STEM教育的困境与审思*

□ 李 芒 易长秋

由美国国家科学委员会于1986年提出的STEM教育对提高我国学生的创新能力，解决国家“卡脖子”的技术问题具有现实意义。STEM教育不仅为教育带来了发展，同时也给教育提出了新问题。研究者对STEM教育的本质认识莫衷一是（English,2016），学生对STEM教育的活动形式认可度较低（宋乃庆,等,2021），因此必须加强对STEM教育理论与实践规律的反思。马克思说，只有真正认识了事物发展的客观规律，然后自觉地加以利用，才能更好地发挥它的作用（袁贵仁,2003,p.124）。另外，人们只有洞悉事物的负面现象，才能真正把握和理解事物的本质。历史经验显示，越是受人追捧的浪潮越需要深刻反思，越是新事物越需要质疑。本研究通过长期考察，发现STEM教育中存在形式化、技术化和价值单一化等亟待解决的问题，因此对问题的成因进行探讨，在批判与反思中探寻STEM教育的本质，提升STEM教育的理论性、人文性、教育性，进而明确STEM教育的未来发展方向。

一、STEM教育的形式化

教育的形式化正是始于其本质成为问题之时，它带给学生的不再是包罗万象的整体教育，而是混杂的知识（雅斯贝尔斯,1991,p.45）。目前在STEM教育的教学中存在形式化倾向。形式化是指一种只关注事物的表象而不分析其本质的思想方法和行为表现。它机械、公式、刻板地处理问题，丧失了内容与形式的统一性。

首先，STEM教育的形式化表现为对事实性知识的简单拼接，缺乏实质上的整合，出现有知识却无整合的现象，在实际课堂中涉及单一知识多，涉及综合知识少（黄志红,2020）。这样的STEM教育实际上与一般的知识讲授并无区别，把动态的知识生成过程简单化为静态的知识拼接过程，使教学毫无生气，缺乏思考，恰恰背离了STEM的初衷。实际上整合的本质是要让学生在真实任务或问题的驱动与引导下，在反复实践与探索中发现知识间的内在联系，进而形成一个完整的体系。其次，STEM教育的形式化还表现为教学活动的形式化，在教学实践中将STEM教学过程分解成相对独立的活动，将具有探索性的学习过程简单处理成活动的叠加，缺乏对学生学习过程的一致性和连贯性的帮助，也有片面注重课堂氛围的情况，错误地将促进学生的学习活动作为焦点，取代教学内容的中心地位，导致对教学重心的偏移。最后，目前STEM课程在校内多依托校本课程形式开展，且许多STEM教育课堂多依托研究课题与项目，而有的STEM课堂仅仅为了满足相关课题研究以及学校成果展示的短期需求，教师的教学教法以及STEM课程建设却难以获得长足发展。STEM教育形式化是一种“着相”的表现，执着于形式、外表、虚妄或主观臆想而偏离了本质。

目前STEM教育在实践中仍处于发展初期，而出现形式化问题的原因在于STEM教育本身建立在薄弱的理论基础之上，对STEM教育缺乏本质理论性的认识。一方面，STEM教育最初的产生和发展是建立在政府自上而下的政策推进的基础之上（上官剑,等,2015），而非从深刻的理论土壤中生长而来，更非从广袤的实践中而来，因此导致STEM教育研究一定程度上处于理论架空的状态，国内外不同研究对于STEM教育的定义和内涵各执一词，没有共同的话语基础，不仅阻碍了不同观点之间的交流和深入，导致相关研究陷入片面，也难以发挥理论对实践的指导作用。进而导致STEM教育在实践中缺乏根基，悬浮于现实背景之下，注重表面形式的操作和流程，也给一线教师带来了不少困惑。另一方面，理论薄弱的问题在引入中国后变得更加突出。STEM教育从一个意义模糊的缩略词发展成为一个教育概念的主要原因在于发源国的现实需求，而我国面对STEM教育只是从“如何做”的视角出发，很少从本体论视角回答“STEM教育是什么、意味着什么”以及与我国既有教育理论和教育现实的适切性（李志超,等,2022），这些问题随着对STEM教育无条件的接受和推行而变得无须思考，从而造成了“有形无实”的状况。问题的根源在于，没有结合我国国情思考如何实现STEM教育本土化。而中国更需要通过STEM教育这种综合课程帮助学生提高科技素养，深入思考人与科学技术的关系，扩展学生新的视野。

