于曉雅，計算機應(yīng)用專業(yè)博士，副教授，北京教育學院信息科學與技術(shù)教育學院創(chuàng)客教育研究中心主任，聯(lián)合國教科文組織APNIEVE STEM+創(chuàng)新教育中心執(zhí)行專家。曾于2015-2016 在美國弗吉尼亞理工大學做訪問學者。她曾在訪學期間深入當?shù)刂行WSTEM課程一線進行現(xiàn)場考察，回國后又在北京中小學校實踐STEM教育，對STEM教育如何落地有自己獨特的做法。
于曉雅在美國進修時與當?shù)貛熒暮嫌埃ㄗ蠖?/p>
先談問題
于老師是個“較真兒”的人，前不久在北師大舉辦的“中國教育創(chuàng)新成果公益博覽會”上，她把各地各校的展板逐一拍攝，然后按圖索驥，找到相關(guān)負責人了解情況，發(fā)現(xiàn)了一個普遍現(xiàn)象：展板上各種先進的新理念新名詞，被訪者大都能夠宣傳到位，但是在和他們交談的時候，很多人仿佛在說別人的話，而非自己真正的心得體會，尤其是一旦談到如何開展、實施等具體落地細節(jié)情況，不明就里的很多。
演講中的于曉雅
于老師不僅善于發(fā)現(xiàn)問題，而且勤于反躬自問。她認為，造成這種局面， 專家、教授的責任也不能回避。正是他們向一線教師們傳遞、灌輸了太多理念，而為教師們提供的“工具”——“支架”又太少，不足以保障他們實踐活動的開展。她介紹道，一些優(yōu)秀的一線教師，也很想嘗試STEM課程，而且也有極大概率申請下來，但是一旦真的申請，卻又不知道從哪里下手，“所愿”與“所能”之間的巨大差異令他們產(chǎn)生了“焦灼感”。不僅如此，STEM課程編排的獨特性，也令很多學校領(lǐng)導茫然、困惑。所以，有些學校在開展STEM教育時，會讓提供方案的企業(yè)人員來主導。
于老師認為，教師、學校的困惑是正常的。教育不是一個又一個熱潮，應(yīng)該正確認識熱門發(fā)展方向與教育本質(zhì)的關(guān)系，理解從素質(zhì)教育向核心素養(yǎng)的遞進表述中，逐漸接近的教育本質(zhì)，最終目標是回答教育要培養(yǎng)什么樣的人的目標問題,想清楚這一點，就能認清STEM教育的本質(zhì)，尋找有力抓手，使其成為中小學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)和核心素養(yǎng)養(yǎng)成的有效途徑。
STEM的緣起
于老師認為，STEM雖然是美國首倡，但是美國的STEM教育在中小學一線的落地目前也處于起步階段，也是在大量的探索中前行。“STEM”這四個字母所指向的意義，美國也在不斷摸索。
上世紀80年代早期，美國政府最早推動了STEM教育，但是到2007年，它都是在本科教育階段推進的。其目的是為了吸引美國學生學習理工的興趣，增加美國理工科人才的競爭力。后來，美國人意識到，如果大學階段才開展STEM就為時已晚，必須前移到基礎(chǔ)教育階段，這樣才能培養(yǎng)起學生對理工科學習的興趣和能力。2015年10月7日，經(jīng)時任總統(tǒng)奧巴馬簽署，美國《STEM教育法(2015年)》(STEM Education Act of 2015)作為一部聯(lián)邦法正式生效。
中美STEM的異同
美國STEM與中國的相比，存在幾點不同。
首先，作為政府倡導的項目，不急于把它推進到中小學去，而是通過大學、研究院所及教師培訓機構(gòu)進行了大量的研究、論證和試驗，才逐漸向一線滲透。
從項目啟動到最終作為法律得以推廣，在這個漫長的時間內(nèi)，其研究工作、實驗論證、案例樣本的數(shù)量之多可想而知，積累了豐富的理論、模型，為STEM教育走進中小學打下堅實的理論和實證研究依據(jù)，值得后來者借鑒。
而中國的STEM往往是廠商推動，直接把它“殺”向了一線課堂。很多時候，國內(nèi)STEM直接采取“拿來主義”，復(fù)制美國成功案例，或直接引進國外專家進行培訓。這樣進展快則快矣，但是這里面的問題并未被充分地揭示出來，恐怕會有隱憂。
