STEM教育與中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)契合性分析

杜娟

【摘 要】STEM教育因符合全球人才培養(yǎng)目標要求而引起了廣泛關注。中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)框架明確確立了中國未來人才培養(yǎng)的標準，也成為研制學業(yè)質量標準、修訂課程方案的重要依據(jù)。筆者發(fā)現(xiàn)，STEM教育和中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)具有共同的屬性，存在著十分契合的對接意義，STEM教育提供了中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)落地的途徑。

【關鍵詞】STEM教育 核心素養(yǎng) 對接 契合性

一、研究的背景

1986年，為了保持其全球科技創(chuàng)新領域的核心地位，美國國家科學委員會提出了“科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics）集成”的觀點，這被稱為STEM教育的開端。為了重視藝術（Arts）在工程與技術設計中的重要性，STEM發(fā)展為STEAM，但二者在理念和目標上并無本質差異。［1］STEM并非是簡單的概念疊加，而是強調(diào)這四門學科交叉融合并形成有機整體。同時，STEM教育憑借跨學科、情境性、體驗性、趣味性、實證性、協(xié)作性、設計性、藝術性、技術增強性等特點［2］，被作為教學改革的熱點迅速推廣，為教育與社會經(jīng)濟發(fā)展提供了良性的互動機制。

目前，國內(nèi)外學者達成以下共識：一是STEM教育通過跨學科使認知學習和生活經(jīng)驗、社會性成長緊密結合起來，對培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力、增強國家的競爭能力有重大的意義；二是STEM教育多采用項目學習、實踐學習、綜合學習等學習方式，促使教學活動從傳統(tǒng)的師生傳遞式學習轉向學生主動實踐，其目標也由“知識獲取”轉向“素養(yǎng)生成”。這與中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)的要求不謀而合。STEM教育與中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)在哪些方面存在契合性？厘清這個問題對于后續(xù)我國推動STEM教育的發(fā)展方向及機制建設有著重要作用。

二、中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)的內(nèi)涵及要求

1.素養(yǎng)的提出及含義。

時代發(fā)展助推著社會產(chǎn)業(yè)升級和文明進步，也促使教育發(fā)生變革。當工業(yè)時代向知識經(jīng)濟時代轉變時，教育的目的被重新審視，世界各國都在深刻反思自身國家人才培養(yǎng)方向，教育目標也紛紛由“知識傳授”向“核心素養(yǎng)”轉變。

素養(yǎng)（literacy）一詞最初由經(jīng)濟合作與發(fā)展組織在1997年啟動的“素養(yǎng)的界定和遴選”項目中提出。［3］經(jīng)濟合作與發(fā)展組織出版的《核心素養(yǎng)促進成功的生活和健全的社會》，首次使用了“核心素養(yǎng)”一詞，并對其于2000年開始的國際學生評估項目（Programme for International Student Assessment，簡稱PISA）具有直接影響。［4］

2.中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)的要求。

2014年，具有中國特色的“核心素養(yǎng)”概念首次出現(xiàn)在《教育部關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》中，并被置于深化課程改革、落實立德樹人根本任務的首要位置，成為研制學業(yè)質量標準、修訂課程方案和課程標準的重要依據(jù)。2016年，《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》研究成果發(fā)布會在北京師范大學舉行。中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)（以下簡稱“發(fā)展核心素養(yǎng)”）以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心，分為文化基礎、自主發(fā)展、社會參與三個方面，綜合表現(xiàn)為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)，具體化為18個要點。核心素養(yǎng)總體框架不僅明確了未來學生的發(fā)展方向，更明晰了未來教師專業(yè)發(fā)展的方向。

2018年正式頒布的普通高中課程方案和課程標準（2017年版），標志著核心素養(yǎng)開始進入課程，中國教育已邁入核心素養(yǎng)的新時代。同時，也衍生了學科核心素養(yǎng)的概念，并通過學科核心素養(yǎng)凸顯學科本質，具有獨特的重要育人價值的素養(yǎng)。［5］

2022年，教育部印發(fā)了義務教育課程方案和課程標準（2022年版），新頒布的義務教育課程方案和16門課程標準均以“聚焦中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)”為目標，規(guī)定了義務教育課程的教育目標、教育內(nèi)容和教學基本要求。可以說，新一輪課程標準以“核心素養(yǎng)導向”為主線，目的是讓核心素養(yǎng)真正落地。