二、STEM教育的过度技术化

STEM教育作为人的活动，如果过度追求技术应用而步入技术决定论，就有可能走上教育的异化之路，挤压人的主体性，易使学生形成“工具的奴隶”的意识。STEM教育的过度技术化表现为编程化、工具化和操作化三个特点。

编程化是STEM教育技术化的特点之一。目前国内自主开发的STEM课程多通过创意编程进行（赵兴龙,等,2016）。据统计，2021年我国STEAM教育市场规模422亿，其中机器人编程类259亿，软件编程类147亿（艾瑞,2022）。此外，在中美STEM教育课程案例的知识点内容对比中，中国编程类知识远远多于美国，占总知识点的50%（王晶莹,等,2021）。而美国STEM课例大多以科学概念为中心展开教学，并通过科学研究流程帮助学生理解科学现象和科学原理、获得跨学科知识（滕娇娇,等,2019）。在商业广告的作用下，许多家长、教育机构甚至将编程教育与STEM教育相等同。然而STEM教育并非编程教育，编程在STEM教育中频繁出现，直接反映出STEM课程内容的单一性和肤浅性，也间接反映了资本借STEM教育热度投机取巧扩大市场，将学生作为编程工具而非创造者，使STEM教育迷失了正确的教育方向。尽管编程教育能够培养学生高效、精准解决问题的能力，确实对学生的发展有益，然而过度强调编程很可能会造成思维僵化，更容易产生唯工具思维，只注重效率而忽视价值，实质是以机器思维宰制人的理性和思维方式，强制学生像机器一样思考问题，更加导致学生的异化（田慧,2019）。教育也由此变成训练机器人，而人也变成单功能的计算之人，在这样的状况下人可能会萎缩而无法看见超越之境（雅斯贝尔斯,1991,p.36）。本研究认为，中小学生绝无必要人人编程，人人编程贻害无穷。人类的思维正因其丰富、多样、灵活才具有创造力，STEM教育也应该是通过综合性地认识科学、技术、工程和数学的规律，探索性地发现STEM各要素的联系，创造性地思考人与STEM领域的关系，以达到STEM教育的目的。

