能?！袄砟?知識傳遞型教材+教學方法模式+教育智慧”的套路遠不能解決STEM教育遭遇的困境。特別是，STEM教育的核心環(huán)節(jié)是自主探索學習，面對這種學習方式，舊教育學最具操作性的核心武器教學模式完全派不上用場。

由于缺乏課程開發(fā)技術(shù)、教學設計技術(shù)的支撐，舊教育學支配下的STEM課程設計粗糙含混、進化緩慢。這類粗糙的STEM課程交由早期起點偏低、能力參差不齊的STEM教師來實施，讓他們承擔由抽象的STEM教育價值到具體的行動細節(jié)之間的實踐成本，成了STEM教師不可承受之重，直接導致STEM教育高開低走。很多STEM教師要么將其簡化為手工課，要么付出巨大設計成本也只能使本班、本校等局部少數(shù)人受益。這直接導致大量一線教育工作者的遲疑觀望和不知所措，給STEM教育帶來巨大的不確定。

好在STEM教育并不需要舊教育學，它需要的是新教育學（Educology）。新教育學這個詞語是相對于舊教育學來說的。其實舊教育學不是學科理論（楊開城， 2014a），在學科意義上新教育學就是教育學，新教育學以教育系統(tǒng)為研究對象（見圖1）。直觀地說，教育系統(tǒng)即課程體系，它由門類課程組成，門類課程由教學系統(tǒng)組成，教學系統(tǒng)將轉(zhuǎn)化為教學活動。新教育學研究的是如何構(gòu)建教育系統(tǒng)以及這個教育系統(tǒng)的基本特征和機制性規(guī)律——系統(tǒng)中的信息流動是如何達成和偏離目標的。新教育學由教育技術(shù)學和教育科學構(gòu)成，前者包含教學設計技術(shù)、課程開發(fā)技術(shù)和教育工程技術(shù)，后者包含教育現(xiàn)象學和教育價值學。其中，課程開發(fā)技術(shù)、教學設計技術(shù)為課程開發(fā)、教學設計實踐提供理論支持，IIS圖分析法、教學過程機制圖分析技術(shù)等教育工程技術(shù)，以及教育科學所揭示出的教育系統(tǒng)整體特征指標、機制性規(guī)律，為教育系統(tǒng)的分析、教育評價、系統(tǒng)缺陷分析反饋和教師專業(yè)發(fā)展的反思性實踐提供理論支持。與舊教育學不同，新教育學不宣布一般的教育目的是什么，而是關(guān)注如何制定清晰合理的教育目標;新教育學不關(guān)注教學方法模式，而關(guān)注如何設計課程和教學系統(tǒng)以達到確立的具體目標;新教育學不關(guān)注教學實踐中各種誤導性的有效性，而關(guān)注教育實踐中的各種一致性;新教育學不關(guān)注實踐的成功，而關(guān)注課程和教學的缺陷和改進（楊開城， 2014b）。新教育學不但為我們提供了一種完整的教育實踐的理論視圖（楊開城， 2016），構(gòu)成了對STEM教育實踐的完整支持，而且更為重要的是，它提供了專業(yè)性的交流話語體系，這種話語體系在STEM教育中顯得尤其重要。分科課程的教師之間共享相同的學科背景，交流起來并不存在特殊困難。但在STEM教育起步階段，STEM教師之間卻缺乏共同的學科背景和STEM教學經(jīng)驗，在這種情況下新教育學提供的交流話語體系就顯得尤為重要。這種話語體系能夠跨越學科教學經(jīng)驗，在知識點類型、任務類型、活動類型的層次上詳細解釋STEM課程的設計意圖和細節(jié)，使得不同學科背景的教師能夠針對其他學科知識背景的主題設計、教學詳案設計進行交流。

