STEM教育与中国学生发展核心素养契合性分析

杜娟

【摘 要】STEM教育因符合全球人才培养目标要求而引起了广泛关注。中国学生发展核心素养框架明确确立了中国未来人才培养的标准，也成为研制学业质量标准、修订课程方案的重要依据。笔者发现，STEM教育和中国学生发展核心素养具有共同的属性，存在着十分契合的对接意义，STEM教育提供了中国学生发展核心素养落地的途径。

【关键词】STEM教育 核心素养 对接 契合性

一、研究的背景

1986年，为了保持其全球科技创新领域的核心地位，美国国家科学委员会提出了“科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）集成”的观点，这被称为STEM教育的开端。为了重视艺术（Arts）在工程与技术设计中的重要性，STEM发展为STEAM，但二者在理念和目标上并无本质差异。［1］STEM并非是简单的概念叠加，而是强调这四门学科交叉融合并形成有机整体。同时，STEM教育凭借跨学科、情境性、体验性、趣味性、实证性、协作性、设计性、艺术性、技术增强性等特点［2］，被作为教学改革的热点迅速推广，为教育与社会经济发展提供了良性的互动机制。

目前，国内外学者达成以下共识：一是STEM教育通过跨学科使认知学习和生活经验、社会性成长紧密结合起来，对培养学生的实践创新能力、增强国家的竞争能力有重大的意义；二是STEM教育多采用项目学习、实践学习、综合学习等学习方式，促使教学活动从传统的师生传递式学习转向学生主动实践，其目标也由“知识获取”转向“素养生成”。这与中国学生发展核心素养的要求不谋而合。STEM教育与中国学生发展核心素养在哪些方面存在契合性？厘清这个问题对于后续我国推动STEM教育的发展方向及机制建设有着重要作用。

二、中国学生发展核心素养的内涵及要求

1.素养的提出及含义。

时代发展助推着社会产业升级和文明进步，也促使教育发生变革。当工业时代向知识经济时代转变时，教育的目的被重新审视，世界各国都在深刻反思自身国家人才培养方向，教育目标也纷纷由“知识传授”向“核心素养”转变。

素养（literacy）一词最初由经济合作与发展组织在1997年启动的“素养的界定和遴选”项目中提出。［3］经济合作与发展组织出版的《核心素养促进成功的生活和健全的社会》，首次使用了“核心素养”一词，并对其于2000年开始的国际学生评估项目（Programme for International Student Assessment，简称PISA）具有直接影响。［4］

2.中国学生发展核心素养的要求。

2014年，具有中国特色的“核心素养”概念首次出现在《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中，并被置于深化课程改革、落实立德树人根本任务的首要位置，成为研制学业质量标准、修订课程方案和课程标准的重要依据。2016年，《中国学生发展核心素养》研究成果发布会在北京师范大学举行。中国学生发展核心素养（以下简称“发展核心素养”）以培养“全面发展的人”为核心，分为文化基础、自主发展、社会参与三个方面，综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养，具体化为18個要点。核心素养总体框架不仅明确了未来学生的发展方向，更明晰了未来教师专业发展的方向。

2018年正式颁布的普通高中课程方案和课程标准（2017年版），标志着核心素养开始进入课程，中国教育已迈入核心素养的新时代。同时，也衍生了学科核心素养的概念，并通过学科核心素养凸显学科本质，具有独特的重要育人价值的素养。［5］

2022年，教育部印发了义务教育课程方案和课程标准（2022年版），新颁布的义务教育课程方案和16门课程标准均以“聚焦中国学生发展核心素养”为目标，规定了义务教育课程的教育目标、教育内容和教学基本要求。可以说，新一轮课程标准以“核心素养导向”为主线，目的是让核心素养真正落地。

三、STEM教育与中国学生发展核心素养的契合性

（一）核心素养与STEM教育具有共有属性，提供了对接可能性

STEM教育与发展核心素养所秉持的共同的人才观、教育观和知识观，不仅为学生的发展提供了无限可能，也为二者的对接与融合提供了可能性。STEM教育与发展核心素养的共有属性表现为：跨学科性、情境迁移和实践反思。

1.跨学科性。

跨学科不仅指学科间的相互联系，软化学科边界，而且应凸显不同学科内容与知识脉络的一体化整合。跨学科教育具有教育目的的创新性、教学内容的交叉性、教学方式的研究性、教师和学生知识、能力、素质结构的复合性等特质。STEM教育具备的天然的学科融合属性为学生“多元知识结构”“整体的素养发展”提供了载体。

2.情境迁移。

两者都要求基于实境性的问题或项目培养关键能力，能够在真实的社会情境中认识问题并解决问题，实现对知识的应用与迁移、探究和创新，从而达成知行合一、学以致用的教学理念。这种富有情境性的实践知识观不仅是在教育过程践行“授之以渔”的重要体现，也是今后知识教育进行转型的方向。

