STEM视角-看教育改革如何促进科技创新

STEM视角

看教育改革如何促进科技创新

STEM的由来

所谓STEAM是Science(科学)、Technology(技术)、Engineering(工程)、Arts(人文)、Maths(数学)这五个单词的缩写。

STEAM的前身是由S、T、E、M四个字母组成的STEM教育，STEM教育所培养的是由科学素养、技术素养、工程素养和数学素养组成的STEM素养。需要指出的是，所谓STEM素养不只是上述四种素养的简单组合，而是把学习到的各学科知识转变成一个探究世界相互联系的不同侧面的过程，它更加强调学生在杂乱无章的学习情境中的问题解决能力。

《2015年地平线报告：K12版》提出，“STEAM学习的崛起”将成为“未来一至两年技术驱动K12教育的重要趋势”。

STEM的源流及趋势

STEM最初的雏形是SME，冷战后期的1986年，有感于国内理工科人才的匮乏和理工科教育的不振，美国国家科学基金会（NSF）发表了《本科的科学、数学和工程教育》报告，建议国家调动各类资源投入科学、数学和工程（SME）领域的教育，引导更多优秀学生进入SME领域。

1990年代初，Technology（技术）被纳入其中，SME一变而成为SMET；到了2001年，STEM教育这一术语第一次为美国官方所使用，并被定义为“情境”之中的教育探究及学习，学生们通过解决真实世界的问题来为自己“创造机会”。

美国三十年的STEM发展呈现出两大趋势：一是从高等教育走向基础教育。实际上，《本科的科学、数学和工程教育》报告最早是针对高等教育领域提出的，而K12领域直至2010年左右才开始大规模实施STEM教育，这主要得益于高等教育领域实施STEM教育三十年后形成的专业出口和累积下的教师资源。二是从分科走向融合。最初，STEM更像是一个“学科群”概念，从这个意义上讲它与我国的理工科教育并无分别。但随着推进的深入，STEM更有了一种“方法论”意义，正如有学者指出的那样，对于STEM教育最重要的，可能是在解决实际问题中使各门学科有目的地融合。

中国科技教育

与STEM

如果将其视为一个学科群，那STEM教育在我国基础教育阶段无疑是存在的；数学、物理、化学、生物、地理、通用技术、信息技术等各类科技教育课程在这个意义上就可以被称之为“中国版”的STEM教育。但与STEM教育所体现出的解决真实问题、项目引领学习、学科交叉融合、知识能力并重的特点来看，我国的科技教育与之仍有不小的差异，主要表现在以下几点：

首先，与STEM教育强调学科融合相较，分科教学仍然是当前我国科技教育的主流。分科教学在我国有着悠久的历史传统，现代学校教育制度被引入我国后，尤其是在诸如高考、中考等分科考试的推波助澜下，分科教学的地位在我国教育领域十分牢固。这种教学模式固然巩固了学生的学科知识，但从深层次来看,其一不利于学生采取更宏观的视角来理解科学技术的整体意义，其二也人为设置了学科交叉融合的障碍，局限了学生用多学科知识解决具体问题的可能性。

其次，与STEM教育强调解决真实问题、项目引领学习相较，我国基础教育阶段的科技教育更加强调知识点的掌握和解题能力的提升。长期以来，课程标准一直在基础教育阶段各学科中居于核心位置，课程标准中的知识点就是教学“旅途”中的“路标”，围绕各知识点展开、设计的各种习题、考题成为了检验学生知识点掌握与否的抓手。这种模式当然有助于巩固学生的知识点掌握，但从“知识点”走向“真实情境”却并非一路畅通。这些知识点以及与之相应的习题所构建的世界,究竟在多大程度上与真实世界相联是非常可疑的。爱因斯坦曾经把科学定义为“探求意义的经历”，已故著名科学教育家、哈佛大学教授兰本达也指出“发现意义、领会意义是经历、融入、参与的结果，没有这些先决条件就不可能演化出意义”。由此说来，以解决真实世界问题为目标的“项目学习”方式就是前往科学“胜境”的主要途径，通过解题所掌握和巩固的知识点虽可以成为其中助力，但并不能取代前者。

