宋亮

STEAM教育可以從小制作起步，但是某些機(jī)構(gòu)卻誤把雕蟲小技當(dāng)作科技創(chuàng)新。STEAM就是數(shù)理化加上人文精神和藝術(shù)之心，是早早樹立理科生的思維創(chuàng)新意識(shí)，是用技術(shù)手段解決環(huán)境中的人文問題，是有步驟成體系地把學(xué)生培養(yǎng)成關(guān)注人類命運(yùn)、關(guān)心社區(qū)生活的時(shí)尚工程師。

重視高度不夠

STEM教育是一個(gè)體系，不是在具體課程上修修補(bǔ)補(bǔ)。中國的STEM教育有基礎(chǔ)，但也有差距。用中國教育科學(xué)研究院STEM教育研究中心主任王素的話說：中國教育界有重視理工科教育的基礎(chǔ)和傳統(tǒng)，但是中國還沒有完備的STEM教學(xué)體系。

中國教育界近幾十年來流傳一句口訣：學(xué)好數(shù)理化，走遍天下都不怕?；A(chǔ)教育重視數(shù)理化，使得中國的大學(xué)培養(yǎng)出了大量理工科畢業(yè)生，他們大部分成為了合格的工程師。美國《時(shí)代》周刊多次撰文提到：中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的成功，很大程度上是因?yàn)橹袊拇髮W(xué)每年為產(chǎn)業(yè)界提供了大量的工程師。但是在中國，計(jì)算機(jī)類現(xiàn)代工程教育主要是在高等教育環(huán)節(jié)進(jìn)行，而美國在50年前就為中小學(xué)生開設(shè)了編程課，在中小學(xué)階段就培養(yǎng)了比爾·蓋茨、史蒂夫·喬布斯、埃隆·馬斯克等人的編程興趣。這幾位長大后創(chuàng)辦的微軟、蘋果、特斯拉公司，簡(jiǎn)直是憑空開創(chuàng)了計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、新能源汽車等全新的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)。相比之下，中國的理工科畢業(yè)生更多是處在跟跑的位置上，而美國的STEM畢業(yè)生則在領(lǐng)跑。

由于時(shí)代進(jìn)步，需要更多的STEM畢業(yè)生，美國前總統(tǒng)奧巴馬提出了針對(duì)STEM專業(yè)畢業(yè)生的優(yōu)先移民計(jì)劃。美國現(xiàn)任總統(tǒng)特朗普則更希望美國自己培養(yǎng)更多本國的STEM畢業(yè)生。他在2017年9月簽署了一份備忘錄，撥款2億美元加大對(duì)STEM專業(yè)教育的支持，尤其注重計(jì)算機(jī)科學(xué)和編程方面的學(xué)校教育。特朗普表示：“職場(chǎng)正在變化，我們需要為民眾創(chuàng)造新的渠道去獲得最好的工作。提供大量的STEM和計(jì)算機(jī)科學(xué)課程，將會(huì)確保我們的兒童擁有在職場(chǎng)中去競(jìng)爭(zhēng)、去獲勝的技能?！?/p>

在這份備忘錄里，明確地提出了美國將要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)：建立高質(zhì)量的STEM教育，重點(diǎn)關(guān)注計(jì)算機(jī)科學(xué)，并將此作為教育部的重點(diǎn)優(yōu)先考慮項(xiàng)目之一；設(shè)立一個(gè)目標(biāo)，每年至少投入2億美元的資金用于發(fā)展高質(zhì)量的STEM教育；探索可行的執(zhí)行方案，在現(xiàn)有的K-12（幼兒園到高中）和大學(xué)教育中增加計(jì)算機(jī)科學(xué)課程或增加計(jì)算機(jī)科學(xué)在教學(xué)中的關(guān)注度。

