加拿大BC省STEM教育的运行机制

文∣张艳萍 吴映梅 赵乔

STEM是指科学、技术、工程、数学四门学科，STEM教育以跨学科、交叉融合为特点。美国在2007年的一份报告中提到，在未来增长最快的职业中，超过80%依赖科学、技术、工程和数学，到2015年，每三份工作中就有一份与STEM相关，因此，可以认为STEM有能力不断改变人类的生活方式和互动方式。

随着STEM教育在全球各地的兴起，对STEM教育的理论与实践探讨也不断增多。我国开始STEM教育研究的时间比较短，如何在借鉴他国教育实践经验的基础上使我国的STEM教育顺利驶入快车道，并使研究进一步系统化、本土化，这是目前需要思考的问题。加拿大BC省的STEM教育从顶层设计到基层实践都积累了丰富的经验，并形成了良性循环的运行机制，值得深入思考和学习借鉴。

一、加拿大BC省概况

加拿大不列颠哥伦比亚省(British Columbia)是加拿大西部的一个省，又称BC省、卑诗省。BC省南部与美国华盛顿州、爱达荷州及蒙大拿州接壤，是加拿大通往亚太地区的门户。不列颠哥伦比亚省自然资源储量丰富，经济以自然资源开发为主，支柱产业是林业、矿业、农渔业；新兴产业有旅游业、电影业和高科技产业等。高科技产业包括高科技制造业和高科技服务业两部分，目前高科技产业在促进BC省经济发展方面发挥着重要作用，主要集中在生物技术、有机农业、燃料电池、保健药品、电子商务、环境保护、基因工程等方面。BC省高科技产业的发展得益于其完善发达的公共教育系统，在BC省，政府为从幼儿园到12年级的儿童提供免费教育；而高等教育机构由省政府部分补贴，给学生提供一个很好的教育环境和机会。

二、加拿大BC省STEM教育的实施

(一)BC省的教师教育

BC省小学教师的培养实行全科教育，学生在大学一年级学习基础课程，包括英语、加拿大研究、数学、实验室科学以及一些选修课程；大学二年级开始参加核心教育课程的学习，包括中小学课堂艺术、教育技术创新、中小学社会课程和教育、中小学识字和语言、教师的专业角色、英语教学原则等课程学习，其中大学二年级至大学四年级分别有三周、六周和九周的实习时间。完成课程学习后学生将有资格获得BC省的教学证书和教育学士(BEd)学位，获得学位就可以在BC省的小学工作。工作时，一位教师往往教两门以上的学科课程，由于接受过全科教育，教师们能够胜任这样的工作，也正是因为接受了全科教育，教师在教学中能有意识地将不同学科的知识进行融合，其目的是教给学生一种从整体上看待世界的方法，同时也获得一种解决现实问题的新途径。

培养中学教师时，学生先进行分学科学习，获得相关学位后，进入教育学院完成教育学系统理论学习并进行教学实践。在中学教师培养的课程中，包括《中小学课程与教学：科学》《中小学课程与教学：社会研究》，目的是帮助未来的教师构建跨学科的知识体系，同时通过多种多样选修课程的设置强化跨学科能力。例如生物学专业开设数学、逻辑学、历史、医学、技术、哲学、有机化学等选修课程；物理学专业开设有生物学、化学、地球科学等选修课程；社会研究要求从历史、地理、经济学、环境研究、土著研究、政治学、区域研究、社会学等课程中进行选修。由此可看出，无论中学教师还是小学教师的培养，BC省都强调了教师的跨学科视野和意识，只有教师具备跨学科的意识和理念，才能在教育教学中有目的地开展STEM教育活动。

(二)BC省的课程计划

BC省除了在教师培养的过程中强调跨学科能力外，还在中小学的课程计划中对这一理念加以强化。在2016年颁布实施的课程计划中，BC省强调通过高质量的教学和学习、灵活和选择以及高标准，使课程能够支持日益个性化的学习，其最终目的是通过课程的改革使学生具备三项核心竞争力，即沟通、思维、个人和社交能力，其中沟通能力是学生用来传递和交流信息、探索周围世界、理解和有效参与数字媒体使用的一系列能力；思维能力是学生接受特定学科的概念和内容，并将其转化为一种新的理解的能力，思维能力包括特定的思维技能、思维习惯和元认知意识；个人和社交能力是学生作为个体成长所需的能力，能够理解和关心自己和他人，以及在世界上找到和实现他们目标的能力。

在这三项核心竞争力的基础上BC省重新构建其课程模式(图1)。[1]这个课程模式体现出两个重要的学习方法，即基于概念的学习方法和注重能力发展的方法，基于概念的学习和关注能力发展的学习都提倡让学生从事真正的任务，将学习与现实世界联系起来，能够理解并能将知识应用于新的环境中。

