_科学_技术_工程与数学_教育运_省略_英属哥伦比亚大学Nashon教授_李雁冰.pdf

书书书 2014 年第 11 期 总第 328 期 GLOBAL EDUCATION Vol 43 No11 2014 科学 技术 工程与数学 教育运动的本质反思与实践问题 对话加拿大英属哥伦比亚大学 Nashon 教授 李雁冰 摘要 科学 技术 工程与数学 Science Technology Engineering and Mathematics 简称 STEM 教育是由美国发起 主导并正在兴盛于世界各国的一场教育运动 它的提出 主要因 应于国际竞争 社会高科技的发展等对人才的需求 这决定了其功利主义特点 因此 当我 们思考 STEM 的教育价值时 必须将其功利主义框架转化为知识创造框架 追寻 STEM 的知 识价值和教育内在价值 在此意义上 先于 STEM 而产生的科学 技术与社会 Science Tech nology and Society 简称 STS 教育 更具学术的背景和基础 可以作为改造 STEM 教育的合理 框架 此外 我们还应深入探究 STEM 各相关学科自身的价值 并在此基础上寻求它们之间 相互融合的价值和可能 关键词STEM 科学与技术教育 STS 作者简介李雁冰 华东师范大学课程与教学研究所副教授 上海 200062 Samson Nashon 博士是加拿大英属哥伦比亚大学 UBC 课程系教授 专业领 域为科学教育 Nashon 教授的研究兴趣广泛 包括科学教育 课程研究 行动研 究 教学法 元认知与学习 认知方式 研究设计与方法 教师教育等 他对科学 教育的研究 特别关注学生根植于文化背景对科学所做的选择性理解 以及学生 随着能力水平的变化而进行的调适 他的研究以质性研究为主 主要运用当代 建构主义的理论成果 对科学教育进行审视 由于拥有高中物理和数学教师的 经历 Nashon 教授特别注重检验理论与课堂教学实践的关系 反思科学课程的 本质以及课程资料应如何教授 他还重视学生的前概念 preconceptions 在学习 这些资料时所起的作用 因此 发端于美国 当前兴盛于世界各国的 STEM 教育 运动也自然引起了他的研究兴趣 笔者暑期在 UBC 短访期间 就 STEM 教育的 本质及相关实践问题与 Nashon 教授进行了对话 笔者 Nashon 教授 中国当前如火如荼进行的新课程改革中 科学教育是其 核心内容之一 自小学至初中设置了作为综合课程的 科学 近年来 STEM 教 3 本文系作者主持的国家社会科学基金教育学一般课题 我国科学教育的历史发展与价值转型研 究 课题批准号 BHA100056 的研究成果之一 育引起了越来越多的中国科学教育工作者的兴趣 您是专门研究科学教育和 STEM 教育的国际知名学者 能否谈谈您对 STEM 的理解 Nashon 我对 STEM 教育有着与通常认识不同的观点 正如我在今年 第三 届 STEM 国际研讨会 主题报告中所阐述的那样 我们集中了国际上的一些课 程学者 围绕 STEM 话题定期举行国际研讨会 第一届 2010 年在澳大利亚昆士 兰大学 第二届 2012 在北京师范大学 第三届 2014 年在这儿即英属哥伦比亚大 学 第四届 2016 年将回到北京师范大学 概括言之 STEM 是由美国发起并主 导的一场运动 加拿大正在适应并迎头赶上 在今年国际研讨会的第一个主题 报告中 来自澳大利亚的 David Clark 博士提出了这样一个问题 STEM 的理论 框架是什么 为什么把这四门学科综合起来 它要应对的挑战是什么 我认为 这是理解 STEM 首先需要解决的问题 把科学 技术 工程 数学四门学科综合 起来 究竟产生了哪些不同之处 我对此问题的看法是 我们应当理解这四门学 科是如何被综合起来 如何相互促进 将之综合起来的理论依据和框架 这是理 解 STEM 的更好视角 在理解 STEM 时 很重要的一点是 我们不能试图忽视 STEM 中每一门学科的独立价值 每一门的知识是如何发明的 恰恰相反 理想 的 STEM 教育是关注不同学科知识间的相互影响 一门学科知识的发明如何影 响到另外的学科 一门学科的发展如何建立在其他学科的原理和进步之上 比 如 数学建模 