楊彥棟

(寧夏師范學(xué)院 教務(wù)處，寧夏 固原 756099)

STEM教育是美國政府為了能在21世紀(jì)培養(yǎng)出能夠在世界科學(xué)技術(shù)方面的領(lǐng)導(dǎo)者，以維護(hù)美國在20世紀(jì)世界霸權(quán)地位提出的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略計(jì)劃的產(chǎn)物。從1986年美國科學(xué)基金會(huì)發(fā)布《科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程本課程教育》(Undergraduate Science，Mathematics and Engineering Education)的報(bào)告到2016年美國研究所與美國教育部聯(lián)合發(fā)布了 《STEM 2026：STEM 教育創(chuàng)新愿景》(STEM 2026：A Vision for Innovation in STEM Education)30年時(shí)間。在這期間美國政府和研究機(jī)構(gòu)發(fā)布了一系列關(guān)于開展STEM教育的政策、法規(guī)和研究報(bào)告，從最初的更多探討開展STEM教育必要性逐步到探索建立STEM教育體系開發(fā)STEM教學(xué)內(nèi)容探究STEM教學(xué)方法到未來開展STEM教育的愿景，在不斷地細(xì)化和深化。

2008年開始我國學(xué)者開始從人力資源視角關(guān)注STEM教育[1]到2017年STEM教育井噴式研究，十年間從對(duì)美國STEM教育政策解讀[2]及STEM教育對(duì)我國教育的啟示[3-5]到STEM教育課程開發(fā)[6]、教學(xué)方法的探討[7-8]、各種開展STEM教育的案例研究[9-11]，國內(nèi)學(xué)者對(duì)于STEM教育的關(guān)注在不斷拓寬，研究在不斷深入。

人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)一般按照“是什么”“怎么樣”的邏輯開始，對(duì)STEM教育的認(rèn)識(shí)也可以按照這一邏輯開始認(rèn)識(shí)。通過對(duì)美國關(guān)于STEM教育的政策、法規(guī)、研究報(bào)告等一系列文獻(xiàn)的研讀，可以理出一條STEM教育產(chǎn)生演變的發(fā)展路線：STEM教育起初只是單純?yōu)榱伺囵B(yǎng)在科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)人才，使美國在21世紀(jì)能夠繼續(xù)領(lǐng)導(dǎo)全球，促進(jìn)美國經(jīng)濟(jì)和國力提升。隨著STEM教育的開展人們逐漸重視跨學(xué)科的聯(lián)系，這種跨學(xué)科聯(lián)系不僅僅是為了開展STEM教育，它是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新的需要，也是社會(huì)和科學(xué)問題解決復(fù)雜性對(duì)跨學(xué)科知識(shí)結(jié)合需求的需要，還是一個(gè)國家創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要。本文把STEM教育產(chǎn)生發(fā)展歷史與社會(huì)發(fā)展及人才培養(yǎng)需要相結(jié)合分析了STEM教育產(chǎn)生的必然性及開展STEM教育的必要性，并對(duì)當(dāng)前開展STEM教育的創(chuàng)客教育模式和PBL模式進(jìn)行了比較。

