論STEM教育是科學(xué)教育的完成形態(tài)

摘要：科學(xué)教育語境下的科學(xué)是指自然科學(xué)，它屬于經(jīng)驗科學(xué)。作為知識的科學(xué)是真理體系的一部分，它表現(xiàn)為與經(jīng)驗事實保持一致的、可證偽的精確判斷的命題網(wǎng)絡(luò)；作為方法的科學(xué)是指“接受-懷疑-猜想-檢驗”的認(rèn)識過程；作為價值的科學(xué)是指科學(xué)精神，比如，好奇心驅(qū)動、獨立自主、基于事實等，以及科學(xué)研究倫理規(guī)范。基于“知識-方法-價值”的理解框架，科學(xué)教育的宗旨是培養(yǎng)學(xué)生生活世界中的科學(xué)素養(yǎng)，即“懂科學(xué)、用科學(xué)、倡科學(xué)”。由此，科學(xué)教育的完成形態(tài)必然是STEM教育。為了STEM教育的可持續(xù)、高質(zhì)量的發(fā)展，我們需要利用教育眾籌機制，應(yīng)對STEM現(xiàn)代課程開發(fā)、專業(yè)的科學(xué)教師隊伍培育以及基于質(zhì)的教育過程管理這三個相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)性挑戰(zhàn)，從而將課程開發(fā)、教師專業(yè)發(fā)展以及教育過程管理融為同一個過程。這個過程同時也是教育現(xiàn)代轉(zhuǎn)型的過程。

關(guān)鍵詞：科學(xué)教育；STEM教育；現(xiàn)代課程；教育過程管理；教育眾籌

中圖分類號：G434 文獻標(biāo)識碼：A

一、科學(xué)教育語境下的科學(xué)

為了能完整地理解科學(xué)教育，我們需要完整地理解科學(xué)?？茖W(xué)教育語境下的科學(xué)是指自然科學(xué)，它是科學(xué)大家庭中的典型代表，屬于下文所說的經(jīng)驗科學(xué)。

（一）作為知識的科學(xué)

直觀地看，科學(xué)首先表現(xiàn)為知識體系，這個知識體系是人類構(gòu)建的事實性真理體系（后簡稱真理體系）的一部分。認(rèn)識論歷史上“符合論”和“融貫論”之間的爭論[1]表明，人們往往將事實與真理割裂開考察。實際上真理體系是一個連續(xù)體，我們可以將它表征為：事實—經(jīng)驗科學(xué)—形式科學(xué)—哲學(xué)思想。從抽象程度（而不是發(fā)生學(xué)原理）看，經(jīng)驗科學(xué)（典型的如物理學(xué)）表現(xiàn)為對事實的抽象概括，內(nèi)部區(qū)分為不同領(lǐng)域；形式科學(xué)（典型的是系統(tǒng)論，在某種程度上數(shù)學(xué)也屬于形式科學(xué)）表現(xiàn)為對經(jīng)驗科學(xué)的抽象概括，它是弱跨領(lǐng)域的；哲學(xué)思想表現(xiàn)為對形式科學(xué)的抽象概括，它是強跨領(lǐng)域的。這個真理連續(xù)體的真理性便是連續(xù)體內(nèi)在的融貫性，即一致性。也就是說，經(jīng)驗科學(xué)的真理性在于與事實保持融貫（此處的融貫也即符合論強調(diào)的“符合”），形式科學(xué)的真理性在于與經(jīng)驗科學(xué)保持融貫，哲學(xué)思想的真理性在于與形式科學(xué)保持融貫。當(dāng)然經(jīng)驗科學(xué)、形式科學(xué)和哲學(xué)思想內(nèi)部自身的融貫性是基本要求。由于不同真理分區(qū)的抽象程度不同，其真理強度也不同。真理連續(xù)體在經(jīng)驗科學(xué)到哲學(xué)思想的方向上，真理強度是漸弱的。人類無條件地服從事實，因此直接服從事實的經(jīng)驗科學(xué)的真理性最強，而哲學(xué)思想的真理性最弱。沒有了經(jīng)驗科學(xué)的真理性，真理體系內(nèi)部的融貫性將毫無意義。由于經(jīng)驗科學(xué)的真理性檢驗并非基于總體樣本的，即不是基于全體事實的，這種真理性不具有絕對性。也就是說，經(jīng)驗科學(xué)具有可錯性。這種可錯性是可以通過抽象概括向上傳遞的，越抽象的真理其精確性就越低，其檢驗成本就越高，發(fā)現(xiàn)錯誤的概率就越低，真理強度也就越低。但這種真理強度和精確性的損失也是有補償?shù)?，它帶來的是認(rèn)識的統(tǒng)整性，滿足的是人類認(rèn)識上的審美要求。

真理連續(xù)體中的事實并不是孤立的、現(xiàn)成的、原初的自在存在。這里，事實的功能是為經(jīng)驗科學(xué)提供證據(jù)。引發(fā)新的經(jīng)驗科學(xué)猜測的偶遇事實（現(xiàn)象）是不具有證據(jù)的合法性的，嚴(yán)格來說我們可以稱之為事情而不是事實。作為證據(jù)的事實是根據(jù)經(jīng)驗科學(xué)論斷析出、構(gòu)造的。也就是說，為了驗證某個科學(xué)論斷，人們必須按照該論斷的語義去構(gòu)建特定的事實來說明該論斷具有真值。只有如此，這樣的論斷才能具備對世界的描述能力、解釋能力以及預(yù)測能力。在某種程度上說，人們構(gòu)建特定事實的能力也就蘊含著特定論斷的真理性水平。事實與經(jīng)驗科學(xué)之間的這種雙向關(guān)系并不限于它們二者。真理連續(xù)體中的各個真理分區(qū)之間的關(guān)系不是如上文所提到的抽象概括這種單向性關(guān)系，而是雙向互動關(guān)系。比如，一個經(jīng)驗科學(xué)領(lǐng)域生成形式科學(xué)的論斷經(jīng)常會對另一個經(jīng)驗科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。典型的如，當(dāng)物理學(xué)上升到系統(tǒng)論的水平時，系統(tǒng)論最終成了所有科學(xué)研究領(lǐng)域的世界觀。

直觀地看，作為知識體系的科學(xué)表現(xiàn)為命題網(wǎng)絡(luò)?？茖W(xué)中的命題是描述性命題，不是規(guī)定性或規(guī)范性命題，因為只有描述性命題才有真值。由于科學(xué)追求的是普遍必然性，因此科學(xué)命題表達的是概念之間的關(guān)系，而不是個別對象之間的關(guān)系。科學(xué)命題在描述上存在三個重要特征。第一個特征是事實性，即科學(xué)命題是一種事實性判斷，命題的陳述不能包含價值性、感受性語詞。也就是說，科學(xué)命題中的概念詞和關(guān)系詞都必須是事實性語詞而不能是價值性或情感性語詞。雖然科學(xué)的應(yīng)用或者說科學(xué)的實踐功能背后都是價值驅(qū)動的，但科學(xué)本身是價值無涉的。這種價值無涉就表現(xiàn)在科學(xué)命題是事實性的。我們不能因為研究背后的價值關(guān)切而破壞科學(xué)的價值無涉。由于價值判斷和情感判斷的多元性，有價值詞或情感語詞參與的概念界定，在科學(xué)語境下會成為偽概念；用價值詞或情感詞來表達關(guān)系，在科學(xué)語境下會成為偽命題。