mathematical modelling 旨在简化我们对自然体系的认识和控制 这促进了我们对技术的理解和运用 这是数学和技术的联系 如果技术为我们 带来了发明和创造 那它背后一定有相应的科学原理和依据 这就是技术与科学 的联系 如此等等 总之 发现学科知识间的内在联系 是我对 STEM 本质的理 解 笔者 我很欣赏您对 STEM 的独到见解 如果我们试图进一步理解 STEM 的实质 恐怕至少需要解决两个问题 第一 STEM 中的各学科究竟是一种怎样 的关系 它们间某一门或某几门存在优先性呢 还是一种或多种方式紧密地融合 为 一门学科 即把 STEM 视为一门新学科 第二 STEM 产生的社会背景是什 么 它与人们的社会生活是怎样的关系 我们不妨先从第一个问题谈起 Nashon 是的 这确实是理解 STEM 本质无法回避的问题 关于第一个问 题 我突然想到我和一个科学教授在 1989 年相遇时讨论的一个话题 哪一门学 科是先出现的 是科学 还是技术 这很难回答究竟是谁先出现的 有点像是先 有鸡还是先有蛋的问题 我多年以来坚持的观点是在科学教育与技术教育两门 学科之间建立联系 科学与技术之间相互干预 相互影响 当你说二者谁第一 谁第二的时候 你不可能看到二者之间的相互干预 相互渗透的关系 科学 技 术 数学彼此间相互渗透 相互干预 工程深嵌于技术之中 总之 既立足于每一 门学科的特殊性 又看到彼此间的渗透性 干预性 这对学科的研究和发展是至 关重要的 亦是 STEM 教育的价值所在 遗憾的是 当前的 STEM 却主要是一个 功利主义框架 笔者 这实际上已牵涉到 STEM 诞生的社会背景及其与社会生活的关系 4 我们怎样才能秉持一种批判眼光 让 STEM 走出功利主义的框束而健康发展 Nashon 当我们追溯 STEM 产生的社会背景的时候 这是耐人寻味的 科学 本身不能生产东西 孤立的技术也不能 单独数学更不能 只有把科学 技术和数 学结合在一起的时候 我们才能够生产计算机和其他高科技产品 这是人们提 出 STEM 这一框架的直接原因 我的观点是 从其诞生的背景看 STEM 具有功 利主义的性质 要知道 这个框架产生于美国 它以制造产品为直接目的 可以 说它在性质上纯粹是功利主义的 它的探究动力是制造产品并为市场服务 因 此 当我们思考 STEM 的教育价值的时候 必须将这个为市场服务的功利主义框 架转化为知识创造框架 追寻 STEM 的知识价值和教育内在价值 否则会让原本 功利主义的科学教育雪上加霜 这是我对 STEM 的基本看法 我并未直接以 STEM 为题发表过许多论文 我的观点主要渗透在我对科学 数学 物理教育的 相关论文中 笔者 是的 我在研究 STEM 的过程中 也深深感受到其功利主义倾向 我 发现有些西方学者 包括美国学者也意识到这一问题 比如 有的美国学者将艺 术 art 纳入 STEM 之中 使之变为 STEAM 即 科学 技术 工程 艺术 数 学 在整个世界 向右走 趋向保守的今日世界 我们如何从事 STEM 教育 怎么将 人的因素 加进去 您怎么看 STEAM 教育 Nashon STEAM 是另一个与之相关的运动 依然发源于美国 其主要原因 依然是为了钱 因为 STEM 汇聚了很多经费 为了获得钱 人们想出了 STEAM 这一名称 问题在于 为什么要将艺术整合到 STEM 中 更大的争论 在于 如何将艺术与 STEM 融为一体 要创造名副其实的 STEAM 教育 还必 须深入研究不同学科之间的关系 艺术当然很好 这是一门很有价值的学科 但是 当我们试图把艺术或其他学科继续整合进 STEM 中的时候 需要深刻理解 每一门学科自身的进展及不同学科之间的内在联系 否则我们无法促进学科的 进步 例如 科学 技术 数学均与艺术存在内在联系 在英国 艺术被视为数学 的一部分 同时数学也被视为高级的科学 如果回到科学教育史 我们会发现另外一个思潮 STS 教育 该思潮产生 于 STEM 之前 STS 最早的时候叫 STSE 这里的 E 是指 环境 environ ment 后来人们意识到 环境 大致是 社会 society 的一部分 故将 E 剥离 并取消了 因此 倘若 艺术 大致是数学的一部分 我认为也不必继续向 STEM 