STEM教育的整合争议与出路探索

【摘要】自STEM教育引入国内以来，教育界对其内涵争论已久。与美国旨在培养应用人才与获取科技霸权地位不同，我国大力发展STEM教育的目标在于解决现有单科教学体系的弊端，以学科整合的形式推进培养创新型人才。在加入艺术后，STEAM整合过程中存在的认识论冲突、定义不明确等困难愈发难以解决，如何进行学科整合成为开展STEM教育的最大难题。【关键词】STEM教育;STEAM教育;学科整合STEM教育是指科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四大教育的融合，提倡运用跨学科思维应对现实问题。STEAM教育则是在STEM的基础上加入了艺术学科，旨在进一步培养学生的创造性思维。以“STEAM教育”为主题的研究从2009年起逐年增加，总体数量呈上升趋势。在实践中，不少校本课程、校外培训机构、博物馆项目纷纷打上“STEAM教育”的旗号。然而，STEAM教育仍处在发展初期，学者对STEAM教育概念和内涵的界定并不统一。梳理STEM教育的发展历程，重新审视STEM教育的整合取向成为迫切需要。整合之路：从STEM到STEAM教育1.学科生冷的STEM教育STEM教育起源于20世纪美苏冷战时期，“登月竞赛”的失利迫使美国各界对学校教育进行反思，并掀起了一场以增强国家科技水平为目的的改革运动，STEM教育就此萌芽。在美国的政策倡议下，STEM教育一词形成并投入使用。罗杰·W·拜比（RodgerW.Bybee）提出，美国之所以在全国范围内推广STEM教育，是为了应对苏联卫星发射所带来的国家安全威胁[1]。随着《国家处于危机之中》的发布，美国STEM教育的话语权开始转向国家内部，重点关注全球化市场背景下对于劳动力前所未有的需求。STEM教育在一段时期内在创造岗位、培养制造业人才等方面做出了贡献，但较多的功利主义色彩及过分注重技术应用的取向使其正在逐渐失去成效，暴露出缺乏创造力、学习者机械学习等“学科生冷”现象。调查显示，STEM教育的吸引力十分有限，过于偏重科学技术的学习让许多从业者失去了与创造力和抽象思维的联系[2]。2014年，英国前沿研究基金会发布的《技能错位》报告指出，盡管总体上接受STEM教育的年轻人比以前多，但他们当中真正能进入劳动力市场的人数并不多[3]。很快，教育界开始重新审视STEM教育的本质并作出相应的调整，试图解决愈发暴露的诸多弊端。其中，STEAM教育便是调整手段之一。2.富有创造活力的STEAM教育2006年，格雷特·亚克门（GeorgetteYakman）在STEM教育的基础上，以强化学生的艺术熏陶和人文底蕴为目标，首次提出将艺术融入到STEM教育中，STEAM教育由此诞生。罗德岛设计学院院长约翰·梅达（JohnMaede）指出，“艺术提供了一条不同的通道来帮助人类了解复杂的社会问题，唯有STEM与艺术融合才能整体提升全面素质与竞争力”，倡导创造力培养的STEAM教育理念逐渐引发关注，STEAM热潮迅速席卷全球。参考美国教育战略，我国提出了基于中国STEAM教育现状的“学校-社区-企业”三位一体的教育体制，通过融合正式与非正式学习，真正达到“STEAM教育无处不在”的目的[4]。由于其强大的标语效应，STEAM教育在各种体制背景的国家几乎都掀起了波澜。3.困境重重的STEAM教育尽管风靡全球，但STEAM教育却始终没有明确的定义。亚克门团队提出的STEAM教育理念为“以数学为基础，通过工程和艺术解读科学和技术”。他们认为，在STEAM教育中，科学支持人们认识世界的规律，工程与技术支持人们根据社会需求改造世界，艺术帮助人们以美好的形式丰富世界，数学则为人们发展与应用科学、工程、艺术和技术提供思维方法和分析工具[5]。有关STEAM中“A”的具体内涵，全美艺术教育学会认为应包含精致艺术、人文艺术、语言艺术、肢体艺术、手工艺术五个维度[6]。