科學(xué)命題的第二個特征是精確性?？茖W(xué)命題越是精確，其價值越高。波普爾[2]指出，越精確的科學(xué)命題失敗的概率也就越大，可是一旦證實，這個科學(xué)命題的真理性也就越高，它提供的實踐價值也就越大。為了提高概念的精確性，人們往往選擇含義明確的語詞來定義概念，如果自然語言的含混性妨礙了概念的精確表達，人們常常會采用更加具體的操作性定義的方式定義概念，盡量減少歧義性和含混性。為了提高關(guān)系的精確性，人們傾向于用數(shù)學(xué)語言使得關(guān)系定量化（恩格斯在《自然辯證法》中指出“任何一門科學(xué)的真正完善在于數(shù)學(xué)工具的廣泛應(yīng)用”）。定量關(guān)系離不開特定的觀測工具，因此說，科學(xué)命題的精確性受限于觀測工具的精密水平。

科學(xué)命題的第三個特征是可證偽性。也就是說，科學(xué)命題蘊含著可精確觀測的事實。如果人們無法構(gòu)造相應(yīng)的事實，該科學(xué)命題會被稱為假說；如果人們構(gòu)造的事實有違科學(xué)命題時，該命題便處于被證偽狀態(tài)。雖然科學(xué)命題并不總是因為一次證偽而被科學(xué)共同體放棄，因為證偽畢竟包含事實的構(gòu)造，人們可以懷疑事實構(gòu)造本身的不嚴(yán)密甚至錯誤（比如錯誤的實驗方案也就喪失了證偽能力）；但證偽的確是科學(xué)進化的內(nèi)在機制?？茖W(xué)論斷通過證偽而變得越來越精確，它的功能也就越來越強大。此外，科學(xué)命題的可證偽性對于科學(xué)來說并不完備?？勺C偽性無法說明科學(xué)的理論功能。科學(xué)的理論功能來源于它的可證實性。只有滿足可證實性，科學(xué)理論才具有描述、解釋、預(yù)測等功能。所以科學(xué)論斷必須是正面的（Positive）而不是負(fù)面的（Negative），它描述的是什么存在、什么會發(fā)生而不是什么不存在、什么不會發(fā)生。“不存在”“不會發(fā)生”是科學(xué)應(yīng)用的衍生推論。

（二）作為方法的科學(xué)

作為方法的科學(xué)這里不是指科學(xué)作為迷信的替代品被應(yīng)用于理解、解釋和預(yù)測這個世界，也不能被簡化地理解為“科學(xué)方法”，甚至被簡化為“科學(xué)實驗”。作為方法的科學(xué)是指科學(xué)作為探究真理的一種特定方式，即科學(xué)建構(gòu)自身的基本認(rèn)識邏輯。

根據(jù)黑格爾，思維與存在的同一“不是指思維符合于存在，而是存在符合于思維”[3]，也就是說，人類的認(rèn)識不是一種簡單的、類似于照相的反映過程，而是一種主觀見之于客觀的過程，即人類精神通過勞動達到內(nèi)外統(tǒng)一的過程。這個過程可以簡單地被概括為以下幾個階段：

1.接受，即研究者都是在繼承已有科學(xué)成就的基礎(chǔ)上從事科學(xué)創(chuàng)新的。任何科學(xué)研究都是非零前見的。科學(xué)史告訴我們，科學(xué)起源于常識、脫胎于哲學(xué)，剔除粗糙、偏見和錯誤一直是科學(xué)本身的特征。

2.懷疑，即研究者以個體生命體驗為中介感知矛盾，生成疑惑。這個矛盾可能是研究者自己的認(rèn)識與某個科學(xué)論斷之間的矛盾，也可能是面對同一個問題的多個科學(xué)論斷之間的矛盾，還可能是對新現(xiàn)象、新問題與所生成的新解釋之間的矛盾。沒有這種矛盾，沒有這種懷疑，便不可能發(fā)生后面所說的猜想與證偽，科學(xué)便不可能進化。懷疑是最基本的科學(xué)精神?？茖W(xué)懷疑不是懷疑論意義上的懷疑，它是一種引導(dǎo)真理發(fā)現(xiàn)的肯定性力量，而不是一種導(dǎo)向不可知論或者相對主義的否定性力量。

3.猜想，即構(gòu)建新命題。新命題是構(gòu)建出來的，因此說科學(xué)“發(fā)現(xiàn)”這個環(huán)節(jié)上應(yīng)該被稱為“發(fā)明”。新命題不但需要滿足事實性、可證偽性的要求，而且還需要滿足精確性的要求。也就是說，如果新命題是對舊命題（如果存在的話，比如眾多競爭的科學(xué)論斷或者初步構(gòu)建的科學(xué)解釋）的超越，它應(yīng)該是舊命題的精確化。

無論新命題顯得多么“信誓旦旦”，甚至在一些發(fā)達的科學(xué)領(lǐng)域，研究者可以通過數(shù)學(xué)來證明新命題的真，但這仍然擺脫不掉它猜想的身份。也就是說，新命題還沒有獲得真理資格，它被稱為假設(shè)。人類只能無條件地服從事實而不可能無條件地服從所謂的“理性論證”——哪怕是數(shù)學(xué)論證。從語言的角度看，“我們能夠談?wù)撝皇强赡芏乾F(xiàn)實的事物，這一點屬于語言的本質(zhì)”[4]。命題的真理性從來都是潛在的、可能的。命題必須通過它與特定事實相符合來獲得真理性。

“猜想”環(huán)節(jié)是科學(xué)創(chuàng)新的核心環(huán)節(jié)。在這個環(huán)節(jié)，任何思維形式都是平等的，邏輯推理并不比想象更具有真理性，反過來也一樣。在這個環(huán)節(jié)，任何思維形式都必須富含內(nèi)容，比如這里的想象不是指隨意聯(lián)想，而是基于特定知識的聯(lián)想，我們稱之為理論的想象力。正因為如此，這個環(huán)節(jié)也是最考驗研究者學(xué)養(yǎng)水平的環(huán)節(jié)。我們用“猜想”這個詞，是意圖說明它的主觀性。此處不主觀，便不存在“主觀見之于客觀”的問題了。“主觀-客觀”和“真-偽”是兩對不同的矛盾或者維度，因此主觀未必錯誤。問題僅在于為什么那個主觀判斷恰好就是真理呢？這需要一個過程。這個過程便是檢驗。

4.檢驗，即構(gòu)造事實證據(jù)以證明新命題假設(shè)為真。構(gòu)造事實證據(jù)的最直接方法是自然觀測，最復(fù)雜的方法是受控實驗（以下簡稱實驗）?？茖W(xué)研究者根據(jù)命題假設(shè)的內(nèi)涵以及特定的實踐條件來設(shè)計特定的檢驗過程。檢驗過程的設(shè)計要邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，有時特別考驗研究者的理論想象力，它的實質(zhì)就是將事實從它的背景中提煉出來，將事實與它所在的背景做認(rèn)知上的切割?，F(xiàn)實是無限的雜多，哪些信息是事實證據(jù)、哪些信息只是情境，這需要調(diào)用已有的被接受為真的理論以及當(dāng)前的命題假設(shè)來標(biāo)識。此外，研究者還需要對事實證據(jù)進行定量化處理。

所提煉出來的事實是證據(jù)的身份，因此這個事實與待檢驗的假設(shè)之間存在著或直接或間接的因果關(guān)聯(lián)。有些情境下，事實與命題假設(shè)之間不是單步推理關(guān)系，而是一個多步推理的證據(jù)鏈。這時，這個證據(jù)鏈應(yīng)該是清晰的、邏輯嚴(yán)密的，不能是多義的、含混的。這個證據(jù)鏈條除了命題和事實證據(jù)之外，其他環(huán)節(jié)應(yīng)該由知識來填充。

