文∣張艷萍 吳映梅 趙喬

STEM是指科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門學(xué)科，STEM教育以跨學(xué)科、交叉融合為特點。美國在2007年的一份報告中提到，在未來增長最快的職業(yè)中，超過80%依賴科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)，到2015年，每三份工作中就有一份與STEM相關(guān)，因此，可以認為STEM有能力不斷改變?nèi)祟惖纳罘绞胶突臃绞健?/p>

隨著STEM教育在全球各地的興起，對STEM教育的理論與實踐探討也不斷增多。我國開始STEM教育研究的時間比較短，如何在借鑒他國教育實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上使我國的STEM教育順利駛?cè)肟燔嚨?，并使研究進一步系統(tǒng)化、本土化，這是目前需要思考的問題。加拿大BC省的STEM教育從頂層設(shè)計到基層實踐都積累了豐富的經(jīng)驗，并形成了良性循環(huán)的運行機制，值得深入思考和學(xué)習(xí)借鑒。

一、加拿大BC省概況

加拿大不列顛哥倫比亞省(British Columbia)是加拿大西部的一個省，又稱BC省、卑詩省。BC省南部與美國華盛頓州、愛達荷州及蒙大拿州接壤，是加拿大通往亞太地區(qū)的門戶。不列顛哥倫比亞省自然資源儲量豐富，經(jīng)濟以自然資源開發(fā)為主，支柱產(chǎn)業(yè)是林業(yè)、礦業(yè)、農(nóng)漁業(yè)；新興產(chǎn)業(yè)有旅游業(yè)、電影業(yè)和高科技產(chǎn)業(yè)等。高科技產(chǎn)業(yè)包括高科技制造業(yè)和高科技服務(wù)業(yè)兩部分，目前高科技產(chǎn)業(yè)在促進BC省經(jīng)濟發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用，主要集中在生物技術(shù)、有機農(nóng)業(yè)、燃料電池、保健藥品、電子商務(wù)、環(huán)境保護、基因工程等方面。BC省高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展得益于其完善發(fā)達的公共教育系統(tǒng)，在BC省，政府為從幼兒園到12年級的兒童提供免費教育；而高等教育機構(gòu)由省政府部分補貼，給學(xué)生提供一個很好的教育環(huán)境和機會。

二、加拿大BC省STEM教育的實施

(一)BC省的教師教育

BC省小學(xué)教師的培養(yǎng)實行全科教育，學(xué)生在大學(xué)一年級學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課程，包括英語、加拿大研究、數(shù)學(xué)、實驗室科學(xué)以及一些選修課程；大學(xué)二年級開始參加核心教育課程的學(xué)習(xí)，包括中小學(xué)課堂藝術(shù)、教育技術(shù)創(chuàng)新、中小學(xué)社會課程和教育、中小學(xué)識字和語言、教師的專業(yè)角色、英語教學(xué)原則等課程學(xué)習(xí)，其中大學(xué)二年級至大學(xué)四年級分別有三周、六周和九周的實習(xí)時間。完成課程學(xué)習(xí)后學(xué)生將有資格獲得BC省的教學(xué)證書和教育學(xué)士(BEd)學(xué)位，獲得學(xué)位就可以在BC省的小學(xué)工作。工作時，一位教師往往教兩門以上的學(xué)科課程，由于接受過全科教育，教師們能夠勝任這樣的工作，也正是因為接受了全科教育，教師在教學(xué)中能有意識地將不同學(xué)科的知識進行融合，其目的是教給學(xué)生一種從整體上看待世界的方法，同時也獲得一種解決現(xiàn)實問題的新途徑。

培養(yǎng)中學(xué)教師時，學(xué)生先進行分學(xué)科學(xué)習(xí)，獲得相關(guān)學(xué)位后，進入教育學(xué)院完成教育學(xué)系統(tǒng)理論學(xué)習(xí)并進行教學(xué)實踐。在中學(xué)教師培養(yǎng)的課程中，包括《中小學(xué)課程與教學(xué)：科學(xué)》《中小學(xué)課程與教學(xué)：社會研究》，目的是幫助未來的教師構(gòu)建跨學(xué)科的知識體系，同時通過多種多樣選修課程的設(shè)置強化跨學(xué)科能力。例如生物學(xué)專業(yè)開設(shè)數(shù)學(xué)、邏輯學(xué)、歷史、醫(yī)學(xué)、技術(shù)、哲學(xué)、有機化學(xué)等選修課程；物理學(xué)專業(yè)開設(shè)有生物學(xué)、化學(xué)、地球科學(xué)等選修課程；社會研究要求從歷史、地理、經(jīng)濟學(xué)、環(huán)境研究、土著研究、政治學(xué)、區(qū)域研究、社會學(xué)等課程中進行選修。由此可看出，無論中學(xué)教師還是小學(xué)教師的培養(yǎng)，BC省都強調(diào)了教師的跨學(xué)科視野和意識，只有教師具備跨學(xué)科的意識和理念，才能在教育教學(xué)中有目的地開展STEM教育活動。

