黃瑞
STEM是以下四科英語單詞的縮寫:科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)、數(shù)學(xué)(Mathematics)。1986年,美國國家科學(xué)委員會(NSB)發(fā)表了《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》報告,報告中提出了“科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)教育集成”戰(zhàn)略,以此來開發(fā)大量的科技人力資源,保持國家經(jīng)濟的全球領(lǐng)導(dǎo)地位,被視為STEM教育的開端。但如果簡單地把STEM教育理解為僅僅是這幾門學(xué)科的學(xué)習(xí)就大錯而特錯了。正確理解STEM教育的“打開方式”,是跳出學(xué)科界,從培養(yǎng)創(chuàng)新型復(fù)合型人才的角度出發(fā)去探尋。
STEM教育與國家社會經(jīng)濟轉(zhuǎn)型人才需求之“約”
2015年,美國教育技術(shù)研究者描繪了人工智能支持下的學(xué)習(xí)。吉林延邊大學(xué)師范學(xué)院支彬茹基于CNKI中國知網(wǎng)對我國的STEM教育研究相關(guān)文獻進行分析后得出結(jié)論:我國對STEM教育的研究歷史近10年,尤其是從2013年以來的三年研究日益加溫。2017年9月11日筆者在百度上輸入“STEM”,跳出的條目高達上千萬條。
STEM教育這么“熱”,當(dāng)然是與當(dāng)前技術(shù)改變生活的時代息息相關(guān),更與國家政策指引緊密相連,歸根到底是人才培養(yǎng)的訴求之約。
中國教育科學(xué)研究院國際比較教育研究所長王素在解讀《中國STEM教育白皮書》時呈現(xiàn)了一些數(shù)據(jù)和排名:在全球競爭力排名中,中國排在28位,全球創(chuàng)新指數(shù)中國排名22位。中國目前勞動力數(shù)量世界第一,經(jīng)濟總量處于世界第二,我們百萬人研發(fā)人員的數(shù)量在128個國家中排名46位,不是很高。根據(jù) 2013 年麥肯錫全球研究所研究報告估算,2020 年的中國將面臨 2200 萬人的工程技術(shù)人才缺口。 這其中很大部分屬于懂得計算機、網(wǎng)絡(luò)的高端人才,說明中國人才結(jié)構(gòu)存在缺陷,缺乏創(chuàng)新型人才和高水平技能人才已經(jīng)成為中國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的瓶頸。人才的培養(yǎng)有賴于教育的百年樹人。美國等國的經(jīng)驗表明,STEM教育是提高學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力,培育創(chuàng)新型復(fù)合型人才的有效途徑。理所當(dāng)然,STEM教育被納入了中國國家戰(zhàn)略發(fā)展政策之中。
國家科技戰(zhàn)略政策融入STEM教育理念。2006年《國務(wù)院關(guān)于實施<國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)>若干配套政策的通知》中指出,“大力倡導(dǎo)啟發(fā)式教學(xué),注重培養(yǎng)學(xué)生動手能力,從小養(yǎng)成獨立思考、追求新知、敢于創(chuàng)新、敢于實踐的習(xí)慣。切實加強科技教育?!?/p>
科學(xué)教育政策重視STEM教育。2016年國務(wù)院發(fā)布的《全民科學(xué)素質(zhì)行動計劃綱要實施方案(2016-2020年)》提出,在義務(wù)教育階段要基于學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)框架,完善中小學(xué)科學(xué)課程體系,研究提出中小學(xué)科學(xué)學(xué)科素養(yǎng),更新中小學(xué)科技教育內(nèi)容,加強對探究性學(xué)習(xí)的指導(dǎo);在高中階段要鼓勵探索開展科學(xué)創(chuàng)新與技術(shù)實踐的跨學(xué)科探究活動,同時規(guī)范學(xué)生綜合素質(zhì)評價機制,促進學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的發(fā)展。