與美國相比，中國的STEM教育還缺乏國家戰(zhàn)略高度的重視。

“A”不是具體藝術(shù)門類

提出STEM教育的美國，在STEM中又增加了一個(gè)“A”（Arts藝術(shù)）。這個(gè)藝術(shù)，指的不是滲透德育氣息的藝術(shù)，也不是傳統(tǒng)文化的藝術(shù)，或者具體哪一門藝術(shù)。它指的是藝術(shù)的思維，藝術(shù)的精神，和對(duì)藝術(shù)本身的追求。美國工程學(xué)院認(rèn)為：“A”是指liberal Arts（人文藝術(shù)），包含了Humanities（人文學(xué)科）與Social Sciences（社會(huì)科學(xué)），而非單指Art（藝術(shù)），那樣，就太小看STEAM中“A”的重要性了。但凡人文、歷史、哲學(xué)、藝術(shù)、設(shè)計(jì)、社會(huì)研究等，都是STEAM的“A”。

那么，為何人文藝術(shù)是如此重要？因?yàn)槿宋乃囆g(shù)是以人為本，探求“需求”。而STEM是滿足需求與解決問題的方法，而其中的“M”（Math數(shù)學(xué)）則為STEM的基礎(chǔ)，正如大家所耳熟能詳?shù)摹皵?shù)學(xué)為科學(xué)之母”。

如何將人文藝術(shù)“A”導(dǎo)入STEM課程？

這必須要先了解什么是“需求”，以人為出發(fā)點(diǎn)的“需求”。一個(gè)好的人性產(chǎn)品與解決方案，要能精確理解使用者的需求，以人為本。而好的“觀察”就扮演著很重要的角色，這也是STEAM課堂上很強(qiáng)調(diào)平日的“觀察”與“思考”：

蘋果公司創(chuàng)始人史蒂夫·喬布斯說：“在蘋果公司的基因里，僅有工程技術(shù)是不夠的——蘋果公司是工程技術(shù)和人文科學(xué)、人類學(xué)以及其他所有令我們的心靈歌唱的領(lǐng)域結(jié)合的結(jié)晶?！比粢晃兑约夹g(shù)導(dǎo)向?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)，將各種最新科技與技術(shù)加諸產(chǎn)品，而忽略了人們的真實(shí)感受與需求，就會(huì)成為使用者不必要的功能與服務(wù)。

STEAM的“A”，關(guān)鍵在于“設(shè)計(jì)思考”。工程融入人文：美國工程院校已經(jīng)在試行……人文教育是“消失的基礎(chǔ)”，若能在工程教育融入人文教育，讓未來的工程師培養(yǎng)出預(yù)測(cè)、定義與解決問題的關(guān)鍵能力，將是重要的教育改革。

工程領(lǐng)域?qū)W生的課表中的人文課程目標(biāo)，常讓學(xué)生覺得這些“必修”的人文課程和自己的專業(yè)不相關(guān)，因此，學(xué)生難以感受人文教育的價(jià)值。學(xué)生不僅要考慮市場(chǎng)，還要考慮人類的大問題：要解決當(dāng)前世界面臨的問題，如消滅饑餓、預(yù)防恐怖主義、減少碳足跡……都需具備跨領(lǐng)域訓(xùn)練，人文思考至關(guān)重要。

在工程教育融入人文教育，能幫助未來的工程師具備預(yù)測(cè)、定義與解決問題的能力。這種將工程教育結(jié)合人文課程的課表，即為歐林工程學(xué)院校長理查德·米勒所稱工程教育中“消失的基礎(chǔ)”（missing basics）。包括設(shè)計(jì)、創(chuàng)意、團(tuán)隊(duì)合作與跨領(lǐng)域思維，以及了解一個(gè)計(jì)劃背后的社會(huì)、政治、歷史與經(jīng)濟(jì)內(nèi)涵，皆是人文教育的支柱。這些能力特質(zhì)是美國工程學(xué)院認(rèn)為下一世代工程師關(guān)鍵技能。

STEM不是一門具體的課程

在我國的STEM教育中，防止出現(xiàn)這樣一種情況：開設(shè)了某門課程，并將它作為STEM教育。但STEM教育不是一個(gè)學(xué)科，是指向?qū)W生核心能力、核心素養(yǎng)的課程。它面向真實(shí)情景，且依托于科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的一種體驗(yàn)。有位科學(xué)教師曾表示自己此前進(jìn)入了一種誤區(qū)，認(rèn)為開設(shè)了這樣的課程，就與自己的課本教學(xué)無關(guān)。但通過不斷交流，就實(shí)現(xiàn)了很大的跨越——促進(jìn)了這些教師對(duì)自己教學(xué)理念上的改變。

