夏立群

［摘 要］STEM教育在世界范围内逐渐兴起，对我国跨学科的科学教育具有积极的借鉴意义。跨学科教育既是知识教育本身的需要，又是现实社会的需要，跨学科研究所形成的系列成绩促进了相关教育的发展。我国很早就提出了跨学科或者交叉学科的科学教育倡议，但当前跨学科教育仍然存在很多问题。分析STEM教育的内涵、产生的原因及其局限性，能够为当前我国跨学科教育的发展提供积极的借鉴与启示。

［关键词］STEM；跨学科教育；科学教育

［中图分类号］ G640 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）01-0037-03

近二十年来，整个教育领域对STEM教育的兴趣呈爆炸式增长趋势。许多大学通过借鉴和探索STEM模式来进行学科建设与研究；中小学则尝试根据STEM来筹划课程改革或教学改革；在教育市场中，STEM更是一个“诱人”的词汇，各类教育机构纷纷打出STEM教育的广告，俨然已经将STEM（以及在STEM基础上纳入Art的STEAM）炒作成又一个吸引家长掏钱的概念。然而，STEM到底是什么？为什么提出STEM教育？它具有什么局限性？这些依然是模糊的问题，而回答这些问题，对当前我国教育尤其是跨学科教育的发展具有参考价值。

一、STEM教育的内涵及提出原因

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）的缩写，由美国国家科学委员会（NSF）在1986年提出，用以强调这四个学科在科学教育中的重要性。

关于STEM教育的定义，至今都没有一个统一的说法。究其原因，一是人们对科学、技术、工程和数学的定义仍缺乏共识，二是STEM并没有形成系统的、典型的成熟教育模式。从最宽泛的定义上说，STEM是一种教学方法，它通过整合科学、技术、工程和数学来实现跨学科教育，从而让学生从不同学科中学习知识和技能，以解决现实世界的问题。从教育内容上说，STEM不是一种特定的课程模式，因此，很难辨别STEM教育的具体内容到底是什么，事实上，任何与科学、技术、工程或数学有联系的教育设计都能被纳入STEM教育中。从教育形式上说，STEM教育也没有自身独特的、固定的教学模式，无论是纯理论的教学，还是纯实践的教学，或者是两者的结合，都能够应用STEM教育的理念。从教育设计上说，STEM教育并没有像特定的某个学科如数学一样，具有一个从小学到大学的完整的分阶段设计。不过，从教育目的上说，STEM教育较为明确，如Rodger Bybee [1]为了将STEM从“喊口号”转变为切实的教育行为，概括了STEM教育的几个目标：（1）个体的知识、态度和技能，以识别生活中的问题和难题，解释自然和社会，并就STEM相关问题得出基于证据的结论；（2）理解STEM作为人类知识、探究和设计形式的特征；（3）了解STEM是如何塑造我们的物质、智力和文化环境的；（4）作为一个能提出建设性意见的、关心社会的和具有反思意识的公民，愿意参与解决STEM的相关问题，并具有科学、技术、工程和数学的思想。这些目标和要求，大致涵盖了个体素养、社会适应、知识探究以及公共责任。因此，STEM教育更多的是一种教育理念，而不是一种实际的具体教育模式。

STEM教育的提出与发展既是教育本身的需要，又是现实社会的需要。STEM教育代表了一种思考社会现实与课程相结合的改革思路，思考如何重组教育内容与模式。一方面，从教育本身来说，现实世界的问题很少使用单一学科领域的知识来解决，学生在学校的受教育经历应该体现这一现实，这在一定程度上导致教育机构和教育者对STEM教育的日益关注。从理念上说，STEM教育是科学、技术、工程和数学的结合，因此，它通常呈现出一种跨学科的整合面貌，而不是在单一学科领域内展开。STEM教育的目的在于让学生有机会从整体上理解世界，而不是通过孤立的主题和学科来了解世界。另一方面，STEM教育是一种现实倒逼的结果，因为STEM教育被认为是促进国家经济增长和提高国家国际竞争力的有效途径。在过去的几十年里，世界各国对STEM教育的关注逐渐增强，各国尤其是美国在国家层面也推出了许多STEM导向的教育政策[2]。这些政策中的理念始终聚焦于帮助学生获得社会竞争所需的知识，说得直接一点，它的目的之一在于让学生找到工作。就业可能是当前最具代表性的教育改革话题，所以STEM教育很容易被教育政策所参考，因为STEM的四个学科与各个行业有着清晰的联系，无论是信息和通信技术还是电子商务，无论是食品还是医疗健康，科学、技术、工程和数学教育一直都是就业利器，因此也成为许多国家在教育扶持中的优先事项。

