【要点】华东师范大学终身教授、教育技术学博导祝智庭发表“STEM教育国策分析与实践模式”主题演讲。STEM教育（科学、技术、工程、数学）对国家发展具有重要意义，已经成为代表学科整合的核心概念。STEM教育在美国已经成为一项重要教育国策；在我国，STEM教育刚进入我国教育信息化政策视野。祝智庭教授提出STEM教育国策分析框架，整体上分为调结构、增能力、创条件三个维度。在实践层面STEM旨在培养学生的问题解决能力、自主创新能力、深度学习能力和适应未来的能力。为推进STEM教育，我国需要从资讯类科普教育、嵌入式课程、项目型课程和整合性学科四个层面（“洋葱头模型”）同时推进，促进学科内容、信息技术和师资队伍的三向度整合，并建议大力推进STEM教育能力建设，以智慧教育理念引领STEM教育。

我给大家分享的是“STEM”专题。STEM最初是由美国人提出的，把科学、技术、工程、数学四个学科加在一起，后来提到哲学层面，被认为与国家安全有巨大关系。美国人非常郁闷，他们在国际中学生数学科学的测试中名列第52位，每年都在下降，甚至引起美国国会外交关系委员会特别关注，发布了一个独立报告，讲到美国教育的失败对美国造成了五大威胁：一是美国经济增长与竞争力；二是美国人的身家安全；三是美国知识资产准备；四是美国的全球意识；五是美国的团结与凝聚力。美国发展STEM教育有三大目标：一个是要扩大投往STEM学位与生涯的学生数，适当扩充女性和少数民族的参与；二是扩大具有STEM能力的劳动力数量；三是提升全体学生的科学素养。美国人其实早在上世纪八十年代就开始关注STEM教育，并资助了许多STEM教育项目，但效果不尽人意；直到最近特朗普政府又为发展STEM教育每年增加两亿美元。为了提升公立K12学校STEM教育质量，美国设有很多STEM学校，并评选出一批优秀的STEM学校。

STEM成为学科整合的核心概念，并派生出很多变式。第一层次是科学、技术、工程、数学四大学科之间整合，第二层次是STEM与艺术、语言、历史等人文学科整合。受美国的影响，西方发达国家（例如英国、德国、澳大利亚、芬兰等）也开始重视STEM教育，并有相应的对策。对于我们国家来说，STEM教育也非常重要，因为是支撑未来智造强国所必须的。当前，STEM已经初步进入我们的国策视野，比如2015年教育部发布的《关于“十三五”期间全面深入推荐教育信息化工作的指导意见(征求意见稿)》提到，要“探索STEAM教育、创客教育等新教育模式”。2016年教育部发布的《教育信息化“十三五”规划》指出，“有条件的地区要积极探索信息技术在‘众创空间’、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等新的教育模式中的应用”。中国教科院发布了《中国STEM教育白皮书》，提出了“2029创新行动计划”。澳大利亚政府发布了STEM教育国别比较报告，发现STEM教育强国有六大特征：尊重教师，薪酬优惠，工作于贤能理政的生涯环境；对学科内容有必修要求；积极改革课程，较多运用激发参与性、探究性、批判性、创造思维的教法；科技职业声望有加；有战略眼光的STEM政策框架；激励协调行动的大目标。我从三个维度对STEM教育国策进行分析，第一个是调结构，调整生源结构、培养方案和评估机制；第二个是增能力，提高人才科技能力、公民科学素养、国家竞争力；第三个是创条件，包括学习生态环境的建设、STEM教育能力建设以及优惠政策各方面。我的整个判定是，我们的STEM教育刚刚进入国策视野，还没有形成整体方案。虽然国家间的差距很大，但是调结构、增能力和创条件三方面的框架基本上是一致的。

再看一下STEM教育的实践模式，美国人认为STEM教育主要培养四方面的能力，一个是问题解决能力，第二个是自主创新，第三个是深度学习能力，第四是适应未来的能力。而且STEM这四个学科放在一起，实际上存在内部的关联性。怎么开展STEM教育？第一条就是要整合，“整合”是STEM教育核心的关键词，简称iSTEM，在这里“i”的意义指整合（integrative）,也可以延伸到信息化（informatization）、智能化(intelligent)、交叉学科(interdisciplinary)。整合性STEM教育一个方面是指采取基于工程技术设计的学习方式，第二方面STEM教育还要跟其他学科整合。看这道题目有点整合性STEM味道:“有一只熊掉到一个陷井里，陷阱深19.617米，下落时间正好2秒，求熊是什么颜色的你能算出来吗？”根据已知条件可以计算出当地的重力加速度G=9.808，判断一下这个G值最接近南北极，而南极没有熊，北极熊是白色的。STEM教育为什么要融合工程设计过程呢？工程设计过程有两个特点，一是工程师及相关专业人员为真实世界问题构建创新解决的方案，二是工程设计过程为解决带创新性的复杂问题提供了组织性的方法。按照我的解读，美国人的STEM 教育具有浓厚的实用主义哲学色彩，特别倾向于备受推崇的“巴斯德象限”。我记得美国普林斯顿大学科学学家Stokes于1997年在给美国科学基金会的建议中提出“巴斯德象限”的概念，代表“格物致用”和“格物致知”相融合的科研范式，实际上模糊了基础研究、开发研究、应用研究之间的界限,此建议已在一定程度上影响了美国科学基金会的项目资助政策。