在杭州保俶塔實(shí)驗(yàn)學(xué)校執(zhí)教的美國教師斯普譚八介紹說，美式STEM教育依托的是科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程三門學(xué)科，并不需要在所有課程中去展開。美國的STEM教育是以就業(yè)為導(dǎo)向，從幼兒園開始就結(jié)合職業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)，一直到初中、高中、大學(xué)。

2013年，杭州保俶塔實(shí)驗(yàn)學(xué)校引進(jìn)了美國STEM教育的理念，再根據(jù)學(xué)校的特色，在學(xué)校原有信息技術(shù)課程的基礎(chǔ)上，融入跨學(xué)科、實(shí)踐、德育等推出了CCTSS課。該課程首先要求學(xué)生在家庭、學(xué)校、社區(qū)或者是更大范圍的環(huán)境中，找到存在的一些問題——當(dāng)然，這些問題是可以通過技術(shù)性手段去解決的——學(xué)生可以將自己發(fā)現(xiàn)的問題記錄下來上交，老師則會(huì)把相同問題的學(xué)生分成一組，接下來就是如何利用技術(shù)手段解決問題的過程了?！皩W(xué)生每學(xué)期需要解決一兩個(gè)問題。”保俶塔實(shí)驗(yàn)學(xué)校副校長王理說，比如有學(xué)生因?yàn)橛X得睡前關(guān)燈不方便，因此通過技術(shù)手段，發(fā)明了智慧燈和延時(shí)燈；也有學(xué)生在運(yùn)動(dòng)會(huì)時(shí)發(fā)現(xiàn)人工給主席臺(tái)傳遞通訊稿時(shí)不方便，于是想到自己制作簡(jiǎn)易的無人機(jī)傳送通訊稿等。當(dāng)然，并不是所有發(fā)現(xiàn)的問題都能解決，學(xué)校只從學(xué)生發(fā)現(xiàn)的20多個(gè)問題中，確定其中的6個(gè)可以解決的問題。

目前，保俶塔實(shí)驗(yàn)學(xué)校開設(shè)的這一課程，主要面向初一、初二的學(xué)生，每周兩節(jié)課，大約也是80分鐘至100分鐘。這一課程由于涉及動(dòng)手實(shí)踐，因此也安排長課時(shí)。杭州市教研員聞蓉美在該校美國教師的課堂上，發(fā)現(xiàn)學(xué)生用了14分鐘去探究，發(fā)現(xiàn)“不成功”與“成功”的地方。在我們現(xiàn)有的教育理念中，這簡(jiǎn)直就是浪費(fèi)時(shí)間，是我們傳統(tǒng)的教學(xué)法不能容忍的。

北京師范大學(xué)教授林靜指出：“探究”這個(gè)詞并不陌生，但傳統(tǒng)意義的探究，可能更傾向于學(xué)術(shù)研究，STEM的探究，更注重解決實(shí)際問題，是一種更真實(shí)的教學(xué)，更大的教育理念。杭州市一所學(xué)校的語文老師關(guān)注到一個(gè)細(xì)節(jié)，美式STEM課堂中，課程環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)不花哨。老師更像是一個(gè)主人，將課堂串聯(lián)起來，而把主角的位置讓給學(xué)生，讓孩子們有更多的時(shí)間去表現(xiàn)。她認(rèn)為，這個(gè)理念，甚至可以貫穿到家庭教育中，我們的家長是不是也更應(yīng)該讓位于孩子，不要包辦、代替孩子做事情，而要讓他不斷試錯(cuò)，從而發(fā)現(xiàn)他自己。

除了課上的STEM教育，科學(xué)館、自然博物館以及家里，都是美國STEM教育的一部分。在美國家庭，STEM融合到了家庭教育當(dāng)中，比如閱讀科學(xué)雜志、關(guān)注科學(xué)新聞等。

