英联邦成员国STEM教育考察报告之一：“重构”的纲与目

刘党生

编者按：应PPYGDP（泛太平洋青少年成长与发展合作伙伴机构）的邀请，来自中国大陆的民间教育人士，用三周时间系统对话了英、加、奥、新、纽等国家，重点了解英联邦国家对发源于美国的STEM教育的认知和践行生态，以及给东方STEM教育热的借鉴和思考。

英联邦（Commonwealth of Nations）是一个国际组织，由53个独立主权国家（包括属地）所组成；由于历史原因的传承，英联邦内存在某种有益的文化纽带。英国的大学与英联邦国家保持着牢固的联系。英国外交部设有偏向英联邦国民的实习交流计划，英联邦是国际合作的一种独特试验，促进来自不同种族、文化和环境的民族之间的协作。

按照惯性思维，与美利坚毗邻的加拿大，在领悟STEM教育的问题上，应该是差异度最小，亦步亦趋最像，几近同步的！然而，至少在我们此行的接触中，这种预判不断被修正，以至于让我等由此而对STEM教育的全球化趋势，从质疑而至欣喜。本文就将围绕“重构”而次第展开。

基于媒介的行前“攻略”

第三届科学、技术、工程、数学（STEM）教育应用国际会议（3ndInternational Conference of STEM 2014 in Education）由北京师范大学、昆士兰科技大学和英属哥伦比亚大学联合举办，于2014年7月12日至7月15日在加拿大温哥华召开。本届大会主题为“全球化下的STEM教育：跨文化脉络中的连结”，旨在促进来自世界不同国家学校、公司、企业等机构中的教育工作者和研究人员交流STEM教育相关的研究信息，为从事STEM教育研究工作的专家学者提供一个良好的学术交流和合作平台，使参与会员分享该领域内的最新研究成果、研究进展、创新思想以及系统开发经验。——这里，我们需要甄别的是加拿大STEM相对于美国STEM有哪些过人之处！

加拿大是全球首个发布AI全国战略的国家。加拿大总理特鲁多公布了一份五年计划《泛加拿大人工智能战略》（Pan-Canadian Artificial Intelligence Strategy），政府计划拨款1.25亿加元支持AI研究及人才培养。该战略包含四个目标：①增加AI研究者、毕业生数量；②创建三个卓越的科学团体；③培养理解AI经济、道德、政策和法律含义的思想领袖；④支持专注于AI的国家研究团体。——这里，我们想探寻加拿大基础教育对AI时代的因应动作和思考！

2016年加拿大统计局对持有STEM相关专业学士学位的25～34周岁移民和加拿大毕业生的收入和就业情况提出了新的见解。该数据显示，科学、技术、工程和数学（STEM）领域的毕业生不仅比商业、人文、健康、艺术、社会科学和教育（BHASE）毕业生挣得更多（对年龄在25～34岁的毕业生做了调查结果显示：STEM专业的男性毕业生的平均收入高于BHASE专业的男性毕业生，女性畢业生的平均收入差距比较小），而且更容易找到与其所学专业相关的工作，加拿大更有越来越多的省份通过其省提名计划（PNP）来留住在STEM领域拥有专业知识和专业技能的学生。——这里，我们想验证加拿大政府对STEM人才培养机制的中长期规划！

加拿大皇家科学院（RCIS）日前将William Edmond Logan Award（威廉爱德蒙罗奖）授予IBM加拿大公司，肯定其在促进年轻人在STEM方面的努力——IBM加拿大2016年提出STEM 4 Girls（让女生走进STEM），该计划已影响了超过1000名学生。——这里，我们想通过互动，体现加拿大教育在谋求社会支持方面有哪些经验！

中加两国政府合作打造STEM-未来世界精英培养基地（项目选址在加拿大科学中心，招收人群：8～18岁青少年，有北美专业的STEM课程设计团队，量身定做课程方案）。它由两国文化部长见证签约，官方项目，安全可靠；加拿大科技中心及省政府全程支持。这个科技中心侧重教育，尤其是STEM教育，设备先进、齐全，课程成熟，在全世界范围内这个科技中心的STEM都处于领先地位。——这里，我们想谋求中加教育交往的空间和深广度！