教育信息化政策明確STEM教育發(fā)展任務(wù)。2015年,教育部在《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導(dǎo)意見(征求意見稿)》中首次提出要“探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式”。2016年教育部在《教育信息化“十三五”規(guī)劃》進一步要求:“有條件的地區(qū)要積極探索信息技術(shù)在‘眾創(chuàng)空間、跨學(xué)科學(xué)習(xí)(STEAM教育)、創(chuàng)客教育等新的教育模式中的應(yīng)用,著力提升學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)習(xí)慣,促進學(xué)生的全面發(fā)展,發(fā)揮信息化面向未來培養(yǎng)高素質(zhì)人才的支撐引領(lǐng)作用?!?/p>
STEM素養(yǎng)是孩子應(yīng)對未來時代發(fā)展的教育剛需
美國經(jīng)濟學(xué)家凱西·戴維森(Cathy Davidson)指出:“當(dāng)今學(xué)校執(zhí)著于教導(dǎo)我們的小孩以古老的方式去應(yīng)對他們長大后的經(jīng)濟局勢……可預(yù)見的是2011年入學(xué)的美國小學(xué)生,他們中有65%從學(xué)校畢業(yè)后,將從事目前并不存在的職業(yè)。”這意味著教育必須思考如何為孩子未來奠基。新時代知識的快速更新已無法阻擋,能力與素養(yǎng)的涵養(yǎng)才是應(yīng)對未來社會發(fā)展的不變之舉,其中STEM素養(yǎng)必不可缺。
如何理解STEM素養(yǎng)?南陽理工學(xué)院教育學(xué)院教授呂延會認為,STEM 素養(yǎng)既不單指知識,也不單指創(chuàng)新能力,是知識、技能、能力、情感等因素的綜合。當(dāng)然,每個因素又是多種因素的綜合,如科學(xué)技術(shù)知識涉及數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、地球、信息等,技能包括學(xué)習(xí)與創(chuàng)新技能、媒介數(shù)字素養(yǎng)技能、職業(yè)和生活技能。能力包括思考與問題解決能力、探索學(xué)習(xí)能力、科技實踐能力、創(chuàng)意革新能力。 STEM 因培養(yǎng)科技人才,應(yīng)對國際科技競爭而興起,因此,最初STEM 指向科學(xué)技術(shù)教育和創(chuàng)造、運用,但鑒于科技的兩面性,科技需要人文加以引導(dǎo),因此,STEM 就增加了 Art,變?yōu)?STEAM。 這里的“A”,最早是韓國提出的,指的是藝術(shù)。 后來美國把“A”也吸納進去,賦予了它更廣泛的含義,不僅僅指藝術(shù),還包括人文、語言、文化、社會學(xué)等十多門學(xué)科?!癆”的加入,不僅培養(yǎng)學(xué)生對科技的向往和熱愛的情感, 對 STEM 領(lǐng)域的態(tài)度和興趣,而且引導(dǎo)學(xué)生形成正確的科技觀、科技運用觀,防止人在創(chuàng)造技術(shù)之時,又被技術(shù)所異化,成為只有技術(shù)而無人性的單向度人。
STEM教育是對“錢學(xué)森之問”的現(xiàn)實解答
“為什么我們的學(xué)??偸桥囵B(yǎng)不出杰出人才?”2005年,“錢學(xué)森之問”振聾發(fā)聵,成為中國教育迫切需要攻克的世紀難題。
2017年6月9日,在由國務(wù)院參事室公共政策研究中心和新華網(wǎng)思客共同主辦的《參事講堂》清華大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院院長錢穎一教授用愛因斯坦的三句話解答了“錢學(xué)森之問”。而這三句話凝聚的核心精神均可在STEM教育中找到腳注。所以,毫不夸張地說,STEM教育是對“錢學(xué)森之問”的一種現(xiàn)實解答。
第一句 愛因斯坦說:大學(xué)教育的價值不在于記住很多事實。
錢穎一認為,其中一個關(guān)鍵問題,在于我們對教育從認知到實踐都存在一種系統(tǒng)性的偏差,這個偏差就是我們把教育等同于知識,并局限在知識上?!皠?chuàng)新人才的教育僅僅靠知識積累是不夠的,所以教育必須超越知識,”這是錢穎一對中國教育問題,特別是創(chuàng)新人才教育的一個核心想法。endprint
