数学教育与STEM（STEAM）教育的融合：机遇与挑战——基于数学教育与STEM（STEAM）教育国际学术研讨会

胡 焱，蒋 秋

数学教育与STEM（STEAM）教育的融合：机遇与挑战——基于数学教育与STEM（STEAM）教育国际学术研讨会

胡 焱1，2，蒋 秋1

（1．西南大学数学与统计学院，重庆 400715；2．重庆三峡学院数学与统计学院，重庆 404130）

STEM（STEAM）教育已成为一种国际发展趋势，成为国家发展战略的必然选择，给数学教育带来发展机遇和挑战，这必将助推数学教育改革．鉴于STEM（STEAM）教育尚处于探索阶段，如何将数学教育和STEM（STEAM）教育有机融合还有很长的路要走，目前面对机遇和挑战，应积极做好顶层设计、选择好项目实践、抓好师资培训、开展实施评价．

数学教育；STEM（STEAM）教育；机遇；挑战

1 会议概述

STEAM教育是在STEM教育的基础上加入艺术（art）衍生而来，是科学、技术、工程、艺术、数学的有机融合，是培养实践型、创新型、综合型人才的重要方式，是促进基础教育课程改革的有力手段，对中国基础教育课程改革具有重要价值[1]．顺应国际基础教育课程改革的趋势，结合中国基础教育的现实情况，STEM（STEAM）教育在中国基础教育阶段发展起来．为了更好地探讨数学教育和STEM（STEAM）教育的融合，2019年11月8—10日在佛山召开了“数学教育与STEM（STEAM）教育：课程、教学和教师教育的机遇与挑战国际学术研讨会”．研讨会由国际数学教育心理学研究会、西南大学和佛山科学技术学院（以下简称佛科院）联合主办，佛科院数学与大数据学院、华南数学教育研究院、西南大学数学与统计学院、教育部西南基础教育课程研究中心承办．来自美国、荷兰、澳大利亚、韩国及中国北京、上海、广东、重庆、香港、浙江、贵州、陕西、海南、内蒙古等10个省（区、市）的高校教师、教科院（所）研究人员、博（硕）士研究生、中小学教师、出版社编审，及致力于教育改革实践的企业界人士等四百余人参加会议．

教育部西南基础教育课程研究中心主任宋乃庆教授主持开幕式，佛科院党委书记曾峥教授代表组委会，中国教育学会教育理论刊物分会理事长、中国教育科学研究院原副院长高宝立教授，佛山市教育局电教站站长区建峰分别致辞，各方都肯定了此次会议的重大意义，希望借此契机深入探讨数学教育与STEM（STEAM）教育的融合发展，为中国学科教育的创新发展探索出一条新路子，为中国教育事业科学发展和教育现代化提供重要智力支撑．开幕式末举行了华南数学教育研究院揭牌仪式．

会议共设17场大会报告和36场分组报告，既有理论层面的探索研究，又有基于课堂观察、录像分析、访谈、问卷调查等的实证研究，内容丰富．与会者在充分交流的基础上，既感受到变革当前数学教育教学的迫切需求，同时认识到了STEM（STEAM）教育中存在的问题，探讨了研究思路、视角和方法，对开展融合数学的STEM（STEAM）教育的实践和研究充满信心．

2 数学教育与STEM（STEAM）教育融合的机遇

2.1 STEM（STEAM）教育已成为一种国际趋势

近年来，越来越多的发达国家把STEM（STEAM）教育作为国家战略发展的重要选择．美国是STEM（STEAM）教育的发起者，1986年美国国家科学基金会发布了《本科的科学、数学和工程教育》，随后又出台了《联邦STEM教育五年规划》《2015年STEM教育法案》等政策，以此推动STEM教育的落实和发展．英国、德国、日本、韩国、芬兰、澳大利亚等国家也分纷纷效仿，从国家层面重视STEM（STEAM）教育发展，如2014年英国文化学习联盟发布《STEM+ARTS=STEAM》报告，在中小学开展STEAM教育；日本从2017年开始在中小学实施STEM教育，计划2020年将STEM教育纳入中小学生的必修课；2011年韩国教育部发布《搞活整合型人才教育（STEAM）方案》……中国教育正在走向世界，更应紧跟国际教育改革和发展的步伐，积极借鉴发达国家的经验，开展STEM（STEAM）教育理论及实践探索，为国家综合国力的提升储备人才．