技术化还体现为过度强调工具使用和操作。关注工具的使用本是STEM教育的优势所在，然而在教学中如果只是单一地强调使用工具而忽视内涵性的培养，就会呈现出表层性与操作性的倾向。STEM教育格外青睐使用虚拟现实、3D打印等高科技前沿工具（张春雷,等,2018），但这些工具的使用并不能很好地实现STEM课程目标（首新,等,2017）。由此可见，工具使用存在为了使用工具而使用工具的倾向，使得作为手段的工具变成了目标，工具的重要性超过了为学生带来真正福祉的重要性（李芒,等,2021），质疑与批判的思维能力、情感态度与价值观的形成则被忽视，STEM教育的教育性也就随之被忽视。STEM教育目标具有综合性，而非简单的操作工具，在教学活动中应该体现学习目标的高层次，以上位而核心的大概念为锚点，不仅打通学科内与学科间的学习，还要打通教育与现实世界的路径（刘徽,2020），重视学生分析、综合、评价和创造等高水平心智活动的培养，从而促进学生的深度主动学习（松下佳代,2021,p.16），即不仅关注学生的手工操作或工具使用等外显活动的主动学习，更以“深度”的诉求关注学生内在活动的主动性。STEM教育重视创造性，人的创造性生而有之，教育就是要鼓励、激发和发展这种创造性。创造性思维和创造力不是技巧，它的形成需要经验和知识的积累。一方面，在STEM教育中，必须处理好思维方式与具体知识的关系，必须摆正科学素养与科学知识的关系。不可将科学知识与科学素养相对立，二者是相辅相成的关系。科学知识有利于科学素养的形成，没有科学知识哪有科学素养，没有具体知识怎能形成思维方式，思维方式是在学习具体知识的过程中形成的。另一方面，创造性一定是在具体的实践活动中发展的，却难以在专门的、空洞的培养创造性课程上训练而来。STEM教育本身具有培养学生创造性的优势，然而仅有实践还不够，还需要通过具体的实践性的深度主动学习才能充分发挥这种优势。如果不能实现深度主动学习，STEM教育也就从培养创新精神的教育课程变成单纯使用工具的训练课程。而操作能力有别于创造力，即便是具有操作能力也未必具有创造力，操作能力是学生发挥创造性的条件，培养创造力才是STEM教育的重点。基础教育应重在培养学生的创新意识和创造能力而非创造行为，如不打牢基础直接“创造”，则必然揠苗助长。认识世界往往需要经过由物质到精神，由精神到物质的转化过程。STEM教育在实践中得出理论实现第一次转变，从理论作用于实践实现第二个转变，而第二次转变的意义更加重要和伟大。学生在STEM教育中实现这两个转变，才能充分体现学生的实践主体性，才能真正从STEM课程中获益。

STEM教育出现技术化倾向的原因在于技术决定论对于教育的宰制。技术化首先体现在器物层面，其次在工艺层面，最后在人本身，表现为僵化的思维和机械化的行为方式。所谓“有机械者必有机事，有机事者必有机心”。技术决定论隐匿于STEM教育表面之下，表现为对新兴技术的崇拜，对操作性、程序化的追求以及对普遍性、可控性和可预测性的追求。技术本身对于教学有积极作用，但一味追求新兴技术而忽视技术是否符合教育价值，技术就会通过合理性的名义使人在工具面前逐渐失去其独立性，进而对人类实施操纵。裴斯泰洛奇提出“手脑心”协调发展的教育理念，一方面，“手”指实践，在教育活动中的目的是获得各种感官体验，需要肢体和感官的协调配合。因此STEM课程对“手”的培养不应仅局限于手工操纵，而应将劳动教育的基本内涵同STEM教育注重躬身实践的探究要求充分结合，在作为教育活动的生产劳动中统整各方面所学以实现对自身本质力量的发展和占有，达到人的全面发展及其所指向的人的自由自觉的本质（余清臣,2021）。另一方面，裴斯泰洛奇（1992,p.4）认为心的教育是所有教育的基础，教育不仅应该培养人的手和脑，更应该滋养人的心、人的精神和灵魂，由此才能达到人的和谐和全面的发展。因此STEM教育应该更加关注学生情感与精神的培养，而不只是局限在使用工具上，忽视教育培养人的完整性。只有深刻理解人与技术的关系，重视人的意志和精神，以人载道，以道养器，以器传道，实现道技合一，克服技术化倾向，STEM教育才能健康发展。

三、STEM教育价值取向单一化

价值是指客体对人的意义，是事物对人的需要而言的某种有用性，对个体、群体乃至整个社会的生活和活动所具有的积极意义（袁贵仁,2003,p.207）。目前，STEM教育面临更深层次的价值取向单一问题，具体体现为STEM课程的商品化趋势及其背后隐藏的唯科学主义的知识观。

