STEM教育理念与跨学科整合模式
一、STEM教育及其发展
STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四门学科的简称,强调多学科的交叉融合。STEM教育并不是科学、技术、工程和数学教育的简单叠加,而是要将四门学科内容组合形成有机整体,以更好地培养学生的创新精神与实践能力。
STEM教育(STEM Education)源于美国。美国科学教育学者最早于20世纪50年代提出科学素养概念,并得到了其他国家科学教育学者的普遍认同,认为提高国民的科学素养是提升国家综合实力的关键。这与20世纪前半叶科学的迅猛发展是分不开的:那时科学在公众心中是万能的,科学被认为是社会发展进步的不竭动力。随着科学知识体系的相对稳定,以及技术和工程给生活带来的翻天覆地的变化,技术素养等因此进入公众视野。例如,斯坦福大学赫德教授1975年指出:“技术素养与科学素养应当并列成为科学教学的主要目标”(Hurd,1975)。
到20世纪90年代,美国国家科学基金会首次使用STEM描述涉及一至多门STEM学科的事件、政策、项目或实践(Byhee,2010)。在此之前,常见的缩写是SMET,即科学(Science)、数学(Mathematics)、工程(Engineering)和技术(Technology)。例如,1986年,美国国家科学委员会发布《本科科学、数学和工程教育》报告,首次明确提出“科学、数学、工程和技术教育集成”的纲领性建议,SMET因而被视为STEM集成的开端(朱学彦等,2008)。
2001年后,STEM逐渐取代SMET,成为四门学科的统称。在小布什两届任期内,STEM作为新概念不断出现在美国各种改革政策和项目甚至法律中(赵中建,2012)。例如,2007 年8 月,美国国会通过《国家竞争力法》,批准2008 年到2010 年间为联邦层次的STEM 研究和教育计划投资433 亿美元;同年10 月,美国国家科学委员会发布报告《国家行动计划:应对美国科学、技术、工程和数学教育系统的紧急需要》,警示美国时刻不忘加强对学生开展STEM 教育。
奥巴马总统执政之后,对STEM 教育的重视提升到新的层次。上任初,他便颁布了《美国振兴及投资法案》,将增加财政投入支持STEM 教育写进法案;第一任期内,奥巴马先后宣布实施“竞争卓越计划”“为创新而教计划”以及“新科技教育十年计划”等,不断加大对STEM 教育发展的关注度与投入力度,对确保美国国际竞争力产生了深远影响;2014年,白宫和美国教育部提出STEM 国家人才培育策略,针对中小学STEM 教育提出实现各州STEM 创新网络合作、培训优秀STEM 教师、建立STEM 专家教师团、资助STEM 重点学校和增加STEM 科研投入等切实、具体的规划,受到世界的广泛关注(杨光富,2014)。
值得注意的是,美国STEM 教育的推广不是在政府指导下单纯依靠学校推动,而是动员了全社会特别是企业界的力量。正如奥巴马总统指出的:“国家的成功取决于美国在世界创新中的作用,所有首席执行官都应该知道公司的未来取决于下一代员工的创新能力,而这又取决于今天我们怎么教育学生——尤其是在STEM 方面。我们的成功不能单靠政府的支撑,还要依赖于教师、家长、企业、非营利机构和更广泛的社区等”(Sabochik,2010)。在美国,盖茨基金会和纽约卡内基公司支持一百多位企业CEO创建“变革方程”公益机构。他们通过利用资金、独特的资源和影响力试图(钟柏昌等,2014):1)促进STEM公益教育事业;2) 激励青少年学习STEM;3)推动基于STEM的教育改革。同样,英国为了促进企业职工参与学校的STEM 教育,仅2009-2010学年就花费约1300万英镑专项经费(其中,国家级机构投入约700万英镑;各地相关机构投入约200万英镑;企业投入约400万英镑) (Mann,2012)。
从教育目标来说,STEM 教育的基本目标是培养学生的STEM素养。美国州长协会(National Governors Association)2007年颁布的“创新美国:拟定科学、技术、工程与数学议程(Innovation America:Building a Science,Technology,Engineering and Math Agenda)”共同纲领中指出,在知识经济时代,只有具备STEM素养的人才能在激烈竞争中取得先机,赢得胜利。他们认为,STEM素养是个体在科学、技术、工程和数学领域以及相关交叉领域中运用个人关于现实世界运行方式的知识的能力(秦炜炜,2007)。显而易见,STEM素养包含了科学素养、技术素养、工程素养和数学素养,同时又不是四者的简单组合:它包含运用这四门学科的相关能力、把学习到的零碎知识与机械过程转变成探究真实世界相互联系的不同侧面的综合能力。STEM作为一个有机整体,有其独特的内涵与特征。
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