STEM致力于運用多學(xué)科知識解決問題。各學(xué)科知識的積累與掌握是基礎(chǔ)。正如北京師范大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)研究所余勝泉教授指出的,“STEM將重心放在特定問題上,強調(diào)利用科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等學(xué)科相互關(guān)聯(lián)的知識解決問題,試圖從多學(xué)科知識綜合應(yīng)用的角度提高學(xué)生解決實際問題的能力”。
第二句 愛因斯坦說:我沒有特殊的天賦,我只是極度的好奇。
談到創(chuàng)造性思維的來源,錢穎一認為創(chuàng)造力確實需要有知識,但不僅僅是知識,更重要的是好奇心和想象力。受此啟發(fā),他提出一個簡單的假說:“創(chuàng)造性思維=知識×好奇心和想象力”。
錢穎一認為,如果創(chuàng)造力是知識與好奇心和想象力的乘積,那么隨著受教育時間的增加,前者在增加,而后者在減少,作為兩者合力的創(chuàng)造力,就有可能隨著受教育的時間延長先是增加,到了一定程度之后會減少,形成一個倒“U”字形狀,而非我們通常理解的單純上升的形狀。
這就形成了創(chuàng)新人才教育上的一個悖論:更多教育一方面有助于增加知識而提高創(chuàng)造性,另一方面又因壓抑好奇心和想象力而減少創(chuàng)造性。所以兩者的合力讓我們判斷教育對創(chuàng)新人才產(chǎn)生的作用變得困難。
但是至少有一點是可以明確的,STEM教育的深入推廣必定帶來教育方式的變革。而當(dāng)下死記硬背、題海戰(zhàn)術(shù)等教育方式正是扼殺孩子想象力和創(chuàng)造力的劊子手。
美國馬薩諸塞大學(xué)安姆斯特分校教育學(xué)院教師教育與課程研究系科學(xué)與數(shù)學(xué)教育學(xué)副教授Elizabeth McEneaney博士提出STEM教學(xué)的五點建議:首先要在社會生活或其他學(xué)科中有實際應(yīng)用。第二是開放式的問題,不是傳統(tǒng)的老師提出明確的問題由學(xué)生解答,而是老師給出未明確定義的開放式問題,由學(xué)生自己來研究要解決的問題到底是什么。第三是有利于促進社會進步,讓學(xué)生真切看到其對改善生活、推動社會發(fā)展的價值。第四是突破學(xué)科界限,融入一門或幾門其他不同學(xué)科的內(nèi)容、技能和思維方式。第五是要求學(xué)生通過合作學(xué)習(xí)或協(xié)作學(xué)習(xí)方式解決問題。最后是其有多點切入和包容性強的特征,不同學(xué)習(xí)程度的學(xué)生都能發(fā)現(xiàn)他們要解決的問題很有趣,而且對他們來說是有挑戰(zhàn)性的,都能進入其中。
試想如此與生活相關(guān)聯(lián),又能在解決問題中滿足孩子成就感的教學(xué)方式一定可以很好地呵護孩子們的興趣,并激發(fā)不斷延伸的探索精神。
第三句 愛因斯坦說:科學(xué)殿堂的根基是靠另一種人而存在。
愛因斯坦曾說:在科學(xué)的殿堂里有各式各樣的人,他們探索科學(xué)的動機各不相同。有的是為了智力上的快感,有的是為了純粹功利的目的,他們對建設(shè)科學(xué)殿堂有過很大的甚至是主要的貢獻。但是科學(xué)殿堂的根基是靠另一種人而存在。他們總想以最適當(dāng)?shù)姆绞絹懋嫵鲆环喕暮鸵最I(lǐng)悟的世界圖像,他們每天的努力并非來自深思熟慮的意向或計劃,而是直接來自激情。
錢穎一教授把創(chuàng)新的動機分為三個層次,分別代表三種價值取向:短期功利主義、長期功利主義,以及內(nèi)在價值的非功利主義,后面一個都比前面一個有更高的追求。對短期功利主義者而言,創(chuàng)新是為了發(fā)論文、申請專利、公司上市;對長期功利主義者而言,創(chuàng)新有更高的追求,為了填補空白、爭國內(nèi)一流、創(chuàng)世界一流;而對內(nèi)在價值的非功利主義者而言,創(chuàng)新有更高的追求,追求真理、改變世界、讓人變得更加幸福。我們的現(xiàn)實情況是,具有第一類動機的人很多,具有第二類動機的人也有,但是具備第三類動機的人就少了,甚至可以說是寥寥無幾。
無獨有偶,樹立正確價值觀的聚焦也體現(xiàn)在STEM向STEAM演進中。不僅如此,隨著人工智能的迅猛崛起,科技倫理這個更大范圍的話題被更多的人關(guān)注。蘋果CEO庫克就說:我并不擔(dān)心人工智能像人一樣思考,我更擔(dān)心人像計算機一樣思考。這也對STEM教育在中小學(xué)的實施提出了警醒——人才培養(yǎng)的方向位居第一,當(dāng)我們明確了要培養(yǎng)什么樣的人,才知道需要什么樣的師資、什么樣的課程、什么樣的硬件?!澳脕碇髁x”固然具備一定優(yōu)勢,但是因地制宜的思考更加不可或缺。endprint