(二)BC省的課程計劃

BC省除了在教師培養(yǎng)的過程中強調(diào)跨學(xué)科能力外，還在中小學(xué)的課程計劃中對這一理念加以強化。在2016年頒布實施的課程計劃中，BC省強調(diào)通過高質(zhì)量的教學(xué)和學(xué)習(xí)、靈活和選擇以及高標(biāo)準(zhǔn)，使課程能夠支持日益?zhèn)€性化的學(xué)習(xí)，其最終目的是通過課程的改革使學(xué)生具備三項核心競爭力，即溝通、思維、個人和社交能力，其中溝通能力是學(xué)生用來傳遞和交流信息、探索周圍世界、理解和有效參與數(shù)字媒體使用的一系列能力；思維能力是學(xué)生接受特定學(xué)科的概念和內(nèi)容，并將其轉(zhuǎn)化為一種新的理解的能力，思維能力包括特定的思維技能、思維習(xí)慣和元認知意識；個人和社交能力是學(xué)生作為個體成長所需的能力，能夠理解和關(guān)心自己和他人，以及在世界上找到和實現(xiàn)他們目標(biāo)的能力。

在這三項核心競爭力的基礎(chǔ)上BC省重新構(gòu)建其課程模式(圖1)。[1]這個課程模式體現(xiàn)出兩個重要的學(xué)習(xí)方法，即基于概念的學(xué)習(xí)方法和注重能力發(fā)展的方法，基于概念的學(xué)習(xí)和關(guān)注能力發(fā)展的學(xué)習(xí)都提倡讓學(xué)生從事真正的任務(wù)，將學(xué)習(xí)與現(xiàn)實世界聯(lián)系起來，能夠理解并能將知識應(yīng)用于新的環(huán)境中。

圖1 BC省課程模式

課程計劃中的科學(xué)課程包括了生物、化學(xué)、物理、地理四個學(xué)科的內(nèi)容，但并未分科進行教學(xué)，11年級才開始進行分學(xué)科的教學(xué)，分為地球科學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等課程分別授課；社會研究教育的主要目標(biāo)是給學(xué)生知識、技能和能力，使他們成為積極的、知情的公民，能夠批判性地思考、理解和解釋他人的觀點、作出判斷和有效地交流思想，社會研究在12年級開始進行分科教學(xué)，包括政治、社會公平、心理學(xué)、人文地理等學(xué)科。

因此BC省的課程計劃體現(xiàn)了一個宗旨，即現(xiàn)實世界的問題是跨學(xué)科的，綜合的學(xué)習(xí)視野強調(diào)團隊合作和溝通能力，這與STEM教育的理念不謀而合。

(三)BC省的學(xué)校STEM實踐

BC省有些學(xué)校早在2013年就開始進行STEM教育的探索，2016年課程計劃頒布后，探索目標(biāo)更為明確，組織實施也更加系統(tǒng)化。

由于BC省的小學(xué)和初中階段一位教師往往會教授兩門或更多的學(xué)科，因此他們能夠給予學(xué)生一些跨學(xué)科的知識，也會在教學(xué)中有意識地滲透一些跨學(xué)科的能力，但更重要的是學(xué)校教師會通過定期的教學(xué)研討，分享學(xué)生的一些共性問題，結(jié)合學(xué)校和社區(qū)的特點商討學(xué)校層面的STEM研究項目，方便學(xué)生在一個大的項目中選取自己感興趣的子項目展開研究。

例如，一個關(guān)于“共享經(jīng)濟”的項目，就來自于真實的世界。進行項目研究的過程中學(xué)生會對生活中的多種“共享”業(yè)務(wù)展開調(diào)查和研究，真正理解“共享”的概念和意義，并在此過程中思考：“分享，而不是擁有，如何改變我們看待世界的方式？”為完成這個項目，教師會制定詳細的方案，用以考查學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)成果。在總體目標(biāo)中要求學(xué)生參與社區(qū)調(diào)查和課堂討論，分析當(dāng)前共享社會影響(正面或負面)，研究技術(shù)如何幫助加拿大人共享資源并以不同的方式相互聯(lián)系。此項目的實施要求學(xué)生能撰寫演講稿，引用事實和統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析問題，提高與訪談?wù)呙嬲労突拥哪芰?，闡述對共享經(jīng)濟的看法。

