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作者：趙興龍 許林

“STEM”是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門學(xué)科英文名稱的簡(jiǎn)稱，20世紀(jì)中葉在科學(xué)素養(yǎng)概念提出和討論的過(guò)程中其實(shí)已經(jīng)涉及。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，由于一些發(fā)達(dá)國(guó)家在政策和實(shí)踐上的重視，使得STEM教育的研究和應(yīng)用迅速升溫。我們國(guó)家很多地區(qū)、學(xué)校甚至企業(yè)都在積極探索和開(kāi)展STEM教育，一些學(xué)術(shù)活動(dòng)和觀摩活動(dòng)等得到了很多研究者和一線教師的青睞。但是，STEM教育在本質(zhì)、本地化、與創(chuàng)客的關(guān)系、人才培養(yǎng)和課程等五個(gè)方面都面臨著一些爭(zhēng)議，分析和回應(yīng)這些爭(zhēng)議有利于完善對(duì)STEM教育的認(rèn)知和理解，以期其在服務(wù)育人的全過(guò)程中發(fā)揮更大的作用。

一STEM教育的本質(zhì)爭(zhēng)議

STEM這個(gè)概念剛一引入我國(guó)，其本質(zhì)就被眾多學(xué)者所討論。討論的主要議題是STEM這個(gè)概念的核心是什么。從應(yīng)用層面看，大致上呈現(xiàn)出兩種取向：一種可以稱之為“整合取向”，即認(rèn)為STEM教育的核心是跨學(xué)科整合，這也是STEM教育的核心特征，其強(qiáng)調(diào)在學(xué)科整合過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的素養(yǎng)與能力并解決實(shí)際問(wèn)題[1]。這種取向還認(rèn)為STEM教育不應(yīng)該僅僅停留科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門學(xué)科的整合上，而是需要整合更多的學(xué)科，即STEM應(yīng)該朝著“STEM ”(或者是“STEMx”)的方向發(fā)展；另外一種取向可以稱之為“細(xì)分取向”，即認(rèn)為STEM教育應(yīng)該仔細(xì)分析四門學(xué)科整合的有效路徑，找出滿足社會(huì)需求發(fā)展的類型。持該觀點(diǎn)的學(xué)者認(rèn)為STEM教育在引進(jìn)過(guò)程中需要關(guān)注科學(xué)和工程的整合，這種整合較為適合中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)教育的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出了科工教育的三種整合思路[2]。仔細(xì)思考分析后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的兩種取向?yàn)樘剿鱏TEM教育奠定了非常好的基礎(chǔ)，但側(cè)重于從這個(gè)概念的歷史軌跡和組成要素上去進(jìn)行分析式的界定，這對(duì)深入研究STEM教育的本質(zhì)還是不夠的。從對(duì)ERIC2005年到2015年關(guān)于STEM教育文獻(xiàn)高頻關(guān)鍵詞[3]的前10位分析來(lái)看，“STEM教育”“科學(xué)教育”“工程教育”“工程”這四大關(guān)鍵詞反映出了STEM研究的整體方向；“高等教育”這個(gè)關(guān)鍵詞反映出了STEM研究的主要應(yīng)用領(lǐng)域；“教學(xué)方式”“學(xué)生態(tài)度”“性別差異”這三個(gè)關(guān)鍵詞反映出了STEM研究的主要對(duì)象；“項(xiàng)目有效性”和“學(xué)業(yè)成績(jī)”這兩個(gè)關(guān)鍵詞反映出了STEM研究的應(yīng)用效果。仔細(xì)分析后我們發(fā)現(xiàn)，STEM教育其實(shí)一直是在和分科教學(xué)的效果進(jìn)行討論和對(duì)比，是從學(xué)科的角度上去推動(dòng)和應(yīng)用的。無(wú)論從前述當(dāng)前研究的取向還是過(guò)去10多年高端學(xué)術(shù)研究的軌跡，都表明了研究的這種立場(chǎng)。

