STEM教育模式的争议与本土化发展思考

邓小霞 张君玲 朱凌志

（1.湖南科技学院传媒学院，湖南 永州 425100；2.衡阳师范学院教育科学学院，湖南 衡阳 421002；3.湖南工学院计算机与信息科学学院，湖南 衡阳 421002）

1 引言

STEM教育是跨学科有机整合的知识传授模式，注重解决现实问题和培养创新能力。目前已有不少关于STEM 教育中的教学模式的研究，对指导STEM教学实践有很大的意义。其教育理念和目标与教育改革的需求和创新型人才培养目标不谋而合。我国将STEM 教育纳入到国家战略发展政策中，呼吁社会、学校、个人对STEM 教育、创新人才培养的广泛关注。2015年，教育部首次提出要“探索STEM教育、创客教育等新教育模式”。2018 年5 月，《中国STEM 教育2029创新行动计划》中强调：“希望能够培养创新思维和科学探究的能力，通过注重学习过程的测量改变评价方式和创新培养模式。”在推进STEM教育进程中，日益凸显进行创新教育和注重学习过程测量的重要性，需要我们不断进行实践和探究。

2 STEM教育起源与发展

STEM教育是建立在多学科融合基础上的实践方式，其课程目标包含了科学素养、技术素养、工程素养和数学素养等方面，并综合性地体现在实际问题解决、实践项目开发、新型技术创新等层面。STEM 教育“以设计和探索为目的，并对技术问题解决进行科学的探索”为宗旨。STEM教育理念与当今我国发展创新教育，培养创新人才的目标不谋而合，因此，在国内教育领域也掀起一股研究与实践的热潮。纵观STEM教育的发展以及研究历程，可以从三个阶段来论述。

2.1 孕育阶段：STEM教育的发端

“STEM 教育”来源于美国国家科学委员会于1986 年发布的“本科的科学、数学和工程教育”报告[1]。该报告提出了“科学、技术、工程及数学教育集成”的纲领性建议。2007 年，美国出台了“国家行动计划：应对美国科学、技术、工程和数学教育系统的紧急需要”报告，STEM 教育研究进入全面发展阶段，相关研究论文越来越多。

2.2 快速发展阶段：STEM教育实践和研究的成熟发展

1996 年至2013 年是STEM 的快速发展阶段，主要探索STEM教育实施路径与具体策略。1996年，美国国家科学基金会发布了“塑造未来：透视科学、数学、工程和技术的本科教育”报告[2]。在这之后，中小学学校中便掀起了对STEM教育实验的实践热潮。这一阶段，很多学者对STEM教育中学生的专业选择、生涯发展、STEM 教育的差异化发展等进行了深入研究。大学入学时学生对STEM 专业的选择，在STEM学科上的学习成绩表现，以及大学生的专业转换等成为主要的研究内容。

2.3 拓展阶段：STEM教育的深化以及与其他学科的融合

自2014 年开始，STEM 教育的研究文献呈逐年增长趋势，发文数量迅速增加。研究者的关注和研究也不断升温。国外共有337 本期刊发表过STEM 教育相关的研究文献，按照期刊发表的文献在所收集的数据集中总被引次数（TLCS）和平均被引次数进行统计，以发表文献数量做降序排列，取前10 本期刊。这10 本期刊总共发表了313 篇STEM 教育相关文献，占所有期刊总发表文献数量的24.65%。其中大部分期刊属于科学、数学、工程、技术等学科教育研究领域，其他期刊属于高等教育研究、计算机与教育应用研究以及教育实践研究领域。这一阶段，开始了STEM教育项目建设与实施的全方位实践。

3 STEM教育的内涵和理念

尽管世界很多国家比较重视STEM教育的发展与实践，并能够充分认识到STEM教育对人才培养、社会发展所带来的价值，但是人们对STEM 教育的本质问题，例如STEM 教育的内涵和理念等方面还存在一些争议。理清STEM 教育的本质，明确内涵和理念，对于有效开展STEM 教育，以STEM为基础实施与教学、学习和课程方面相关的教育改革具有重要意义。但是，STEM教育至今还没有一个被广泛认可的界定，整体上来说，可以归纳为以下几种观点：

第一种观点认为，STEM 教育是基于不同学科之间的融合，属于“后设学科”，注重各学科知识的有效融合，并解决实际问题，将原本分散的学科形成一个整体，强调STEM 学科概念和跨学科概念的学习。

第二种观点从课程的角度出发，则认为STEM教育是一门独立课程。STEM 教育不仅仅是将科学、技术、工程和数学学科融合在一起进行教学，而是从学科课程的立场出发去编写STEM课程的课程目标、教学目标、教学内容等，在教学内容上，使STEM课程的知识体现一种逻辑关系。

第三种观点认为STEM 教育是一种通过灵活应用探究性学习、基于项目的学习和基于设计的学习等学习方式，培养学习者综合利用STEM 知识解决现实问题的学习方法[3]。如王玲玲认可Fioriello 提出的“STEM 教育是通过使用基于设计、问题解决发现、探索性学习策略等教学手段将STEM学科融合为整体的方法”[4]。STEM 教育可选择一种整合“科学探究”和“工程设计”的教学模式。通过工程设计导向的科学课程教学，帮助学生针对个人和社会科技的发展需求，应用相关的科学概念和数学知识，进行科学探究和数学分析，以发展独立思考和问题解决的能力。