鼓勵(lì)女生進(jìn)入理科領(lǐng)域

STEM在傳統(tǒng)上被認(rèn)為是男生的領(lǐng)域。這一領(lǐng)域在中國被稱為“理科”。在美國一些特定的STEM領(lǐng)域，女性和一些少數(shù)族裔成員的人數(shù)明顯很少，而這些領(lǐng)域逐漸成為高薪工作崗位的重要橋梁。獲得STEM學(xué)位是從事STEM職業(yè)的一個(gè)重要前提，但拿到這個(gè)學(xué)位的人非常少。

從目前美國的情況來看，女性是大學(xué)校園學(xué)生的主力，大約占整個(gè)勞動(dòng)力隊(duì)伍的46%，但獲得計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程學(xué)等領(lǐng)域?qū)W士學(xué)位的女性比例不到五分之一，僅占STEM崗位工作人員的28%。為了改變這一現(xiàn)狀，美國印第安納州從2012年開始制定了發(fā)展計(jì)劃，也取得了一些進(jìn)展。從2013年開始，當(dāng)?shù)嘏e辦專門的女性STEM教育大會(huì)，初步完成了STEM學(xué)校的認(rèn)證和評(píng)定制度，評(píng)選出了20所作為典型，制定新的科學(xué)STEM教育的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)立國際化的STEM教育項(xiàng)目。

2017年2月，美國政府簽署了兩項(xiàng)與STEM相關(guān)的法案，授權(quán)NASA（美國國家航空航天局）和NSF（國家科學(xué)基金會(huì)）鼓勵(lì)更多的女性和K-12的女孩學(xué)習(xí)并進(jìn)入STEM領(lǐng)域。

2018年國際“三八”婦女節(jié)的時(shí)候，全球知名職業(yè)社交網(wǎng)站領(lǐng)英（LinkedIn）發(fā)布了一份報(bào)告，稱過去40年里，女性人數(shù)在STEM領(lǐng)域中的增長遠(yuǎn)超過其他任何領(lǐng)域。這份報(bào)告調(diào)查了女性?？苹蛘叽髮W(xué)畢業(yè)后的第一份工作，發(fā)現(xiàn)女性比例在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)這些領(lǐng)域都有所上升，女性在IT行業(yè)增幅高達(dá)25%。

繼領(lǐng)英報(bào)告后，另一份由女性商業(yè)委員會(huì)調(diào)查的報(bào)告也于3月8日發(fā)布，這份報(bào)告由委員會(huì)成員兼通用汽車首席執(zhí)行官瑪麗·博拉參與合作。報(bào)告總結(jié)了幾種在STEM領(lǐng)域中招聘女性和業(yè)界如何為女性進(jìn)入特定領(lǐng)域降低門檻的方式。具體來說，報(bào)告指出許多畢業(yè)于STEM專業(yè)的女性最終卻沒有在相關(guān)領(lǐng)域工作。專業(yè)和工作不對(duì)口的一個(gè)重要原因，是缺乏了解女性在STEM中所能擔(dān)任的角色。報(bào)告作者們極力呼吁教育機(jī)構(gòu)招聘更多的女性STEM教授，希望業(yè)界公司為STEM女性的職業(yè)發(fā)展創(chuàng)造更多的留用項(xiàng)目。

報(bào)告也發(fā)出一個(gè)警告，由于關(guān)鍵技術(shù)比如3D打印，人工智能和無人車等主導(dǎo)者創(chuàng)新領(lǐng)域，如果我們不重視另外一半人群的想法和技能，那么社會(huì)和經(jīng)濟(jì)體將會(huì)集體深受其苦。2017年，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)迎來了一個(gè)新的里程碑——其女生比例有史以來第一次以51%的優(yōu)勢(shì)超過男生?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)是一所以計(jì)算機(jī)為主的學(xué)校，但在過去20年，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)不斷努力改變男性主導(dǎo)計(jì)算機(jī)科學(xué)的傳統(tǒng)觀念。近年來，計(jì)算機(jī)學(xué)院的女生入學(xué)比例逐年上升。2016年計(jì)算機(jī)學(xué)院一年級(jí)新生中女生比例高達(dá)48.5%，2017年則持續(xù)增長，比例增加至49.8%。

女生在STEM專業(yè)比例上升也同樣出現(xiàn)在工程學(xué)院，女生比例由過去的30%左右增加至最近兩年的43.3%，2016年和2017年一年級(jí)女生比例則始終保持在此水平。