在檢驗階段，成功證偽或證實失敗的情況非常普遍。這時，科學(xué)共同體要么進一步優(yōu)化檢驗過程后再進行檢驗；要么回到“猜想”階段，調(diào)整假設(shè)命題后再進行檢驗；要么徹底放棄命題假設(shè)。對命題的調(diào)整當(dāng)然包括對概念和關(guān)系的調(diào)整。由此可見，盡管從構(gòu)成的角度看，先有概念、后有命題，但實際上概念的精確界定源自命題的調(diào)整。一個精確的概念代表著理論質(zhì)量，而概念是通過命題檢驗來精確化的。

由于事實的構(gòu)造依賴特定的觀測工具，觀測工具的精密性也就限制甚至決定了假設(shè)命題的精確性。這里我們需要對觀測工具有個更豐富的認(rèn)識，它不僅僅是一種工具，而且也是“具象”的真理。接受觀測工具的有效性也就接受了工具原理的真理性，而特定領(lǐng)域的觀測工具是該領(lǐng)域已經(jīng)被檢驗為真的知識的對象化。所以說，恰恰是有效的觀測工具反駁了不可知論，當(dāng)然它不是對普遍必然性的言辭證明，而是普遍必然性在實踐上的直接顯現(xiàn)。

“接受”“懷疑”“猜想”都是個體論的，研究者個體常常處于“接受”“懷疑”“猜想”相混雜的認(rèn)知狀態(tài)，而“檢驗”只能是共同體意義上的。雖然每次檢驗最終通過個體來完成，但檢驗實則是科學(xué)共同體的工作。任何科學(xué)命題都時刻面臨著任何一個科學(xué)研究者的檢驗，而有意義的檢驗都可以看作是以證偽為動機的證實過程。在某種程度上說，他者對新命題的檢驗一定會比最初的提出者做得更周全。而這個他者有可能與提出者不是同時代的人。這就要求這個事實證據(jù)是可重復(fù)構(gòu)造的。事實證據(jù)的可重復(fù)構(gòu)造意味著整個研究的可重復(fù)性。研究的可重復(fù)性是以研究對象的可重現(xiàn)性為前提的。

總之，科學(xué)是一個“接受”“懷疑”“猜想”“檢驗”的循環(huán)往復(fù)的人類實踐過程[5]，它是一項屬于科學(xué)共同體的無法完結(jié)的偉大事業(yè)，有些研究者個體窮其一生或許只是有意義地參與了其中的1—2個環(huán)節(jié)?？茖W(xué)的成就不是“想”出來的或者“看”出來的，而是“做”出來的?？茖W(xué)命題的真值是檢驗過程賦予的。命題獲得真值的過程也是獲得客觀性的過程。作為公共事業(yè)，科學(xué)追求客觀性，但它卻只能從個體主觀性出發(fā)?？陀^性并不是居于主觀性之外與之對立的東西，它只是一種特別的主觀性?？陀^性只是經(jīng)過他者基于事實和理性認(rèn)同的主觀性。這里的事實不是現(xiàn)成的而是按照假設(shè)構(gòu)造的，這里的理性也不是孤立的理性，而是基于事實的主體間理性。正是因為如此，新命題的個體主觀性才升級為群體主觀性，直至升級為類主觀性。而類主觀性便是科學(xué)所能達到的最高客觀性。

（三）作為價值的科學(xué)

作為價值的科學(xué)是指科學(xué)所關(guān)涉的價值，它包括科學(xué)精神與科學(xué)研究倫理兩個方面。科學(xué)精神至少包括以下幾方面的內(nèi)容：（1）用好奇心考察世界。只有好奇心才能擺脫功利動機。（2）獨立自主思考，既不服從學(xué)術(shù)權(quán)威，也不服從政治權(quán)威，更不服從資本權(quán)威。（3）勇于懷疑，只要與自己的經(jīng)驗相矛盾，就要懷疑。哪怕是被廣泛接受的真理也沒有資格逃避懷疑。（4）敢于精確判斷，越精確的真理價值越高，但精確性越高，出錯概率就越高。精確判斷需要一種不怕犯錯的勇氣。（5）基于事實思考。一方面要區(qū)分事實與觀點，另一方面要為觀點尋找事實證據(jù)而不是其他理由。（6）講理性、講邏輯。這要求思維縝密細致，同時反對神秘主義。面對“神秘”或“超自然”現(xiàn)象，要么擱置解釋、要么堅持科學(xué)意義上的解釋，而不去發(fā)明無法檢驗的解釋，對非科學(xué)的解釋永遠持懷疑態(tài)度，但不是否定態(tài)度，因為科學(xué)是一種肯定性（Positive）的立場，不是一種否定性（Negative）立場，對未知世界持開放心態(tài)。（7）平等溝通。只有主體間的平等溝通，才能發(fā)揮基于事實的主體間理性的作用。

在科學(xué)研究倫理方面，我們反對科學(xué)至上的科學(xué)主義立場。雖然科學(xué)是人類求真的經(jīng)典領(lǐng)域，也是最成功的領(lǐng)域，但科學(xué)不是終極真理。我們反對價值的絕對主義，不承認(rèn)存在獨立于其他價值之外的終極價值，至善不是，科學(xué)也不是?？茖W(xué)主義是對科學(xué)的價值貶損，屬于學(xué)術(shù)帝國主義意識。

科學(xué)是價值無涉的知識體系，但科學(xué)背后有著明顯的功利訴求。這種功利訴求對科學(xué)研究有時會產(chǎn)生消極影響。為了規(guī)避這種消極影響，科學(xué)研究本身必須遵循研究倫理?？茖W(xué)研究倫理要求科學(xué)研究和成果應(yīng)用不能與其他人類價值發(fā)生沖突和矛盾。在科學(xué)研究階段，不能以其他人類價值為代價來換取對真理的確證。當(dāng)科學(xué)研究的對象是有生命的系統(tǒng)或者包含生命的系統(tǒng)時，很容易遇到這個問題。面對這種情形，研究者需要規(guī)避殘忍行為。當(dāng)研究涉及人類個體時，研究者必須采取知情同意、隱私保護以及代價補償?shù)却胧?。即使采取了必要的措施，仍存在倫理風(fēng)險時，必須擱置研究。而在科學(xué)應(yīng)用階段，不能將科學(xué)服務(wù)于人類內(nèi)部的各種壓迫?？茖W(xué)知識雖然是由肯定性（Positive）命題組成的，但面對科學(xué)應(yīng)用的風(fēng)險，我們應(yīng)該采用否定性（Negative）的立場，不能以“沒有證據(jù)表明X的危險”而無視該危險，不能用“罪在當(dāng)代、功在千秋”為托辭與資本共謀。

綜上所述，我們需要從知識、方法和價值三個角度完整地理解科學(xué)。上述對科學(xué)的理解雖顯粗糙，但有了這些理解，至少我們會意識到科學(xué)教育不應(yīng)被簡化為科學(xué)知識的學(xué)習(xí)以及嚴(yán)格按照步驟刻板操作的實驗課，也不會再執(zhí)著于“科學(xué)就是科學(xué)方法”“科學(xué)方法就是做實驗”的迷信。

二、科學(xué)教育的宗旨與完成形態(tài)