這些目標(biāo)多用可觀測的行為動詞，方便清晰指導(dǎo)學(xué)生進行項目研究，也方便教師最后對項目完成情況進行檢測。除此之外，教師還會給出詳細的時間安排，在項目評定導(dǎo)圖中，項目完成需要哪些步驟，每個步驟做哪些工作，如何測評工作完成的質(zhì)量等需要進行詳細說明。項目完成后會以海報、PPT等多種形式進行展示陳述，每個項目研究小組也要接受他人的咨詢和質(zhì)疑。

其他如蜜蜂養(yǎng)殖、如何建造防風(fēng)抗震的房屋、海洋環(huán)境探究等內(nèi)容，均來自于學(xué)生生活的社區(qū)環(huán)境，通過教師的集體討論和凝練形成研究項目，學(xué)生在項目學(xué)習(xí)的過程中，綜合運用多種學(xué)科的理論和方法，STEM的理念在潛移默化中得到落實。

因此在STEM教育中，教師作為向?qū)?，提供多種資源支持學(xué)生的學(xué)習(xí)；而學(xué)生則通過對現(xiàn)實生活中的問題展開學(xué)習(xí)研究，成為知識的探索者和擁有者，在此過程中實現(xiàn)跨學(xué)科的認知與能力。

(四)BC省社區(qū)STEM教育

BC省的一些校外機構(gòu)、民間組織，都會不定期地去到中小學(xué)與師生見面會談，主要目的是解決學(xué)校師生在進行項目選擇和研究過程中的問題，為學(xué)校設(shè)計STEM項目提供指導(dǎo)。

（1）實現(xiàn)企業(yè)財務(wù)管理協(xié)同。產(chǎn)融結(jié)合可以有效減少企業(yè)交易費用，為企業(yè)提供穩(wěn)定的資金支持，以確保企業(yè)主營業(yè)務(wù)得到長足發(fā)展。

BC省有一個成立于1991年的夏令營，其宗旨是通過介紹生活中的科學(xué)、工程、技術(shù)經(jīng)驗，引導(dǎo)青少年探索自己的潛能，發(fā)現(xiàn)他們在世界上的重要作用，在對科學(xué)、工程、技術(shù)產(chǎn)生興趣的基礎(chǔ)上，為今后的職業(yè)選擇提供參考。因此夏令營會按照BC省的課程計劃設(shè)置一些拓展性的項目，滿足從幼兒園到初三年級不同學(xué)段學(xué)生的學(xué)習(xí)需要。

例如根據(jù)三年級《科學(xué)》課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)——“熱量的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移”，夏令營會設(shè)置輻射演示、能量移動、熱能獲取、對流演示、散熱建筑工程的運作原理等活動，并通過“物質(zhì)和能量是如何相關(guān)？熱能的來源是什么？熱能是如何傳遞的？”等系列問題引導(dǎo)探索。這一系列的問題和活動指向的是培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感，批判性思維和交流表達能力。

在現(xiàn)代，博物館還是一個為大眾學(xué)習(xí)提供空間的場所。BC省皇家博物館在引領(lǐng)學(xué)習(xí)、實踐探究方面做了有益的嘗試，根據(jù)BC省的課程計劃，博物館專門設(shè)置有學(xué)校項目，結(jié)合學(xué)校的STEM研究項目提供數(shù)字訪問和探索學(xué)習(xí)平臺。例如一個可以模擬氣溫變化的展臺，通過操作可以看到北美地區(qū)一月最低氣溫和七月最高氣溫在2020年、2050年和2080年的變化情況，同時還可以呈現(xiàn)氣溫變化所導(dǎo)致的動植物、農(nóng)作物分布范圍的變化，以及由此產(chǎn)生的經(jīng)濟模式的轉(zhuǎn)型。另外，展臺還呈現(xiàn)了科學(xué)家利用數(shù)學(xué)、物理學(xué)對地球物理過程的理解，在計算機中創(chuàng)建天氣和氣候模型，這些模型將大氣、海洋和陸地表面劃分為多個層次和網(wǎng)格來計算天氣系統(tǒng)，它們可以代表過去幾個世紀(jì)的氣候，并利用溫室氣體排放的情境來模擬21世紀(jì)的氣候。在對模型操作的過程中，學(xué)生能夠?qū)W習(xí)計算機建模的方法，并認識氣候變化的地球物理過程以及氣候變化對地球自然環(huán)境和人類社會環(huán)境產(chǎn)生的影響。BC省的博物館全方位支持終身學(xué)習(xí)體驗，使博物館真正成為青少年探索、發(fā)現(xiàn)和學(xué)習(xí)的地方。

