实现真正的STEM教育：来自科学实践哲学视角的理解

1、实现真正的STEM教育：来自科学实践哲学视角的理解【摘要】STEM教育作为一种重要的科学教育理念，包含注重打破学科壁垒的整合 教育、强调面向真实世界的情境教育以及培养问题解决能力的循证教育三重意蕴 然而，当前STEM教育的大规模发展使其陷入了功利化倾向与复制式扩张的困境 之中，需要来自科学实践哲学视角的深度反思以指引其未来发展方向在科学实 践哲学的考察视域i , STEM教育是一种从沉思科学到干预科学的介入性科学实 践，是一种从科学作品到科学过程的地方性科学实践未来STEM教育的真正实 现需要准确把握开放式终结的意涵并全面理解实验室生活【关键词-STEM教育&科学实践哲学&科学教育科学教育是科

2、学进步的基石，是科学人才培养的主阵地进入科学教育发展的新时期，STEM 教育作为一种重要的科学教育理念自1986年于美国提出后风靡全球，成为引领世界科学教育变革的 新方向，相关基础设施布局及研究成果几乎呈指数增长然而，这种粗放式、扩张式发展的STEM 教育开始让诸多科学教育研究者产生这是否就是真正的STEM教育、这是否符合STEM教育的真正 内涵、真正的STEM教育应该如何进行等有关STEM教育本体论与认识论方面的疑问。德国科学 家、哲学家马赫指出，“没有任何科学教育可以不重视科学的历史和哲学”，科学哲学是科学教育 中理解科学本质的最基本途径，是实现真正的科学教育的理论基础与思想来源，STEM

3、教育亦是如 此自20世纪90年代起,科学哲学从理论优位的传统科学哲学转向实践优位的科学实践哲学(Philosophy of Scientific Practice),成为观照和驱动科学教育前行与变革的全新引领基于此，为了深化 科学教育的内涵，保证科学人才的培养质量，以科学实践哲学为视角进行STEM教育的意涵解释具 有现实价值与长远意义一、STEM教育作为一种科学教育理念科学教育是立国之本，强国之基 21世纪的科学教育变革开始走向跨领域、综合化、全景式的 教育形态，越发重视对于综合运用不同学科领域的知识和方法来理解科学自然现象和解决实际问题 能力的培养，STEM教育的提出正是源于科学教育对自身的

4、反省和对未来的把握。目前,STEM教 育已经成为科学教育变革的重要理念，相比科学主题，它更加具体，相比科学事实，它更加整合。 STEM教育通过为学习者提供接近真实、富有现实意义的教学情境，促进学习者运用科学思维思考 问题，学会科学获取数据解释问题，找到科学解决问题的路径，回应新时代全球挑战对于高层次; 才培养的现实需求。(一)STEM教育的i涵理解当前，STEM教育正在全球轰轰烈烈地展开，美国最新STEM教育五年计划(20192023)的 发布，爱尔兰十年STEM教育政策(20172026)的印发以及我国STEM教育2029行动计划的实 施，将世界范围内大中小学STEM教育推向了一个新的发展阶

5、段。STEM教育受到如此关注绝非偶 然，其蕴含的核心理念主要包括以下三方面内容。注重打破学科壁垒的整合教育新学习：澳大利亚教育宪章指出，“新的学习将越来越跨学科，在复杂性和模糊性方面与知 识更深入地接触”。随着人类知识领域的不断扩张，学科边界逐渐变得模糊，学习者如果只进行分 科独立的学习将无法更好地应对瞬息万变的世界，整合教育越发受到广大教育者的重视并被认为是 21世纪人才培养的主要方式。STEM教育是科学教育领域中的一种整合形态，将科学、技术、工 程和数学四门学科整合在一起，打破学科壁垒，给予学生完整的知识学习。加拿大科学教育学者纳 森(Nashon)教授指出，STEM教育的最大价值是发现学

6、科知识间的内在联系，既立足每门学科， 又看到彼此间的渗透性。STEM教育使科学探究、技术素养、工程设计与数学思维作为一个综合 系统连接起来，并通过实践环节确保整个过程的协调运转，促进学习者的学习与现实生活结合 起来。强调面向真实世界的情境教育生活本身就是一连串问题的求解过程，与人们的生活、社区以及整个社会相关的问题常常是极 为复杂的。美国STEM教育领域代表人物乔森(Johnson)指出，STEM教育像是一种思考现实世 界的方式，帮助学生认识如何解决现实世界中的问题以及应对社会中存在的挑战。STEM教育秉 持面向真实世界的情境观，即教育不能只考虑学科知识而忽略更为真实的生活，不能将社会抽离于