兩國在STEM推進上的快慢，誰優(yōu)誰劣，目前尚不好判斷。但是有一點，就是教育不是熱潮，一浪又一浪，教育應(yīng)當是經(jīng)過實證研究的，扎實地一步步的推進的事情。
其次，美國在推進STEM過程中存在兩種路線或模式。
第一種就是激發(fā)學生對數(shù)理化的興趣。政府提供資金支持，把同一學區(qū)內(nèi)的數(shù)所學校中的對理科感興趣的學生在某一時間點上集中起來共同學習。于曉雅介紹了一個案例，某STEM中心，曾吸引了22名高一學生參與(其中包括3名女生)。到高三時，僅剩13名學生(其中僅含1名女生)。最后，這13名學生全都被全美排行前5名的理工院校錄取。從中可以看出STEM實施的迫切性。雖然它還有很大的改進空間，但是如果不實施，恐怕連那13名學生最終也不會選擇學習理工科。這種模式給于老師的第一印象有點類似于國內(nèi)的理科強化班。
于老師認為，比起美國，我國一直重視理工科教育，但是也存在著顯著的缺陷。我國的理工科教育曾經(jīng)走入讓學生不斷刷題的誤區(qū)，固化了他們的思維，束縛了他們的創(chuàng)造力，讓他們失去了學習的興趣。美國的理工科強化班式的STEM，其強調(diào)增強學生興趣的實施路徑，對我國來說，也有很大啟發(fā)作用。
第二種模式是基于解決世界現(xiàn)實問題或真實情境問題，由此開展基于項目的學習，向?qū)W生傳遞應(yīng)用的策略和方法，強調(diào)產(chǎn)品（非特指物、也可以是建議、方案）導向。這種模式更強調(diào)解決問題的思路、實際方法、工具手段，給學生帶來的提升是多方面的。即使學生以后不學習理工科課程，他的綜合能力也會強很多。
于老師曾參加過兩屆訪學地區(qū)的“STEM科學節(jié)”以及當?shù)豐TEM教育中心學生的“年終項目展示”(Grade work presentation)，給她留下了深刻印象。學生的作品包括：對學校操場的改進意見和成本核算、成績分析數(shù)據(jù)模型、生態(tài)農(nóng)業(yè)園、智能監(jiān)控等。學生必須把作品以科研展板的形式展現(xiàn)出來，這本身就是對學生科學精神和科學素養(yǎng)的培養(yǎng)。
與之相比，國內(nèi)一些STEM展會對學生的展板要求就要低很多。宣傳式的、卡通式的展板占了主流，而較少看到按嚴謹?shù)目茖W研究要求書寫的展板。于老師認為，既然STEM的“S”對應(yīng)著科學，那么一點一滴都要嚴格按照科學論文的方式來進行，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W思維是STEM教育一個重要的目的。這才是從每一個細節(jié)上推進STEM的正確方式。
于老師舉例道，美國的一些STEM項目，高度還原現(xiàn)實世界。真實世界的一個具體問題，肯定是不會分學科的，而是跨多個學科的。如學生為了完成一個重鋪操場地磚的項目，必須學習工科、數(shù)學、工程學，氣象學、地理學、地質(zhì)工程學、材料學、成本核算甚至市場營銷方面的綜合知識。平常的學習中，學生是通過學科滲透方式進行學習的，而項目建設(shè)過程中，學生是以跨多學科的整合方式來學習的。因此，完成了一個項目，就標志著學生的學習能力和綜合應(yīng)用知識的能力產(chǎn)生一次飛躍。而比能力提升更重要的是，學生的興趣被大大激發(fā)起來，創(chuàng)新的熱忱和改變世界的愿望成為了自覺。
最后，美國的STEM與中國相比，存在理念上的差異。
美國北喬治亞大學科學教育副教授Donna Governor曾經(jīng)點評過上海某位教師講的一節(jié)示范課，該教師取得過權(quán)威STEM培訓機構(gòu)認證，是公認的STEM課講得最好的教師之一。Donna認為，該教師的課有學生的活動不夠，教師掌控欲強;更像是實驗課和制作課;沒有把學科知識點與現(xiàn)實生活真正融合起來綜合運用。
