STEM教育：着眼未来的人才培养

黄瑞

STEM是以下四科英语单词的缩写：科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）。1986年，美国国家科学委员会（NSB）发表了《本科的科学、数学和工程教育》报告，报告中提出了“科学、数学、工程和技术教育集成”战略，以此来开发大量的科技人力资源，保持国家经济的全球领导地位，被视为STEM教育的开端。但如果简单地把STEM教育理解为仅仅是这几门学科的学习就大错而特错了。正确理解STEM教育的“打开方式”，是跳出学科界，从培养创新型复合型人才的角度出发去探寻。

STEM教育与国家社会经济转型人才需求之“约”

2015年，美国教育技术研究者描绘了人工智能支持下的学习。吉林延边大学师范学院支彬茹基于CNKI中国知网对我国的STEM教育研究相关文献进行分析后得出结论：我国对STEM教育的研究历史近10年，尤其是从2013年以来的三年研究日益加温。2017年9月11日笔者在百度上输入“STEM”，跳出的条目高达上千万条。

STEM教育这么“热”，当然是与当前技术改变生活的时代息息相关，更与国家政策指引紧密相连，归根到底是人才培养的诉求之约。

中国教育科学研究院国际比较教育研究所长王素在解读《中国STEM教育白皮书》时呈现了一些数据和排名：在全球竞争力排名中，中国排在28位，全球创新指数中国排名22位。中国目前劳动力数量世界第一，经济总量处于世界第二，我们百万人研发人员的数量在128个国家中排名46位，不是很高。根据 2013 年麦肯锡全球研究所研究报告估算，2020 年的中国将面临 2200 万人的工程技术人才缺口。 这其中很大部分属于懂得计算机、网络的高端人才，说明中国人才结构存在缺陷，缺乏创新型人才和高水平技能人才已经成为中国经济转型的瓶颈。人才的培养有赖于教育的百年树人。美国等国的经验表明，STEM教育是提高学生实践能力、创新能力，培育创新型复合型人才的有效途径。理所当然，STEM教育被纳入了中国国家战略发展政策之中。

国家科技战略政策融入STEM教育理念。2006年《国务院关于实施<国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）>若干配套政策的通知》中指出，“大力倡导启发式教学，注重培养学生动手能力，从小养成独立思考、追求新知、敢于创新、敢于实践的习惯。切实加强科技教育。”

科学教育政策重视STEM教育。2016年国务院发布的《全民科学素质行动计划纲要实施方案（2016-2020年）》提出，在义务教育阶段要基于学生发展核心素养框架，完善中小学科学课程体系，研究提出中小学科学学科素养，更新中小学科技教育内容，加强对探究性学习的指导；在高中阶段要鼓励探索开展科学创新与技术实践的跨学科探究活动，同时规范学生综合素质评价机制，促进学生创新精神和实践能力的发展。

教育信息化政策明确STEM教育发展任务。2015年，教育部在《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见（征求意见稿）》中首次提出要“探索STEAM教育、创客教育等新教育模式”。2016年教育部在《教育信息化“十三五”规划》进一步要求：“有条件的地区要积极探索信息技术在‘众创空间、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等新的教育模式中的应用，着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力，养成数字化学习习惯，促进学生的全面发展，发挥信息化面向未来培养高素质人才的支撑引领作用。”

STEM素养是孩子应对未来时代发展的教育刚需

美国经济学家凯西·戴维森（Cathy Davidson）指出：“当今学校执著于教导我们的小孩以古老的方式去应对他们长大后的经济局势……可预见的是2011年入学的美国小学生，他们中有65%从学校毕业后，将从事目前并不存在的职业。”这意味着教育必须思考如何为孩子未来奠基。新时代知识的快速更新已无法阻挡，能力与素养的涵养才是应对未来社会发展的不变之举，其中STEM素养必不可缺。

如何理解STEM素养？南阳理工学院教育学院教授吕延会认为，STEM 素养既不单指知识，也不单指创新能力，是知识、技能、能力、情感等因素的综合。当然，每个因素又是多种因素的综合，如科学技术知识涉及数学、物理、化学、生物、地球、信息等，技能包括学习与创新技能、媒介数字素养技能、职业和生活技能。能力包括思考与问题解决能力、探索学习能力、科技实践能力、创意革新能力。 STEM 因培养科技人才，应对国际科技竞争而兴起，因此，最初STEM 指向科学技术教育和创造、运用，但鉴于科技的两面性，科技需要人文加以引导，因此，STEM 就增加了 Art，变为 STEAM。 这里的“A”，最早是韩国提出的，指的是艺术。 后来美国把“A”也吸纳进去，赋予了它更广泛的含义，不仅仅指艺术，还包括人文、语言、文化、社会学等十多门学科。“A”的加入，不仅培养学生对科技的向往和热爱的情感， 对 STEM 领域的态度和兴趣，而且引导学生形成正确的科技观、科技运用观，防止人在创造技术之时，又被技术所异化，成为只有技术而无人性的单向度人。