简言之，从知识教育层面来说，科学、技术、工程和数学之间有着内在的联系，因此，让学习者考虑和掌握它们之间的相互联系，对于其获取和应用知识来说都是有益的。从现实经济层面来说，STEM是各个国家在未来全球市场上的竞争领域，STEM教育就是为了这一竞争而培养更多高素质人才。这两个层面的目标，一个是微观的，一个是宏观的，两者相辅相成，由此培养出的人才有助于一个国家在全球经济市场的竞争中处于优势，而处于优势的国家将具有更多的科研经费以及更多的机会来培养有竞争力的人才，从而促进科学、技术、工程和数学的发展。

二、STEM教育对我国跨学科教育的启示

作为跨学科教育理念的其中一种，STEM教育对我国的跨学科教育具有借鉴意义。跨学科或交叉学科的教育与研究是一个持续的热点，包括诺贝尔奖在内的一些最引人注目的學术研究和进步，大都是通过跨学科领域的知识组合取得的，所以许多传统的学科领域正在通过整合其他学科的知识来加以拓展，从而形成新的知识发现。虽然多年前我国就已经提出了跨学科或者交叉学科的教育与研究，但不可否认的是，我们依然停留在传统的学科教育模式层面。在中小学以及高等教育中，最常见和最广泛的课程模式依然是严格按照学科来设计的，很少注意学科之间的相互联系。

跨学科教育滞后的原因众多。从教育理念来说，部分学校鼓励跨学科教育及研究的目的并不纯粹，大多是因为跨学科更容易产出科研成果或更容易获奖，学校的资金和教师的精力也因此更多地投放在容易产出的研究环节，而不是将目光真正聚焦于基础性的跨学科教育和教学领域。从教育者层面来说，跨学科教育的实现归根结底还是取决于实施教育的教育者，跨学科教育对教育者的综合学科能力要求远高于传统学科教育。跨学科教育由多个学科组成，所以教师本身不仅要精通自己的学科，还要精通其他学科。同时，普及跨学科教育，需要大量具有跨学科教育能力的教师，这一师资问题的解决需要一个较长的周期。从具体教学过程来说，跨学科教育需要综合性的课程设计。当进行跨学科教学时，大多数教师会在课程中加入本学科之外的其他学科知识，但最终目的仍然是以本学科为核心，这可能导致跨学科授课流于表面；同时，跨学科教育的内容也难以在现行各类学习考核中体现，习惯于传统应试教育的机构和教师可能会抵制跨学科教育模式。从学科壁垒来说，教育领域中的学科壁垒依然坚硬，教育者固有的学科领地意识依然很强，学术开放态度与合作态度并不足以形成良好的跨学科氛围和机会。这一点在跨学科的项目参评和专家评审，以及学生跨学科考研和获取第二学位等问题上有着清晰的现实体现。总的来说，目前的跨学科教育依然存在急功近利的“短平快”模式和“动物性”的领地意识，重视跨学科教育和研究所带来的红利，乐于“圈地”和摘取顶端的“果实”，却不愿对只有长期坚持才能见效的基础性工作付出精力。

STEM教育对上述问题具有积极启示。当前的许多现实问题需要科学、技术、工程和数学知识共同作用才能解决，而这些合力需要基于这样一些基本能力：创造性和创新性、批判性和逻辑性思维、识别和解决问题，有效合作和交流等。STEM教育有助于学生这种解决问题的能力或素质的形成。同时，STEM教育并不仅仅意味着在教育中整合科学、技术、工程和数学，而是一种教育思维的转变。STEM不仅是这四个学科的集成，也是教育中对各个学科之间壁垒的消除。事实证明，除少数研究人员外，社会中大多数的就业岗位都是跨学科的，即使是专业化程度极高的科研人员，也很难避免与其他学科的交叉。因此，为学生提供跨学科教育至关重要，这将提高学生在就业市场中的适应能力。高校应通过基础和综合的方式提升学生的知识、技能水平，从而帮助学生在未来适应跨学科的工作和学习。同时，STEM教育对于跨学科教育的启示还在于打破单一学科的狭隘视野。学科设置只是一种人为的设计，其目的在于方便识别，任何学科都无法抛开其他学科而自成一体。STEM教育的一个主要目标是无论学生是否选择从事STEM相关工作，都需要提高学生在科学、技术、工程和数学方面的素养，如批判性思维、解决问题的能力、创造力、协作能力等，因为这些素质不只是就业素质，也是个人生活以及适应社会的能力。随着全球化的发展，不同国家、不同文化、不同地域、不同学科领域之间的互动及合作越来越多，而拥有跨学科技能的个体能够更好地适应不断变化的世界。

三、STEM教育的局限性

虽然STEM教育具有许多值得借鉴之处，但并不能全盘照搬，这种教育模式本身在现实层面和教育层面仍然具有许多局限性。

从现实层面来说，无法回避的是STEM本身带有西方世界狭隘的民族主义和意识形态色彩。STEM从根本上说，是一个基于政治目的而产生的设计，而非纯粹基于教育规律而提出的教育设计。NSF在2009年《改善所有美国学生的STEM教育》公开信中，明确表明重视STEM教育的目的是“保持美国的经济繁荣和安全，以及美国在科学和技术方面的世界领先和指导地位”。也就是说，STEM教育是一个典型的基于资本逻辑的实用主义教育理念，提倡STEM教育的最根本的理由，并不完全是追求真理的知识需要，而是维持资本主义的科技霸权地位，以及培养出能够给国家带来竞争力和为社会创造更多财富的人，或者说最低目标是培养出不给社会带来负担的就业者，因此具有明显而强烈的功利化倾向[3]。这也是STEM教育被许多教育学家所批判的地方。