加拿大的高中除了主要的课程外，还有许多选修课，学生根据自己的爱好和未来的发展设想进行选课。选修课分商科、自然、艺术、技术、社会等五个系列的课程，学生以一个系列为侧重点，由低向高选修上去。北美在中小学开设“发明创造课”“自主学习研究课”。在加拿大，家长与学校配合，在日常生活中让孩子体验和学习到更多的STEM技能；培养学生的创新精神和实践能力已经成为国家教育改革的方向。——这里，我们想调研加方是如何从制度上保障“两层皮”互为促进而不是软硬有别的！

来自交流的现实修正

加拿大这个似乎有些“低调”的国家，其教育质量，尤其是公办校的整体水平不容小觑。根据BBC的报告，加拿大是世界上教育程度最高的国家，国际学生能力评估计划显示加拿大学生的水准远高于经济合作与发展组织（OECD）的平均水平（在25到64岁的加拿大人中约有43%的人拥有大学学历，而在25至34岁的人中约51%拥有大学学历），特别是在数学、科学和悦读范围。这个统计在各项调查排行中，都得到了证实。

1.STEM教育的可持续发展与加拿大教育体系的结合

加拿大没有全国性的教育体系，每个省都有自己的教育模式，各自对自己地区的教育负责。而最受人赞誉的就是BC省和安大略省，总共约有85%以上的家庭都选择公办教育。对于国际生，一方面公办校全面开放，另一方面政府规定每所学校的国际学生人数不能超过学生总数的5%，这里的所有学校都采取学期制（与大陆同步），校际间都采取同样的教育体系，每所学校的学术水平、教师水平都比较平均。在加拿大，学生在高中阶段拿到80个学分就可以毕业，但这80个学分是可以自由选择的：偏向数学的学生可以一直进修数学，直至AP课程难度，而数学感觉比较差的学生则只学习基础难度的数学，这样就可以兼顾到水平高的孩子能够得到足够难度的学习，而能力一般的孩子也能保证应有的教育底线。

2.STEM的创新资源“官（方）民（间）教育互动保障机制”

加拿大有个极受学校欢迎的“国家机制”——驻校科学家。据Brandon Zoras（安大略省教育部课程标准、评价和政策司负责人）介绍，驻校科学家的使命是：和教师们一起点燃孩子们对科学的好奇心，培养他们的“问题智能”；通过学习科学知识发现更多生活；连接更广阔的世界；影响孩子们未来的职业生涯。“我们的愿景是让每一个加拿大的孩子都成为拥有积极生活态度的主动参与者，有自我意愿去相信和理解真正的科学”。从1989年推出“教室车间计划”开始，借助于动态更新的慈善机构系统，加拿大的这两个“国家机制”已经在25年中让700万青少年受益。作为一种使命或荣誉，各大高校或科研院所的年轻科学家都有进入中小学校担任驻校科学家的义务，这些科学家大量涉及到STEM领域，以及具有未来科学特征的潜力领域。相对固定、阶段更新的被“配送到校”的科学家们每周都要通过讲座、实验、共同教学等方式，创造学生与科学家面对面交流、一起“工作”的经历。

3.STEM的创新研究以及在正式与非正式学习中的脉络

在加拿大，从上到下，似乎都不在意去探讨STEM是什么，它的发展趋势会怎样，而是开门见山地将STEM回归到最本原的样子——一种学习方式。STEM学习方式则是师生都没有“内定的”标准答案，教师的任务是设计学习框架，制定可评估的标准，确定针对不同学生学习状况的介入时机和程度；学生的责任是自定义学习进程，参照标准对每一阶段的学习作出自我评估，学会寻求多途径的学习支持力量。师生共同关注的过程必然带来反思、决策等高阶思维品质提高。

4.诸如AI等社会时代最新符号对教育的影响力

“让学生参与和学习科学、工程与技术，考虑提供计算机编程机会”，成为安大略省教育的重要战略之一，并写入了省长委任状。该省教育部课程标准、评价和政策司负责人Brandon Zoras认为：“我们不能确定未来生活究竟需要什么技能与知识，但促进STEM学习则可以让学生的领导力、创造力、适应力和创业能力得到较大程度的培养。”加方确立的课程目标的三个突出特点是：将STEM与社会、环境进行充分联系，突出学习在生活、社区中的重要性；通过大量的实验与实践，培养科学探究和解决真实问题所必备的技能、策略和思维方式；在实践学习中，逐步理解基本概念。这种学习方式的改变，致力于面向每一个学生，而不是以前的个别学有余力的群体。