7、学校之外。当学生以一种孤立的、不连续的方式学习时，他们往往对教育内容不感兴趣，因为这种 学习方式与实际应用缺乏联系。基于真实世界中的情境展开的STEM教育将知识在具体情境中还原， 让学生在实践过程中加深对知识的理解，将所学与所用紧密联系起来，有效提升其知识的迁移能力 和应用能力。培养问题解决能力的循证教育问题解决能力是让学生在充满疑问的世界中得以生存的基本能力，而获得证据是识别问题与解 决问题的关键步骤。PISA在问题解决能力的测评框架中指出，问题解决能力不仅是对于累积知识的 再现，更是调用各类累积知识分析问题、获取证据以理解问题与寻求证据支撑进而解决问题的过程。 2018年，美国发布制定成功

8、路线：美国STEM教育战略，特别指出未来五年内积极开展基于证 据的STEM教育实践，为培养学生基于证据的问题解决能力提供实践平台。如前所述，STEM教 育通过提供来自真实世界的现实问题，让学生围绕问题进行实践探究，以收集到的证据为线索进行 逻辑推理，最终整理形成解决问题的可行方案。（二）STEM教育的现实困境STEM教育的迅速发展源于新时代对创新人才的大量需求。当前，世界各国对于STEM教育的 推进表现出极大的热情，无论是幼儿园以及中小学阶段的课程建设，还是大学乃至研究生阶段的综 合实践，都在积极践行STEM教育的相关理念。然而，STEM教育过快的发展势头使其陷入多重争 议之中，主要体现在以下

9、两个方面。功利化倾向STEM教育诞生的主要目的是增强美国的创新能力与科技实力，提升其全球竞争力，具有明显 的功利化倾向。倘若STEM教育在后续发展中仍不能摆脱功利化色彩，将无法促进科学教育的真正 进步，也无法培养出真正的高端人才。正如弗洛姆（Fromm）在为自己的人中所指出的，功利 化教育的直接后果便是我不再是“我所是*，而是“你所需”。STEM教育的功利化倾向主要是以 功利性的标准来评判STEM教育行为，忽视学生的全面发展，目前主要体现在两个方面。一是将 STEM教育作为学校特色教育的学校功利化倾向。不少学校为了提升本校声誉，获得优质生源，以 提升学生科学素养为名引进STEM教育，开设STE

10、M课程，举办各类STEM活动，这在无形中增 加了学生的学习负担，使学生疲于应付和表演，失去了真正发展科学素养的机会。二是将STEM教 育作为争取升学加分的家长功利化倾向。STEM教育以提升学生综合素养为目标，与国家各类科技 竞赛的办赛方针相吻合，为了获得额外的升学加分，家长在这种功利化导向下强迫学生参加各类 STEM教育培训课程，背离了学生发展规律与个体发展需求。复制式扩张STEM教育的大规模发展意味着大规模的复制扩张，对STEM教育案例的简单拿来与复制展现 的仅是表面契合而本质割裂的STEM课堂。STEM教育的发展应该是基于地域、文化、资源及师生 等因素在模式、内容、方法等方面进行重塑，而非

11、机械复制。暴发式的STEM教育复制活动尽管能 带来暂时性的虚假繁荣，却无法形成长久的、深刻的影响，最终只能沦为对教育资源的大量浪费。 加拿大科学教育学者安德森（Anderson）指出，STEM教育的快速发展越来越呈现出工具化现象， 这种复制式扩张带来了数量凌驾质量之上的异化现象，使STEM教育朝着商品化的方向越走越远， 目前主要体现在两个方面。一是教育趋同性，商品文化在STEM教育中不断蔓延，标准化的STEM 教育资源在各级各类学校中打包配置，对学校固有学习文化造成了侵蚀。二是过度教育现象的出现，即超越国家、区域以及学校自身水平一味地大规模扩张STEM教育,过高的STEM教育投入并不意 味着培