因此加拿大BC省在開展STEM教育時，既有認識基礎(chǔ)，也有實踐反饋，形成了一套良好運作的機制。

圖2 BC省STEM教育運作機制

三、BC省STEM教育對我國開展STEM研究的啟示

我國STEM教育自2008年至今，經(jīng)歷了研究啟蒙階段、研究范圍擴大階段和研究深入及多樣化三個階段，[2]參與研究的群體不斷增加，研究的視角也日益多樣化?！吨袊鳶TEM教育2029創(chuàng)新計劃》的推出，更加強調(diào)STEM教育是跨學(xué)科、跨學(xué)段連貫的課程群，是一場國家終身學(xué)習(xí)運動，也應(yīng)該是全社會共同參與的教育創(chuàng)新實踐。[3]通過研究分析加拿大BC省的STEM教育運作機制，可以得出以下啟示。

(一)形成對STEM的正確認識

目前關(guān)于STEM的認識，大多認為是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個學(xué)科的融合，因此有人文學(xué)科的研究者認為應(yīng)該加入“A”形成“STEAM”。事實上對融合課程、廣域課程的研究早已有之，而現(xiàn)在的STEM研究則更強調(diào)STEM是一種教育哲學(xué)，是全球適用的教育理念，希望通過STEM教育的過程使學(xué)生能夠應(yīng)用他們所學(xué)的知識解決現(xiàn)實問題，也就是所有STEM學(xué)習(xí)有一個共同點，它為學(xué)生提供了應(yīng)用他們所學(xué)或正在學(xué)習(xí)的技能和知識的機會，并通過來自不同學(xué)科的概念和技能解決有意義的問題。[4]這是一個不斷上升的過程，經(jīng)歷分學(xué)科、多學(xué)科、跨學(xué)科和超越學(xué)科四個階段，分學(xué)科是基礎(chǔ)，是學(xué)生學(xué)習(xí)不同學(xué)科的概念和技能；多學(xué)科是進階，對一個主題從不同的學(xué)科視野加以解讀；跨學(xué)科是把不同學(xué)科領(lǐng)域的知識進行聯(lián)系和重新建構(gòu)，以獲得新的知識和技能；最后是超越學(xué)科，通過解決現(xiàn)實世界中的問題和項目而獲得超越學(xué)科的知識和技能。[5]因此對STEM的認識不能僅僅看到四個學(xué)科，而是要超越學(xué)科獲得一種解決問題的方法和路徑。

STEM教育希望打破學(xué)科壁壘，使各學(xué)科相聯(lián)系，更希望打破學(xué)生學(xué)習(xí)與社區(qū)生活的壁壘，使學(xué)習(xí)成為一種服務(wù)性的學(xué)習(xí)。STEM教育消除了將不同學(xué)科分開的傳統(tǒng)障礙，并將不同學(xué)科的知識技能融入學(xué)生的現(xiàn)實世界，從而獲得嚴(yán)謹、相關(guān)的學(xué)習(xí)體驗，形成認識世界的新策略。

新高考“3+1+2”模式的誕生，意味著無論是理科學(xué)生還是文科學(xué)生，都必須具備跨學(xué)科的知識和視野。對于教師教育而言，文科學(xué)習(xí)中的邏輯思維能力的養(yǎng)成，理科學(xué)習(xí)中的人文素養(yǎng)的培養(yǎng)，都是應(yīng)對未來社會生活復(fù)雜性和多樣性所必備的，多學(xué)科、跨學(xué)科乃至超越學(xué)科的能力有助于解決社會生活中的問題。