中国教育科学研究院国际与比较教育研究所所长、STEM教育研究中心主任王素研究员作了题为“智能时代的STEM教育”的报告，通过对“2019年全球创新指数”“2019年全国竞争力报告”“失业与就业：自动化时代的劳动力转型”等报告的中外比较分析，指出中国需要加强STEAM教育，这是国家安全的需要，是经济发展的需要，是培养未来人才能力的需要，是新时代教育改革的需要．全国数学教育研究会秘书长、少数民族教育学会数学教育专业委员会常务副理事长、内蒙古师范大学代钦教授以1985年美国科学促进会（AAAS）启动的“2061计划”项目为线索，详细介绍了“2061计划”出台的历史经纬、基本理念、实施导图等，对中国实施STEAM教育具有积极的借鉴价值．

此外，也有大会报告及小组报告从资优教育、学习创新、持续性动机影响因素、教师能动性等方面论述了STEM（STEAM）教育的重要价值．

2.2 STEM（STEAM）教育助力数学教育改革

STEM（STEAM）教育实质是综合课程的教育，可以弥补分科教学较少考虑学科间联系的不足，且STEM（STEAM）教育强调情境的真实性，通常需要学生以团队协作的方式综合运用多学科知识完成项目，有助于提升学生的学习能力、实践能力和创新能力．同时，STEAM教育将“A”这一综合性的人文艺术融入其中，能帮助学生优化不同学科知识的理解与应用[2]．弗赖登塔尔认为数学教育的一个关键特征就是密切联系现实，强调了数学内部与现实世界的联系、数学与其它学科的联系[3]，而STEM（STEAM）强调基于真实情境的跨学科学习将有助于数学教育的改革与发展．

宋乃庆教授指出STEAM教育同数学教学改革在理念上相契合，STEAM教育理念通过明确、重构、改革、转变的方式，实现与数学教育教学的有机融合，并通过基于现实情境的主题式教学得以实施．例如，“拉面中的学问”[4]“行星距离公式”[5]“暑假出游计划”[6]“舒适的小区环境”[7]“向日葵的秘密”[8]“天坛中数字的秘密”[9]，这些就是很好的素材．华南数学教育研究院主任曾峥教授通过对传教士利玛窦的研究，探析了中西文化交流中的STEAM元素．全国数学教育研究会理事长、北京师范大学曹一鸣教授探讨了现代信息技术支持下，以数学学科为主导，通过学科整合的STEM教育培养学生实践创新能力的模式构建和实践经验[10]．西南大学张辉蓉教授对构建融合STEAM理念的数学文化教学模式进行了探索．

此外，还有学者做了“基于STEAM教育视角分析中国小学数学教科书”“整合性STEM教育理念下高中数学建模教学模式的构建与案例分析”“基于STEAM教育理念的小学数学课堂教学结构分析”“融合STEAM教育理念的数学教育人才培养探析”“融合数学的STEM学习空间设计”等报告，从课程、课堂教学等方面探析了STEM（STEAM）教育对数学教育带来的机遇．