12、养更多的优秀人才，反而可能造成教育资源的过度集中与大量浪费#）、科学实践哲学视域下的STEM教育STEM教育在科学教育深入发展过程中的重要价值是毋庸置疑的#面对大规模推进STEM教育 的舆论浪潮以及雨后春笋般的STEM学校建设行动,从科学哲学层面上析解与探查STEM教育背后 的思想，对于促进STEM教育的科学发展以及可持续发展是十分必要的#在科学哲学的发展史上, 科学实践哲学作为科学哲学研究的重要进步为理解STEM教育提供了全新的、独特的视角，成为深 化STEM教育认识与破解STEM教育困境的重要选择#（一）科学实践哲学及其对科学教育的影响传统科学哲学割裂了理论理性与实践理性的内在联系，认为理

13、论理性是理解科学理性的唯一途 径，科学的目标在于提出具有普遍性的、更好的理论，从而精确地表征与描述世界#随着对科学实 践的重新考察与审视，理论理性与实践理性的人为划界逐渐消弭，理论优位的科学哲学逐渐转向实 践优位的科学哲学，科学实践哲学开始兴起# 20世纪90年代,美国科学哲学家劳斯（Rouse）在海 德格尔、库恩以及福柯等人研究的基础上提出科学实践哲学，引发学界广泛关注#科学实践哲学结 合了欧陆解释学传统和英美分析哲学传统，对于科学的哲学讨论面向科学实践而不再是科学知识， 主张科学知识是地方性知识，是不具备普遍性的，所谓普遍性的知识不是去地方化的结果，而是标 准化的结果，并将科学视为介入世界

14、的方式而非观察世界的方式。正如劳斯所说，“我主张把科学 作为实践活动的领域加以理解”，“问题并不在于我们从世界的语言表征出发如何抵达被表征的世 界本身，我们已经在实践活动中参与了世界，世界就是我们参与其中的那个东西”。科学实践哲学 已经成为科学哲学的最新动向，主要包括两条研究进路：一是以劳斯为代表的解释学进路，追究探 查科学实践概念的意义并解释认识论等相关重要论题；二是以哈金（Hacking）为代表的实验室进 路，通过观察实验室这一科学实践的具体形态阐释科学实践与理论的关系#科学实践哲学的形态是一种半诠释形态#海德格尔在其著作存在与时间中论述了生活世界 及其意义如何在人类日常实践中生成，并指出

15、人类日常实践本身已经体现了对于世界的解释，不同 的实践方式反映出人们不同的“存在方式。科学实践哲学的兴起倡导了一种新的哲学观，为科 学实践的重构提供了理论指导，对科学教育基本理念的深入发展产生了深远的影响，这主要体现在 以下两个方面。一是科学实践哲学对于科学本体论的观点影响了科学教育的目标#传统科学哲学 重视科学现象的理论解释，认为科学是对于客观世界的准确描述，强调科学教育中对普遍性的科学 知识的教授以及学生应该学会什么和理解什么，学生作为科学观察者的角色存在；而科学实践哲学 将科学本身视为一种存在方式，实践成为知识进而成为实在的界定者，科学哲学的本体论工作将经 验性地考察科学实践的建构过程#

16、科学实践哲学指导下的科学教育不再将科学知识视为客观性、封 闭性以及终结性的，而是开放性、过程性与实践性的统一#二是科学实践哲学对于科学认识论的观点影响了科学教育的方法！科学实践哲学认为介入科学才能发现科学是什么样的，“科学研究与我们 所做的其他事情一道改变了我们，也改变了世界得以被认识的方式！我们不是以主体表象的方式来 认识世界的，而是作为行动者来把握、领悟我们借以发现自身的可能性！从表象转向操作，从所知 转向能知”。2013年4月，美国发布新一代科学教育标准(NGSS),用科学实践(scientific practice)替换科学探究(scientific inquiry)作为科学教育的重要

17、内容，科学教育开始指向学生的日 常实践，学生的科学学习从“在手转变为“上手”，不再简单重复已存在的思维模式，开始对可 能性领域进行实践探索。(二)STEM教育的科学实践哲学理解科学哲学的发展必然带来科学教育的变革，进而影响科学教育的课程和教学，为科学教育应该 教什么和怎么教提供理论依据。科学实践哲学对于传统科学哲学具有超越性，为全面认识STEM教 育这一科学教育理念提供了认识论和方法论基础，以此来解释STEM教育表象、深挖STEM教育内 涵、解决STEM教育问题可以获得新的启示。从沉思科学到干预科学：STEM教育是一种介入性的科学实践传统科学哲学普遍认为科学的发展是科学理论自身的逻辑演进而无视