中添加了 如果采用 STEAM 也会有些专业人员把 A 理解为 architecture 建筑 而这又会和 工程 重复 总之 我们应努力理解 STEM 的实质 而不应 为了获得经费而立太多的名目 笔者 您的观点很有启发 事实上 STS 不单单是一种教育思潮 它更是一 种把科学 技术的发展与社会整体发展相关联的文化思潮 哲学思潮 就目前来 看 它的思想文化底蕴及脉络走向 远比 STEM 来得深厚扎实和圆融正大 此 外 我还想补充一点 无论将多少种学科整合在一起 最根本的还是要考虑谁来 学 谁来教 也即人的发展问题 学科整合应将人的发展置于核心 否则不过是 5 另一种形式的学科中心论 也无法根本摆脱教育的功利主义和工具主义倾向 您能否再谈谈如何根据社会适切性的需要改造 STEM 的思路 Nashon 我认为应基于 STS 教育的理念理解并改造 STEM 教育 我们应重 新回到 STS 教育 比较 STEM STS 是一个更理想的框架 因为它充分体现了科 技教育的社会适切性和社会责任感 倘脱离了 STS STEM 必然走向功利主义和 工具主义 STS 是 STEM 之基础 而且 STEM 中的 E 亦可包括在 society 社 会 之中 笔者 让 STS 变成 STEM 的思想和价值基础 充分关注 STEM 的个人发展价 值和社会适切性 使 STEM 真正摆脱其本有的功利主义与工具主义 这是发人深 省的观点 包括中国在内的广大发展中国家最需要这种观点 最需要发展适合 本地需要的科学教育 而不能简单随美国的风潮而 步亦步 趋亦趋 Nashon 正是这样 我和我的同事们在从事科学教育研究的时候始终把 地 方性 local 置于核心 科学总是处于过程之中 科学教育亦当回归过程 科 学既可改变社会中既有的问题 亦可为社会问题所改变 因此 科学教育应始终 与社会问题相联系 这是 STS 教育的核心观点 亦应成为今日 STEM 教育的思 想基础 笔者 让我们再回到 STEM 中的 E 进行思考 这里的 engineering 工 程 的功能究竟是什么 是统合数学与科学技术的连接点吗 我们过去很少在 基础教育中谈 工程教育 现在为什么强调它 Nashon 我很欣赏你这种对 engineering 问题的质疑与反思精神 回答这 个问题需要探询 STEM 框架最早提出者的学术背景 这批最早提出者大多源自 各类工程学院 他们的假设是 学生修习 STEM 课程以后 可以发展工程素养 最终进入工程行业 问题在于形形色色的 STEM 课程的侧重点究竟在哪里 修 习了该课程后就能够进入工程行业吗 教育的问题远非如此简单 进一步讲 我不认为 STEM 的最早倡导者们对 engineering 这一术语有着清晰的哲学假 设 他们很可能是为了吸引各类 工程公司 的注意 以获取更多经费 事实上 也确实有些公司支持这一研究 而我认为这是很糟糕的 因为它强化了科学教育 的功利主义 当然 我们也应看到 在科学教育中增加 engineering 这一内容会 使之大大丰富 历史地看 没有 engineering 就没有数学 也没有科学和技术 就我个人的观点来看 发现这种内在联系很重要 而置于内在联系之中的 en gineering 可称之为 丰富的工程教育 enriched engineering 这是我对这里的 E 的反思与理解 笔者 如果进一步回到历史来反思 今日的 STEM 和 20 世纪以来持续百年 的 设计本位学习 课程 project based learning PBL 有联系吗 Nashon 这也是一个好问题 当我们把 设计本位学习 PBL 理解为一种 教学策略 STEM 当然可以采用这种策略来实施 PBL 是一种问题解决 problem solving 取向的课程与教学策略 其核心是找到供学生探究的问题 在探究过程 中学习课程 我个人主张 STEM 应采用这种教学策略 但我们还应意识到 6 PBL 不仅可以用于 STEM 这种综合学科 也可以用于单科之中 STEM 可以用 PBL 的方式来教学 但现实中也有人采用了其他方式 因此 STEM 与 PBL 存在 交叉 但不是一回事 笔者 我们已经谈及 STEM 的教学策略问题 这直接关系到 STEM 的教育 