一、STEM教育產(chǎn)生的必然性

(一)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新的需要

1986年美國國家科學(xué)基金會(huì)(NSF)發(fā)布了《科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程本科生教育》(Undergraduate Science，Mathematics and Engineering Education)的報(bào)告，報(bào)告在分析美國科學(xué)、數(shù)學(xué)等領(lǐng)域的大學(xué)教育現(xiàn)狀，強(qiáng)調(diào)要關(guān)注不斷下降的高等教育質(zhì)量加強(qiáng)大學(xué)教育，為保持美國在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的長期健康發(fā)展在以后的世界科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域有足夠的科學(xué)家和工程師，提出了發(fā)展計(jì)劃，明確各州政府以及學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)等部門的角色和作用[12]。在之后的各種報(bào)告包括2016年發(fā)布的《STEM 2026：STEM 教育創(chuàng)新愿景》(STEM 2026：A Vision for Innovation in STEM Education)中還是提到為了維護(hù)美國長期在經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)和領(lǐng)先地位，解決21世紀(jì)面臨的各種挑戰(zhàn)和國家安全，培養(yǎng)具有全球競爭力的勞動(dòng)力，就需要培養(yǎng)更多的具有STEM素養(yǎng)的勞動(dòng)力[13]。從這些報(bào)告中我們可以看出美國從剛開始提出的STEM教育僅是從學(xué)科角度對(duì)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)學(xué)科教育的一種統(tǒng)稱，2015年美國國會(huì)頒布的《2015年STEM教育法》中也明確提出“‘STEM education’ means education in the subjects of science，technology，engineering，and mathematics，including computer science”(“STEM教育”是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)學(xué)科的教育，還包括計(jì)算機(jī)科學(xué)教育)[14]。為什么美國如此重視這些學(xué)科？這就要從這些學(xué)科在美國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中做出了貢獻(xiàn)思考。19至20世紀(jì)建立在科學(xué)和工程基礎(chǔ)上的美國創(chuàng)造力，帶動(dòng)美國走在創(chuàng)新的前沿，無論是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展還是在科學(xué)技術(shù)發(fā)展上都處于世界領(lǐng)先地位，最終使得美國在20世紀(jì)成為全球超級(jí)大國。進(jìn)入21世紀(jì)，面對(duì)經(jīng)濟(jì)全球化和知識(shí)經(jīng)濟(jì)帶來的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)，科學(xué)創(chuàng)新已經(jīng)變得日益重要[15]。因此美國提出STEM教育是美國為了維護(hù)美國強(qiáng)國地位，培養(yǎng)21世紀(jì)在科學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域具有領(lǐng)導(dǎo)力的人才需要?，F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)增長理論揭示了科技創(chuàng)新對(duì)經(jīng)濟(jì)增長的重要促進(jìn)作用，認(rèn)為創(chuàng)新是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的根本動(dòng)力。當(dāng)今世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的差異也更多地表現(xiàn)為科技創(chuàng)新及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的差異，因此各國都高度重視科技創(chuàng)新，極大地培養(yǎng)全民族的創(chuàng)新文化和創(chuàng)新精神，以來促進(jìn)科技創(chuàng)新。[16]經(jīng)濟(jì)學(xué)家普遍認(rèn)為：自二戰(zhàn)以來半數(shù)以上的經(jīng)濟(jì)增長均源于技術(shù)創(chuàng)新。豐富的創(chuàng)新渠道在一個(gè)地區(qū)的工業(yè)發(fā)展、商業(yè)化、競爭力以及可持續(xù)增長能力中發(fā)揮關(guān)鍵作用，STEM勞動(dòng)力是創(chuàng)新渠道的有利組成部分[17]，隨著美國提出STEM教育世界各個(gè)國家也重視自己國家的STEM教育。STEM教育被各國所重視就是因?yàn)檫@些學(xué)科在本科經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面產(chǎn)生的巨大作用。所以開展STEM教育首先國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展科技創(chuàng)新的需要。

(二)問題解決復(fù)雜性需要跨學(xué)科知識(shí)的結(jié)合

科學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了新技術(shù)的誕生，科學(xué)在促進(jìn)科學(xué)技術(shù)本身發(fā)展的同時(shí)，形成新技術(shù)革命推動(dòng)人類社會(huì)產(chǎn)生了前所未有的發(fā)展?？茖W(xué)的發(fā)展為學(xué)科的分化提出了必要性，也提供了可能性。學(xué)科的分化意味著人們的知識(shí)需求與積累已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)龐大的程度，社會(huì)分工不斷精細(xì)化對(duì)人的能力的要求不斷提高，學(xué)科的分化隨著科學(xué)的發(fā)展而發(fā)展、社會(huì)需要的增加而改變。[18]隨著科學(xué)的發(fā)展學(xué)科的縱向分化也越來越細(xì)。

從系統(tǒng)角度看自然界和社會(huì)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，20世紀(jì)中后期出現(xiàn)了一系列人口、資源、環(huán)境、災(zāi)害等復(fù)雜性問題，把研究對(duì)象看成一個(gè)特定條件下的簡單系統(tǒng)研究，已經(jīng)不能適應(yīng)快速發(fā)展的科學(xué)本身提出的挑戰(zhàn)，也不能適應(yīng)新的技術(shù)革命。在解決這些復(fù)雜性問題中原有學(xué)科相互滲透、交叉，各學(xué)科原有的嚴(yán)格有序的邊界變得模糊不清，學(xué)科逐漸向綜合化方向發(fā)展，并出現(xiàn)許多新的綜合性學(xué)科，一些學(xué)科也開始不斷調(diào)整自己的研究方向，拓展研究領(lǐng)域，學(xué)科的交叉、綜合已成為不可阻擋的科學(xué)文化格局。[19]