完整的科學(xué)教育，其目標(biāo)必然是覆蓋所有目標(biāo)領(lǐng)域的。教育目標(biāo)主要區(qū)分兩個領(lǐng)域：能力領(lǐng)域和價值領(lǐng)域。在科學(xué)教育中，能力目標(biāo)呼應(yīng)的是作為知識、作為方法的科學(xué)，價值目標(biāo)呼應(yīng)的是作為價值的科學(xué)。由于個體的人格是由知識系統(tǒng)、價值系統(tǒng)和情感系統(tǒng)（我們暫時忽略欲望系統(tǒng)或需要系統(tǒng)）構(gòu)成，其中情感系統(tǒng)是價值系統(tǒng)的伴隨發(fā)生物，而知識系統(tǒng)外化的表現(xiàn)就是能力，因此我們說，科學(xué)教育并非旨在讓學(xué)生記住某些科學(xué)知識，哪怕這些知識可以被學(xué)生用來理解某些現(xiàn)象或推算某些試題的解，而是旨在生成和培養(yǎng)特定的人格。人格的生成離不開真實的生活。因此我們可以換一種說法，科學(xué)教育旨在培養(yǎng)學(xué)生生活世界中的科學(xué)素養(yǎng)，用口號性話語來說，科學(xué)教育的宗旨是“懂科學(xué)、用科學(xué)、倡科學(xué)”。

科學(xué)教育不是模仿或復(fù)刻科學(xué)史意義上的科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，尤其不能針對那些遠離學(xué)生現(xiàn)實生活的經(jīng)典科學(xué)結(jié)論開展所謂的科學(xué)再發(fā)現(xiàn)。真實的科學(xué)發(fā)現(xiàn)是自由精神充滿激情的創(chuàng)新表現(xiàn)，這種創(chuàng)新的不確定性是通過時間和空間由幾代人來化解的。當(dāng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為知識時，這些知識已經(jīng)屬于冷卻了的東西，是需要時刻面臨證偽的東西。如果在科學(xué)教育中要實現(xiàn)這些經(jīng)典科學(xué)結(jié)論的再發(fā)現(xiàn)，必然需要通過各種人為設(shè)計來消除發(fā)現(xiàn)的不確定性，還要壓縮時間成本，最終必然會演變?yōu)榻處熞龑?dǎo)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，這種課堂級的科學(xué)發(fā)現(xiàn)實際上是科學(xué)模仿秀，通過科學(xué)模仿秀理解的科學(xué)必然是一種膚淺且片面的誤解。由此可知，科學(xué)教育中的發(fā)現(xiàn)不是針對經(jīng)典科學(xué)知識的發(fā)現(xiàn)法運用。正如正常教學(xué)中存在講授但不存在講授法一樣，科學(xué)教育中存在發(fā)現(xiàn)，但不存在發(fā)現(xiàn)法。教學(xué)法本就是一個可疑的概念。還是奧蘇貝爾的觀點比較中肯，他認(rèn)為學(xué)校教育應(yīng)該主要采用有意義的接受學(xué)習(xí)[6]。對于絕大多數(shù)經(jīng)典科學(xué)結(jié)論還是采用有意義的接受學(xué)習(xí)比較合適。但科學(xué)教育的確需要嵌入某種“發(fā)現(xiàn)”，因此探究學(xué)習(xí)不可避免。探究學(xué)習(xí)是學(xué)生所從事的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的核心環(huán)節(jié)。但這類科學(xué)發(fā)現(xiàn)的預(yù)期結(jié)論最好是與學(xué)生生活相關(guān)聯(lián)的結(jié)論，是那種學(xué)生從中可以看到“生活中的科學(xué)”的結(jié)論。

由此可知，科學(xué)教育就是以科學(xué)知識為內(nèi)容中介形塑教育生活，讓科學(xué)知識糾纏在特定的過程中——有的被繼承、有的被探究所發(fā)現(xiàn)，最終用于應(yīng)對特定的挑戰(zhàn)，從而生成和強化特定的能力和價值觀。根據(jù)這個定位我們便知道，科學(xué)教育強調(diào)的是“做”而不僅僅是“看”，強調(diào)的是個性求新而不是墨守成規(guī)，強調(diào)的是大膽的探究而不是權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)答案，強調(diào)的是質(zhì)疑和批判而不是服從強者（教師或優(yōu)等生），強調(diào)的是基于事實的嚴(yán)謹(jǐn)細致的論證而不是想當(dāng)然的“以理服人”，強調(diào)的是平等溝通而不是“智識歧視”，強調(diào)的是用科學(xué)降低生活苦難而不是用科學(xué)實現(xiàn)飛黃騰達。

那么一個嚴(yán)峻的問題便呈現(xiàn)出來了。我們?nèi)绾稳ふ夷切┡c學(xué)生生活相關(guān)聯(lián)的科學(xué)結(jié)論（也有可能恰好就是經(jīng)典科學(xué)知識），據(jù)此設(shè)定學(xué)生的探究主題呢？要回答這個問題，我們不得不思考：科學(xué)教育真的只是單純地針對科學(xué)而展開的嗎？

由上文可知，當(dāng)我們將目標(biāo)定位在基于科學(xué)形塑人格時，當(dāng)我們拒絕將科學(xué)教育極度簡化為科學(xué)知識的灌輸以及科學(xué)現(xiàn)象的演示時，以自主學(xué)習(xí)方式展開的科學(xué)探究活動便是科學(xué)教育不可或缺的環(huán)節(jié)，而且它會占用大量的時間。如果我們希望通過真實的、完整的科學(xué)探究將科學(xué)知識、科學(xué)思維、科學(xué)精神“活學(xué)活用”，那么它所涉及到的便不可能僅僅限于科學(xué)本身，探究活動所涉及的材料和特定部件與技術(shù)有關(guān)，為了降低探究過程的無序性而進行的管理與系統(tǒng)工程有關(guān)，對數(shù)據(jù)進行的各種分析和取舍與數(shù)學(xué)有關(guān)，上述這些方面很可能還涉及其他科學(xué)領(lǐng)域的新知識。也就是說，如果不是人為有意的簡化和忽略（這些簡化和忽略雖然使得科學(xué)探究“純化”了，同時降低了實踐成本，但也降低了科學(xué)探究的真實性），科學(xué)探究本身就是跨學(xué)科性質(zhì)的。

為了尋找與學(xué)生現(xiàn)實生活有關(guān)聯(lián)的科學(xué)探究主題，科學(xué)教育便不得不涉及另一種探究學(xué)習(xí)——工程探究?？茖W(xué)探究的結(jié)果是某個科學(xué)結(jié)論，即科學(xué)知識；工程探究的結(jié)果是某個技術(shù)制品或設(shè)計方案。與科學(xué)探究相比，工程探究更能突顯科學(xué)知識的學(xué)以致用，而且在方法和價值層面上與科學(xué)探究沒有質(zhì)的區(qū)別。

要知道科學(xué)知識的世界是對常識的超越，它已經(jīng)成為相對獨立的世界，與生活世界是存在分界線的。這樣的科學(xué)本就無法直接回到生活世界。然而，科學(xué)世界觀的建立不是靜觀直觀的結(jié)果，而是通過成功地技術(shù)性干預(yù)世界而生成的。這也決定了科學(xué)可以而實際上也是通過技術(shù)與生活世界建立關(guān)聯(lián)的。而系統(tǒng)性的技術(shù)干預(yù)必然是工程性質(zhì)的。因此說，無論是科學(xué)研究還是科學(xué)應(yīng)用（在技術(shù)發(fā)明過程中提供原理層次上的可行性說明）其實都是工程性質(zhì)的活動。更重要的是，與科學(xué)探究主題相比，我們更容易確立與學(xué)生現(xiàn)實生活有關(guān)聯(lián)的工程探究主題，而且這類工程探究主題所蘊含著的科學(xué)探究主題自然蘊含著與學(xué)生現(xiàn)實生活的關(guān)聯(lián)，畢竟科學(xué)探究的結(jié)論可以立即在工程探究中使用。很明顯，經(jīng)過謹(jǐn)慎設(shè)計的工程探究，由于蘊含著特定的科學(xué)探究，其本身自然也是跨學(xué)科性質(zhì)的。