从教育层面来说，目前的STEM教育仍然未完成对不同学科的整合。STEM中四个学科的跨学科程度不同，并且与教育领域的联系程度有所不同，当前的STEM教育更多地体现了数学和科学的作用，而技术和工程的作用尚未得以展现。数学在STEM四个学科中作为一门正式的学科被定义得最清楚，它的基础作用已经在学校教育中得到了认可，当然，正是因为其学科边界的清晰性，数学教育本身很难进行跨学科教学，它也是STEM中最上游的学科，几乎可以独立存在而不依赖其他三个学科。而科学相对于数学来说，是一个十分宽泛的描述性术语，只有把它限定在一个特定的研究领域，比如生物学或者更狭窄的海洋生物学时，它才具有固定的含义，因此，其往往是作为独立的学科来进行教育的。科学严重依赖数学作为分析工具来拓展知识，科学教育的跨学科程度高于數学，但在STEM中仍然处于较低的位置。技术比科学更加广泛和模糊，它可以指人造的一切。如果不把有意义的技术指导与特定的活动联系起来，就很难表达它是什么。科学的作用是发现知识和推动知识发展，而技术应用知识，并通过抽象和具体的人工制品表现出来，这就决定了技术教育本身必然是综合的、跨学科的。工程学科与其他三个学科领域都不相同，因为从本质上说它是根据特定职业来描述的，特定职业领域的要求决定了其教学内容，如电气工程、信息工程、建筑工程、机械工程、航空工程、食品工程、冶金工程等。工程学是四个学科中最下游的现实领域，工程学直接涉及解决问题和创新，这两个主题在每个国家的议程上都是高度优先的。工程学是价值实现和财富产生的直接领域，它有选择地应用来自数学、科学和技术的知识，工程学教育作为应用教育来说是跨学科程度最高的。

然而，教育界的现实是跨学科程度较高的技术和工程较少参与STEM教育，而与教育密切相关的数学和科学的跨学科程度又比较低。技术和工程主要是解决现实问题，或者说更关心经济与利益问题，所以，技术和工程从业者相对于数学和科学从业者来说，更加远离教育领域尤其是基础教育领域。特别是工程学，其在中小学中开设的相关课程几乎为零，而在高等教育阶段作为公选课的可能性也微乎其微，这使得STEM教育理念几乎成为一种空谈。

四、结语

由于缺乏技术和工程在教育中的参与作用，STEM教育目前还没有一种成熟的模式，在学校教育领域中，它更多的是一种目标性的理念，而不是一种实际的操作过程。在教育市场中，STEM虽然火热，但也因为上述原因而停留在无实质性操作的概念炒作层面，在具体的教育培训中也大多是虚有其名而无其实。通过网络搜索，就可以发现最关心和最热衷于传播教育部关于跨学科或交叉学科最新通知与动态的，并不是公办学校及其教师，而是贩卖STEM或STEAM教育理念的教育培训机构。相对于STEM教育，相伴而生的STEAM教育更加受到热捧，原因在于相对于技术教育尤其是工程学教育，提供艺术教育显然对这个行业来说更加驾轻就熟，培训机构可以很好地利用STEAM这个“新壶”来装艺术培训的“旧酒”。

总的来说，STEM仍然是一个尚未实现的教育理念，但它为跨学科教育提供了较好的思路与方向。因此，需要发挥政府的政策导向作用，引入企业单位对教育的支持，进一步提高技术和工程学在教育领域的参与度[4]，基于工程学整合数学、科学和技术的教学内容，同时，要建立高质量的教师培训项目，确保工程学在学校科学教育中的连贯性。当然，值得说明的是，我国虽然没有类似STEM教育这样将工程学纳入跨学科教育的明确、系统的做法，但我国对工科教育及工科研究的重视程度不低于世界先进国家，因此，我们有理由对这一问题的解决保持相当乐观的态度。

［ 参 考 文 献 ］

[1] BYBEE R W. The case for STEM education： challenges and opportunities[M]. Arilington VA：NSTA Press，2013：70.

[2] 张端，和继军，李小娟.美国STEM教育的嬗变[J].自然辩证法通讯，2020，42（11）：94-100.

[3] 李刚，吕立杰.实现真正的STEM教育 [J].中国教育科学（中英文），2021，4（2）：84-91.

[4] 李慧，王全喜，张民选.美国STEM教育的探析及启示[J].上海师范大学学报（哲学社会科学版），2016，45（5）：144-152.

［责任编辑：刘凤华］