新教育學在STEM教育領(lǐng)域引入的并非什么新原則、新理念，而是全新的教育實踐方式，是一種現(xiàn)代教育的實踐方式。在新教育學引領(lǐng)下，STEM教育領(lǐng)域試圖將教育核心過程技術(shù)化，而任何行業(yè)的核心過程技術(shù)化也就是該行業(yè)的現(xiàn)代化（楊開城， 等， 2019）。相比較而言，即使采用了現(xiàn)代媒體裝備，在舊教育學引領(lǐng)下教育實踐也是經(jīng)驗主義的前現(xiàn)代方式。教育實踐的核心過程并不是課堂教學過程，而是教學之前的教育系統(tǒng)設計以及教學之后的教育系統(tǒng)分析過程。這個過程所消耗的成本更高，它的技術(shù)化才是實現(xiàn)教育現(xiàn)代化的關(guān)鍵。從這個角度看，STEM教育并不僅僅是新出現(xiàn)的教育實踐領(lǐng)域，在新教育學的引領(lǐng)下它還將是一次教育現(xiàn)代升級的機會。目前的機會是，STEM教育有可能成為首個實現(xiàn)教育現(xiàn)代化的領(lǐng)域?？梢赃@樣說，不成為現(xiàn)代教育，STEM教育永遠也無法成熟。隨著STEM教育的現(xiàn)代化，這種事態(tài)最終會擴散到整個教育領(lǐng)域，進而全面實現(xiàn)教育現(xiàn)代化。

四、小結(jié)

STEM教育是否會曇花一現(xiàn)？從不實現(xiàn)現(xiàn)代化就無法成熟的格局來看，不會！STEM教育不是一次過幾年就冷下來的教改運動。它開啟的是教育現(xiàn)代化和教育專業(yè)化之路。世上本無路，走的人多了，便成了路。我們希望越來越多的人踏上STEM教育之路。有趣的是，與以往任何一次教育改革不同，STEM教育雖然完全與紙筆應試脫鉤，但它與受高利害考試制約的應試訓練（目前仍是剛需）不完全構(gòu)成尖銳的對立和競爭關(guān)系。STEM教育極有利于概念的深入理解、感性理解，有利于消除因誤解而答錯題的現(xiàn)象。因此它有可能成為所謂應試教育的“解毒劑”。

[參考文獻]

鄧玉紅. 2021. 基于TRIZ理論的STEM主題設計研究——以小學STEM課程為例[D]. 北京師范大學：5.

宿慶，張文蘭，夏小剛，李莉. 2020. 服務于人才培養(yǎng)的STEM教育——《制定成功路線：美國STEM教育戰(zhàn)略》的解讀與啟示[J]. 現(xiàn)代教育技術(shù)（01）：114-120.

楊開城. 2014a. 教育學的壞理論研究之四：教育學的理論品性[J]. 現(xiàn)代遠程教育研究（4）：29-38.

楊開城. 2014b. 教育學的出路何在：創(chuàng)建新教育學[J]. 現(xiàn)代遠程教育研究（6）：26-33.

楊開城. 2016. 論教育學眼中的教育實踐[J]. 現(xiàn)代遠程教育研究（4）：11-20.

楊開城. 2018. 課程開發(fā)——一種技術(shù)學的視角[M]. 北京：北京師范大學出版社：108.

楊開城，陳寶軍. 2019. 論信息化教育的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[J]. 現(xiàn)代遠程教育研究（4）：19-25.

楊開城，鄧鈺紅. 2019. 教育現(xiàn)代化何以可能[J]. 中國電化教育（9）：7-12，21.

楊開城，竇玲玉，李波，公平. 2020. STEM教育的困境及出路[J]. 現(xiàn)代遠程教育研究（2）：20-28.

楊開城，竇玲玉，公平. 2021. 論STEM教師的專業(yè)素養(yǎng)[J]. 電化教育研究（4）：115-121.

楊開城，李波，竇玲玉，公平. 2020. 應用LACID理論進行STEM課程開發(fā)初探[J]. 中國電化教育（1）：99-108.

楊開城，李通德，惠治儒，田浩. 2017. 在線教育眾籌的技術(shù)機制與學習神經(jīng)元[J]. 現(xiàn)代遠程教育研究（1）：51-58.

楊開城，盧韻. 2021. 一種教學評價新思路：用教學過程證明教學自身[J]. 現(xiàn)代遠程教育研究（6）：49-54.

楊開城，張慧慧. 2020. 教師教研在何種意義上是必要的[J]. 電化教育研究（8）：11-18.

鄭蘭琴，楊開城. 2014. 為什么要研究一致性而不是有效性？[J]. 中國電化教育（9）：20-23.

National Science Board. 1986. Undergraduate Science， Mathematics and Engineering Education[EB/OL]. （1986-03-20）. [2021-05-11].https：//files.eric.ed.gov/fulltext/ED272398.pdf

收稿日期：2021-12-07

定稿日期：2021-12-17

作者簡介：楊開城，博士，教授，博士生導師，北京師范大學教育學部（100875）。

公平，碩士，培識（北京）技術(shù)有限公司（100081）。

責任編輯 劉 莉