随着近年来人工智能、软硬件编程热度提升带动STEM教育资本市场迅速崛起，STEM课程进入商品化阶段。商品化虽然促进了STEM教育的发展，但也促使一些商业机构把焦点聚集在了对资源不加选择的引进、复制和扩张上，资源引进形成一时的繁荣景象，但资源质量却参差不齐，且资源在应用中与实际割裂，真正基于学生需求和现实情况的系统化、特色化课程则为少数（李刚,等,2021）。据统计，2021年STEAM教育面向学校的市场规模已高达23亿，其中硬件占比较高，多以实验器材和机器人为主，更有学校不能充分利用这些设备，导致其被束之高阁，造成资源浪费（艾瑞,2022）。随着STEM教育的市场扩张，其对象范围也从最开始的本科教育逐渐扩大到中小学甚至是幼儿教育阶段。相关研究显示，最近几年低幼年龄段STEM教育图书增多（李杰静,2019;张新立,等,2019）。当对象扩大到幼儿时，STEM教育实施的必要性似乎需要经过严格论证。其一，幼儿受认知发展阶段所限不具备STEM教育所需要的抽象思维能力。其二，幼儿阶段的STEM教育会损害幼儿非逻辑思维、创造力和想象力的发展。正如雅思贝尔斯所说，教育过程首先是一个精神成长过程，然后才是科学获知过程的一部分，比起获取知识，使儿童受到思维和理解力的锻炼，从而获得对事物的确切了解，以此来充实他们的精神世界也许更重要（雅斯贝尔斯,1991,p.30）。总之，要警惕STEM教育商品化与市场化趋势在课程资源和教育对象上的盲目扩张，以追求商业利益为行为标准，不加反思，致使市场野蛮生长。

价值取向单一化根植于唯科学主义思想的渗透以及对人文因素的忽视。从STEM概念就可看出，对“什么知识最有价值”早已有了答案，即自然科学、工程、技术和数学。然而，其理工类的结构性框架很容易造成过度强调STEM学科而不能把握STEM学科与人文因素之间的“中和”，走向唯科学主义，并把STEM教育视为解决当前教育问题和社会现代化的万灵药。人们往往忽视科学与技术中的思想因素，而科学与技术中的确存在明显的科学思想与技术思想。因此，人们常突出科学与技术的应用性。换言之，科学与技术似乎仅是为了实际的效果而应用思想和理论，并没有将科技看作是思想，是具有实践性的思想。只有提升STEM教育的思想理论价值和人文性，才可避免STEM教育价值失落的危机。从历史维度看，STEM是从STS演变而来，从STS教育到STEM教育的转变和对比中可以很明显地看出在STEM教育的价值取向变化中对人文因素的忽视。同样是为了培养学生科学素养、帮助学生认识科学本质的教育，STS教育着重于揭示科学技术对社会与人文的价值，充分体现了教育的社会适切性和社会责任感（袁磊,等,2017），是一种将社会和人文纳入其中的系统框架。相比而言，STEM教育的立意、理念指导与顶层设计都远逊于STS，它始终体现的是以生产产品为目的的功利主义框架（Ortiz-Revilla,Greca,&Arriassecq,2021;杜文彬,2021;李雁冰,2014），忽视了自然与社会之间的联系与反思，从而偏离了STS的初衷，走向了自然科学内部的狭隘综合，片面培养人的工具性人格，是STS的倒退。

从STEM教育商品化、市场化到唯科学主义的知识论，推崇科学知识的单一化价值取向不仅造成了单一的意义性，也造就了单一化的人，他们倾向于单纯地适应这个世界，适应于他们头脑中所存储的破碎的世界观（弗莱雷,2001,p.53），成为一种缺乏批判意识、忽视自我的人。因此，人们开始意识到在STEM教育中加入人文社科因素的重要性。