當(dāng)科學(xué)教育包含了真實的科學(xué)探究和工程探究時，我們很自然地發(fā)現(xiàn)，科學(xué)教育就是STEM教育。由此我們可以說，科學(xué)教育是一種不全則無的跨學(xué)科教育，如果僅限于科學(xué)，那么科學(xué)教育便不完整、不徹底、不協(xié)調(diào)，難以成功；只有在實踐意義上將科學(xué)知識與技術(shù)、工程以及數(shù)學(xué)知識整合在一起，才能生成學(xué)生生活世界中的科學(xué)素養(yǎng)。我們只需要將完整科學(xué)教育的應(yīng)有之義和自然顯現(xiàn)的東西，變成自覺的STEM教育。

科學(xué)教育的完成形態(tài)是STEM教育。從STEM教育的角度和真實的需要出發(fā)，我們的思路更加明確：利用與現(xiàn)實生活世界有密切關(guān)聯(lián)的工程探究主題提煉科學(xué)探究主題，科學(xué)探究主題之外的科學(xué)知識，無論如何經(jīng)典，都采用有意義的接受學(xué)習(xí)方式，把大量時間安排給科學(xué)探究和工程探究。這樣才能造就一個充滿科學(xué)知識、方法和價值的教育生活。在這樣的教育生活中，學(xué)生可以通過科學(xué)探究、工程探究以及其他知識的接受學(xué)習(xí)，生成真實的科學(xué)素養(yǎng)。雖然初期學(xué)生的經(jīng)典科學(xué)知識量偏小，但有了真實的科學(xué)素養(yǎng)，在后期進入專門的經(jīng)典科學(xué)知識學(xué)習(xí)時，便幾乎只是知識量的積累這樣簡單的問題了。

STEM教育是科學(xué)教育的完成形態(tài)，這不是說先有被嚴(yán)重簡化了的科學(xué)知識傳遞樣式的科學(xué)教育，再進入STEM教育階段，STEM教育不是科學(xué)教育的高級階段。而是說，不按照STEM教育思考科學(xué)教育，不根據(jù)STEM教育的真實需要引出單學(xué)科性質(zhì)的科學(xué)教育活動，科學(xué)教育便是沒有完成的。

三、STEM教育的實踐路徑

一旦以STEM教育引領(lǐng)對科學(xué)教育的思考，我們便會發(fā)現(xiàn)，問題變得越發(fā)復(fù)雜了。就目前情況看，完整的科學(xué)教育，即以STEM教育為完成形態(tài)的科學(xué)教育，面臨的是課程問題、師資問題以及教育過程管理問題這三個核心問題。而這三個問題是相互聯(lián)動的問題。為了實現(xiàn)STEM教育，我們需要從以下四個方面做出不懈的努力。

（一）開發(fā)現(xiàn)代課程，為STEM教育提供基本條件

STEM教育的終端目標(biāo)是能力和價值，這種高端的教育價值訴求是前現(xiàn)代教育——由教材規(guī)定知識內(nèi)容+教學(xué)法或教學(xué)模式及其運動式的教改+玄而又玄的教學(xué)智慧+學(xué)生們的“苦練”——無法完成的，它需要首先將終端目標(biāo)的價值訴求凝結(jié)于現(xiàn)代課程，再通過專業(yè)教師將課程不失真地轉(zhuǎn)化為師生行動。

現(xiàn)代課程并非是指包含現(xiàn)代知識內(nèi)容的課程。課程的現(xiàn)代性是由課程生成過程的現(xiàn)代性賦予的，這是因為現(xiàn)代性是過程的特征而非結(jié)果的特征?，F(xiàn)代性的核心是理性，因此課程生成過程的現(xiàn)代性必然表現(xiàn)在以技術(shù)理性為統(tǒng)領(lǐng)的結(jié)合了科學(xué)理性和價值理性的完整理性。也就是說，現(xiàn)代課程必須是一種技術(shù)人造物，是一種技術(shù)過程的產(chǎn)物。由于課程并非僅僅是知識內(nèi)容載體，而是承諾了特定目標(biāo)的東西。因此說，課程的核心質(zhì)量指標(biāo)是目標(biāo)-手段一致性[7]。由此可知，目標(biāo)的清晰表征以及完整的課程對象設(shè)計是現(xiàn)代課程的基本要求。也就是說，現(xiàn)代課程必須是指向清晰目標(biāo)的詳案課程（即詳細規(guī)定了師生交互及其所需資源工具和規(guī)則的課程），因為只有完成詳案設(shè)計，我們才能確認(rèn)目標(biāo)-手段的一致性。此外，課程本身必須是結(jié)構(gòu)化的和模塊化的，這不但是技術(shù)性開發(fā)過程的自然結(jié)果，而且只有結(jié)構(gòu)化和模塊化的課程，其開發(fā)和維護成本才可能降至最低。由于課程源自特定設(shè)計者之手，設(shè)計者不可能完全了解課程實施時所面對的實情，因此作為公共課程的現(xiàn)代課程必須具有可調(diào)適性，允許實施者教師對課程做適應(yīng)性設(shè)計而生成自己的私有課程。而滿足上述特征的現(xiàn)代課程是課程開發(fā)技術(shù)的必然要求和自然結(jié)果。從物化形態(tài)看，我們不能將現(xiàn)代課程再等同于教材（除非我們?nèi)涡缘責(zé)o邊界地泛化教材的概念）?，F(xiàn)代課程是一個完整的、可調(diào)適的、可升級的數(shù)字化資源包，它明確區(qū)分哪些必須貫徹執(zhí)行而哪些需要做適應(yīng)性調(diào)整，明確規(guī)定哪些是學(xué)生和教師獨占的資源材料而哪些是學(xué)生和教師共享的資源材料。

只有通過技術(shù)性過程，我們才能將STEM教育的終端目標(biāo)清晰化并轉(zhuǎn)化為課程的詳案設(shè)計。能力目標(biāo)的清晰化離不開課程主題，沒有主題我們便就無法說明能力目標(biāo)到底是什么[8]。STEM主題設(shè)計是STEM課程的首個創(chuàng)新點。STEM主題屬于工程探究主題，它又蘊含著特定的科學(xué)探究主題，因此它限定了STEM課程的質(zhì)量。STEM課程的質(zhì)量最終是通過詳案質(zhì)量來體現(xiàn)的。一方面，主題設(shè)計的質(zhì)量必須通過詳案設(shè)計才能得到最終的確認(rèn)。貌似合理的主題如果不能轉(zhuǎn)化為可行的詳案，就屬于失敗的主題。另一方面，只有通過詳案設(shè)計，課程才能展示終端目標(biāo)是如何落實到細節(jié)的，從而避免諸如學(xué)科拼盤、虛假探究、機械刻板的實驗課、放任的自主活動等形式主義。也正是因為詳案，我們才能將STEM教育終端目標(biāo)的價值訴求凝結(jié)在課程中，而教學(xué)方法模式以及教師頭腦中的理念合起來信息量太小，無法實現(xiàn)這種凝結(jié)。如果不能實現(xiàn)這種凝結(jié)，僅僅依賴教師們有限的經(jīng)驗，將STEM教育的終端目標(biāo)轉(zhuǎn)化為它所蘊含的師生行動，便飽含著巨大的不確定。換句話說，只有通過現(xiàn)代STEM課程，我們才能將科學(xué)的知識、方法和價值以課程為中介融為學(xué)生可參與其中的整體。

