STEM教育落地中国：问题与对策

刘玲+++戴金芮

近年来我国大力发展基础科学教育，并积极改革小学到高中阶段各学科的科学课程。“创客教育”和“STEM 课程”目前成为我国基础科学教育领域研究的热点话题[1]。2015年9月，教育部《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）》中谈到，“有条件的地区要积极探索新技术手段在教学过程中的日常应用，有效利用信息技术推进“众创空间”建设，探索STEAM教育、创客教育等新教育模式，使学生具有较强的信息意识与创新意识”[2]，这是STEAM字眼第一次出现在我国教育政策的文本当中。从“STEM”到“STEAM”，它的缘起和发展脉络是怎样的？有哪些主要的特征？在我国教育现状与背景下，中小学校开展STEM教育存在哪些困难，学校和教师该如何应对？本文试就以上问题进行逐一分析和解答。

从“STEM”到“STEAM”：缘起与发展脉络

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，该报告被认为是美国STEM 学科集成战略的里程碑。它首次明确提出了“科学、数学、工程和技术教育集成”的纲领性建议[3]。1996 年，美国国家科学基金会（NSF）再次对十年进展进行了回顾，透视科学、数学、工程和技术的本科教育，在这个报告中把STEM与中小学教育做了挂钩，并开始用“SMET”作为“科学、数学、工程和技术”四门学科的缩写，后改为“STEM”。2001年Judith最早提STEM这一术语，后来有些学者认为应该将STEM变为STEAM，将艺术和创新相关的元素加入其中[4]。

STEM教育的理念與基本特征

STEM 是科学（ Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的简称。后加入的“A”狭义上指美术、音乐等，广义上则包括美术、音乐、社会、语言等人文艺术，实际代表了STEM 强调的艺术与人文属性[5]。STEAM是将上述各门学科进行跨学科式整合的课程。它的出现，区别于传统的分科课程，有别于传统的课堂教学，强调聚焦某个特定的项目或任务，引导学生动用多领域的知识，帮助学生摆脱单一学科的知识体系束缚，整合可获得的资源，合作完成学习任务，发展学生STEM 素养[6]。它有以下两个基本特征：

第一，多学科整合。布赖纳（Breiner） 等的调查显示美国科学基金、高校研究团体、绝大部分中小学阶段的教育机构和学校等都赞同STEM 教育中最重要的理念是整合（Integration）。“Integrative STEM Education”已然成为STEM 教育的核心[7]。因此，多学科整合是STEM教育的基本特征之一。

第二，指向学生实践能力培养。所有STEM 课程都以项目作支撑，以开放性的真实问题作为导向，让学生围绕项目、解决问题、完成任务。STEM 项目驱动下的学习，旨在丰富学生对事物的认识，注重将学术性知识转化为生活经验知识[8]。因此一个典型的STEAM 课堂往往在包含多门学科的复杂情境中强调学生的实践能力与问题解决能力。这门课程的目标与导向，与当下热议的学生核心素养，以及学生实践能力发展都是一脉相承的。

STEM教育落地中国：问题与对策

科学定位：STEM与我国现有课程的关系

STEM是一个跨学科的研究领域，它囊括了科学、技术、工程、数学等领域，但STEM教育绝不是空穴来风，在统筹其在中小学校如何落地时，必须首先考虑到课程定位问题，处理好它与现有课程的关系。如STEM与现有科学、技术、数学课程的关系，以及与同样具有跨学科属性的综合实践活动课程的关系。

STEM教育在美国兴起的时候是以单独的学科形式呈现的，被视为S-T-E-M，就是将每一个学科作为独立的课程教授，学科之间只有一点或没有融合[9]。这种情形下的STEM课程，与科学、技术、数学课程则是同等概念。

然而，更符合STEM理念的课程并不是几门课程的简单组合，而是把学生学习到的各学科知识与机械过程转变为一个探究世界相互联系的不同侧面的过程。一个典型的STEM 课堂的特点就是在“杂乱无章”的学习情境中强调学生的实践能力与问题解决能力。而这一目标，与我国设立于2001年的、强调“基于学生的直接经验， 密切联系学生自身生活与社会生活， 注重对知识技能的综合运用， 体现经验和生活对学生发展价值”的综合实践活动课程是具有相似性的。实际上，基于项目的学习（Project-Based Learning）和基于问题的学习（Problem-based Learning）是目前美国中小学STEM 教学中最常用的两种教学方法[10]。