在美國STEM教育開展過程中，對(duì)于STEM教育課程設(shè)計(jì)更多的人呼吁加強(qiáng)STEM中兩種或多種學(xué)科間的聯(lián)系，認(rèn)為以更具關(guān)聯(lián)性的方式教STEM，在現(xiàn)實(shí)生活的復(fù)雜性問題情境中，會(huì)使STEM學(xué)科更加貼近師生，這也會(huì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)業(yè)成績和學(xué)習(xí)毅力。美國國家工程院和國家研究委員會(huì)2014年發(fā)布的《K-12年級(jí)STEM整合教育：現(xiàn)狀、前景和研究議程》提出STEM整合教育的結(jié)果、STEM整合教育的本質(zhì)和STEM整合教育的設(shè)計(jì)和實(shí)施開展研究。

在STEM引入國內(nèi)也有很多研究者提倡STEM各學(xué)科的整合，認(rèn)為這樣不僅可讓學(xué)生體驗(yàn)運(yùn)用科學(xué)解決實(shí)際問題的樂趣，加深對(duì)科學(xué)理論的理解[20]而且可以從多學(xué)科的視角來培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力[21]培養(yǎng)學(xué)生利用多門學(xué)科知識(shí)積極探索，發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。[22]我們可以看到現(xiàn)實(shí)問題解決的復(fù)雜性要求跨學(xué)科知識(shí)的結(jié)合，而STEM整合教育的形式和理念不僅有利于體驗(yàn)解決實(shí)際問題的樂趣，加深對(duì)學(xué)科理論的理解和運(yùn)用而且也有利于培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力。

(三)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要

在人類社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中，人才是社會(huì)文明進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展的重要推動(dòng)力量。當(dāng)今世界正處在大發(fā)展大變革大調(diào)整的百年未有之大變局時(shí)期。世界的多極化和經(jīng)濟(jì)全球化已經(jīng)深入發(fā)展，科學(xué)技術(shù)進(jìn)步日新月異，知識(shí)經(jīng)濟(jì)方興未艾，加快人才培養(yǎng)和儲(chǔ)備是在激烈的國際競爭中贏得主動(dòng)的重大戰(zhàn)略選擇。[23]創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力，創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)實(shí)質(zhì)上是人才驅(qū)動(dòng)，科技的創(chuàng)新，必然需要大量創(chuàng)新型人才。

21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)已滲透到社會(huì)生活的方方面面，使得大量社會(huì)問題和科學(xué)技術(shù)問題的解決不得不依賴于多學(xué)科的綜合應(yīng)用。打破學(xué)科界限推動(dòng)跨界融合，開闊學(xué)生專業(yè)視野，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才已成為世界各國人才培養(yǎng)共同的目標(biāo)。2016年《中國學(xué)生核心素養(yǎng)》總體框架正式發(fā)布，其中一部分就是學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。實(shí)踐創(chuàng)新主要是學(xué)生在日常生活、問題解決、適應(yīng)挑戰(zhàn)等方面所形成的實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和行為表現(xiàn)。[24]STEM教育綜合了科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科，具有跨學(xué)科的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)知識(shí)和技能的相互融會(huì)貫通，破解學(xué)生綜合能力培養(yǎng)中的難題。[25]美國格雷特·亞克門( Georgette Yak man)教授及其團(tuán)隊(duì)在STEM教育實(shí)施和發(fā)展過程中在科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)教育基礎(chǔ)上加入了藝術(shù)提出STEAM教育，無論是STEM教育還是STEAM教育都強(qiáng)調(diào)用跨學(xué)科的方法教授各學(xué)科的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生適應(yīng)不斷更新的專業(yè)知識(shí)和快速變化的社會(huì)生活，以系統(tǒng)的方式認(rèn)識(shí)世界，以創(chuàng)新的方式改造世界，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的創(chuàng)新能力。[26-27]