5.STEM课程理论发展与加拿大“教改”（姑且这样比称）的经验

“给教师们提供更多的机会，让他们像玩一样地去接受新事物。他们需要更多地去发现、识别、了解学生的学习状态，那么对于教师自身的专业成长也应如此，因此共同去设计学习，是我们的重要职责。”多伦多教育局（TDSB）科学与技术处STEM项目协调员Handanee Sawh这样表述官方的态度。尼亚加拉学区教育局信息技术服务部门的首席信息官Dino Miele认为：“学生通过STEM学习迈向成功，而这里的成功指的是一种过程，它主要包括以下八个方面：拥有解决问题的能力、允许好奇心、点燃创意、犯错误是一件有趣的事、秉持信念并承担风险、在帮助他人成功中成为领导者、持续学习的能力、意识到失败是成功之母”。

6.STEM教育中的終身学习与职业选修课设立后的保障机制

安大略省的“Specialist High Skills Major”高级专业技术主修科目，面对高中学生，在18个最具未来潜力的行业领域中，选择一个职业高级专业技术的主修科目，并获得有价值和行业的认证，通过实习评估的话还可以获得重要的岗位技能证书。官网声称：“无论你高中毕业选择哪条道路，都应该清楚自己的人生方向与未来职业的倾向性选择”，加入的学生将“更加清楚你选择的这门课程是否适合于你的未来”；学生将“与最有该行业经验的人员共事”；学生将“在学习期间掌握能够解决真实问题的工作技能”；学生将“从自己最感兴趣的领域获得经验与经历”。

随机生成的基层互动

1.通过STEM进行教学实践上的变革

在中加教育人事的互动中，大家都确认，全球教育正在面临如何培养创新人才的挑战，STEM是一种需要付出长期的努力去培养人才的过程，它带来的是学习内容的更新—学习过程的重构—思维能力的重塑。现在看来，它至少带来了以下三个层面的改变：①再造了学习流程：变结果导向为关注过程。以“以学定学”取代“以学定教”，学生学习进程中所暴露出来的问题成为其下一阶段学习的起点，而教师也通过“学习学生的学习过程”来决定其应该在什么时候出现，以什么样的角色出现，能够为学生更好地学习提供什么？②更新了学习内容：变加工模式为创造模式。解决问题的过程成为调用已有知识运用到实际中去的思维运动与实践行为，学习的结果则是具有可行性的解决方案，其包含了有内在逻辑的、已实现建构的个人知识，也就是“输入问题—思维显性—创造知识”的过程。③改变了思维路径：变目的性思考行为为伴随性思维品质。传统的学习方式注重的是目的性达成：“所有思考都是为更接近标准答案”（谓之“掌握”）；而STEM可以助力学校脱胎于传统。它使得“跨越障碍，提供新的解决方案”有了可能的空间；它让每一位教师以“学习者”的新身份发挥所长，连接更多的资源；它给了学校组织结构变革一小块试验田，可以创建自组织，可以实现能者为师，通过这样的安全尝试，去积累经验逐步产生更多的可能性。

2.教育技术在STEM中的应用，以及STEM中的教师教育与教师专业发展与培训

中加教师们以“不一样的体育课”为题展开碰撞，中方演示了一套名为“运动吧名师堂”的软件，让机械运动训练变得有趣，变刚性要求为规范实时打分，最大限度地融入中华武术等民族元素，不仅可以在电视、电脑、iPad、手机上自由切换，还能经由中华体育总会认证核发等级证书。这套系统一经亮相，就吸引了加方的眼球，并给予了充分肯定，在多伦多教育局STEM项目协调员Nandanee Sawh看来，要让变革在教师身上发生，最重要的是提供其可迁移的技能培训，也就是说从他们自身最擅长、有优势的教学技能中提取可迁移的技能要素，形成培训模型。与此同时，北美第一个位于K12学校内的教育技术孵化器IHub介绍了他们的做法：在学校内设立“教育研究和创新中心”，不仅力邀科技龙头公司对初创阶段的教育技术公司提供专业咨询孵化，还不断通过边研发边进行学校志愿实践的方式不断产生使用反馈，这样实际上还创造了一个让技术人员、教师、学生共同参与生产的情境。而位于滑铁卢大学的David Johnston研究与科技园是另一种加速器模式，它是除硅谷以外密度最高，也最兴旺的科技创业孵化器，还是全世界排名前20位的技术生态区。实际上是实现了“空间+系统+生态+投资+后台”五位一体的功能，它最具特色的地方就在于能够帮助成长中的企业发挥实际作用的顾问指导系统（Mentor）。