18、科学发展的细节，基于规 范框架用逻辑取代真实的历史实践过程，制作出超越性、普适性的理想理论！哈金指出，如果我们 一直作为知识的旁观者，则永远不能从表象中逃逸出来，永远不能与我们的世界携手共进，永远不 能从上演剧目的内在意义中知道演员究竟在表演什么。沉思的传统科学哲学是被动的科学哲学， 削弱了行动者对自然科学研究的能动理解，忽略了人们在科学实践中通过实验仪器与科学绞合 (mangle)在一起，共同创造出科学知识和科学理论的过程。皮克林(Pickering)使用“实践的绞 合来描述科学实践中遇到的困难抵抗与采取的策略调整的辩证过程，人的形态与物的形态相互重 构。科学实践哲学视域下的科学不是观察和描

19、述世界的科学，而是介入世界并作用于世界的方式， 是行动者与世界之间不断交互的一系列连续活动。科学哲学从表征科学到干预科学的转向让科学摆 脱了理论的、概念的、离身的形象，建立起日常的、实践的、具体性的形象，使所知变为能知。作为一种科学实践活动，STEM教育的根本不是让学生去表征世界，而是去介入世界;不是观 察和描述世界，而是操作和改变世界，应让学生真正发现这个世界是什么样的。这一过程既塑造了 学生，也塑造了世界。当前的STEM教育实践活动过度功利化地关注STEM教育实践结果的理论形 态，而无视产生结果的整个实践过程，往往是在对实践结果作科学史式的回溯时才意识到实践过程 的重要作用，忽略了科学研究

20、的介入性特征，这使学生看到的不是自己看到的世界而是他人给定的 世界。因此，STEM教育需要重新审视学生在教育过程中的介入性角色，让学生感受到这种知识的 双向形塑与建构。从科学作品到科学过程：STEM教育是一种地方性的科学实践科学实践哲学不再就科学论科学，而是将科学放在实践活动的历史过程中生成自身的真实过程 与本质特性。但科学实践哲学并不排斥科学理论，而是将宏观理论与微观实验共同纳入科学实践这 一基本范畴之中。科学作品是科学研究在某个确定时期内得出的稳定结果，例如公认的理论或实验事实等！传统科学哲学强调科学的有效性与稳定性，通过科学史的回溯性重构将科学发现的语境辩 护归结于心理学或社会因素，过分

21、强调科学作品而忽视科学作品产生的真实科学过程。劳斯在 涉入科学中对科学实践作了解释学阐释，“实践不仅仅是行动的模式，也是对世界的有意义的构 造。很容易理解发生于这个世界中的行动，因此，实践把它借以发生并且发生其上的对象与它得以 发生的场景合并起来”。也就是说，科学作品的产生必然受到地方性场所、技术设施、特定的人员 网络等因素的影响，只具有确定时间内的有效性与稳定性，对于这些“现实秩序”有着极强的“情 境依赖”性，一旦面临新的情境与资源，科学就要进行新的反思、重构、辩护与批判过程！STEM教育过程中学生获得的知识也需要同具体实践情境联系在一起，这包括科学实验室中的 条件和设备以及参与人员等，ST

22、EM教育活动的开展难以逾越教师、学生、学校等地方性制约。 STEM教育发生在特定情境的教室或实验室中，该教室或实验室便是STEM教育得以解释的场所， 这种解释包含着时间维度和空间维度的双重意义。在从一个情境转移到另一个情境时，有关STEM 教育解释成立的条件便会发生变化，必须通过“转译&过程以适用于新的情境，而新情境中的 STEM教育在内容上会具有新的特点，这也是STEM教育传播和推广的过程。因此，脱离地方性制 约来谈STEM教育的扩张式发展数据是毫无意义的,成立了多少所STEM教育学校，购置了多少件 STEM套装，并不能代表STEM教育实质意义上的推广，STEM教育必须在具有地方性特征的实践