STEM教育產(chǎn)生于美國，起初目的是維護(hù)美國在世界上的領(lǐng)先地位，要在科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等各個(gè)學(xué)科培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的勞動(dòng)者，但是在其發(fā)展和實(shí)施過程中逐漸發(fā)展為一種跨學(xué)科整合的教學(xué)理念。

二、開展STEM教育的形式

STEM教育是教學(xué)模式還是教學(xué)理念？一些研究者認(rèn)為是教學(xué)模式[28-30]。我們通過對(duì)STEM教育產(chǎn)生背景及發(fā)展過程的一些政策和研究報(bào)告等分析，發(fā)現(xiàn)STEM產(chǎn)生根源是為了創(chuàng)新人才培養(yǎng)，STEM教育的目標(biāo)是通過跨學(xué)科課程整合培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，開展STEM教育必要性包括人才培養(yǎng)和社會(huì)問題解決等方面的需求，因此STEM教育一種人才培養(yǎng)的教育理念，在這種教育理念下我們可以通過各種教學(xué)模式開展STEM教育，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的整合，促進(jìn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。創(chuàng)客教育、PBL教學(xué)模式、GBS教學(xué)模式是目前常見的三種主要開展形式。

(一)創(chuàng)客教育形式(模式)

1.創(chuàng)客教育

目前學(xué)者普遍認(rèn)同創(chuàng)客教育起源于創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)。創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)是源于20世紀(jì)盛行于歐美國家的DIY動(dòng)手活動(dòng)熱潮和黑客社區(qū)的黑客文化，它的核心特征是從精英創(chuàng)造大眾化產(chǎn)品到大眾創(chuàng)造小眾化產(chǎn)品轉(zhuǎn)變。[31]創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)包括了創(chuàng)新探索的精神、動(dòng)手實(shí)踐的文化、開發(fā)共享的理念，以及對(duì)技術(shù)的極致鉆研的精神，是對(duì)注重動(dòng)手創(chuàng)造的深層文化價(jià)值觀的重新詮釋，[32]而這一文化價(jià)值觀的核心即是創(chuàng)客精神。創(chuàng)客精神不僅僅表現(xiàn)在單個(gè)個(gè)體身上，還表現(xiàn)或存在于社會(huì)和整個(gè)國家和民族群體中。無論是對(duì)個(gè)人而言還是對(duì)一個(gè)民族和國家而言對(duì)創(chuàng)客精神的培養(yǎng)尤為重要，它是人們探索創(chuàng)新的動(dòng)力源泉，創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是一個(gè)國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力，正因?yàn)槿绱藙?chuàng)客教育以創(chuàng)客精神的培養(yǎng)作為自己的終極使命,從群體創(chuàng)客精神培養(yǎng)而言創(chuàng)客教育是一種以培育大眾創(chuàng)客精神為導(dǎo)向的教育形態(tài)，從對(duì)個(gè)體創(chuàng)客精神培養(yǎng)而言創(chuàng)客教育則應(yīng)是一種以培養(yǎng)學(xué)習(xí)者，特別是青少年學(xué)習(xí)者的創(chuàng)客素養(yǎng)為導(dǎo)向的教育模式。[33]

2.創(chuàng)客空間

2001年麻省理工學(xué)院由比特與原子研究中心發(fā)起成立的微觀裝配實(shí)驗(yàn)室(Fab Lab)項(xiàng)目開啟了從個(gè)人創(chuàng)意設(shè)計(jì)到制造實(shí)現(xiàn)的新時(shí)代，這是國際創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)發(fā)展進(jìn)程中的里程碑，它為創(chuàng)客活動(dòng)提供了有一定科技含量的軟硬件工具、材料和場所，被認(rèn)為是創(chuàng)客空間發(fā)展建設(shè)的雛形。目前，已有 30 多個(gè)國家通過標(biāo)準(zhǔn)化制作工具(如3D打印機(jī)、激光切割器、數(shù)控銑床、嵌入式處理器、CAD/CAM軟件等)與流程分享，建設(shè)了 Fab Lab，形成了全球最大規(guī)模的分布式創(chuàng)新制造實(shí)驗(yàn)室。隨著創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)發(fā)展創(chuàng)客空間范圍擴(kuò)展到博物館、圖書館、學(xué)校、社區(qū)學(xué)院、課外俱樂部等，正在形成更加多樣化和復(fù)雜化的創(chuàng)客圖景。[34]創(chuàng)客空間的建設(shè)為創(chuàng)客教育的開展提供了環(huán)境，創(chuàng)客空間的多樣化發(fā)展促進(jìn)了創(chuàng)客教育的形式也呈現(xiàn)出多樣化包含了正式學(xué)習(xí)和非正式學(xué)習(xí)。

