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編者按

融合的STEM教育具備新的核心特征：跨學(xué)科、趣味性、體驗(yàn)性、情境性、協(xié)作性、設(shè)計(jì)性、藝術(shù)性、實(shí)證性和技術(shù)增強(qiáng)性等。

將知識(shí)按學(xué)科進(jìn)行劃分，對(duì)于科學(xué)研究、深入探究自然現(xiàn)象的奧秘和將知識(shí)劃分為易于教授的模塊有所助益，但并不反映我們生活世界的真實(shí)性和趣味性(Morrison，2009)。因此，分科教學(xué)(如物理、化學(xué))在科學(xué)、技術(shù)和工程高度發(fā)達(dá)的今天已顯出很大弊端。針對(duì)這一問(wèn)題，理工科教育出現(xiàn)了取消分科、進(jìn)行整合教育的趨勢(shì)。STEM教育因此應(yīng)運(yùn)而生，跨學(xué)科性是它最重要的核心特征。

美國(guó)學(xué)者艾布特斯(Abts)使用“元學(xué)科”(meta-discipline)描述STEM，即表示它是代表科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等學(xué)科的統(tǒng)整的知識(shí)領(lǐng)域，它們存在于真實(shí)世界中，彼此不可或缺、互相聯(lián)系?？鐚W(xué)科意味著教育工作者在STEM教育中，不再將重點(diǎn)放在某個(gè)特定學(xué)科或者過(guò)于關(guān)注學(xué)科界限，而是將重心放在特定問(wèn)題上，強(qiáng)調(diào)利用科學(xué)、技術(shù)、工程或數(shù)學(xué)等學(xué)科相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)跨越學(xué)科界限、從多學(xué)科知識(shí)綜合應(yīng)用的角度提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力的教育目標(biāo)。

STEM教育在實(shí)施過(guò)程中要把多學(xué)科知識(shí)融于有趣、具有挑戰(zhàn)性、與學(xué)生生活相關(guān)的問(wèn)題中，問(wèn)題和活動(dòng)的設(shè)計(jì)要能激發(fā)學(xué)習(xí)者內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，問(wèn)題的解決要能讓學(xué)生有成就感，因此需有趣味性。STEM教育強(qiáng)調(diào)分享、創(chuàng)造，強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生體驗(yàn)和獲得分享中的快樂(lè)感與創(chuàng)造中的成就感。

有的項(xiàng)目還把STEM教育內(nèi)容游戲化(將游戲的元素、方法和框架融于教育場(chǎng)景)，因?yàn)閷⒒谔剿骱湍繕?biāo)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)嵌入游戲中，有利于發(fā)展學(xué)習(xí)者的團(tuán)隊(duì)技能、教授交叉課程概念和負(fù)責(zé)的科學(xué)內(nèi)容主題，可以得到更多、更理想的教育產(chǎn)出。例如，芬蘭大學(xué)和美國(guó)北伊利諾伊大學(xué)合作成立了Finnish-US，在K-16階段開展基于游戲的STEM教育。

STEM教育不僅主張通過(guò)自學(xué)或教師講授習(xí)得抽象知識(shí)，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦，參與學(xué)習(xí)過(guò)程。STEM提供了學(xué)生動(dòng)手做的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的數(shù)學(xué)和科學(xué)知識(shí)應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題，創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、建構(gòu)、發(fā)現(xiàn)、合作并解決問(wèn)題。因此，STEM教育具有體驗(yàn)性特征，學(xué)生在參與、體驗(yàn)獲得知識(shí)的過(guò)程中，不僅獲得結(jié)果性知識(shí)，還習(xí)得蘊(yùn)含在項(xiàng)目問(wèn)題解決過(guò)程中的過(guò)程性知識(shí)。