三、STEM教育與中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)的契合性

（一）核心素養(yǎng)與STEM教育具有共有屬性，提供了對接可能性

STEM教育與發(fā)展核心素養(yǎng)所秉持的共同的人才觀、教育觀和知識觀，不僅為學生的發(fā)展提供了無限可能，也為二者的對接與融合提供了可能性。STEM教育與發(fā)展核心素養(yǎng)的共有屬性表現(xiàn)為：跨學科性、情境遷移和實踐反思。

1.跨學科性。

跨學科不僅指學科間的相互聯(lián)系，軟化學科邊界，而且應凸顯不同學科內(nèi)容與知識脈絡的一體化整合。跨學科教育具有教育目的的創(chuàng)新性、教學內(nèi)容的交叉性、教學方式的研究性、教師和學生知識、能力、素質結構的復合性等特質。STEM教育具備的天然的學科融合屬性為學生“多元知識結構”“整體的素養(yǎng)發(fā)展”提供了載體。

2.情境遷移。

兩者都要求基于實境性的問題或項目培養(yǎng)關鍵能力，能夠在真實的社會情境中認識問題并解決問題，實現(xiàn)對知識的應用與遷移、探究和創(chuàng)新，從而達成知行合一、學以致用的教學理念。這種富有情境性的實踐知識觀不僅是在教育過程踐行“授之以漁”的重要體現(xiàn)，也是今后知識教育進行轉型的方向。

3.實踐反思。

STEM教育與發(fā)展核心素養(yǎng)均以行為指向的能力培養(yǎng)為目標，并在行為中強調(diào)反思與迭代、調(diào)整與修訂，因此，可將核心素養(yǎng)的目標訴求融于STEM的項目學習過程，并在不斷實踐反思中提升創(chuàng)新能力。

（二）STEM教育與核心素養(yǎng)對接的現(xiàn)實性

1.核心素養(yǎng)為STEM教育賦能。

（1）核心素養(yǎng)的文化基礎——STEM教育的根基。教育是以文化傳播為主要載體，傳統(tǒng)教育通過分科教育達到教育目的。核心素養(yǎng)第一次把“人文底蘊”和“科學精神”放到同等重要的位置，代表著理性與感性兼?zhèn)涞闹匾裕@與STEAM融合了“A（藝術/人文）”的特色不謀而合。

STEM教育強調(diào)學科間的融合，相當于在學科之間建立一座聯(lián)系的橋梁，為學生未來生存發(fā)展需要具備的學科融合能力和技能提供了必要的條件。STEM教育需要從不同的學科提取關鍵信息，所以更促進了學生對知識進行綜合運用。由此可見，文化基礎是STEM教育的根基。

（2）核心素養(yǎng)的自主發(fā)展——STEM教育的內(nèi)在動力。在核心素養(yǎng)中，自主發(fā)展強調(diào)能有效管理自己的學習和生活，認識和發(fā)現(xiàn)自我，有效應對復雜多變的環(huán)境，發(fā)展成為有明確人生方向、有生活品質的人。STEM教育側重學生在自組織學習、情境認知學習和活動學習理論指導下，基于自身認知能力而建構統(tǒng)整學科的綜合學習。即學生將學習融入自然、社會、生活領域，通過真實體驗、調(diào)查、演講、建構作品等，提高學習融會貫通的能力、創(chuàng)造性解決問題等能力，可以說核心素養(yǎng)的自主發(fā)展就是STEM教育發(fā)展的內(nèi)在動力。

（3）核心素養(yǎng)的社會參與——STEM教育的發(fā)展視野。社會參與，重在強調(diào)能處理好自我與社會的關系，遵守現(xiàn)代公民道德準則和行為規(guī)范，增強社會責任感，促進個人價值實現(xiàn)，推動社會發(fā)展進步，發(fā)展成為有理想信念、敢于擔當?shù)娜?。此外，核心素養(yǎng)還要求培養(yǎng)學生初步具備國際視野和人類命運共同體意識。

STEM教育強調(diào)團隊協(xié)作開展學習，培養(yǎng)學習者樂于分享、交流的團隊智慧，這對于學生處理自我與團隊、自我與社會關系構建了天然的環(huán)境基礎。道德準則和行為規(guī)范是學生全面發(fā)展和全面成長的一種準則標準，如STEM教育中強調(diào)技術安全與技術應用道德觀，強調(diào)在工程實施中遵守準則并按照規(guī)劃不斷推進，強調(diào)通過團隊合作建立健全生命觀念和社會責任感?？梢?，STEM教育的發(fā)展視野與核心素養(yǎng)的社會參與能在對接、聯(lián)通與融合過程中不斷地促進雙方發(fā)展。