四、“STEM+X”教育的人文性补救

面对STEM教育对人文社会领域的忽视所产生的框架性缺失，人们强调应将其置于更广泛的社会文化背景下（Zeidler,2016），促进STEM教育的人文性发展，即要以人为本，重视人的文化，其核心是重视人的思维与言行中的信仰、理想、思维方式、价值取向。STEAM（Arts，人文社科）、STEARM（Reading，阅读）、STEAMS（Society，社会）等多种“STEM+X”变式的出现都体现了研究者对于STEM教育人文性的重视。由此看来，全面综合是人类教育的唯一正道，其中影响最大的是STEAM教育。提出STEAM教育是为了让学生从更全面的视角认识不同学科间的联系，使人和伦理道德在创新过程中扮演重要角色，培养具有革新精神的全面发展的人（赵慧臣,等,2016）。尽管STEAM教育的出现是人们对于STEM教育缺陷的补救，然而在实施过程中STEAM教育却存在问题。

一方面，在多数STEAM教育实践中，A元素的内涵被窄化为一种实用艺术，即对产品进行艺术加工和设计的装饰艺术。其作用就是为STEM课程做表面修饰，以其光鲜华丽的外表激发学生对于学习STEM学科的兴趣，但这种短暂的兴奋实际上是一种外部刺激，而这种外部刺激并不是兴趣，而是取悦学生的诱饵，是用“快乐行贿”（杜威,2001,p.139），引诱学生的注意力，破坏了学习活动的连续性。对于STEAM来说，兴趣激发在于通过使学生了解事物之间存在的联系使学生对材料有兴趣，而非通过外部的和人为的诱因使学生对材料有兴趣（杜威,2001,p.140）。当元素A被窄化为了艺术，也不免有论者担心，资本以STEAM教育的名义做纯艺术培训而谋利，非真正意义上的跨学科教育（李雁冰,2014）。A代表arts，其含义为包含艺术的人文社会学科 （Herro&Quigley,2016;Quigley,Herro,&Jamil,2017）。目前有不少研究将其解释为艺术则有误导的作用。而A元素中艺术的作用也不局限于肤浅的兴趣激发，更是培养高层次科技审美和创造美的需求。

另一方面，在某些STEAM教育实践中，没有真正实现STEM与人文社科因素的融合，人文社科因素的加入被纳入实用主义的框架，注重满足外部需求，而忽视内部精神诉求。目前某些研究将人文社科因素定位于为STEM知识应用提供情景，而未真正将人文积淀、人文情怀和审美情趣融入STEM教育中，也并未将情感态度与价值观的培养当作教学目标严肃培养，使得学生无法深刻体会STEM与人文社会相连之后所产生的教育效果。由此看来，尽管加入了“A”，STEAM教育仍然表现出形式化、技术化、价值单一化的倾向，看似凸显了人文社科的教育影响，但却没有发挥人文社科应有的作用。其蕴含的唯科学主义思想甚至欲将人文领域纳入其价值无涉的框架中，易把学生培养成没有灵魂、态度和情感的机器。

那么，如何才能在STEM教育中充分发挥“A”的作用，并纠正STEM教育发展过程中的各种不利倾向。笔者赞同中央电教馆原副馆长王晓芜先生的观点，即应将哲学纳入STEM框架中，从而引导学生学会系统地、逻辑地、全面地思考问题，并通过理论形态完整地表达观点和思想。

第一，在STEM教育中引入哲学，有利于学生整体性、全局性思维的发展。哲学作为人类理论思维的最高形式，正是一种整体性的思维，它超出可观察的事实经验，把握世界的整体结构、普遍本质和一般规律。现象是多样的，但在本质上却是有规律可循的。表面现象极其复杂，因此需要哲学来揭示事物内在的规律。哲学的任务或目的在于认识事物的本质。哲学与具体科学的区别在于一般与个别，全局与局部，整体与部分，无限与有限。因此，哲学从更加上位的角度用普遍性观照特殊性，在总结概括STEM中各要素学习经验的基础上，上下联系，融会贯通，从而达到彻底的通透，以高度的抽象性与广泛深远的普适性对事物进行总体性把握。目前有的STEM学习中各学科间缺乏实质性联系，学生的学习成果也显得支离破碎，而哲学能够依靠其整体性帮助学生建立完整的知识体系。由此学生能够体会到世界处于普遍联系和永恒发展之中，意识到任何事物的存在都是有条件的这类普遍规律。