筆者認(rèn)為，STEM教育保留學(xué)科痕跡，便于理解和操作，這是可取之處，但是僅僅停留在跨學(xué)科層面，或者說(shuō)都是在討論學(xué)科整合后學(xué)生的狀態(tài)，忽視STEM“入駐”前學(xué)生本身的狀況，這是需要反思的。從學(xué)生健康成長(zhǎng)和發(fā)展的角度而言，STEM教育的本質(zhì)是通過(guò)跨學(xué)科整合，保護(hù)學(xué)生的核心素養(yǎng)，即通過(guò)這種教育方式，從小時(shí)候就開(kāi)始重視學(xué)生應(yīng)具備的、能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力[4]，把學(xué)生的個(gè)人修養(yǎng)、社會(huì)關(guān)愛(ài)、家國(guó)情懷以及自主發(fā)展、合作參與以及創(chuàng)新實(shí)踐的這種素養(yǎng)進(jìn)行保護(hù)、積累和沉淀，“隱去”學(xué)校教育分?jǐn)?shù)、成績(jī)、對(duì)錯(cuò)、機(jī)械記憶、題海戰(zhàn)術(shù)以及非理性比拼對(duì)學(xué)生素養(yǎng)的“侵蝕”，這樣才能更好地釋放學(xué)生健康成長(zhǎng)的自然天性[5]，為國(guó)家和社會(huì)做出更大的貢獻(xiàn)。

二STEM教育的本地化爭(zhēng)議

STEM這個(gè)概念的提出是由于奧巴馬政府想解決美國(guó)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的問(wèn)題，認(rèn)為這四門學(xué)科相對(duì)較弱，其實(shí)這也折射出了美國(guó)政府對(duì)其科技創(chuàng)新國(guó)際領(lǐng)先地位的擔(dān)憂。從相關(guān)文獻(xiàn)的分析中可以發(fā)現(xiàn)，科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)有著不同的側(cè)重：科學(xué)注重知識(shí)運(yùn)用；技術(shù)注重改造創(chuàng)新；工程注重項(xiàng)目設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)；數(shù)學(xué)注重分析推理，這四種思維方式綜合到一起，就是典型的一種理工科思維方式，即通過(guò)理工科的意識(shí)、思維和能力為培養(yǎng)創(chuàng)新人才奠定基礎(chǔ)，這是美國(guó)STEM教育的基本價(jià)值取向。一些企業(yè)積極引入美國(guó)學(xué)校的STEM課程，內(nèi)容包括電路、數(shù)字化通訊、機(jī)械、能源等多個(gè)模塊，也從側(cè)面印證了美國(guó)學(xué)校開(kāi)展STEM的理工科取向。從文獻(xiàn)中挖掘的美國(guó)知名度較高的七大STEM教育項(xiàng)目[6]，也無(wú)一例外是這個(gè)路數(shù)。其他如由美國(guó)專利和商標(biāo)局、艾爾&海倫自由基金會(huì)、阿莫斯·E喬爾青年發(fā)明家基金會(huì)等資助和支持的“發(fā)明營(yíng)”(Camp Invention)項(xiàng)目，主要關(guān)注學(xué)生創(chuàng)意、創(chuàng)新以及現(xiàn)實(shí)世界中的問(wèn)題解決和發(fā)明精神，該計(jì)劃的首要任務(wù)是通過(guò)創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)展示STEM概念。美國(guó)航空航天局、S.D.貝克特爾Jr.基金會(huì)的“工程探險(xiǎn)”(Engineering Adventures)項(xiàng)目通過(guò)有趣的活動(dòng)和實(shí)踐來(lái)讓所有的初級(jí)學(xué)習(xí)者以專業(yè)工程師的視角一樣去做事和思考，并真正參與到工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中。

也正因?yàn)槿绱耍壳霸谖覀儑?guó)家STEM教育實(shí)踐領(lǐng)域，清一色地都是和美國(guó)STEM教育相仿的課程，幾乎都是花費(fèi)巨資照搬和翻譯過(guò)來(lái)的，這使得一線的實(shí)踐者們實(shí)施起來(lái)不是那么得心應(yīng)手，總是感覺(jué)本地化程度不夠。筆者認(rèn)為，對(duì)于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，理工科意識(shí)、思維和能力是“硬幣”的一面，對(duì)符合中國(guó)特色教育信息化發(fā)展路子[7]起到促進(jìn)作用的也不應(yīng)該僅僅是原模原樣地從國(guó)外拿過(guò)來(lái)的STEM教育，而是要依據(jù)中國(guó)K-12教育的具體情況重點(diǎn)突破中小學(xué)校教育中的實(shí)踐落地和師資準(zhǔn)備，在具體的實(shí)踐中逐步探索創(chuàng)新。中國(guó)特色的STEM教育不僅僅應(yīng)該包括科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)和數(shù)學(xué)(Mathematics)等理工“STEM”，也應(yīng)該包括社會(huì)(Society)、態(tài)度(Attitude)、環(huán)境(Environment)和夢(mèng)想(Dream)等人文“STEM”，即應(yīng)該承擔(dān)起社會(huì)責(zé)任，對(duì)任何事情都有積極向上樂(lè)觀的態(tài)度，能夠正確處理好人與人之間、人與環(huán)境之間的關(guān)系，富有理想和夢(mèng)想并為之而努力，即將社會(huì)主義核心價(jià)值觀完整地嵌入到學(xué)生的健康成長(zhǎng)和發(fā)展中，嵌入到創(chuàng)新人才的培養(yǎng)體系中，這符合當(dāng)前我國(guó)STEM教育發(fā)展的現(xiàn)實(shí)情況。只有堅(jiān)持正確的STEM育人觀，堅(jiān)持立德樹(shù)人，才能更好地對(duì)學(xué)生的全面發(fā)展起到促進(jìn)作用。