(二)創(chuàng)設(shè)多樣的學(xué)習(xí)環(huán)境

STEM教育最終目的是解決現(xiàn)實生活中的問題，因此STEM教育的場所就不能局限在學(xué)校，不能局限在教室。不同的學(xué)習(xí)地點、不同的體驗，都會形成不同的問題，導(dǎo)致不同的探究方式，因此，打通學(xué)校與社區(qū)、教室與生活的通道，是開展STEM教育的關(guān)鍵。學(xué)生的社會和文化生活是他們的學(xué)習(xí)中心，[6]只有將STEM放置在具有多樣性、復(fù)雜性和變革性的真實社會環(huán)境中，才有助于學(xué)生關(guān)注全球性的社會問題，也才有助于學(xué)生應(yīng)對來自真實世界的挑戰(zhàn)。相關(guān)研究還認為政府的政策、社區(qū)環(huán)境的包容性、學(xué)生家庭的參與、學(xué)校員工的態(tài)度都是影響STEM教育的重要環(huán)境因素。[7]學(xué)校系統(tǒng)的STEM研究、社區(qū)的STEM支持，各種資源的整合利用，有助于STEM的實施。多樣化的學(xué)習(xí)環(huán)境在滿足不同人群學(xué)習(xí)需要和學(xué)習(xí)傾向的同時，使所有參與者都對人類與環(huán)境的關(guān)系以及人類對自然資源的影響有了更深入、更廣泛的了解。

(三)關(guān)注不同人群的學(xué)習(xí)需求

STEM教育既強調(diào)學(xué)科基礎(chǔ)，但又超越學(xué)科，其目的是要尋找一個主題，將學(xué)生所學(xué)知識進行拓展和延伸，而拓展延伸后的知識又需要進行重組整合，形成新的認知。STEM學(xué)習(xí)要求學(xué)生進行邏輯和系統(tǒng)的思考，當(dāng)學(xué)生能夠利用各種各樣的認知方式，并理解何時使用不同的認知方式，如何整合不同的認知方式時，他們就獲得了一種認識世界的新方法。BC省不論是學(xué)校的STEM實踐還是社區(qū)的STEM活動，都關(guān)注到原住民、女性群體、殘障人士的特殊需求進行項目設(shè)計，關(guān)注不同的人群，實際上是打開了STEM教育的另一扇窗，可以得到更多的項目思路和體驗，真正體現(xiàn)STEM教育致力于將科學(xué)教育課程從關(guān)注科學(xué)事業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)閷γ總€公民的教育，使其成為更具社會意識的科學(xué)教育。[8]

目前社會轉(zhuǎn)型的STEM教育可以給研究者提供一個共同的目標(biāo)，使跨文化教育與社會建構(gòu)主義系統(tǒng)地結(jié)合起來，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社區(qū)中不同人群的訴求，能夠創(chuàng)造群體間建模的機會，激發(fā)更多人群對STEM的興趣并參與，以適應(yīng)不斷變化的世界。

(四)重視形成性評價

STEM教育是為了應(yīng)對21世紀(jì)社會復(fù)雜問題而出現(xiàn)的，因為解決這些復(fù)雜問題時，應(yīng)用單一學(xué)科的知識顯然力不從心，只有超越學(xué)科，問題才能被真正理解和解決，因此STEM不僅是智力活動，而且必須涉及整個人的思想、身體和情緒。在STEM教育中需要通過及時的檢測來反饋智力活動的有效性，反思人的變化過程，同時保障實施過程有效率、有效益。BC省開展STEM教育時強調(diào)“允許學(xué)生安全地失敗”，這是因為STEM學(xué)習(xí)中學(xué)生能夠積累一些失敗的經(jīng)驗教訓(xùn)，使他們今后能更穩(wěn)健、更順利地步入社會。

形成性評價的優(yōu)勢在于學(xué)生能夠在每一個小環(huán)節(jié)中展示所學(xué)知識，這更容易控制和表達，同時需要學(xué)生不斷地展示學(xué)習(xí)和參與正在進行的評估過程，通過持續(xù)改進保障項目的最后完成。[9]

有效的形成性評價包括評估活動的真實性(即讓學(xué)生參與與現(xiàn)實情況相關(guān)的決策和問題的解決)；有效的形成性反饋(即對學(xué)生有用、及時、持續(xù)和易于理解的反饋)；多維視角(即學(xué)生的各種機會)；學(xué)生支持(即教師的指導(dǎo)作用)。形成性評價能夠記錄和監(jiān)測師生學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生在明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)和積極的體驗中展開學(xué)習(xí)活動，同時采用同行評估、共同評估、自我評估或反饋的形式，讓學(xué)生獲得發(fā)展，這是開展STEM教育不可缺少的環(huán)節(jié)。

STEM教育要能夠持續(xù)健康發(fā)展，必須在正確的理念指導(dǎo)下，并協(xié)調(diào)各方面的資源形成一個有效運作的整體，從而確保實施過程的連續(xù)性和有效性。

本文系2019年度云南省碩士專業(yè)學(xué)位研究生教學(xué)案例庫項目研究的部分成果，并獲云南師范大學(xué)教師教育類師資國際化教學(xué)能力提升公派出國留學(xué)培訓(xùn)計劃支持。