3.以創(chuàng)客教育的形式開展STEM教育

創(chuàng)客教育以其提升學(xué)生信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力為根本，這與STEM教育理念相符合，也與STEM教育的目標(biāo)相一致，是目前國內(nèi)開展STEM教育的探討的主流形式。截至2021年6月19日在CNKI中以“創(chuàng)客教育”+“篇名”進(jìn)行檢索可檢索到3142篇文獻(xiàn)，這些文獻(xiàn)主要分布在2013年至2021年，并且逐年呈翻倍增長趨勢。

雖然關(guān)于創(chuàng)客教育研究很多，但是對(duì)于具體如何利用創(chuàng)客教育模式進(jìn)行人才培養(yǎng)，特別是在教學(xué)實(shí)踐中如何具體開展創(chuàng)客教育的流程等研究不但數(shù)量少，而且觀點(diǎn)比較分散。在CNKI中通過“創(chuàng)客教育模式”進(jìn)行篇名、關(guān)鍵詞、摘要搜索，可檢索496篇文獻(xiàn)，通過文獻(xiàn)閱讀剔除無關(guān)文獻(xiàn)，共有34篇文獻(xiàn)研究創(chuàng)客教育模式。對(duì)這些文獻(xiàn)進(jìn)行研讀分析，發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)客教育模式研究主要集中在課堂教學(xué)層次和人才培養(yǎng)的系統(tǒng)層次，涵蓋了中小學(xué)、大學(xué)各個(gè)學(xué)段。其中有20篇文章重在人才培養(yǎng)的系統(tǒng)層次探討創(chuàng)客教育模式，其中，代表有徐美娟等人提出的“EP2社團(tuán)的創(chuàng)客教育模式”[35]、王旭卿提出的“向STEM教育的創(chuàng)客教育模式”[36]及賴麗花提出的“基于社團(tuán)選修課的創(chuàng)客教育模式”(創(chuàng)客教育開展形式)[37]。14篇重點(diǎn)探究了創(chuàng)客教育如何在實(shí)際課堂中實(shí)施，以及具體的實(shí)施流程，從課堂教學(xué)開展的過程角度，把創(chuàng)客教育教學(xué)過程劃分為多個(gè)環(huán)節(jié)和階段。這一類的代表有朱龍等人提出的“面向創(chuàng)客教育的設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式”、梁小帆提出的“基于關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)理論創(chuàng)客教育模式”，高金麗提出的“SCS創(chuàng)客教學(xué)法”，楊曉彤等人提出的“CMT 模式”等。

我們把14篇文章中提出的創(chuàng)客教育教學(xué)過程開展環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵詞提取，制成如下表所示創(chuàng)客教育教學(xué)環(huán)節(jié)表。然后對(duì)教學(xué)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的關(guān)鍵詞利用NLPIR大數(shù)據(jù)搜索與挖掘共享平臺(tái)，進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)任務(wù)(項(xiàng)目或問題)、作品、情境、分享、評(píng)價(jià)(反思)等都是出現(xiàn)頻率比較高的詞，可見創(chuàng)客教育開展環(huán)節(jié)都重視情境設(shè)計(jì)、問題(項(xiàng)目、任務(wù))的確定，以及最終作品的分享和評(píng)價(jià)反思。這些特點(diǎn)其實(shí)與PBL教學(xué)模式是一致的。