三STEM教育與創(chuàng)客的關(guān)系爭(zhēng)議

STEM和創(chuàng)客的關(guān)系比較微妙。這兩個(gè)發(fā)端自不同領(lǐng)域的概念既有共通的地方，也有相異的地方。目前對(duì)這兩個(gè)概念之間關(guān)系的研究基本上呈現(xiàn)出四種觀點(diǎn)：第一種觀點(diǎn)是“不用辯解”。這種觀點(diǎn)代表了很多學(xué)者的看法，認(rèn)為對(duì)于一個(gè)實(shí)踐概念而言，不用過(guò)多地去辯解和爭(zhēng)論，而是放在實(shí)踐應(yīng)用中，關(guān)注教師和學(xué)生的使用以及對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的突破和創(chuàng)新上；第二種觀點(diǎn)是包含關(guān)系論[8]，認(rèn)為創(chuàng)客活動(dòng)一定是包含在STEM活動(dòng)中，而STEM活動(dòng)不一定都是創(chuàng)客活動(dòng)；第三種觀點(diǎn)是載體論，認(rèn)為創(chuàng)客是STEM的載體，STEM不等于創(chuàng)客；第四種觀點(diǎn)是整合論，將創(chuàng)客過(guò)程作為一種方式方法，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用STEM教育中的跨學(xué)科知識(shí)解決問(wèn)題，培養(yǎng)素養(yǎng)和能力[9]。一些學(xué)者從主要來(lái)源、社會(huì)參與、跨學(xué)科、解決真實(shí)情境問(wèn)題、學(xué)生產(chǎn)出、數(shù)字化工具使用、素養(yǎng)品質(zhì)、教師角色和學(xué)生角色等七大方面對(duì)STEM教育和創(chuàng)客教育進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致地對(duì)比分析，并認(rèn)為創(chuàng)客教育的界定存在廣義和狹義之分[10]。從現(xiàn)有的實(shí)踐活動(dòng)來(lái)看，絕大多數(shù)的創(chuàng)客活動(dòng)中學(xué)生都在使用開(kāi)源電路板等實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意，這些內(nèi)容既涉及跨學(xué)科知識(shí)，又涉及一些人工制品的創(chuàng)意呈現(xiàn)，很難說(shuō)清楚這種活動(dòng)的性質(zhì)是屬于“STEM”還是屬于“創(chuàng)客”，這在一定程度上給一線的教育教學(xué)實(shí)踐帶來(lái)困惑。

筆者認(rèn)為，STEM教育和創(chuàng)客雖然有著不同的起源，但都面向?qū)W生的核心素養(yǎng)，這是兩個(gè)概念對(duì)于當(dāng)前教育教學(xué)改革和發(fā)展最大的貢獻(xiàn)。就拿這兩個(gè)概念最為明顯的區(qū)別元素“人工制品”而言，在跨學(xué)科整合過(guò)程中，STEM教育也產(chǎn)生人工制品，學(xué)生在綜合運(yùn)用不同學(xué)科知識(shí)的過(guò)程中，或集成，或模仿，或創(chuàng)新，在與實(shí)際教育情景和技術(shù)手段融合的時(shí)候，也可能會(huì)出現(xiàn)制品類的學(xué)習(xí)成果；而對(duì)于創(chuàng)客而言，由于創(chuàng)作過(guò)程中允許成功，也允許失敗，創(chuàng)作的產(chǎn)品允許有不同水平和不同層次甚至不同價(jià)值以及不用的用途，能夠創(chuàng)新出制品也不一定是常態(tài)，有很多時(shí)候創(chuàng)客未必能有制品產(chǎn)生，需要不同知識(shí)的碰撞和群體智慧的幫助。強(qiáng)行把這兩個(gè)概念拉在一起比較，無(wú)論是從學(xué)理邏輯上，還是對(duì)實(shí)踐的推動(dòng)上，都起不到明顯的作用。所以，在推動(dòng)信息技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，如果在形式上需要多種學(xué)科整合的，稱之為STEM教育較為妥當(dāng)；如果需要?jiǎng)?chuàng)新出某種制品，稱之為創(chuàng)客較為妥當(dāng)。當(dāng)然，有的學(xué)者將創(chuàng)客教育劃分為學(xué)校創(chuàng)客教育和社會(huì)創(chuàng)客教育兩種類型[11]，從這個(gè)意義上說(shuō)，在實(shí)踐中將學(xué)校內(nèi)的創(chuàng)客教育視為STEM教育，也未免不是一種平衡實(shí)踐和理性的辦法。