STEM教育是对“钱学森之问”的现实解答

“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？”2005年，“钱学森之问”振聋发聩，成为中国教育迫切需要攻克的世纪难题。

2017年6月9日，在由国务院参事室公共政策研究中心和新华网思客共同主办的《参事讲堂》清华大学经济管理学院院长钱颖一教授用爱因斯坦的三句话解答了“钱学森之问”。而这三句话凝聚的核心精神均可在STEM教育中找到脚注。所以，毫不夸张地说，STEM教育是对“钱学森之问”的一种现实解答。

第一句 爱因斯坦说：大学教育的价值不在于记住很多事实。

钱颖一认为，其中一个关键问题，在于我们对教育从认知到实践都存在一种系统性的偏差，这个偏差就是我们把教育等同于知识，并局限在知识上。“创新人才的教育仅仅靠知识积累是不够的，所以教育必须超越知识，”这是钱颖一对中国教育问题，特别是创新人才教育的一个核心想法。endprint

STEM致力于运用多学科知识解决问题。各学科知识的积累与掌握是基础。正如北京师范大学现代教育技术研究所余胜泉教授指出的，“STEM将重心放在特定问题上，强调利用科学、技术、工程和数学等学科相互关联的知识解决问题，试图从多学科知识综合应用的角度提高学生解决实际问题的能力”。

第二句 爱因斯坦说：我没有特殊的天赋，我只是极度的好奇。

谈到创造性思维的来源，钱颖一认为创造力确实需要有知识，但不仅仅是知识，更重要的是好奇心和想象力。受此启发，他提出一个简单的假说：“创造性思维=知识×好奇心和想象力”。

钱颖一认为，如果创造力是知识与好奇心和想象力的乘积，那么随着受教育时间的增加，前者在增加，而后者在减少，作为两者合力的创造力，就有可能随着受教育的时间延长先是增加，到了一定程度之后会减少，形成一个倒“U”字形状，而非我们通常理解的单纯上升的形状。

這就形成了创新人才教育上的一个悖论：更多教育一方面有助于增加知识而提高创造性，另一方面又因压抑好奇心和想象力而减少创造性。所以两者的合力让我们判断教育对创新人才产生的作用变得困难。

但是至少有一点是可以明确的，STEM教育的深入推广必定带来教育方式的变革。而当下死记硬背、题海战术等教育方式正是扼杀孩子想象力和创造力的刽子手。

美国马萨诸塞大学安姆斯特分校教育学院教师教育与课程研究系科学与数学教育学副教授Elizabeth McEneaney博士提出STEM教学的五点建议：首先要在社会生活或其他学科中有实际应用。第二是开放式的问题，不是传统的老师提出明确的问题由学生解答，而是老师给出未明确定义的开放式问题，由学生自己来研究要解决的问题到底是什么。第三是有利于促进社会进步，让学生真切看到其对改善生活、推动社会发展的价值。第四是突破学科界限，融入一门或几门其他不同学科的内容、技能和思维方式。第五是要求学生通过合作学习或协作学习方式解决问题。最后是其有多点切入和包容性强的特征，不同学习程度的学生都能发现他们要解决的问题很有趣，而且对他们来说是有挑战性的，都能进入其中。

试想如此与生活相关联，又能在解决问题中满足孩子成就感的教学方式一定可以很好地呵护孩子们的兴趣，并激发不断延伸的探索精神。

第三句 爱因斯坦说：科学殿堂的根基是靠另一种人而存在。

爱因斯坦曾说：在科学的殿堂里有各式各样的人，他们探索科学的动机各不相同。有的是为了智力上的快感，有的是为了纯粹功利的目的，他们对建设科学殿堂有过很大的甚至是主要的贡献。但是科学殿堂的根基是靠另一种人而存在。他们总想以最适当的方式来画出一幅简化的和易领悟的世界图像，他们每天的努力并非来自深思熟虑的意向或计划，而是直接来自激情。

钱颖一教授把创新的动机分为三个层次，分别代表三种价值取向：短期功利主义、长期功利主义，以及内在价值的非功利主义，后面一个都比前面一个有更高的追求。对短期功利主义者而言，创新是为了发论文、申请专利、公司上市；对长期功利主义者而言，创新有更高的追求，为了填补空白、争国内一流、创世界一流；而对内在价值的非功利主义者而言，创新有更高的追求，追求真理、改变世界、让人变得更加幸福。我们的现实情况是，具有第一类动机的人很多，具有第二类动机的人也有，但是具备第三类动机的人就少了，甚至可以说是寥寥无几。

无独有偶，树立正确价值观的聚焦也体现在STEM向STEAM演进中。不仅如此，随着人工智能的迅猛崛起，科技伦理这个更大范围的话题被更多的人关注。苹果CEO库克就说：我并不担心人工智能像人一样思考，我更担心人像计算机一样思考。这也对STEM教育在中小学的实施提出了警醒——人才培养的方向位居第一，当我们明确了要培养什么样的人，才知道需要什么样的师资、什么样的课程、什么样的硬件。“拿来主义”固然具备一定优势，但是因地制宜的思考更加不可或缺。endprint