2.STEM教育提供核心素養(yǎng)落地途徑。

（1）STEM教育跨學科的范式——促進核心素養(yǎng)要素內(nèi)涵融合。STEM教育不是科學、技術、工程、藝術和數(shù)學知識的簡單疊加，而是將學科整合到一種“教學范式”中。這種整合不僅是實踐操作層面上的整合，更體現(xiàn)在價值體系上的整合，是文化基礎投射到現(xiàn)實世界中的具體體現(xiàn)。此外，STEM教育的起源背景也蘊含著“對國際競爭力下降的反思”，因此，STEM從內(nèi)容組成、組織實施無不帶有時代的鮮明色彩，也承載著社會本位的內(nèi)涵。而教育本身育人的功能又從個體本位滿足了學生主體的需求，可以說STEM教育兼具社會本位和個體本位的兩種價值，也為核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提供了一個自然的解決路徑。STEM教育證明了理性思維和文化追求可以自然地融入到問題解決的學習中，同時也彰顯了一種學習文化，一種偏向工科思維的學習系統(tǒng)，一種趨于能力和智慧疊加的行動學習，并因此形成重要的能力和思維品格。

（2）STEM教育的任務驅動方式——加深人文底蘊，培養(yǎng)科學精神。與傳統(tǒng)課堂教學相比，STEM教育以項目為驅動，更注重學生在整合跨學科的知識應用中充分調(diào)動思維，讓學生主動地確認目標、尋找資源、建構路徑、解決問題，將知識的獲取、方法與工具的利用以及實踐創(chuàng)新的過程進行有機多元融合。每一個學習環(huán)節(jié)都建立在學生對問題的觀察、比較、分析、綜合、抽象與概括的基礎之上，這些思維方式是理性思維的具體體現(xiàn)，而且這個思維過程充分調(diào)動并鍛煉了學生的科學探究能力和實踐能力。在這樣的學習過程中逐漸培養(yǎng)的精神也是科學崇尚的研究和實踐精神。因此，融合人文藝術的STEAM教育，推動核心素養(yǎng)要求的學科文化底蘊和科學精神的形成，促進了學科文化基礎的發(fā)展。

（3）STEM教育的項目實踐屬性——促進問題解決，培養(yǎng)樂學善學品質。STEM學習是學生在活動參與、項目設計、問題解決中進行的實踐活動。這種問題解決是對“不良結構”（ill-structured problem）問題的解決，即沒有明確的結構和解決路徑，需要多學科“碎片化”知識的整合和應用，形成多元的、開放的解決問題的方案。這種學習恰恰能培養(yǎng)核心素養(yǎng)指向的問題解決能力。

STEM學習以實踐為取向，項目的趣味性和真實性更能夠激發(fā)學生學習的主體性，引導學生面對學習對象進行知識的能動建構和主動加工。學生學習的狀態(tài)從被動的學習識記、理解知識轉為主動實踐，養(yǎng)成主動學習的意識，通過日積月累形成樂學善學的良好習慣和風貌。

（4）STEM學習產(chǎn)品迭代——促進自我反思，形成健全人格。STEM學習本身兼具工程屬性，即通過工程設計，完成復雜問題解決過程，培養(yǎng)學生的工程思維。工程是人類為了滿足需求而進行的創(chuàng)造性活動，它是運用技術進行設計、解決問題并制作產(chǎn)品的過程。在產(chǎn)品迭代的過程中，學生不斷地挑戰(zhàn)自我，進行科學反思，分析存在的問題，尋找解決問題的方案，這種過程恰恰能夠培養(yǎng)學生的自我反思、自我評價能力。學生也在不斷的挑戰(zhàn)中培養(yǎng)堅韌抗挫的心理品質，形成能調(diào)節(jié)自身、管理個人的人格品質。