第三点，是与STEM教育强调知识与能力并重相较，我国基础教育阶段的科技教育更加强调知识的获得。这里所谈的“知识”在一些学者的论述中被称为“编码知识”，即那些能够以语言和图形的形式进行形式化处理的传统知识和现代知识，包括所谓事实知识（know-what）、原理知识（know-why）；而这里所称的“能力”又被一些学者称为“默会知识”，指的是那些不能被编码的知识，包括技能知识(know-how)等。长期以来，受制于考查形式，我国的科技教育更加重视学生“编码知识”的习得，而对“默会知识”的关注力度、培养力度则明显不足，即便在物理、化学、生物等学科中实验能力、实践能力也往往处于一种“配角”的地位。需要指出的是，这里所谓的“能力”并不简单等同于“动手能力”，毋宁说是一种包括“动手能力”在内的利用所学知识在真实世界中发现问题、分析问题、解决问题的能力，而这种能力恐怕是在目前我国学生中所最应培养的。

第四点，与美国STEM教育强调高等教育与K12紧密联系相较，我国基础教育阶段的科技教育与高等教育衔接力度还不强。近年来，STEM教育逐渐开始被我国教育界所关注，但与美国不同的是,我国的STEM教育是从基础教育阶段开始起步的，这实际上反映出教育工作者对目前国内基础教育阶段科技教育现状的担忧。但考查分科考试一统天下的中、高考模式和专业设置日益细密的本科教育，我们似乎难以在国内找到STEM教育的出口，从长远来看出口的狭窄一定会成为我国STEM教育推进中的软肋。从美国推进STEM教育的经验来看，改革高等教育本科阶段的专业和课程设置，将大学先修课程（AP）和各类科技竞赛成绩作为大学录取的重要依据,就是推动基础教育阶段STEM教育的有效策略。由此看来，推动STEM教育还必须从高等教育与基础教育两者的联动入手。

教育改革与科技创新

今年5月，上海市委、市政府出台了《关于加快建设具有全球影响力的科技创新中心的意见》，明确指出要将上海建设成“具有全球影响力的科技创新中心”，人才是科技之根、创新之本，要将上海建设成为科技中心、创新之都，关键还是要促进上海科技创新人才资源的集聚和储备，这一方面需要上海改善科技创新环境，延揽天下英才；另一方面也需要从本土着眼、从教育入手，在上海这片热土上培养出具有世界水平的在地科技创新人才。上海教育当然具备这样的实力，可以说培养科技创新人才将是今后上海教育的重要使命。

《2015年地平线报告：K12版》也断言，在未来三至五年，K12学生将从“教育的消费者”转变为“教育的创造者”，会成为“教育内容积极的制作者和发布者，成为发明家和创业者”。在过去，教育尤其是基础教育所具备的功能更多的是“传承”，但这一判断宣告了在不久的未来，“创新”将与“传承”并驾齐驱成为基础教育的另一个关键词。

长期以来，以知识获取为核心的分科式科技教育模式,为我国培养了大量知识面广、基础扎实的人才，为改革开放和国家建设提供了坚实的人力资源基础；但环境在变、时代在变，迫切需要我国的科技教育为了国家的新发展、新形势随势而动、调整重点，从STEM教育的实施经验来看，一是要改革高等教育科技教育模式，为基础教育阶段的科技教育的改革和发展确立出口导向，提供师资来源；二是要在教学方法上强化项目引领的方式、在课程开发上注重学科融合，加强对基础教育阶段学生科技素养的培养；三是要变革考查模式，更加注重对学生科技素养、能力的考查。

为培养科技创新人才计，中国的科技教育体系迫切需要吸收STEM教育的精神；但这绝不意味着要将STEM教育作为一门学科单列，相反它应该成为一种有效的教学方法居于现有科技教育学科的中心。

“创新”毫无疑问已成为我们所处的这个时代的主旋律，所谓“创新”无非是对我们所栖居的这个真实世界的进一步改造，从这个意义上讲，要赶上这一波世界趋势，实现教育为时代育人的使命，就需要在坚持本土科技教育立场的基础上,积极吸纳包括STEM教育在内的世界各国优秀科技教育经验，将我国的科技教育发展成为兼具东西所长的“新理工教育”，而以建设“具有全球影响力的科技创新中心”为目标的上海,必须走在这一轮潮流的前列。

作者｜任友群（华东师大教育学部教授）

张逸中（华东师大软件学院博士研究生）

来源｜文汇报

编辑｜李静姝

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