四STEM教育的人才培養(yǎng)爭(zhēng)議

對(duì)于STEM的人才培養(yǎng)是頗有爭(zhēng)議的。兩種觀點(diǎn)較為明顯：一種是STEM教育至少目前而言還沒(méi)有到培養(yǎng)人才這個(gè)層面上，目前我們國(guó)家的信息技術(shù)教師完全可以擔(dān)任這個(gè)角色，將信息技術(shù)教師進(jìn)行培訓(xùn)就可以作為STEM教育的師資資源，提高培養(yǎng)效率，節(jié)省培養(yǎng)成本；另外一種觀點(diǎn)是需要培養(yǎng)專門的STEM人才，用以支持STEM教育。我們從美國(guó)STEM教育的政策文件中也可以看出，美國(guó)政府特別關(guān)注STEM教師的培養(yǎng)，而且是需要在短期內(nèi)培養(yǎng)10萬(wàn)名教師[12]，這個(gè)培訓(xùn)數(shù)量還是非常龐大的。美國(guó)不僅通過(guò)正規(guī)的學(xué)校教育培養(yǎng)STEM教師，而且發(fā)動(dòng)了協(xié)會(huì)、企業(yè)甚至是通過(guò)招募志愿者、實(shí)習(xí)、競(jìng)賽等各種方式宣傳推廣STEM人才培養(yǎng)計(jì)劃，試圖建立一個(gè)龐大的STEM教育人才培養(yǎng)體系和愿景，以便快速滿足STEM培養(yǎng)創(chuàng)新人才的國(guó)家戰(zhàn)略需求。

實(shí)際上，從美國(guó)推廣STEM的計(jì)劃中可以看出，短期從學(xué)校正規(guī)渠道培養(yǎng)大量STEM的師資是不太現(xiàn)實(shí)的，也必然會(huì)出現(xiàn)培養(yǎng)質(zhì)量不高等方面的問(wèn)題。這種急功近利不但達(dá)不到要求，反而會(huì)為學(xué)生的培養(yǎng)帶來(lái)不必要的麻煩。筆者認(rèn)為，如果開(kāi)展STEM教育，師資是必要的，但是如何培養(yǎng)這些老師是可以通過(guò)多種渠道的：一種辦法是職前/職后培養(yǎng)，在現(xiàn)有師范專業(yè)中增加STEM的課程或招收相關(guān)專業(yè)學(xué)生；或推薦一線教師在職培養(yǎng)，彌補(bǔ)師資短缺的局面[13]；另外一種辦法是，充分利用當(dāng)?shù)氐腟TEM資源，通過(guò)與當(dāng)?shù)氐牟┪镳^、科技館等可以支持STEM教育的場(chǎng)館進(jìn)行合作，把學(xué)校教育延伸到場(chǎng)館教育中，以學(xué)校教師為主導(dǎo)進(jìn)行STEM教育，這種過(guò)程本身就是在培養(yǎng)教師；也可以和一些科學(xué)、技術(shù)、工程以及數(shù)學(xué)等科研院所以及高精尖中心等合作，讓學(xué)生和這些本身在某方面具有一流水平的科研人員交流，利用他們的實(shí)驗(yàn)室/中心進(jìn)行探究學(xué)習(xí)、項(xiàng)目學(xué)習(xí)，讓學(xué)生接觸到真實(shí)的研究過(guò)程和研究對(duì)象，培養(yǎng)學(xué)生的STEM素養(yǎng)。