（5）STEM教育的技術增強特點——提升信息素養(yǎng)，增強國際理解。目前，STEM教育越來越呈現(xiàn)技術增強型的趨勢，雖然說STEM中的技術代表的不僅僅是工具屬性的技術，還代表經(jīng)驗屬性的技術，但以網(wǎng)絡技術、通信技術、人工智能技術等為代表的信息技術，在STEM教育中發(fā)揮著越來越大的作用。因此，STEM教育中提倡的技術成為學習工具，利用技術支持深度學習的方式也不斷影響著學生的信息素養(yǎng)，學生在STEM學習中不斷辨別、分析和處理信息，其信息素養(yǎng)的培養(yǎng)得以實現(xiàn)。此外，學生在STEM學習中可以通過網(wǎng)絡技術了解國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)，在跨文化交流中不斷地認識世界、理解世界和改造世界，這對學生增強國際理解起到積極的正向作用。

（6）STEM教育的合作實踐形式——培養(yǎng)責任擔當，形成勞動意識。核心素養(yǎng)包括個體應形成正確的責任意識，同時具有團隊意識和互助精神，能主動作為，履職盡責，對自我和他人負責等。STEM教育是一種在社會性互動中（存在著學生與環(huán)境、學生與其他學生、學生與教師之間的社會性互動）開展的、以學生為中心的跨學科合作學習。在這種以學生為中心的學習中，學生個體的價值觀能夠被充分地引導和投射。一方面，學生可以在社會性互動過程中意識到自己的分工和責任，以及自己在學習共同體中所承擔的角色；另一方面，教師可以通過引導、展示和呈現(xiàn)，協(xié)助培養(yǎng)學生的自立性、自主性和自治性，激勵學生更勇于承擔責任，激發(fā)團隊精神。此外，STEM學習中的工程設計理念引導學生對學習過程不斷地設計、修改、再設計、再修改，在不斷地修改更新中，有助于學生形成良好的勞動意識，培養(yǎng)他們的動手操作能力，促進他們改進和創(chuàng)新勞動方式。

（7）STEM教育思維啟發(fā)——喚醒創(chuàng)造潛能，提升創(chuàng)新素養(yǎng)。創(chuàng)新素養(yǎng)是學生應具備的、適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的創(chuàng)新品格和創(chuàng)新能力，它是學生核心素養(yǎng)的“核心”成分之一。當前，知識創(chuàng)新和實踐能力的塑造一起被視為是STEM教育人才培養(yǎng)的重要指向。雖然STEM教育中注重實踐、注重動手、注重過程不等于提升創(chuàng)造力，但在教師的思維啟迪下，結合動手實踐和知識探索能夠喚醒學生的創(chuàng)造潛能。在STEM教育中常用的六種培養(yǎng)創(chuàng)新思維的模式，也為提升學生的創(chuàng)新素養(yǎng)提供了重要而有效的途徑。

總之，時代發(fā)展和教育現(xiàn)實的要求促使STEM教育與核心素養(yǎng)間的對接成為必然趨勢。STEM教育作為舶來品與本土的核心素養(yǎng)對接，相互依存，互相促進，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)導向是STEM教育的創(chuàng)造性轉化，STEM教育對于核心素養(yǎng)的培養(yǎng)也提出了有效的路徑參考。

（責任編輯：王振輝）

本文系中國教育科學研究院《中國未來學校創(chuàng)新計劃2.0》立項課題“核心素養(yǎng)導向下的STEM教育實踐研究”（立項編號：2020CFS007）；遼寧省教育廳2021年度科學研究經(jīng)費項目“虛實空間結合的中小學智慧校園新生態(tài)建設研究”（立項編號：LJKR0339）；遼寧省教育科學“十三五”規(guī)劃2020年度課題“教師網(wǎng)絡研修中組織文化對知識共享影響研究”（立項編號：JG20CB043）的研究成果。

參考文獻

［1］宋怡.STEM素養(yǎng)視域下的科學教學：審思與重構［J］.現(xiàn)代教育科學，2018（08）：96-100.

［2］余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學科整合模式［J］.開放教育研究，2015，21（04）：13-22.

［3］張娜.DeSeCo項目關于核心素養(yǎng)的研究及啟示［J］.教育科學研究，2013（10）：39-45.

［4］喬鶴，徐曉麗.國際組織全球教育治理的路徑比較研究——基于核心素養(yǎng)框架的分析［J］.比較教育研究，2019，41（08）：52-58.

［5］曹培英.從學科核心素養(yǎng)與學科育人價值看數(shù)學基本思想［J］.課程·教材·教法.2015（09）：40-43.