第四种观点认为STEM 教育是一种新的教学理念。尽管学者们对STEM 教育的内涵有不同的理解角度和研究立场，但都共同指向了“交叉整合”，而且整合的取向更宽更广，并开始拓展STEM 与其他学科如语文、英语等学科的融合，朝着“STEM+”的方向发展[5]。STEAM 教育就是STEM 与艺术（ART）课程的相加。王娟等指出，STEAM 教育理念注重实践和过程，强调跨学科知识迁移与交流协作，注重整合多学科知识[6]。在STEM教育理念下，科学、技术、数学、工程或者四门学科的融合，或者STEM 学科与其他学科的融合等，可以实现跨学科整合的教育，在做中学的教育，创新意识的教育，基于项目与问题的教育，依托工具与资源的教育，真实情境下的探究教育，多元主体共同参与的教育等。

4 STEM教育面临的争议与挑战

在我国，STEM教育越来越受到教育界重视。从国家政策来看，STEM 目前已经进入到国家课程标准之内。尽管STEM能够促进学生学科知识发展、提升学习者的核心素养和高阶思维能力，能够变革传统教育，提升教育质量，但是人们对STEM 教育的教育理念和教育理论、学习者能力培养、教育评价等方面仍然存在较多的争议。

4.1 STEM教育在教育规律发展上面临的争议

学科的建设需要遵循教育理论，遵循学生身心发展规律，在STEM 教育学科的建设方面，目前仍然存在一些争议。当今，各中小学校引进STEM 理念，纷纷开设创客空间和手工作坊，开设电路板、机器人、3D打印等课程，这些技术课程因其炫酷和新颖的特点，赚足了眼球。但是在课程中，学生只是机械地模仿教师操作，教师没有融合其他课程设计合理的课程规划和方案，结果是学生只体验了新奇感，知识和能力却得不到提升，从而沦为学校的“秀场”。一些学者认为，STEM 课程应该不仅仅机械地整合各学科知识，应该依据教学相关理论，实现科学、技术、工程、数学的有机融合。

4.2 STEM教育评价上面临的争议与挑战

STEM教育评价中不包含对知识掌握水平的评价，也未有效评估能力素养，从而沦为技术培训。在评价过程中往往注重学习作品，缺乏学习过程数据，不能做到证据支持的学习评价；评价注重单一学科知识获得，不注重交叉学科知识应用，不能评价能力素养；注重单一标准评价，不注重多元标准评价；注重单一主体评价，不注重多元主体评价。

STEM教育在评价中存在两种现象，一是继续采用传统的教育评价方式和手段，主要针对学生知识掌握情况实施评价；二是虽然综合使用形成性评价和总结性评价，但是不包含知识评价，又不能有效针对能力素养评价，使STEM 教育成为一种职业技术培训。当前在实施STEM 教育评价中存在一些弊端和困难，如评价注重结果，缺乏过程性评价数据；评价注重学科知识的掌握，不注重交叉学科知识应用，不能评价能力素养；注重单一标准评价，不注重多元标准评价；注重单一主体评价，不注重多元主体评价。我国STEM教育仍处于起步阶段，系统研究培养STEM 教师的评价标准，开发长效动态评估机制成为当今STEM教育发展的迫切需要。

5 关于STEM教育的思考

当前，STEM 教育在我国正处于发展初期，相关研究主要聚焦于STEM 教育的理论分析、政策制定和初级实践，以及国外STEM教育理论和教育实践的引入与借鉴，亟需发展符合我国教育教学特色的STEM 教育理论，切实推动我国STEM 教育实践和教育事业发展。通过分析国内外有关STEM 教育的本质问题及其相关争议，重新对STEM 教育进行审视，以推动STEM教育的本土化发展。

在我国STEM 教育的本质层面，STEM 教育不仅仅是学科的简单整合或者融合，还可以融入其他课程知识，如社会主义价值观，或者将STEM 学科与其他学科相融合。在STEM 教育研究和实践中，加强多元化的主题融合，强调学科交叉融合。STEM 教育涉及教育问题、学习问题、学生和教师问题等复杂多变，因此为了提升STEM教育研究的质量和水平，实施多元化主题研究，跨领域、跨学科研究，多种视角、多元价值取向等方面开展研究具有重要价值。将心理学、社会学、信息技术、计算机科学等领域与STEM教育研究相结合，从多种视角、多种维度研究STEM 教育问题。在STEM课程融合的研究和实施中，不能仅仅实现科学、技术、工程和数学四个学科的融合，应该将STEM的主学科与其他学科相融合。在中国基础教育阶段，应强调物理、化学、生物、地理等学科与STEM主学科的融合，同时探索语文、英语等文科课程与STEM学科的融合。

STEM教育在培养创新人才上已得到各国认可，是教育改革重要举措。目前在STEM 教育实践和STEM 教育的研究中，虽然生成了很多优秀的经验，提出许多学习与教学理论，但是仍然存在许多不足和弊端。例如，我国学者在STEM 教育的国际交流方面还存在不足；STEM 教育实践仍然是以小学生和初中生为主要对象，而且对教学环境条件要求高，使得STEM 教育难以在农村和贫穷落后地区得到扩展；在STEM 教育的实践和研究引领上，缺少国家的顶层设计。如何弥补STEM 教育的不足，规整STEM 教育的弊端，是使STEM教育在研究层面和实践层面走向正规，发挥人才培养作用的关键。