（二）培育專業(yè)的科學(xué)教師隊伍，為STEM教育提供人力資源

現(xiàn)代課程是教學(xué)方法或教學(xué)模式以及玄而又玄的教學(xué)智慧在實踐層面上的一種否定，因為現(xiàn)代課程是詳案課程，它上手成本比較低，不具備所謂的教學(xué)智慧、沒有掌握特定教學(xué)方法或教學(xué)模式的教師也能理解和實施。這倒不是說，有了容易上手的STEM課程，教師們照搬照抄地實施便可以產(chǎn)生理想的STEM教育了。其實現(xiàn)代課程的實施需要教師的深度參與。

在教育實踐中，與現(xiàn)代課程深度配合的并不是普通教師，而是專業(yè)教師?，F(xiàn)代課程的實施需要教師什么樣的專業(yè)素養(yǎng)呢？現(xiàn)代課程的實施需要教師做兩項工作，一是將公共的現(xiàn)代課程轉(zhuǎn)化為個性化的私有課程，當(dāng)然這個私有課程自然也必然是詳案課程；二是將自己的私有課程轉(zhuǎn)化為自己教學(xué)中的師生行動。將公共課程轉(zhuǎn)化為私有課程需要教師完成課程詳案的適應(yīng)性設(shè)計，為了不傷害公共課程的功能，這個適應(yīng)性設(shè)計必須同樣是一個技術(shù)性的操作過程。這項工作考驗的是教師的設(shè)計力，它是教師應(yīng)該具備的教學(xué)設(shè)計技術(shù)的運用能力?，F(xiàn)代課程是詳案課程，又是結(jié)構(gòu)化的和模塊化的，因此這種適應(yīng)性設(shè)計完全可以是低成本的，是教師能夠接受的。第二項工作考驗的是教師的行動力。但這里的行動力不是泛泛地教學(xué)技能，而是實施特定詳案的行動能力。由于詳案是教師為自己設(shè)計的，下意識地避開了自己行動力的短板，因此我們有理由認(rèn)為這個詳案應(yīng)該得到有效貫徹執(zhí)行。但是，同最初的公共課程設(shè)計者一樣，教師在生成私有課程時同樣離不開經(jīng)驗，特別是想象力。有些經(jīng)驗會失效、有些想象過于樂觀，這就導(dǎo)致所生成的詳案存在著某些可行性弱點，這必然導(dǎo)致第二項工作中行動與方案的不一致。這種不一致很可能意味著教師在某些知識、觀念和經(jīng)驗上的不足，也可能意味著私有課程的詳案設(shè)計存在不足。識別這種不足，將其轉(zhuǎn)化為教師知識、觀念和經(jīng)驗的更新或者詳案的優(yōu)化是非常必要且可行的。由此，教師的行動力與設(shè)計力逐漸合為一項綜合能力，它被稱為基于設(shè)計的行動力或基于行動的設(shè)計力。這個基本能力是以教學(xué)設(shè)計技術(shù)知識為基礎(chǔ)的[9]。也就是說，教學(xué)設(shè)計技術(shù)是教師專業(yè)的知識基礎(chǔ)，而專業(yè)教師的綜合能力就是基于設(shè)計的行動力[10]。當(dāng)然，離開了特定的學(xué)科知識，教師是無法具有設(shè)計力的。所以說，教師的專業(yè)素養(yǎng)不但包括以基于行動的設(shè)計力為核心的設(shè)計素養(yǎng)，還包括作為設(shè)計力前提的學(xué)科素養(yǎng)。而這個學(xué)科素養(yǎng)的核心內(nèi)容就蘊含著特定的STEM現(xiàn)代課程中[11]，我們不必求諸于其它。

由此可知，專業(yè)教師并不是指有經(jīng)驗教師，而是指具備特定專業(yè)素養(yǎng)的教師。而教師的專業(yè)素養(yǎng)的核心知識基礎(chǔ)便是教學(xué)設(shè)計技術(shù)。就目前情況看，教師還沒有完成專業(yè)化。明確了教師的專業(yè)知識基礎(chǔ)，教師的專業(yè)化或曰專業(yè)成長便有章可循了。也就是說，教師專業(yè)化或者專業(yè)成長的過程就是教師學(xué)習(xí)特定的知識并通過行動轉(zhuǎn)化為特定能力的過程。據(jù)此，我們將教師的專業(yè)成長區(qū)分為三個階段[12][13]：前專業(yè)階段-專業(yè)階段-后專業(yè)階段。在前專業(yè)階段，教師需要把握課程，由于現(xiàn)代課程是詳案課程，課程需要傳遞的知識不但語義清晰而且以滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需要的方式呈現(xiàn)在詳案中，因此教師對課程的把握不是指單純把握學(xué)科知識而是生成教學(xué)所需要的完整且特定的學(xué)科素養(yǎng)；在專業(yè)階段，教師需要把握教學(xué)，這是通過教師先將公共課程經(jīng)過適應(yīng)性設(shè)計轉(zhuǎn)化為私有課程并確保教學(xué)實施與課程詳案相一致而達到的，這當(dāng)然需要教師學(xué)習(xí)并且掌握教學(xué)設(shè)計技術(shù)并將它轉(zhuǎn)化為基于設(shè)計的行動力；在后專業(yè)階段，教師需要把握課程中的自主學(xué)習(xí)（比如STEM課程中的探究學(xué)習(xí)），即教師需要有能力設(shè)計和評價自主學(xué)習(xí)，這當(dāng)然需要教師學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計技術(shù)中的最尖端設(shè)計技術(shù)——自主學(xué)習(xí)設(shè)計技術(shù)以及基于理想過程模型的自主學(xué)習(xí)評價方法[14][15]并將它們轉(zhuǎn)化為自己的能力。

教師專業(yè)的知識基礎(chǔ)不可能是諸如教學(xué)法或教學(xué)模式之類的所謂默會知識，而只能是客觀公共知識，包括科學(xué)知識和技術(shù)知識。只有基于客觀公共知識，教師專業(yè)發(fā)展才會成為公共領(lǐng)域，教師的專業(yè)成長才會容納他者的觀察、分析和評價，他者才能成為教師專業(yè)發(fā)展的支持力量。教師專業(yè)成長離不開教研。這里的教研不是教師通過某種研究過程發(fā)現(xiàn)什么客觀知識或提煉所謂的默會知識，而是指教師以研究的態(tài)度對待自己的職業(yè)。也就是說，專業(yè)教師參與教研的目的不是別的，就是提升自己的專業(yè)素養(yǎng)[16]。從具體的內(nèi)容看，教師參與教研不是制造案例，而是鍛造自己的個性課程。案例如果不包含令人眼前一亮的新行為或新主題則沒有多大借鑒意義，可是求新并不是教研的初衷，演示特定理念或模式的教學(xué)案例更是一種異化物，因為教學(xué)的目的是達到目標(biāo)而不是符合某種理念或教學(xué)模式。

（三）實現(xiàn)基于質(zhì)的教育過程管理，為STEM教育提供可持續(xù)的動力系統(tǒng)