Donna也親自上了一堂課，講的是《恒星的生命》。她從真實的太空恒星問題研究開始，通過精心的設(shè)計，組織了以學生為中心的學習環(huán)境，給了學生充足的資料，設(shè)計了時間線，開展吹氣球、星體卡片等活動，引導學生在探索中體驗恒星的生命及最終的形式，給在場的所有人很深的印象，認為她講得很有創(chuàng)意，體現(xiàn)了STEM的精神和特點。但是，這位教授在最后總結(jié)時告訴大家，這堂課并不是一堂STEM課，僅僅是她覺得與STEM相象，就拿來和大家交流。此言一出，給在場的中國教師震動很大。
于老師對此分析道，能不能真正做到以學生為中心，是中美兩國STEM實踐中的最大分野。以學生為中心，對于已經(jīng)習慣傳統(tǒng)講授課堂的教師來說，是很難做到的。如果非要對比的話，是不是STEM教育不重要，重要的首先是你的課堂是不是以學生為中心開展學習活動的。
于老師進一步講了自己的深入觀察。北京某區(qū)請了許多外國專家給國內(nèi)教師上STEM的示范課。中國教師向國外專家學習了半天，所講的STEM課還是缺少STEM的神髓，癥結(jié)就在于中國教師很難做到以學生為中心。
“A”的正確意義
于老師還講了一段小插曲。搭政策的順風車，美國也不例外。只要讓自己研究項目與STEM沾邊，就有可能從美國政府那里領(lǐng)到經(jīng)費。所以一時間在美國國內(nèi)，“小溪泛濫”(STREAM)，“蒸汽彌漫”(STEAM)。
STEM這兩年在國內(nèi)更多的也是以“STEAM”的形式出現(xiàn)的。因為有“A”，有些人興奮起來了，認為自己有了搭乘“STEM快車”的機會。對此，于曉雅介紹道，“A”是弗吉尼亞理工字院的一名教授Yarkman所加。實際上，“A”所對應(yīng)的概念，并非是大多數(shù)人所理解的“藝術(shù)”，而是“人文”。任何一種學科都是為人服務(wù)的，不能沒有人文的因素。沒有人文因素的事物，是不能被人所利用的，也就沒有價值。STEM所服務(wù)的對象，以及所創(chuàng)造出來的產(chǎn)品，都是離不開人文的因素。這正是“A”的真正意義。
同理，“R”指向的不是一般人理解的“閱讀和寫作”，而是指與科學理論、工程技術(shù)相關(guān)的那部分內(nèi)容的“閱讀”。比如說，沒有數(shù)理化的基礎(chǔ)知識，作者寫不出科幻小說，讀者也讀不懂。于曉雅介紹道，有無STEAM訓練經(jīng)歷的學生，對于科幻作品的理解會是截然不同。不僅閱讀文字作品是這樣，讓他們創(chuàng)作一幅未來的圖畫也有相似的情形。沒有受到STEAM訓練的學生畫一幅畫，完全是天馬行空，而讓有過此經(jīng)歷的學生畫，甚至有實現(xiàn)的可能。
無論STEAM還是STREAM, 于老師認為，都不是傳統(tǒng)的人文學科或傳統(tǒng)的閱讀和寫作，而一定是為增強STEM人才培養(yǎng)服務(wù)的。比如，一名音樂教授也可以申請STEM項目經(jīng)費，他是通過學生彈奏樂器、編寫樂曲、然后利用樂曲驅(qū)動燈光變換、噴泉變換等與STEM領(lǐng)域相關(guān)的研究，據(jù)此提升學生的STEM興趣，培養(yǎng)STEM人才。比如STREAM，是通過閱讀與STEM相關(guān)領(lǐng)域的小說，例如科幻小說，來增強對STEM的興趣和重視。再比如歷史老師，可以從敦刻爾克大撤退這個引子，通過項目式研究性學習，尋找這些士兵的來歷、撤退后參加諾曼底登陸的數(shù)目、最終戰(zhàn)死和回家的人數(shù)等，科學觀分析，技術(shù)支持查閱、編程并動畫顯示人數(shù)走向關(guān)系等，最后寫成論文，做出展示板。這就是一個涉及人文的但是一定是通過STEM學科解決手段的STEAM案例。還有利用統(tǒng)計手段研究小說等文學作品詞頻、科學線索等，都是這一類的例子。
STEM在國內(nèi)已步入高速成長期，引發(fā)了很多人的美好想象。但是，如果人們多一些像于曉雅博士的冷靜態(tài)度與專業(yè)觀點，可能會讓STEM避免過熱的危險，讓它在中國的成長之路更加順暢一些。這也是像于老師這樣的專家存在的意義。