23、 中进行深度理解。只有基于某些对象的STEM教育，没有放之四海而皆准的STEM教育，STEM教 育理念在特定情境中生成并获得辩护。三、促进STEM教育的真正实现科学实践哲学将科学视为一种特殊的人类实践活动，认为科学不是对理论的检验和建立，而是 通过发明发现各类成果与开发工具介入社会、介入自然！这一观点恢复了科学的本来面貌，是对科 学本质认识的一种超越，从根本上冲击了现阶段理论优位的科学哲学观念！科学实践哲学关于科学 的新理解对当前的科学教育有着重要的引导价值。在科学实践哲学的观照下，STEM教育不能进行 随波逐流式的发展，科学教育领域应对现阶段STEM教育发展中的各类迷茫问题认真反思并适时规

24、范，促进STEM教育的真正实现,发展学生对真实科学研究的认识。基于上述有关STEM教育的分 析以及科学实践哲学视角下对STEM教育的解读,未来的STEM教育应适应科学实践哲学观念，让 学生获得真实性的学习经验，这需要把握以下两方面内容。（9）要准确把握开放式终结的意涵科学实践哲学考察了科学的真实过程、行进特性以及各种异质性要素（如社会、心理、文化） 在真实实践中的相互作用与彼此塑造，指出我们在建造世界的同时世界也在建造着我们，且这种建 造是具有地方性的。作为一种新的知识观念，科学实践哲学提出的科学知识是地方性知识打破了 科学知识是普遍性知识的神话，划定了科学知识有效的实践空间（如巴斯德发明的炭

25、疽疫苗在德国 有效却在意大利无效，是因为意大利没有意识到科学知识的有效性，没有形成炭疽疫苗发生效力的 情境条件），即知识的产生与辩护总是处在特定的地点、条件和情境之中，地方性知识产生情境的 扩展才能带来知识效力范围的扩展，这给予所有的知识以平等的地位和认可，同时将地方性与普遍性统一起来，消解了 “李约瑟难题”中对于东西方科学技术发展的疑惑。科学实践哲学对于地方 性知识的阐释将知识限制在实践境况之中，但也因境况中异质性要素之间的耦合变化而呈现出多元 性与生成性特征，全面准确地刻画了科学在历史发展进程中的动态性与开放性$正如皮克林所强调 的，科学是正在真实实践中进行的，并以“开放式终结” （ope

26、n-ended）的方式进行多异质性要素耦 合扩展的人类实践活动。STEM教育的提出一开始就具有明显的地方性色彩，是美国政府综合考虑未来人才培养及本国 国力增强等各方面因素相互作用的结果$尽管STEM教育由美国本土发源后在全世界受到欢迎，但 其作为地方性知识的根本属性无法抹掉$因此，需要深切认识到不同地域STEM教育过程中物质的、 仪器的、社会的、文化的等所有要素的差异对STEM教育结果的影响，将STEM教育视为一种“开 放式终结”的实践活动$这主要体现在两个方面$ 是对STEM教育的整体发展要关注地域差异$ 任何STEM教育模式都是情境性的，完全重复实践是非常困难的，大面积推广STEM教育必然

27、需要 相同或相似情境的扩展才能达到相同或相似的作用效果$库恩曾说：“到1959年初我才终于领悟到， 根本就不需要那样一种一致他们如接受一组足够多的标准事例，就可以模仿这些事例开展以后 的研究工作，不需要一致同意的哪些特征使这些事例成为标准的，也不需要为这些事例辩护。”在 不同地域文化以及经济条件的背景下，对STEM教育进行盲目性扩张并不能形成完整的、持久的人 才培养体系，不同地域要基于自身差异对STEM教育进行持续不断地建造$二是对STEM教育的情 境实践要关注知识开放$在真实情境中开展STEM学习已经成为当前STEM教育中广泛遵循的准 则，但知识普遍化、标准化的幻象让从小学就受到知识规训力量

28、影响的学生缺少对STEM教育中知 识的怀疑和批判，只能选择被动学习和接受$事实上，STEM知识的形成是学生在实践中的双向建 造，学生既要认识到STEM知识的相对确定性（某些科学概念、科学理论等），又要看到知识实践中 的过程性与生成性（不同仪器设备条件下形成的科学知识），避免绝对化的理解和认识$因此，教师 需要在STEM教育中贯穿双向形塑的思想，让学生明白知识的生成不是单一且固定不变的，而是个 体、设备、文化等相互冲撞、彼此交织形成的，要以“开放式终结”的方式看待知识的发展变化$（二）要全面理解实验室生活实验是科学实践的具体形态，探查观察、实验和理论三者之间的关系是科学哲学的重要内容$ 传统科学哲学认为观察与实验承担着为建构理论提供证据以及检验理论的作