3 数学教育与STEM（STEAM）教育融合的挑战

3.1 有待优化的顶层设计致使融合路径不明

目前，STEM（STEAM）教育提出仅三十余年，各国仍处于持续探索之中，STEM（STEAM）教育发展的顶层设计还很不完善，亟待优化．例如，荷兰埃因霍温科技大学Koeno Gravemeijer教授在报告中探讨了数学和STEM的关系，并以实例阐明了数学应用远不止科学、技术、工程，分析了提供21世纪技能的STEM教育给数学教育带来的挑战，需要重新思考数学教育的目标．西南大学长江学者、香港大学梁贯成教授在报告中质疑“数学是科学的女王吗？”在对STEM（STEAM）教育与数学教育的融合问题深入思考的基础上，提出“是不是所有的学生都要学习STEM（STEAM）”的担忧．王素研究员从数据出发分析了智能时代因为培养目标、教育内容、教与学习的方式、社会伦理、教育公平的改变对教育带来的挑战[11]．澳大利亚社会科学学院院士、昆士兰科技大学Lyn D. English教授分析了STEM研究中明显不公平的学科代表性，并对数学和设计过程的代表性不足提出了疑虑．主编、美国德州农工大学李业平教授从数学学习本身的困难出发，分析了数学思维培养需要与STEM教育进一步连接的重要性[12]．

其他与会代表也从师资培养、教材资源开发、教师教学、学生学习等视角探讨了目前实施STEAM教育面临的各种挑战，而要应对这些挑战首先要做好的就是STEAM教育的顶层设计，厘清数学在STEAM教育中的定位，明确数学教育与STEAM教育的融合路径．

3.2 丰富多样的实践形式带来的评价困境

为满足知识经济时代对创新人才的需求，世界各国纷纷开展STEM（STEAM）教育的实践探索，形式多样、内容丰富，对STEM（STEAM）教育的评价提出了挑战．美国范德堡大学Richard Lehrer教授从认识论的视角以鲜活的案例呈现了美国在STEAM教育中如何融合数学教育．代钦教授考察了美国的“2061计划”，从数学教育文化史的角度分析了美国开展STEM教育的做法．中国STEM教育协作联盟创始主席、中旭天下教育集团总裁、华东师范大学邹晓东博士从价值重构、协作创新两方面介绍了中旭天下教育集团在A-STEM科创教育的实践探索．佛科院李新晖教授、上海方略集团杨大平董事长都从实践的角度介绍了各自团队在STEAM教育中的实践探索．

与会代表们在大会报告和分组论坛中介绍了丰富多彩的STEAM教育的实践形式．通过分享与交流，与会代表们也表达了一个共识：目前没有一个切实可行的办法来开展STEAM教育的测评，这严重制约了STEAM教育的发展．宋乃庆教授在报告中谈到西南大学团队正在进行该方面的探索性研究，期待研究成果早日服务于教育教学实践．

4 应对与展望

通过大会近三天的报告和研讨，与会代表针对STEM（STEAM）教育给当下数学教育带来的挑战，提出了一些应对措施．如宋乃庆教授在报告中谈到中国数学教育改革应融入STEAM教育理念，做好顶层设计，选择好数学教育在跨学科实践活动中的学习项目，做好具有STEAM教育理念师资培训，探索STEAM理念下数学教育评价等．梁贯成教授谈到，将数学建模与STEM（STEAM）融合是开展STEM（STEAM）教学的一条可行路径．陕西师范大学胡卫平教授系统阐述了中小学STEM课程体系的建构，从制订融入STEM的学科课程标准、围绕核心概念整合STEM内容、基于学习进阶确定年级分布、构建包括数学、科学、技术与工程的共通核心素养、开发学思维、学探究和学创新的活动课程体系、实施STEM有效教学（思维型教学）、设计基于素养的STEM评价方案等进行了详细的探讨[13]．张辉蓉教授介绍了彰显STEAM教育理念的数学文化PBL教学模式，包括6个步骤：选择统整学科学习主题，确立STEAM多层次项目目标；开发设计良性驱动问题，全面启动综合跨科项目；解构多元跨科综合项目，设计多项单一子任务；跟踪项目活动合作进度，引导学生执行项目任务；组织项目作品展示汇报，采用评价量规评价作品；分享交流参与体验，审视多层次目标的达成．大家纷纷表示，中国实施STEAM教育首先要解决的应是联合高校、中小学、教研机构和企业共同开发适合在中小学开展的STEAM项目，并进行STEAM师资培训，方能推动STEAM教育的实施．

