胡来林   温州大学STEM教育研究中心主任，温州大学教育学院教育技术专业教授、硕士生导师，浙江省STEM名师工作室负责人，浙江省STEM教育协同创新中心兼职研究员。

STEM教育的发展
 

一、STEM教育的基本概念与扩展
 

通常意义上的STEM是指科学、技术、工程、数学，但在现实实践中，其内涵有了很多种扩展。这种扩展主要有两个方面：一方面是对字母含义的扩展，比如字母“M”既可以是原意“数学”，也可以扩展为“应用数学”；另一方面是对领域的扩展，如STREM（科学、技术、阅读或写作、工程、数学）、STEMM（科学、技术、工程、数学、医学）等。不同层面的扩展反映了国家和研究机构对STEM的不同理解，但STEM的总体框架不会改变。在中小学的教学实践中主要有三种模式：STEM、STEAM、STREAM。我们为了表达方便，有时统称为STEM+。
 

STEM最早由美国国家科学基金会于2001年提出，是一个跨学科教育。对STEM这个概念的理解，我认为有三个方面：1.STEM教育是分科提升的，强调核心知识与大概念学习。2.STEM教育是分科融合的，强调基于真实问题的项目式学习。3.STEM教育是扩展的，从美国到世界各国，从高校到中小学幼儿园，从STEM扩展到STEM+，从数学“M”扩展到多个学科。
 

2006年，为了解决STEM似乎只是偏重科技教育这一问题，美国格雷特·亚克门（Georgette Yakman）教授提出“STEAM”，增加了字母A（Art，艺术），并构建了STEAM模型及教育框架，设计了STEAM教学过程卡，并开展STEAM教育的培训认证。随后，英国、韩国、美国和中国等相继采用了STEAM的概念。这里所增加的A是一种广义的艺术，包括精致艺术、人文艺术、语言艺术、肢体艺术等，对科技教育来说，主要是借助艺术教育中的可视化过程、美感素养、设计思维、外显美等，帮助学生提升创造力、发展理解力、增长审辩力、进阶学习力。
 

在进一步的教学实践中，有的学校会根据需要再增加一个字母R，包含阅读、写作、机器人等含义，从而生成了STREAM模式。R一方面指学科阅读（Reading），在STREAM模式下主要是指信息类的文本以及科技说明文本写作，其价值在于为STEM项目与主题提供源泉，为解决STEM项目问题提供策略和方法。尤其在小学阶段特别强调阅读和写作素养，增加R更加凸显阅读、写作与科技的融合。STEM教育可以是多学科的融合，也可以是单一的具有STEM性质的学科，因此R另一方面指机器人学科（Robotics），机器人学科是在新一代人工智能背景下产生的，同时也是非常具有STEM属性的学科。R的增加，既是AIQA（即人与人工智能打交道的能力，利用人工智能技术的能力）教育的最佳载体，也是对创客教育的有效继承。

在以上一系列的发展历程中，STEM更多应用于初中阶段，而STEAM和STREAM更多应用于小学和幼儿园阶段。
 

二、STEM教育的国际发展
 

STEM教育缘起于1983年发布的《为21世纪而教育美国人》报告。该报告认为，美国当前的教育制度必须彻底改革，重点放在提高学校科学和数学教学水平上，向儿童提供进入21世纪所必需的智力工具，否则美国将成为未来的“工业恐龙”。随后，美国从国家层面陆续发布了多个战略报告，如《美国2000年教育战略》（1991）、《塑造未来：透视科学、数学、工程和技术的本科教育》（1996）、《国家行动计划：应对美国STEM教育体系的重大需求》（2007）、《K-12教育中的工程教育：了解现状和改进前景》（2009）、《培养与激励：为美国的未来实施K-12年级STEM教育》（2010）、《2015年STEM教育法》（2015）等。直至2018年，美国前总统特朗普提出“北极星计划”，在特朗普时代“美国优先”这一理念下，要求STEM教育要在全世界成为美国的优势，让美国STEM教育成为扫盲创新就业的领导者。
 

与此同时，一些发达国家也开展了一些STEM国家计划，并把它作为提升国家人才战略培养角度进行规划。如英国开展了STEM教师培训、建立国家级STEM示范活动；德国开始关注学生在STEM方面的职业兴趣和发展、启动了一批覆盖“教育链”全程的STEM促进项目；芬兰提出了全国STEM教育促进项目，设立了国家LUMA中心，在校外为儿童和青少年量身打造了STEM学习和教育活动；等等。
 

三、中国STEM教育的发展与融合
 

我将中国的STEM教育分为两个阶段：第一个阶段为创客阶段，第二个阶段为STEM教育阶段。尽管中国自2001年就引入STEM教育，但并未引起足够的重视。2015年，在国务院提出《关于大力推进大众创业万众创新若干政策措施的意见》的推动下，创客教育进入火爆发展期。2016年，创客教育和STEM被写入教育部教育信息化文件。2017年，中国教育科学研究院STEM教育研究中心成立，STEM教育真正开始被重视。同时，相继出台了《中国STEM教育白皮书》（2017）、《中国STEM教育2029创新行动计划》（2018）、《STEM教师能力等级标准(试行)》（2018）等政策文件，大力推动STEM教育，成为中小学基础教育改革的热点。创客教育与STEM教育是有一定区别的，具体如表1所示。

STEM教育生态建构
 

一、信息技术加速VUCA时代的到来
 

VUCA是易变性（Volatility）、不确定性（Uncertainty）、复杂性（Complexity）、模糊性（Ambiguity）四个英文单词的首字母缩写，VUCA时代是指变幻莫测的时代。STEM教育可以说是今天的创新，明天的教育，其本身的特征以及未来社会对人才的需求决定了STEM教育的生态。
 

BBC基于剑桥大学研究者Michael Osborne和Carl Frey的数据体系分析了365种职业未来的“被淘汰率”，其中会计、保险业务员、银行职员、政府职员等被淘汰率较高，艺术家、科学家、建筑师、心理医生等被淘汰率较低。这说明，智能时代会带来人们工作的不确定性和易变性。
 

从教育上来说，当前的教育有两个特点：一是教师对知识点的传授、学生对知识点的掌握，不仅量多，而且面广，中国学生对基本知识的掌握呈现“均值高”的特点；二是把教育等同于知识，并局限在知识上，教师传授知识是本职工作，学生学习知识是分内之事，知识几乎成为教育的全部内容。而在人工智能时代，“高考机器人”在知识考试中比人更具有优势，人工智能让已知知识的学习变得如此低能，未来的学习将受多种复杂因素的影响。
 

二、VUCA时代呼唤教育创新
 

美国21世纪技能联盟基于10年来的研究，提出了“21世纪学习框架”，致力于为开创美好生活而学习的“新平衡学习”范式，从社会转型的实际出发，在学习系统各个侧面努力实现平衡协调。该范式的具体内容有：学习的要义——形成传统、现代、未来的连续统一体；学习的指向——质疑解难（如图1）；学习的科目——传统核心科目与跨领域主题；学习的预期结果——三套21世纪技能（如图2）；学习的环境——完整儿童的完整环境；学习的课程标准——学以致用；学习的评估要求——多样全面；学习的价值与创新——为美好生活而学习。