3.特殊的STEM设计

长期以来，教师自身成长接受的都是传统的分科教育，到大学时又被单科专业所划分，加上教科书和主题类书籍的分化，这种“孤僻”的教育方式，造成了教师自身在协作和整合能力上的弱势。最终只有合作的文化才能让教师的成长和学校的发展走向丰富圆满的彼岸。

美国国家科学教师协会曾定义：STEM文学和传统的科学书籍有非常大的区别，它涉及培养主动调查、分享思维的习惯。一本优秀的STEM读物应具备以下特质：求知欲、思维习惯模式，类似于坚持、系统性思维、创造力、最优化、协作、道德思考；让每位学生相信自己是一名创新者。在STEM文学的创作，以及借鉴传统科学阅读以丰富STEM文学的话题上，中加教师都彼此欣赏对方国家的文学经典，特别是神话、寓言故事，并一致认为，改编乃至提炼和重构，是STEM入驻弱理工科领域的捷径。

加拿大的逻辑学院为教师提供了解决方案：携带教具，走进学校现场与教师共同展开专业学习；利用碎片时间推动“天才实验室”，开发学生和教师自身的能量来解决更多的学习问题；提供“反馈—响应”度更高的软硬件更新服务，让教师的贡献可以迅速使更多的教师受益，从而间接地帮助教师转型成为一名终身学习者。而约克大学理学院院长助理Almira Mun-Shimoda在介绍该学院为K12学生提供的科学教育项目时，这样说：从一开始提供给教师的课外补充课程到今天与教师们携手进行跨学科教学，三年来，STEM项目每年以50%的人数增长幅度吸引中小学校教师展开共同研究。大学专家们提供的课程资源并非浩瀚无穷，而是重点关注系统性结构设计。

与此同时，中加教育人士还即兴就当天媒体报道有关救援泰国少年足球队事件，临时在大茶歇时的课程设计动议。尤其有启迪的是对六位加方教师的口头问卷部分的回应，反映出中加教师的教学观念的差异性：关于能不能做？能（6∶0）。切入口？选择外部救援方案（3），选择自救与求生（2），皆可（1）。关于如何做？教师全程设计（0），学生世界咖啡（1），作为大作业（1），作为社区项目（1），作为生存能力（1），作为（教练或牵头人）使命担当（0），技术应变思维（1），国际大协作（0）。关于敏感话题导引：在何时何地议论责任？免责条款的边界！事后畏惧心理的疏导。探险攻略指导：有两位教师当场打电话给学生了解选择，有三位教师提出与学生商量后再修正。

智慧反思

本节课的教学设计力图利用电子书包使数学教学效果达到新的高度。电子书包使师生之间、学生之间可以随时随地互动交流，教师能在课前、课中、课后及时了解每个学生对知识的掌握程度，通过系统数据分析发现学生的薄弱环节，在上课时能有所侧重，真正做到因材施教。学生也能在课前进行微课自学和线上检测，课中进行小组合作学习、动手操作，通过平板电脑将探究的过程和结果快速地反馈给老师。课后积极参与老师或学生发起的在线讨论，及时提出自己的学习问题或新的见解。以上活动突出了教学中学生的主动探究地位，展现了知识的发生、发展和形成过程，体现了数学中“所有人学习有价值的数学、不同的人在数学上获得不同的发展”的新课程价值理念。

综上所述，利用电子书包能够把教学场所由课堂转向全程，教学资源由单一转向丰富，教学效果由粗略转向精确，评价手段由简单转向多样，最大限度地提高数學课堂的教与学效率。新技术手段的运用对教师教学工作提出了新的要求。今后，如何利用电子书包让数学课堂更加贴近学生生活、如何因势利导做好教学设计、电子书包和教材如何做到平衡匹配势必成为教师教学工作中的新重点。

跨学科的STEM教育，涉及许多对传统教师来说崭新的领域，比如跨学科，比如生活化应用，比如批判思维生态，比如结合最新技术手段而重构的教育心理学发展与理论的运用……而同样的挑战，也在考验着关于STEM教育的政策、领导与管理，还有STEM的非理工科触网，乃至农村教育中的STEM等，这些都将在我们后续行程中不断触及和碰撞。