此次会议历时虽短，但主题鲜明，内容丰富充实，报告涵盖了STEM（STEAM）教育的课程开发、多学科融合教学、学生跨学科学习、教学评价等多个热点问题，刻画了STEM（STEAM）教育给数学教育发展带来的机遇和挑战．在研讨中大家针对挑战也给出了应对策略，对开展立足中国实际的STEM（STEAM）教育信心满满，并表示实施STEAM教育应注重实质，淡化形式[14]．

[1] 宋乃庆，高鑫，陈珊．基础教育STEAM课程改革的路径探析[J]．课程·教材·教法，2019，39（7）：27-33．

[2] 赵慧臣，陆晓婷．开展STEAM教育，提高学生创新能力——访美国STEAM教育知名学者格雷特·亚克门教授[J]．开放教育研究，2016（5）：4-10．

[3] 张奠宙，宋乃庆．数学教育概论[M]．2版．北京：高等教育出版社，2009：46．

[4] 宋乃庆，张渝．生活与数学[M]．重庆：西南师范大学出版社，2016：45-49．

[5] 宋乃庆，张广祥，康世刚．科学与数学[M]．重庆：西南师范大学出版社，2016：7-10．

[6] 宋乃庆，张辉蓉，姚纯青．经济与数学[M]．重庆：西南师范大学出版社，2016：38-42．

[7] 宋乃庆，陈祥彬．环境与数学[M]．重庆：西南师范大学出版社，2016：86-90．

[8] 宋乃庆，杜文久，于波．自然与数学[M]．重庆：西南师范大学出版社，2016：21-25．

[9] 宋乃庆，张辉蓉．艺术与数学[M]．重庆：西南师范大学出版社，2016：38-42．

[10] 曹一鸣，孙彬博．现代信息技术支持下中学生数学实践创新能力培养的研究与实践[J]．教育学术月刊，2019（8）：103-111．

[11] 王素．构建STEM教育新生态[J]．中小学数字化教学，2018（9）：4-7．

[12] 李业平，SCHOENFELD A H，DISESSA A A，等．论思维和STEM教育[J]．数学教育学报，2019，28（3）：70-76．

[13] 胡卫平，首新，陈勇刚．中小学STEAM教育体系的建构与实践[J]．华东师范大学学报（教育科学版），2017，35（4）：31-39，134．

[14] 宋乃庆，陈重穆．再谈“淡化形式，注重实质”[J]．数学教育学报，1996，5（2）：15-18．

The Opportunities and Challenges of Integration of Mathematics Education and STEM (STEAM) Education——International Symposium on Mathematics Education and STEM (STEAM) Education

HU Yan1, 2, JIANG Qiu1

(1. School of Mathematics and Statistics, Southwest University, Chongqing 400715, China;2. School of Mathematics and Statistics, Chongqing Three Gorges University, Chongqing 404130, China)

STEM (STEAM) education had become an inevitable choice of national development strategy, and had brought not only opportunities but also challenges to mathematics education. STEM (STEAM) education had become an international trend, which would contribute to the reform of mathematics education. China’s STEM (STEAM) education was still in the exploring stage. There was a long way to integrate mathematics education and STEM (STEAM) education. At present, the biggest challenge was the top design and evaluation.

mathematics education; STEM (STEAM) education; opportunities; challenges

2019-11-20

重庆三峡学院2017年校级教育教学改革研究项目——国家教师资格证考试背景下数学与应用数学（师范）专业人才培养模式研究（JG170926）；中国基础教育质量监测协同创新中心研究生自主课题——小学六年级学生统计素养测评研究（BJZK-2018A2-18045）

胡焱（1982—），女，四川泸县人，重庆三峡学院讲师，西南大学博士生，主要从事数学教育研究．

G40-03

A

1004-9894（2019）06-0092-03

胡焱，蒋秋．数学教育与STEM（STEAM）教育的融合：机遇与挑战——基于数学教育与STEM（STEAM）教育国际学术研讨会[J]．数学教育学报，2019，28（6）：92-94．

[责任编校：周学智、陈汉君]