這種在參與、體驗(yàn)中習(xí)得知識(shí)的方式對(duì)學(xué)生今后的工作和生活的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展會(huì)產(chǎn)生深刻影響。例如，我國(guó)臺(tái)灣學(xué)者賴恩瑩等利用樂(lè)高作為模組教具培養(yǎng)學(xué)生有關(guān)齒輪、力矩等工程概念。學(xué)生通過(guò)搭建樂(lè)高組件測(cè)試相關(guān)原理，不僅可以了解物理概念與知識(shí)，還在工程設(shè)計(jì)體驗(yàn)中感受到這些知識(shí)的重要作用，將抽象的知識(shí)與實(shí)際生活連接起來(lái)，很好地體現(xiàn)了STEM教育的體驗(yàn)性特征。

STEM教育具有情境性特征，它不是教授學(xué)生孤立、抽象的學(xué)科知識(shí)，而強(qiáng)調(diào)把知識(shí)還原于豐富的生活，結(jié)合生活中有趣、挑戰(zhàn)的問(wèn)題，通過(guò)學(xué)生的問(wèn)題解決完成教學(xué)。STEM教育強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生獲得將知識(shí)進(jìn)行情境化應(yīng)用的能力，同時(shí)能夠理解和辨識(shí)不同情境的知識(shí)表現(xiàn)，即能夠根據(jù)知識(shí)所處背景信息聯(lián)系上下文辨識(shí)問(wèn)題本質(zhì)并靈活解決問(wèn)題。

STEM教育強(qiáng)調(diào)知識(shí)是學(xué)習(xí)者通過(guò)學(xué)習(xí)環(huán)境互動(dòng)建構(gòu)的產(chǎn)物，而非來(lái)自于外部的灌輸。情境是STEM教育重要而有意義的組成部分，學(xué)習(xí)受具體情境的影響，情境不同，學(xué)習(xí)也不同。只有當(dāng)學(xué)習(xí)鑲嵌在運(yùn)用該知識(shí)的情境之中，有意義的學(xué)習(xí)才可能發(fā)生。教師在設(shè)計(jì)STEM教育項(xiàng)目時(shí)，項(xiàng)目的問(wèn)題一方面要基于真實(shí)的生活情景，另一方面又要蘊(yùn)含著所要教的結(jié)構(gòu)化知識(shí)。

這樣，學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中，不僅能獲得知識(shí)，還能獲得知識(shí)的社會(huì)性、情境性及遷移運(yùn)用的能力。情境性問(wèn)題的解決，可以讓學(xué)生體驗(yàn)真實(shí)的生活，獲得社會(huì)性成長(zhǎng)。

STEM教育具有協(xié)作性，強(qiáng)調(diào)在群體協(xié)同中相互幫助、相互啟發(fā)，進(jìn)行群體性知識(shí)建構(gòu)。STEM教育中的問(wèn)題往往是真實(shí)的，真實(shí)任務(wù)的解決離不開其他同學(xué)、教師或?qū)＜业暮献?。在完成任?wù)的過(guò)程中，學(xué)生需要與他人交流和討論。建構(gòu)主義指出，學(xué)習(xí)環(huán)境的四大要素包括“情境”“協(xié)作”“會(huì)話”和“意義建構(gòu)”。

STEM教育的協(xié)作性就是要求學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)要包括“協(xié)作”和“會(huì)話”兩要素：讓學(xué)生以小組為單位，共同搜集和分析學(xué)習(xí)資料、提出和驗(yàn)證假設(shè)、評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果;同時(shí)，學(xué)習(xí)者通過(guò)會(huì)話商討如何完成規(guī)定的學(xué)習(xí)任務(wù)。需指出的是，小組學(xué)習(xí)最后的評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)以小組成員的共同表現(xiàn)為參考，而不是根據(jù)個(gè)人的表現(xiàn)進(jìn)行獨(dú)立評(píng)價(jià)。

STEM教育要求學(xué)習(xí)產(chǎn)出環(huán)節(jié)包含設(shè)計(jì)作品，通過(guò)設(shè)計(jì)促進(jìn)知識(shí)的融合與遷移運(yùn)用，通過(guò)作品外化學(xué)習(xí)的結(jié)果、外顯習(xí)得的知識(shí)和能力。設(shè)計(jì)出創(chuàng)意作品是獲得成就感的重要方式，也是維持和激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、保持學(xué)習(xí)好奇心的重要途徑。因此，設(shè)計(jì)是STEM教育取得成功的關(guān)鍵因素。美國(guó)學(xué)者莫里森認(rèn)為，設(shè)計(jì)是認(rèn)知建構(gòu)的過(guò)程，也是學(xué)習(xí)產(chǎn)生的條件。