表1 創(chuàng)客教育教學(xué)環(huán)節(jié)整理表

(二)PBL教學(xué)模式

PBL教學(xué)模式在國內(nèi)有兩種不同看法，一種是認(rèn)為是Project based learning的縮寫，翻譯為“基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)”[52]；另一種認(rèn)為是Problem based learning的縮寫，翻譯為“基于問題的學(xué)習(xí)”[53-54]?；陧?xiàng)目的學(xué)習(xí)是圍繞某個(gè)具體的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，把學(xué)生融入有意義的任務(wù)完成的過程中，通過在一定時(shí)間內(nèi)解決一系列相互關(guān)聯(lián)著的問題，讓學(xué)生積極地學(xué)習(xí)，自主地進(jìn)行知識(shí)的建構(gòu)的一種新型的探究性學(xué)習(xí)模式。PBL主要包括內(nèi)容、活動(dòng)、情境、結(jié)果四個(gè)要素，其教學(xué)實(shí)施流程一般由項(xiàng)目選定、制訂計(jì)劃、活動(dòng)探究、作品制作、成果交流和活動(dòng)評(píng)價(jià)等六個(gè)步驟。[55]

PBL是將學(xué)習(xí)置在有意義的復(fù)雜問題情境中，讓學(xué)生通過解決設(shè)置的問題，來學(xué)習(xí)隱含于問題背后的科學(xué)知識(shí)，形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。[56]項(xiàng)目(問題)、學(xué)習(xí)小組、解決問題所需要的知識(shí)和技能、問題解決程序、學(xué)生自主學(xué)習(xí)的精神是PBL的五個(gè)關(guān)鍵要素。[57]組織小組、開始一個(gè)新問題、后續(xù)行動(dòng)、活動(dòng)匯報(bào)、問題后的反思是基于問題學(xué)習(xí)實(shí)施的五個(gè)步驟。[58]

三、創(chuàng)客教育與PBL的比較

(一)蘊(yùn)含相似的教育理念

無論基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)還是基于問題學(xué)習(xí)，其實(shí)質(zhì)都是把學(xué)習(xí)融入實(shí)際解決的任務(wù)和問題中，通過任務(wù)和問題的完成實(shí)現(xiàn)知識(shí)的建構(gòu)和能力的培養(yǎng)。在其一般性的實(shí)施流程中都重視情境的創(chuàng)設(shè)，項(xiàng)目或問題的明確，成員的合作交流以及成果的匯報(bào)與交流。這些特征與創(chuàng)客教育特征是一致的，并且這些特征也體現(xiàn)著當(dāng)前建構(gòu)主義和杜威“做中學(xué)”理念。

(二)注重知識(shí)的綜合運(yùn)用

無論是PBL還是創(chuàng)客教育都注重知識(shí)的綜合，非單純的某門學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用，這也更接近于現(xiàn)實(shí)中真實(shí)問題解決情境。文章前面也提到“問題解決復(fù)雜性需要跨學(xué)科知識(shí)的結(jié)合”，這是導(dǎo)致對(duì)STEM教育被重視的原因之一，PBL和創(chuàng)客教育在開展教學(xué)過程中恰好能夠綜合各學(xué)科知識(shí)，把STEM教育理念體現(xiàn)到教學(xué)實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科知識(shí)的整合，促進(jìn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

四、小結(jié)

綜上我們從STEM產(chǎn)生歷史和發(fā)展看，國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新、問題解決復(fù)雜性需要跨學(xué)科知識(shí)的結(jié)合、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要是STEM教育產(chǎn)生的必然性。我們認(rèn)為STEM教育應(yīng)該是一種人才培養(yǎng)的教育理念，在這種教育理念下我們可以通過各種教學(xué)模式開展STEM教育，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。創(chuàng)客教育和PBL是目前國內(nèi)開展STEM教育的兩種主要形式，這兩種教學(xué)形式蘊(yùn)含相似的教育理念，并且都注重知識(shí)的綜合運(yùn)用。

雖然創(chuàng)客教育和PBL是目前實(shí)現(xiàn)STEM教育理念比較普遍的方法，但是相較而言創(chuàng)客教育的研究還剛開始，大多針對(duì)意義、價(jià)值等基本問題的論述，但是對(duì)于創(chuàng)客教育在學(xué)校中的實(shí)施路徑及實(shí)踐模式還處于討論階段，有注重以活動(dòng)為基礎(chǔ)開展的[59]；注重以課程開展的[60]；將創(chuàng)客教育融合在課程教學(xué)中的探討[61]；還有從學(xué)校創(chuàng)客教育實(shí)施體系方面的探討[62]。在各個(gè)學(xué)段的學(xué)校教學(xué)中如何有效地利用創(chuàng)客教育落實(shí)STEM教育理念還有很多問題需要研究。