北京市教委在全北京市范圍內(nèi)開(kāi)展的開(kāi)放性科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)為STEM教育的實(shí)施提供了很好的啟發(fā)[14]。面向全社會(huì)招募不同類型的社會(huì)資源單位，包括企業(yè)、科研院所等，這些社會(huì)資源單位所提供的六大類內(nèi)容(自然與環(huán)境、健康與安全、結(jié)構(gòu)與機(jī)械、電子與控制、數(shù)據(jù)與信息、能源與材料)都是課標(biāo)之外的內(nèi)容，一方面學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)上選課、團(tuán)體預(yù)約和送課到校等三種方式親身參與實(shí)踐活動(dòng)，在活動(dòng)中實(shí)際參與，動(dòng)手實(shí)踐；另一方面，政府通過(guò)購(gòu)買公共服務(wù)的方式購(gòu)買社會(huì)資源單位的資源與服務(wù)，按照要求進(jìn)行后付費(fèi)。這種開(kāi)放性的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，不但拓寬了學(xué)生的視野，增加了學(xué)生的動(dòng)手能力，加強(qiáng)了學(xué)校和社會(huì)之間的聯(lián)系，而且也無(wú)形地把行業(yè)的科研骨干力量的智慧通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)流轉(zhuǎn)給學(xué)校和學(xué)生，明確了學(xué)校和社會(huì)資源單位在“教”和“學(xué)”上的互補(bǔ)關(guān)系，彌補(bǔ)了短期內(nèi)師資的匱乏，提升了家長(zhǎng)和學(xué)生的獲得感，是一種受到普遍歡迎、行之有效的做法。

五STEM教育的課程爭(zhēng)議

目前我們看到的STEM教育的課程，大致分為兩種類型：一種是從國(guó)外購(gòu)買，照搬和翻譯國(guó)外學(xué)校STEM教育的課程資源和設(shè)置體系；另外一種由本校的信息技術(shù)教師按照自己的經(jīng)驗(yàn)直接開(kāi)發(fā)。第二種形式是國(guó)內(nèi)較為常見(jiàn)的形式，絕大多數(shù)是依托Scratch創(chuàng)意編程、Arduino創(chuàng)意電子等進(jìn)行開(kāi)發(fā)。從實(shí)施上看，國(guó)外購(gòu)買課程費(fèi)用昂貴，很多知識(shí)體系和國(guó)內(nèi)還尚未有很好地銜接，教師使用起來(lái)需要有專門的培訓(xùn)或購(gòu)買一定的培訓(xùn)服務(wù)；國(guó)內(nèi)的課程普遍依托開(kāi)源電路板這種工具進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有將創(chuàng)新應(yīng)用落到實(shí)處，有時(shí)候甚至把STEM課程當(dāng)作信息技術(shù)課程來(lái)上，很多學(xué)生其實(shí)是在完成課堂上老師布置的電路板任務(wù)，而沒(méi)有真正理解STEM教育在核心素養(yǎng)以及跨學(xué)科整合對(duì)自己學(xué)習(xí)和生活帶來(lái)的變化和發(fā)展上，這是我們不太愿意看到的。

STEM教育課程出現(xiàn)的問(wèn)題，其實(shí)是對(duì)正確理解課程和社會(huì)關(guān)系的一種呼喚。筆者認(rèn)為，學(xué)校課程和社會(huì)資源之間存在兩種關(guān)系：一種是課程資源社會(huì)化，即已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)盡可能吸收最新的知識(shí)和科技成果。從這個(gè)意義上講，課程標(biāo)準(zhǔn)是課程資源社會(huì)化最好的載體和導(dǎo)向；另外一種是社會(huì)資源課程化，即把課標(biāo)要求之外的一些好的資源和服務(wù)，經(jīng)過(guò)某種服務(wù)方式和學(xué)校教育有機(jī)對(duì)接起來(lái)，既作為學(xué)校教育的延伸，又可以讓學(xué)校和學(xué)生暢通地享受高精尖技術(shù)帶來(lái)的視野和能力的躍升以及以此為載體帶來(lái)的人際交流范圍的擴(kuò)大，為其以后健康走入社會(huì)和生活奠定基礎(chǔ)。此外，這種資源的不斷積累和優(yōu)化，逐漸會(huì)成為學(xué)校內(nèi)校本課程的主要支撐力量，逐漸成為學(xué)校特色的一種體現(xiàn)，成為學(xué)校精品化和優(yōu)質(zhì)化資源的供給源泉。此外，STEM教育課程的出現(xiàn)與形成會(huì)有效牽引通用技術(shù)課程以及信息技術(shù)課程的升級(jí)變革，對(duì)學(xué)校教育中已經(jīng)實(shí)施的探究性學(xué)習(xí)以及研究型課程實(shí)踐可以起到豐富和完善的作用。所以，要解決STEM課程的問(wèn)題，需要通過(guò)社會(huì)資源課程化和課程資源社會(huì)化“雙輪驅(qū)動(dòng)”才能有效打通邊界，使得教師之間、學(xué)生之間、課程之間、學(xué)校之間、家長(zhǎng)之間的知識(shí)和智慧暢通流傳，以智慧生成智慧，最終服務(wù)于學(xué)生的健康成長(zhǎng)與發(fā)展。