學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)可以更好地理解完成了的工作，從而解決開放性問(wèn)題。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)、鍛煉能力、提高STEM素養(yǎng)，因此設(shè)計(jì)性是STEM教育的又一核心特征?？茖W(xué)在于認(rèn)識(shí)世界，解釋自然界的客觀規(guī)律，技術(shù)和工程則是在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上改造世界，實(shí)現(xiàn)對(duì)自然界的控制和利用，解決社會(huì)發(fā)展過(guò)程中遇到的難題。按照科學(xué)和數(shù)學(xué)的規(guī)律開展設(shè)計(jì)實(shí)踐是科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)與工程整合的重要途徑。

也有人提出STEAM的概念，強(qiáng)調(diào)在STEM中加入“Art”學(xué)科。這個(gè)“A”狹義上指美術(shù)、音樂(lè)等，廣義上則包括美術(shù)、音樂(lè)、社會(huì)、語(yǔ)言等人文藝術(shù)，實(shí)際代表了STEM強(qiáng)調(diào)的藝術(shù)與人文屬性。

STEM教育的藝術(shù)性強(qiáng)調(diào)在自然科學(xué)教學(xué)中增加學(xué)習(xí)者對(duì)人文科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的關(guān)注與重視，例如在教學(xué)中增加科學(xué)、技術(shù)或工程等相關(guān)發(fā)展歷史，從而激發(fā)學(xué)生興趣、增加學(xué)習(xí)者對(duì)STEM與生活聯(lián)系的理解以及提高學(xué)生對(duì)STEM相關(guān)決策的判斷力;再如，在對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)作品的評(píng)價(jià)中，加入審美維度的評(píng)價(jià)，提高學(xué)生作品的藝術(shù)性和美感。概括來(lái)說(shuō)，STEM教育的藝術(shù)性是以數(shù)學(xué)元素為基礎(chǔ)，從工程和藝術(shù)角度解釋科學(xué)和技術(shù)。

實(shí)證性作為科學(xué)的本質(zhì)(Nature of Science)的基本內(nèi)涵之一，是科學(xué)區(qū)別于其他學(xué)科的重要特征，也是科學(xué)教育中學(xué)習(xí)者需要理解、掌握的重要方面。STEM教育要促進(jìn)學(xué)生按照科學(xué)的原則設(shè)計(jì)作品，基于證據(jù)驗(yàn)證假設(shè)、發(fā)現(xiàn)并得出解決問(wèn)題的方案;要促進(jìn)學(xué)生在設(shè)計(jì)作品時(shí)，遵循科學(xué)和數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)律，而非思辨或想象，讓嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ淘O(shè)計(jì)實(shí)踐幫助他們認(rèn)識(shí)和理解客觀的科學(xué)規(guī)律。

總之，STEM教育不僅要注重科學(xué)的實(shí)證性，更強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科情景中通過(guò)對(duì)問(wèn)題或項(xiàng)目的探索，培養(yǎng)學(xué)生向真實(shí)生活遷移的科學(xué)精神和科學(xué)理性。

STEM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生要具備一定技術(shù)素養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生要了解技術(shù)應(yīng)用、技術(shù)發(fā)展過(guò)程，具備分析新技術(shù)如何影響自己乃至周邊環(huán)境的能力。在教學(xué)中，它要求利用技術(shù)手段激發(fā)和簡(jiǎn)化學(xué)生的創(chuàng)新過(guò)程，并通過(guò)技術(shù)表現(xiàn)多樣化成果，讓創(chuàng)意得到分享和傳播，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動(dòng)力。

STEM教育主張技術(shù)作為認(rèn)知工具，無(wú)縫地融入到教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生善于運(yùn)用技術(shù)解決問(wèn)題的能力，增強(qiáng)個(gè)人駕馭復(fù)雜信息、進(jìn)行復(fù)雜建模與計(jì)算的能力，從而支持深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。