STEM教育追求的終端目標(biāo)是真實能力和價值，無論哪種領(lǐng)域的目標(biāo)，都很難通過紙筆考試或者自然觀察與分析獲得即時的高效度和高信度的測量。這帶來一個嚴(yán)重的實踐問題——既然我們很難測評STEM教育的結(jié)果，我們又如何評估STEM教育過程的優(yōu)劣呢？沒有了可信的教育結(jié)果的測評，我們又如何制定教育改良的管理決策呢？由此，我們的教育管理便進退失據(jù)了。

其實，即使有了可信的教育結(jié)果的測評，基于教育結(jié)果的管理決策也未必是合理的，這是因為我們很難從結(jié)果出發(fā)推定手段哪里出了問題，一方面教育總體上是不可重復(fù)的，它不允許我們精確定位問題，另一方面從人學(xué)角度看，對學(xué)生成長（即教育結(jié)果）有巨大貢獻的是學(xué)生自己，其他教育方面只是外部條件，所提供的貢獻雖然不可或缺但的確有限，因此教育手段對壞結(jié)果的貢獻也是有限的。這說明基于結(jié)果的教育管理決策天然就缺乏學(xué)理依據(jù)。管理基于評價，評價存在兩種取向，一種是結(jié)果取向，另一種是過程取向。STEM教育迫使我們放棄結(jié)果取向的教育管理，而選擇過程取向的教育管理。這也使我們回到那個原始問題：教育管理的核心對象到底是什么？當(dāng)然就是教育過程。只不過是因為我們?nèi)狈Ω兄头治鼋逃^程真相的技術(shù)手段，才使得目前的教育過程管理處于被擱置的狀態(tài)。

從教育管理角度講，我們必須將教育過程看作是一種沒有預(yù)期結(jié)果的過程——其背后頗有“只知耕耘、不問收獲”的意味。既然如此，我們必須基于某種過程的理想態(tài)來評判真實的過程。教育過程是教育系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)過程，它的理想過程蘊含在課程詳案之中，特別是教師個性化的私有課程之中，它的真實過程就是現(xiàn)實發(fā)生的課堂教學(xué)?？墒?，教育過程的理想態(tài)（符號態(tài)）與現(xiàn)實態(tài)（活動態(tài)）是無法直接比較的。為了比較二者，我們需要將它們轉(zhuǎn)化為同一種表征。

教育系統(tǒng)是一種信息系統(tǒng)，我們可以將教育系統(tǒng)看成是信息流的流動系統(tǒng)，只要恰當(dāng)規(guī)定信息流的結(jié)構(gòu)，比如像IIS圖分析[17][18]那樣，我們便可以將教育系統(tǒng)通過信息流切分轉(zhuǎn)化為信息流序列，再經(jīng)過特定的處理，就可以獲得教育系統(tǒng)的信息流系統(tǒng)的表征，比如教學(xué)過程機制圖[19-21]。

信息流系統(tǒng)這個表征方法既可以表征設(shè)計態(tài)（即符號態(tài)）教育系統(tǒng)（即各個課程詳案），也可以表征運行態(tài)（即活動態(tài)）的教育系統(tǒng)（即發(fā)生的教學(xué)過程）。有了共同的表征，教育系統(tǒng)的設(shè)計態(tài)和運行態(tài)就可以比較，而設(shè)計態(tài)所蘊含的理想過程就是評價運行態(tài)教育系統(tǒng)的理想標(biāo)尺。我們可以根據(jù)運行態(tài)與理想設(shè)計態(tài)之間的差異來感知現(xiàn)實教育過程的問題，從而有針對性地做出具體而明確的管理決策：如果是公共課程的某處缺陷，就反饋給課程開發(fā)者以求迭代升級；如果是個性化課程的某處缺陷，則改進缺陷、優(yōu)化個性化課程；如果是行動經(jīng)驗問題，則從知識、觀念、習(xí)慣和技巧入手提升教師專業(yè)素養(yǎng)；等等。由3f61fe7fdff39a9cdd91a2d3268ae7f6此，教育過程管理與STEM現(xiàn)代課程開發(fā)以及教師專業(yè)成長便形成了有機聯(lián)動。

這種管理決策的方式便是基于質(zhì)的教育過程管理。這種管理的觀念強調(diào)特定教育過程自身獨立的價值。我們不贊同杜威的觀點：教育沒有目的，教育本身就是目的。沒有了外在的目的，我們便無法設(shè)計課程，也無法考察教育結(jié)果的意義。但杜威觀點中有一點是合理的，教育本身就是價值。即是說，一旦我們基于過程本身確認(rèn)了教育的價值，它的價值會因某次不良結(jié)果而受貶損。有了這個立場，我們可以對教育問題進行更加務(wù)實的重新定位：只有通過基于質(zhì)的教育過程管理鑒別出來的、最終通過教育工程過程（課程開發(fā)的技術(shù)過程、課程實施的教育過程管理等）來處理的問題才是教育問題[22]。

（四）利用教育眾籌機制，確保STEM教育的可持續(xù)發(fā)展

以上三個方面對于STEM教育來說構(gòu)成了全面的挑戰(zhàn)，其中最重要的挑戰(zhàn)是STEM現(xiàn)代課程的開發(fā)，因為離開了現(xiàn)代課程開發(fā)，也就不存在對專業(yè)教師和基于質(zhì)的教育過程管理的需求。

對于STEM教育所需要的現(xiàn)代課程，我們需要強調(diào)兩點。第一，現(xiàn)代課程不是知識取舍及其組織的產(chǎn)物，而是創(chuàng)新的產(chǎn)物。具體來說，STEM現(xiàn)代課程所蘊含的最重要的創(chuàng)新是STEM主題設(shè)計和探究學(xué)習(xí)設(shè)計。STEM主題設(shè)計是一種工程探究主題設(shè)計，我們需要在現(xiàn)實生活中取材，才能使其蘊含與生活有關(guān)聯(lián)的科學(xué)探究主題。由于工程是技術(shù)的再組織[23]，因此工程探究主題必然包含技術(shù)要素。我們需要自覺地強化這一點，通過設(shè)計工程主題讓學(xué)生接觸各種技術(shù)部件（比如鉸鏈、滑輪系統(tǒng)、Excel表的統(tǒng)計功能、特定的算法，等等）、學(xué)會使用技術(shù)部件，特別是學(xué)會組合各種技術(shù)部件來解決當(dāng)下面對的問題。同時我們還要通過設(shè)定特定的工程技術(shù)指標(biāo)，使得工程主題蘊含特定的科學(xué)探究主題。這樣工程探究與科學(xué)探究便建立了互賴關(guān)系，由此便建立了科學(xué)探究主題與現(xiàn)實生活之間的關(guān)聯(lián)。如此一來，學(xué)生所接觸到的科學(xué)才是真科學(xué)，它不是課堂演示的對象而是生活中的真實對象。

STEM主題最終被轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄繉W(xué)習(xí)設(shè)計。完整的探究學(xué)習(xí)設(shè)計包括評價指標(biāo)明晰的探究任務(wù)、所需要的資源工具、可能的探究路徑、鼓勵特定行為的活動規(guī)則以及針對特定思維卡點的支架[24]。STEM課程中的探究學(xué)習(xí)主要包括工程探究和科學(xué)探究。需要明確的是，工程探究和科學(xué)探究并不一定意味著非得做試驗或?qū)嶒?，即使需要做實驗，實驗課也是實現(xiàn)探究的特定形式。所以說，這類實驗課的重點不在與學(xué)習(xí)目標(biāo)沒有實質(zhì)關(guān)聯(lián)的實驗操作，而是以實驗方式展開的探究學(xué)習(xí)；這類實驗課需要的是動手，但更重要的是動腦，是通過動手化解頭腦中的疑惑或驗證頭腦中的假設(shè)。所以，這類實驗課要弱化實驗操作、降低動手操作所占用的時間比例，強化實驗設(shè)計，如6e75d9ac17cf5f4fc2dbc413990f7898果不動手就能解決問題，那么完全可以做思想實驗。