第二，在STEM教育中引入哲学，有利于促进学生的批判反思。哲学的认识方式只是一种反思，这种反思是指跟随在事实后面的反复思考（黑格尔,1980,p.7）。科学不是正确的代名词，而是探索和勇气。科学最大的特性是怀疑和质问一切的精神，对事物进行谨慎而有保留的判断，并对这一判断的界限和适用范围进行检验（雅斯贝尔斯,1991,p.112）。STEM教育的本意绝非仅止于知识的接受和使用，而更在于培养学生的创新意识和批判反思能力。创新应该在批判的基础上产生，没有批判就没有创新。目前在STEM教育中出现“批判不足，创新有余”的现象，说明没有深刻意识到批判的作用，创新的培养也就无从谈起。批判反思是人类理性思维所具有的基本形式。应通过批判反思，帮助学生打破思维定式，为创新提供可能。

第三，在STEM教育中引入哲学，有助于学生形成正确的价值观，培养学生社会责任感。价值观是指人们对事物有无价值和价值大小的一种认识和评价标准。科学合理的价值观的建立，要求对客观事物建立正确认识。STEM教育的一个重要功能是帮助学生认识和理解自然，进而反过来更加深刻地认识自我，了解自己在世界中的位置，由此思考生命的价值，通过哲学的引导使学生系统地剖析自我思想中的深层价值，形成正确的价值观体系。STEM各元素联系自然科学与人类社会，与认识世界、改造世界密切相关，因此STEM教育应是一种以发展人与自然和谐关系为基本取向的教育。通过最具体的STEM教育实践，帮助学生树立正确认识和改造世界的基本理念。任何一个STEM领域的命题在付诸实践时都不应该只思考怎么做，而应首先思考该不该做以及对人类有何贡献，从而培养学生对于改造世界所应有的责任感和使命感。虽然STEM教育并非哲学课程，但却需要通过哲学指导掌握知识和技术，将人类的文明精粹内化为当下生气勃勃的时代精神。

五、结语

如何使教育的文化功能和对灵魂的铸造功能相融合，成为人们对教育反思的本源所在（雅斯贝尔斯,1991,p.1）。教育不可只局限于纯粹的知识传授，更应关注对人的精神与灵魂的塑造，不仅要教知识而且要用知识教，STEM教育亦如此。STEM教育“有形无实”所带来的肤浅与空洞，“有技无义”所带来的僵化与机械，或是“有知识无精神”的偏颇与狭隘，使STEM教育陷入本质模糊、实践乏力、意义失落的困境中。STEM教育之所以会陷入困境，在于人文性的隐匿，人的主体性削弱以及随之而来的教育性减损。作为科学教育范畴中的STEM教育，常常作为科学概念独立于文化之外，由此导致科学与人文的对立，淡化文化思想和精神。其实，自然科学及方法是人类文化的重要构成要素和集中体现，充分洋溢着人类的精神。STEM教育应培养学生明见一切事物和道理的高阶智慧，运用高阶智慧统领知识与技能学习。STEM教育作为以科学和技术为核心的多学科化教育形态，是手段而非目的，其目的是培养学生热爱进步，追求真理，提升批判创新的理性精神，促进概括性、系统性和理论化的思维能力。基于此目的，需跳脱目前STEM教育出现的形式化、技术化和价值单一化的桎梏，重视人类普遍规律的习得及其所发挥的重大作用，充分挖掘STEM教育本身具有的人文价值。通过哲学的加入，强调形式与本质的辩证关系，注重人与技术的共生状态，体现人文因素与自然科学的和谐融合，实现STEM教育培养全面发展的人的最高宗旨。