3.实践反思。

STEM教育与发展核心素养均以行为指向的能力培养为目标，并在行为中强调反思与迭代、调整与修订，因此，可将核心素养的目标诉求融于STEM的项目学习过程，并在不断实践反思中提升创新能力。

（二）STEM教育与核心素养对接的现实性

1.核心素养为STEM教育赋能。

（1）核心素养的文化基础——STEM教育的根基。教育是以文化传播为主要载体，传统教育通过分科教育达到教育目的。核心素养第一次把“人文底蕴”和“科学精神”放到同等重要的位置，代表着理性与感性兼备的重要性，这与STEAM融合了“A（艺术/人文）”的特色不谋而合。

STEM教育强调学科间的融合，相当于在学科之间建立一座联系的桥梁，为学生未来生存发展需要具备的学科融合能力和技能提供了必要的条件。STEM教育需要从不同的学科提取关键信息，所以更促进了学生对知识进行综合运用。由此可见，文化基础是STEM教育的根基。

（2）核心素养的自主发展——STEM教育的内在动力。在核心素养中，自主发展强调能有效管理自己的学习和生活，认识和发现自我，有效应对复杂多变的环境，发展成为有明确人生方向、有生活品质的人。STEM教育侧重学生在自组织学习、情境认知学习和活动学习理论指导下，基于自身认知能力而建构统整学科的综合学习。即学生将学习融入自然、社会、生活领域，通过真实体验、调查、演讲、建构作品等，提高学习融会贯通的能力、创造性解决问题等能力，可以说核心素养的自主发展就是STEM教育发展的内在动力。

（3）核心素养的社会参与——STEM教育的发展视野。社会参与，重在强调能处理好自我与社会的关系，遵守现代公民道德准则和行为规范，增强社会责任感，促进个人价值实现，推动社会发展进步，发展成为有理想信念、敢于担当的人。此外，核心素养还要求培养学生初步具备国际视野和人类命运共同体意识。

STEM教育强调团队协作开展学习，培养学习者乐于分享、交流的团队智慧，这对于学生处理自我与团队、自我与社会关系构建了天然的环境基础。道德准则和行为规范是学生全面发展和全面成长的一种准则标准，如STEM教育中强调技术安全与技术应用道德观，强调在工程实施中遵守准则并按照规划不断推进，强调通过团队合作建立健全生命观念和社会责任感。可见，STEM教育的发展视野与核心素养的社会参与能在对接、联通与融合过程中不断地促进双方发展。

2.STEM教育提供核心素养落地途径。

（1）STEM教育跨学科的范式——促进核心素养要素内涵融合。STEM教育不是科学、技术、工程、艺术和数学知识的简单叠加，而是将学科整合到一种“教学范式”中。这种整合不仅是实践操作层面上的整合，更体现在价值体系上的整合，是文化基础投射到现实世界中的具体体现。此外，STEM教育的起源背景也蕴含着“对国际竞争力下降的反思”，因此，STEM从内容组成、组织实施无不带有时代的鲜明色彩，也承载着社会本位的内涵。而教育本身育人的功能又从个体本位满足了学生主体的需求，可以说STEM教育兼具社会本位和个体本位的两种价值，也为核心素养的培养提供了一个自然的解决路径。STEM教育证明了理性思维和文化追求可以自然地融入到问题解决的学习中，同时也彰显了一种学习文化，一种偏向工科思维的学习系统，一种趋于能力和智慧叠加的行动学习，并因此形成重要的能力和思维品格。

（2）STEM教育的任务驱动方式——加深人文底蕴，培养科学精神。与传统课堂教学相比，STEM教育以项目为驱动，更注重学生在整合跨学科的知识应用中充分调动思维，让学生主动地确认目标、寻找资源、建构路径、解决问题，将知识的获取、方法与工具的利用以及实践创新的过程进行有机多元融合。每一个学习环节都建立在学生对问题的观察、比较、分析、综合、抽象与概括的基础之上，这些思维方式是理性思维的具体体现，而且这个思维过程充分调动并锻炼了学生的科学探究能力和实践能力。在这样的学习过程中逐渐培养的精神也是科学崇尚的研究和实践精神。因此，融合人文艺术的STEAM教育，推动核心素养要求的学科文化底蕴和科学精神的形成，促进了学科文化基础的发展。

（3）STEM教育的项目实践属性——促进问题解决，培养乐学善学品质。STEM学习是学生在活动参与、项目设计、问题解决中进行的实践活动。这种问题解决是对“不良结构”（ill-structured problem）问题的解决，即没有明确的结构和解决路径，需要多学科“碎片化”知识的整合和应用，形成多元的、开放的解决问题的方案。这种学习恰恰能培养核心素养指向的问题解决能力。