实践问题 具体言之 STEM 的教学是探究或问题解决为主呢 还是以其他方式 为主 还是兼容并包采用各种方式 Nashon 我本人主张探究或问题解决的方式 但现实中各种方式均被采用 兼容并包的教学策略是目前 STEM 教育实践中所采用的 我在这里想强调的另 外一个观点是 STEM 的最早提出者和许多后来倡导者是把 STEM 当作一种教 育愿景 vision 来对待的 STEM 本身是以制造产品为特征的 作为一种愿景 则意味着可以把这种 制造产品 的实用策略推广于一切学科之中 不仅包括物 理 化学 还包括历史 地理 甚至英语和艺术 STEM 的教育哲学观是值得深入 反思的 笔者 如果这样 不仅 STEM 是功利主义的 而且整个教育将被彻底功利化 这会引发新的教育危机 我认为基于 STS 的理念重建 STEM 由此发展一直 好 的 STEM 理念是至关重要的 因为当一种思潮流行的时候 它的影响总是全局 性的 Nashon 是的 我们不得不重提前面的观点 即保持对 STEM 的批判意识 超越作为一种 功利主义运动 的 STEM 教育 客观地讲 STS 教育更有意义 更 具学术的背景和基础 它不仅适应当前信息社会 多元文化社会的需要 而且接 续了历史上的改造主义思潮 杜威的民主教育观 如此等等 笔者 当前让 STEM 摆脱功利主义和工具主义的基本策略是使之与 STS 之 间建立联系 使 STEM 成为 STS 的 升级版 我还想问一个问题 您如何理解 STEM 教育的教师准备 教师培训或教师教育问题 Nashon 该问题与我们对 STEM 的反思 理解和观点有着内在联系 首先 我们一定培养职前或职后教师对 STEM 问题的反思和批判意识 不能使他们沦 为功利主义教育的 被操纵者 和实施者 其次 我们要培养教师的课程意识和 课程开发能力 教师要有能力根据情境的需要而开发 STEM 课程 不能成为别 人提供的 课程包 的传递者和被动实施者 再次 要把学生在 STEM 中的学科 知识和学科教学知识很好地结合起来 笔者 我很同意您的观点 我个人认为 就从事 STEM 教学的教师而言 其 在一门或几门学科的素养的深入和其综合素养同等重要 倘若一个教师缺乏深 厚的学科素养 必然导致 STEM 教学的庸俗化 会产生 1 英寸厚 1 英里宽 的 STEM 课程 如果教师缺乏综合素养 即建立学科之间及学科与社会和个人的 关系的能力 STEM 课程会变成几门学科的拼盘 其综合性也将不复存在 Nashon 我完全赞同您关于 STEM 教师素养的看法 正如 学科教学知识 pedagogical content knowledge PCK 这一概念的提出者舒尔曼 Lee Shulman 教授所言 一个教师的学科素养越强 其对学科的转化或翻译能力也会相应增 7 强 有些 STEM 教育的研究者 当考虑到该学科的教师专业素养时提出了 TPCK 这一概念 即 技术学科教学知识 technology pedagogical content knowl edge 这意味着从事任何一门学科的教师都应通过持续发展本学科的 PCK 而使自己不断发展专业素养 而这不能只是依靠某一时期的教师培训实现 而 应学会在工作过程中从事教师研究 笔者 谢谢您接受我的访谈 我们相信 STEM 教育运动出现在今天有它的 合理性和必然性 只要我们本着教育的初心去关注并支持它 它就一定能够为 我们的学生成长和社会发展做出贡献 eflecting the Nature of STEM and Its Practical Problems an Interview with Professor Samson Nashon at University of British Colombia in Canada LI Yanbing Institute of Curriculum and Instruction East China Normal University Shanghai 200062 China Abstract STEM is an educational movement that was initiated and conducted by Americans and are sprin