相對于STEM主題設(shè)計，探究學(xué)習(xí)的設(shè)計更有難度。探究學(xué)習(xí)設(shè)計屬于自主學(xué)習(xí)設(shè)計，我們無法事先規(guī)定自主學(xué)習(xí)的交互過程，否則便屬于過度設(shè)計，使得自主學(xué)習(xí)不再是自主學(xué)習(xí)。如果我們只是規(guī)定了探究任務(wù)，其他一律不管，這樣的探究學(xué)習(xí)便屬于放任的自主學(xué)習(xí)，極可能丟掉目標(biāo)-手段一致性，變成“為了探究而探究”。

對于現(xiàn)代課程，我們需要強調(diào)的第二點是，現(xiàn)代課程是一種快速迭代的課程。前現(xiàn)代教育中的課程是相對穩(wěn)定的，而現(xiàn)代教育中的現(xiàn)代課程需要跟隨社會需求和人的發(fā)展需求而變化，而現(xiàn)代社會中的這兩個需求是迅速變化的，這就要求現(xiàn)代課程要能快速感知和適應(yīng)這種變化。此外，現(xiàn)代課程需要在課程實施中感知和消除自身的缺陷。由此可知，現(xiàn)代課程需要通過快速迭代來確保自身的質(zhì)量。由于現(xiàn)代課程是詳案課程，即使實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化和模塊化，這種快速迭代的工作量也是非常巨大的。

總之，現(xiàn)代課程自身的設(shè)計創(chuàng)新不是一勞永逸的創(chuàng)新，而是一種快速迭代的、工作量巨大的“跟隨式”創(chuàng)新。這種對創(chuàng)新持續(xù)性供給的需求是明確的。然而，創(chuàng)新本身是具有涌現(xiàn)性的。在某種程度上說，有意義的創(chuàng)新是可遇不可求之事。面對這種矛盾，我們只能用教育眾籌的方式來化解[25]。在教育眾籌方式下，課程的主題以及組成課程的各個模塊不一定是由某個固定的開發(fā)團隊完成的，而可能是由互不相識的人通過特定的合作機制完成的。創(chuàng)新設(shè)計的發(fā)起人可以是一個人，創(chuàng)新設(shè)計的最終完成人可以是另一個人；主題設(shè)計可以是一個人提出的，該主題下的某個探究學(xué)習(xí)設(shè)計可以是另一個人完成的；課程主題或模塊的初始設(shè)計是一個人完成的，它們的優(yōu)化迭代可以是另一人完成的。任何有能力、有意愿的人都可以參與教育眾籌。當(dāng)然主力軍仍然是專業(yè)教師。這是因為專業(yè)教師在自己的教學(xué)實踐中所完成的課程模塊通常自動具備了可行性，這省去了單獨試課、檢驗可行性的環(huán)節(jié)。

教育眾籌絕不是單獨針對課程開發(fā)的，由于它需要專業(yè)教師的廣泛參與，它便與教師的專業(yè)成長有關(guān)。我們可以將教育眾籌看作是教師專業(yè)成長的必備渠道。一方面，非專業(yè)教師無法參與教育眾籌，教師必須學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計技術(shù)、獲得了基于設(shè)計的行動力，才有能力參與教育眾籌。其實，專業(yè)教師將公共課程轉(zhuǎn)化為私有課程已經(jīng)屬于教育眾籌的準(zhǔn)備工作了。另一方面，參與教育眾籌的教師能夠使自己的專業(yè)價值得到提升和擴展。參與教育眾籌的教師并不是在開發(fā)課例，而是在建設(shè)真實在用的個性化課程。一旦教師發(fā)現(xiàn)他們的個性化課程或其中的某個模塊或其中的課程主題具有普適性，他們就可以通過眾籌機制將個性化的設(shè)計升級為公共課程的一部分，從而讓自己的設(shè)計智慧惠及自己班級之外的其他學(xué)生，這自然會獲得更多的自我成就感。

如果專業(yè)教師的確是在打磨自己的私有課程，那么事實上他們已經(jīng)在參與教育眾籌了。不過教師參與教育眾籌的自覺性仍需要學(xué)校行政管理的支持。而支持教育眾籌的行政管理必然是以教育過程管理為核心的行政管理。這種行政管理是通過考察在教育過程中教師對優(yōu)質(zhì)教育過程的貢獻來評估教師的能力和績效的。

總之，只有將現(xiàn)代課程開發(fā)、教師專業(yè)化以及教育過程管理納入教育眾籌的機制之中，才能夠確保其可持續(xù)發(fā)展。很自然地，教育眾籌與現(xiàn)代課程開發(fā)、教師專業(yè)發(fā)展以及基于質(zhì)的教育過程管理便成了同一個過程。

四、結(jié)語

在某種程度上說，踐行STEM教育，完成科學(xué)教育，實際上就是一個教育現(xiàn)代轉(zhuǎn)型的過程[26]。雖然教育的現(xiàn)代轉(zhuǎn)型是一個漫長的實踐過程，但不實現(xiàn)現(xiàn)代教育，科學(xué)教育及其完成形態(tài)的STEM教育將無法可持續(xù)發(fā)展。令人尷尬和遺憾的是，當(dāng)下很多從教者試圖依賴前現(xiàn)代的思想意識來踐行現(xiàn)代教育，甚至以偽科學(xué)的方式從事著科學(xué)教育。為了擺脫這樣的困境，我們需要以教學(xué)設(shè)計技術(shù)為知識基礎(chǔ)推動教師專業(yè)化，并配以基于質(zhì)的教育過程管理，鼓勵教師參與教育眾籌，參與到優(yōu)質(zhì)STEM現(xiàn)代課程的開發(fā)中，從而逐步實現(xiàn)科學(xué)教育的現(xiàn)代化。

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作者簡介：

楊開城：教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為新教育學(xué)。

周俞君：在讀碩士，研究方向為教學(xué)設(shè)計。

On STEM Education as the Ultimate Form of Scientific Education

Yang Kaicheng， Zhou Yujun

School of Educational Technology， Faculty of Education， Beijing Normal University， Beijing 100875

Abstract： In the context of scientific education， ‘science’ refers to natural science， which is part of empirical science. As a body of knowledge， science is a component of the truth system， manifesting as a network of precise propositions that are consistent with empirical facts and are falsifiable； as a method， science refers to the cognitive process of ‘a(chǎn)cceptance， skepticism， conjecture， and verification’； as a value， science embodies the scientific spirit， such as curiosity-driven， independent， and fact-based approaches， as well as the ethical norms of scientific research. Based on the ‘knowledge-method-value’ framework， the purpose of scientific education is to cultivate scientific literacy in students’life worlds， that is， ‘understanding science， applying science， and advocating for science.’ Consequently， the ultimate form of scientific education is inevitably STEM （Science， Technology， Engineering， and Mathematics） education. To ensure the sustainable and high-quality development of STEM education， we need to leverage educational crowd-funding mechanisms to address the three interrelated systemic challenges of modern STEM curriculum development， the cultivation of professional scientific teachers， and quality-based educational process management， integrating curriculum development， teacher professional development， and educational process management into one single process， which is also modern transformation process of education.

Keywords： scientific education； STEM education； modern curriculum； educational process management； educational crowd-funding