STEM学习以实践为取向，项目的趣味性和真实性更能够激发学生学习的主体性，引导学生面对学习对象进行知识的能动建构和主动加工。学生学习的状态从被动的学习识记、理解知识转为主动实践，养成主动学习的意识，通过日积月累形成乐学善学的良好习惯和风貌。

（4）STEM学习产品迭代——促进自我反思，形成健全人格。STEM学习本身兼具工程属性，即通过工程设计，完成复杂问题解决过程，培养学生的工程思维。工程是人类为了满足需求而进行的创造性活动，它是运用技术进行设计、解决问题并制作产品的过程。在产品迭代的过程中，学生不断地挑战自我，进行科学反思，分析存在的问题，寻找解决问题的方案，这种过程恰恰能够培养学生的自我反思、自我评价能力。学生也在不断的挑战中培养坚韧抗挫的心理品质，形成能调节自身、管理个人的人格品质。

（5）STEM教育的技术增强特点——提升信息素养，增强国际理解。目前，STEM教育越来越呈现技术增强型的趋势，虽然说STEM中的技术代表的不仅仅是工具属性的技术，还代表经验属性的技术，但以网络技术、通信技术、人工智能技术等为代表的信息技术，在STEM教育中发挥着越来越大的作用。因此，STEM教育中提倡的技术成为学习工具，利用技术支持深度学习的方式也不断影响着学生的信息素养，学生在STEM学习中不断辨别、分析和处理信息，其信息素养的培养得以实现。此外，学生在STEM学习中可以通过网络技术了解国内外发展动态，在跨文化交流中不断地认识世界、理解世界和改造世界，这对学生增强国际理解起到积极的正向作用。

（6）STEM教育的合作实践形式——培养责任担当，形成劳动意识。核心素养包括个体应形成正确的责任意识，同时具有团队意识和互助精神，能主动作为，履职尽责，对自我和他人负责等。STEM教育是一种在社会性互动中（存在着学生与环境、学生与其他学生、学生与教师之间的社会性互动）开展的、以学生为中心的跨学科合作学习。在这种以学生为中心的学习中，学生个体的价值观能够被充分地引导和投射。一方面，学生可以在社会性互动过程中意识到自己的分工和责任，以及自己在学习共同体中所承担的角色；另一方面，教师可以通过引导、展示和呈现，协助培养学生的自立性、自主性和自治性，激励学生更勇于承担责任，激发团队精神。此外，STEM学习中的工程设计理念引导学生对学习过程不断地设计、修改、再设计、再修改，在不断地修改更新中，有助于学生形成良好的劳动意识，培养他们的动手操作能力，促进他们改进和创新劳动方式。

（7）STEM教育思维启发——唤醒创造潜能，提升创新素养。创新素养是学生应具备的、适应终身发展和社会发展需要的创新品格和创新能力，它是学生核心素养的“核心”成分之一。当前，知识创新和实践能力的塑造一起被视为是STEM教育人才培养的重要指向。虽然STEM教育中注重实践、注重动手、注重过程不等于提升创造力，但在教师的思维启迪下，结合动手实践和知识探索能够唤醒学生的创造潜能。在STEM教育中常用的六种培养创新思维的模式，也为提升学生的创新素养提供了重要而有效的途径。

总之，时代发展和教育现实的要求促使STEM教育与核心素养间的对接成为必然趋势。STEM教育作为舶来品与本土的核心素养对接，相互依存，互相促进，核心素养的培养导向是STEM教育的创造性转化，STEM教育对于核心素养的培养也提出了有效的路径参考。

（责任编辑：王振辉）

本文系中国教育科学研究院《中国未来学校创新计划2.0》立项课题“核心素养导向下的STEM教育实践研究”（立项编号：2020CFS007）；辽宁省教育厅2021年度科学研究经费项目“虚实空间结合的中小学智慧校园新生态建设研究”（立项编号：LJKR0339）；辽宁省教育科学“十三五”规划2020年度课题“教师网络研修中组织文化对知识共享影响研究”（立项编号：JG20CB043）的研究成果。

参考文献

［1］宋怡.STEM素養视域下的科学教学：审思与重构［J］.现代教育科学，2018（08）：96-100.

［2］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，2015，21（04）：13-22.

［3］张娜.DeSeCo项目关于核心素养的研究及启示［J］.教育科学研究，2013（10）：39-45.

［4］乔鹤，徐晓丽.国际组织全球教育治理的路径比较研究——基于核心素养框架的分析［J］.比较教育研究，2019，41（08）：52-58.

［5］曹培英.从学科核心素养与学科育人价值看数学基本思想［J］.课程·教材·教法.2015（09）：40-43.