此外，洛伊斯·赫特兰（LoisHetland）等人提出将艺术教育中的发展技能、参与和坚持、预想、表达、反思、冒险和探索、了解艺术世界共七大技能作为开展STEAM教育的内涵与目标，以工作坊的形式开展STEAM教育[7]。随着研究的不断深入，STEAM教育中的“A”——艺术概念演变正愈发丰富多样，同时也给STEAM教育带来了更深的整合谜团。整合争议：“应用现有”与“整合更多”“应用现有”与“整合更多”是当前STEM教育的两大取向。前者将STEM教育的核心定义为跨学科整合，强调在学科整合过程中培养学生的素养与能力并解决实际问题[8]，该取向支持在已有基础上整合更多的学科，例如，加入艺术后形成STEAM以及在STEAM的基础上加入环境（Environment）等其他领域成为STEM+等。后者则提出学科整合应聚焦于STEM教育本身，专注分析现有学科的有效整理路径，找出满足社会需求发展的类型，例如，根据我国科学教育的现状，应重点关注科学与工程的整合[9]。本质而言，两方观点围绕如何整合五大学科，引发了有关“如何把握跨学科的度”的争议。STEM跨学科理念强调各学科均需贡献各自的知识、方法及内在价值来应对复杂问题，且学科之间通过有机整合的形式运作，即通过与其他学科的接触来加深对于某一学科的理解。与此同时，跨学科不仅能拓宽人们的现有视野，还有助于人们站在历史角度批判地看待事物。在“应用现有”取向下，整合学科的选择范围会受到来自学科特点、教育国情、人本主义等因素的影响，STEM中各学科间的关系应被视为“基于学科本身，融合形成整体”。在充足的现实分析下，STEM四大学科将发挥巨大的教育价值。尽管STEM教育的跨学科属性带来了诸多优势，但就融入学科的数量而言并非多多益善。由于学科间存在不同的特性，在进行跨学科整合时势必会产生一定的异质性冲突。以艺术为例，尽管科学与艺术被视为具有融合可能的“硬币两面”，且STEM跨学科理念给予了其足够的包容性，但是我们难以去界定何种艺术是可以加入STEM教育的。一方面，艺术评价较为主观，在科学领域通常有较为客观的评价体系，而对艺术的评价多依赖于评价者的经历和主观判断。另一方面，艺术与科学的基础门槛不同。跨学科并不意味着在STEM中注入所有学科元素，而是应妥善寻求各学科间的平衡，以此获得各学科之间的和谐关系。整合出路：立足我国的三种路径STEM教育的跨学科争议对于我国开展STEM教育具有重要启发。在我国STEM教育的现实视角下，选择STEM整合路径时可以通过折中的方式融合两大争议。具体表现为以下三种路径。1.基于现实问题，灵活选择学科STEM教育在我国之所以备受青睐，主要在于其能够培育学生的跨学科思维，改善单科教学的弊端。跨学科思维能够帮助学习者打破学科、生活边界以及学科思维限制，以应对并有效解决现实生活的各类复杂问题。教师可以根据现实问题的需求，从而整合能够有效帮助解决问题的学科，而非在一堂课中体现全部学科元素。通常来说，工程是STEM教育的主要应用场景，教师可围绕某一工程任务设计教学，灵活选择数学、科学等学科作为开展工程的方法论，最终在实现工程项目的同时，提升学生的STEM素养。2.打破学科边界，保留学科特征打破学科边界并不意味着完全消解学科具备的独有特性。在面对现实问题时，不同学科能够被引入，以各自的视角提供解决方案。随着我国正朝向智能教育时代迈进，创客教育、人工智能教育、新兴教育技术无不与STEM教育产生关联，教师能够打破现有STEM教育的学科边界，积极融入人工智能等学科要素，丰富STEM教學元素。值得注意的是，教师在引入外在元素时，应保留其原有的学科特征，即在加入人工智能等其他学科要素时，不应为迎合STEM的需要而消解人工智能的学科属性，更不能将人工智能与STEM统称为一种学科。3.慎重选择学科，整合宁缺毋滥随着“双减”政策的颁布以及人工智能时代的到来，技术变革与场景延伸为STEM教育提供了前所未有的应用可能，愈来愈多的学科元素被列入其中，STEM教育成为了具有无限包