在美国，科研引领STEM，设有STEM教育国家研究所，美国的两套新课标，一个是CCSS，另一套是NGSS，而数学是相对独立的。这些课标之间存在互相关联性。如何用技术工具来增强课程教学？有各种各样新的数字化工具、网站、备课指南。整合性STEM的实施需要随处学习的条件，这就需要构建一个良好的学习生态环境，在美国许多大公司都很愿意为教育贡献资源。相比之下，国内企业贡献的教育资源就相当缺乏。这里有一个STEM学习生态系统的模型， 涉及多种社会资源要素。我还看到一些美国STEM教育网站， 其中有家长指南、区域推进STEM教育方案、领导力提升和师资发展资源等。还有把多元智能与STEM教育结合起来，让学习更加充满乐趣。从方法论上讲，有学者提出“解法流畅模型”，凸显了设计思维。美国人对项目进行筛选，评选出一个最佳项目叫做“项目领路”，并推广到全国。美国评选出的优秀STEM课型有六大特征：聚焦真实世界议题与问题，由工程设计过程引导，学生沉浸于动手探究与开放式探索，让学生参与高产效的小组作业，给学生的学习提供严谨的数学与科学内容，将允许多种正确答案与修正错解作为学习的必要部分。STEM的教学模型，美国下代科学标准推荐的5E的教学模式，包括激趣、探索、诠释、拓展、评价。还有创办STEM教育专业，这是新泽西的STEM教育专业课程表。在英国，有一项“STEM大使”行动，为了吸引企业工程师当STEM的导师，经过30多个小时培训后获取一个叫“STEM大使”的证书。还有美国新闻世界报道与雷神公司联合起来搞的“STEM指数”，通过分析美国已有的SAT、ACT、AP等考试中科学内容的比重，经过加权处理算出STEM指数值。

最后讲一下我们国家STEM教育怎么做。我提出推进STEM教育的四层框架（ “洋葱头模型”）。第一层是资讯类科普教育，第二层是嵌入式课程，第三层是项目型课程，第四层是整合性学科。从三个维度看，既有内容的整合，也有技术的整合，还有师资队伍的整合。在科普层面，主要通过大众媒体传播，国家科技部发布了中国公民科学素养的基准，但影响面还不大，我建议跟中小学联合起来一起做。在嵌入式课程层面，以知识型课程为基础，嵌入学习项目、技术工具，师资低度整合。

在项目型课程层面，完全以工程技术的设计思维为导向，以创客教育对接项目型STEM课程。我们也在寻找STEM教育和创客教育有没有通用的方法，我们找到一种TRIZ方法，是俄罗斯专家倡导的“发明问题解决”的万能钥匙: 首先分析领域问题，然后归结为标准问题，并找出标准解，最后回到确定领域解。还有关于设计思维，如何发现问题、如何集思广益、如何设计方案、如何快速原型、如何评估修订、如何演进发展。我们找到“同理心地图”的方法，要站在用户立场上发掘用户需求。解决问题是满足现实的需求，而发现问题是创造潜在的需求。我们怎么来发现问题呢？我们可以用魔方把技术和各种情境打上标签，让学生通过玩魔方进行联想，有助于他们找到创新的灵感。

在整合性学科层面，主要是高校应该做的事。但是我们国家的高校存在很大的问题，谱系式的学科编码管制是发展iSTEM学科的瓶颈。所以我特别建议在一级学科层次设“交叉学科”或“新学科”大类，如此新建交叉学科都可纳入其中进行培育。有一个好消息是，教育部不久前发布了十大“新工科”目录。但我认为还可以更开放一些。 从本质上讲，学科体系是一个网络结构，而不是谱系式的结构，所以不应该被固化的学科编码体系管死死的，而应该鼓励更多的新兴学科诞生。同时，我发现国内有些小学在做全课程的实践，有全科老师、包班制等。对于包班制，我有一个温馨的提醒：要防止单个教师对整个班级的长期单调性影响。让孩子多接触一些老师没有坏处。

这里给我国STEM教育能力建设提出一些建议，包括创办STEM教育专业、开发STEM教师培训课程、组建STEM教育团队、设立STEM教育研究机构、设立STEM教育特色校。我本人最近五年一直在研究智慧教育，对智慧教育情有独钟，因此建议以智慧教育引领STEM教育。我给智慧教育做了一个定义：智慧教育是通过构建技术融合的生态化学习环境，通过培植人机协同的数据智慧、教学智慧与文化智慧，本着“精准、个性、协同、优化、思维、创造”的原则，让教师能够施展高成效的教学方法，让学习者能够获得适宜的个性化学习服务和美好的发展体验，使其由不可能变为可能，由小能变为大能，从而培养具有良好的人格品性、较强的行动能力、较好的思维品质、较深的创造潜能的人。这个定义有点长，可以压缩成为一句话：智慧教育是通过人机协同作用以优化教学过程与促进学习者美好发展的未来教育范式。发展智慧教育，首先需要构建智慧学习空间，包括物理空间、信息化空间、教育文化空间和社会人文空间四个互相融合的层次。面向STEM教育的学习资源应该包含学材、创材、习材三种材料。面向STEM教育的教师发展生态体系，无论职前与在职教育，首先有通识化教育问题。职前教师的培养方法分委全科化和学科化，其中全科化是针对幼儿园和小学；在职教师教育应该采取角色化和团队化策略，以便发挥“长板理论”的优势。

我在多年研究中悟出几条关于智慧教育的“公理”：科学研究发现规律；技术应用实现价值；创意设计提升价值；文化取向影响价值。所以，智慧教育是科学性、技术性、艺术性、人文性的有机统一，其核心价值是使学生获得美好的发展体验。