因此，STEM教育并不是所谓的“新模式”，它与我国现有的课程体系已经具有千丝万缕的联系和相似性。中小学校在考虑将其融入学校课程时，应该充分考虑到上述实际情况，避免出现重复设课。

课程内容： STEM教育如何选择和设计主题

目前不少已开设STEM教育的学校是翻译和借鉴了国外既有的STEM案例。这虽然对于短时期内开设课程有直接帮助，但要使STEM教育在中国落地生根，发挥其对学生实践能力培养的价值，中小学校应坚持因地制宜、自主开发的原则，并从以下角度进行开发和设计STEM教育主题。

第一，紧贴STEM教育理念与基本特征。应该最大化地融合多门课程，依据科学、技术、工程和数学等标准解决不同的挑战，设计有助于培养学生问题解决能力的综合性主题。第二，主动挖掘所在地区、学校的资源，使其最大化地辅助于学校课程实施。第三，充分考虑学生的学习愿望与需求，调动起积极性，学生应该是研究主题的参与设计者、研究方案的设计者和执行者、研究成果的设计者和检验者。

师资问题：谁来执教STEM教育？

即使在STEM发展已有几十年历史的美国，师资配置仍然存在着严重问题。 翁聪尔（2015）对美国公立中小学STEM教师队伍现状分析后发现，美国STEM师资队伍存在三大问题：STEM教师规模扩大但仍短缺；STEM教师学历水平提高，但总体质量堪忧；相当一部分STEM教师缺乏教学自信心。其原因在于准入标准高低有别，地位不高、工资缺乏吸引力以及专业发展机会少[11]。在我国，中小学校课程设计是以分科课程为主，要实施STEM教育则面临更为严峻的师资问题。建议从以下三个方面完善师资培养及建设问题：endprint

第一，高等师范院校应主动担起培养STEM 新教师的任务，加快更新数学和科学教师培养方案，增加工程和技术课程内容，为今后制定专业的STEM 教师培养方案奠定基础。第二，中小学校应主动探索和建立教师间跨学科协作的激励和保障机制，建立教师跨学科的校本教研制度、在职培训制度等，为教师提供专业发展渠道，提升教师自身STEM素养。第三，注重工程教师的培养。比较现有课程设置与STEM不难发现，工程设计内容几乎为空白。这势必会影响到STEM 教育的纵深发展，因此应尽早关注工程设计相关内容，培养和储备工程教师。

课程评价：运用哪些指标来评价教与学？

STEM 教育的跨学科性、复杂性等给现有的教学评价体系提出了挑战，评价创新势在必行，综合多个学科的评价更是亟待发展。事实上，目前已经有学者和机构积极地尝试新的评价方式，产生了诸多创新方法。例如“美国国家教育进展评估”（NAEP）探索了技术和工程素养的评价方案，称之为“技术与工程素养评估”（TEL），该方案已于2014年在8 年级学生样本中实施，反响良好。再如，2009 年NAEP 交互式计算机的“基于计算机的任务以及实践任务的科学评估（Hands-on Tasks Science Assessment）”等。应积极总結已有的综合性课程的教与学的评价方法，研制和探索符合STEM 教育理念的多元化的评价体系，为STEAM 教育发展提供导航。

总的来说，STEM教育对学校课程管理和教师专业素质都有着较高的要求，放眼它在美国的发展历程也不是一蹴而就的。作为基础教育课程改革的新 “舶来品”，STEM教育要在中国课改中落地生根，各中小学校在借鉴和引入该课程时也应当系统规划，统筹考虑，循序渐进，步步为营。

作者单位：北京教育科学研究院 北京师范大学教育学部

参考文献：

[1]张贤金，吴新建.基础科学教育研究趋势及学术影响———基于2010-2016 年中国知网教师教育研究机构的文献分析[J].教师发展研究，2017，1（2）.

[2]引自 中华人民共和国教育部网站

http：//www.moe.edu.cn/srcsite/A16/s3342/201509/t20150907_206045.html。

[3]赵中建，施久铭.STEM 视野中的课程改革[J].人民教育，2014（2）：64-67

[4] [7] [9]王玲玲，基于STEM的小学科学课程设计研究[D].华东师范大学，2015.

[5] [8]余胜泉，胡翔.STEM 教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015（5）：13-14.

[6]董泽华.试论我国中小学实施STEM 课程的困境与对策[J].全球教育展望，2016（12）：36-42.

[10]杨亚平，陈晨.美国中小学整合性STEM 教学实践的研究[J].外国中小学教育，2016（5）：58-64.

[11]翁聪尔.美国STEM教师培养及其启示[D].华东师范大学，2015.endprint