图1 BC省课程模式

课程计划中的科学课程包括了生物、化学、物理、地理四个学科的内容，但并未分科进行教学，11年级才开始进行分学科的教学，分为地球科学、生命科学、环境科学等课程分别授课；社会研究教育的主要目标是给学生知识、技能和能力，使他们成为积极的、知情的公民，能够批判性地思考、理解和解释他人的观点、作出判断和有效地交流思想，社会研究在12年级开始进行分科教学，包括政治、社会公平、心理学、人文地理等学科。

因此BC省的课程计划体现了一个宗旨，即现实世界的问题是跨学科的，综合的学习视野强调团队合作和沟通能力，这与STEM教育的理念不谋而合。

(三)BC省的学校STEM实践

BC省有些学校早在2013年就开始进行STEM教育的探索，2016年课程计划颁布后，探索目标更为明确，组织实施也更加系统化。

由于BC省的小学和初中阶段一位教师往往会教授两门或更多的学科，因此他们能够给予学生一些跨学科的知识，也会在教学中有意识地渗透一些跨学科的能力，但更重要的是学校教师会通过定期的教学研讨，分享学生的一些共性问题，结合学校和社区的特点商讨学校层面的STEM研究项目，方便学生在一个大的项目中选取自己感兴趣的子项目展开研究。

例如，一个关于“共享经济”的项目，就来自于真实的世界。进行项目研究的过程中学生会对生活中的多种“共享”业务展开调查和研究，真正理解“共享”的概念和意义，并在此过程中思考：“分享，而不是拥有，如何改变我们看待世界的方式？”为完成这个项目，教师会制定详细的方案，用以考查学生的学习过程和学习成果。在总体目标中要求学生参与社区调查和课堂讨论，分析当前共享社会影响(正面或负面)，研究技术如何帮助加拿大人共享资源并以不同的方式相互联系。此项目的实施要求学生能撰写演讲稿，引用事实和统计数据分析问题，提高与访谈者面谈和互动的能力，阐述对共享经济的看法。

这些目标多用可观测的行为动词，方便清晰指导学生进行项目研究，也方便教师最后对项目完成情况进行检测。除此之外，教师还会给出详细的时间安排，在项目评定导图中，项目完成需要哪些步骤，每个步骤做哪些工作，如何测评工作完成的质量等需要进行详细说明。项目完成后会以海报、PPT等多种形式进行展示陈述，每个项目研究小组也要接受他人的咨询和质疑。

其他如蜜蜂养殖、如何建造防风抗震的房屋、海洋环境探究等内容，均来自于学生生活的社区环境，通过教师的集体讨论和凝练形成研究项目，学生在项目学习的过程中，综合运用多种学科的理论和方法，STEM的理念在潜移默化中得到落实。

因此在STEM教育中，教师作为向导，提供多种资源支持学生的学习；而学生则通过对现实生活中的问题展开学习研究，成为知识的探索者和拥有者，在此过程中实现跨学科的认知与能力。

(四)BC省社区STEM教育

BC省的一些校外机构、民间组织，都会不定期地去到中小学与师生见面会谈，主要目的是解决学校师生在进行项目选择和研究过程中的问题，为学校设计STEM项目提供指导。

（1）实现企业财务管理协同。产融结合可以有效减少企业交易费用，为企业提供稳定的资金支持，以确保企业主营业务得到长足发展。

BC省有一个成立于1991年的夏令营，其宗旨是通过介绍生活中的科学、工程、技术经验，引导青少年探索自己的潜能，发现他们在世界上的重要作用，在对科学、工程、技术产生兴趣的基础上，为今后的职业选择提供参考。因此夏令营会按照BC省的课程计划设置一些拓展性的项目，满足从幼儿园到初三年级不同学段学生的学习需要。

例如根据三年级《科学》课程的学习目标——“热量的产生和转移”，夏令营会设置辐射演示、能量移动、热能获取、对流演示、散热建筑工程的运作原理等活动，并通过“物质和能量是如何相关？热能的来源是什么？热能是如何传递的？”等系列问题引导探索。这一系列的问题和活动指向的是培养学生的社会责任感，批判性思维和交流表达能力。

在现代，博物馆还是一个为大众学习提供空间的场所。BC省皇家博物馆在引领学习、实践探究方面做了有益的尝试，根据BC省的课程计划，博物馆专门设置有学校项目，结合学校的STEM研究项目提供数字访问和探索学习平台。例如一个可以模拟气温变化的展台，通过操作可以看到北美地区一月最低气温和七月最高气温在2020年、2050年和2080年的变化情况，同时还可以呈现气温变化所导致的动植物、农作物分布范围的变化，以及由此产生的经济模式的转型。另外，展台还呈现了科学家利用数学、物理学对地球物理过程的理解，在计算机中创建天气和气候模型，这些模型将大气、海洋和陆地表面划分为多个层次和网格来计算天气系统，它们可以代表过去几个世纪的气候，并利用温室气体排放的情境来模拟21世纪的气候。在对模型操作的过程中，学生能够学习计算机建模的方法，并认识气候变化的地球物理过程以及气候变化对地球自然环境和人类社会环境产生的影响。BC省的博物馆全方位支持终身学习体验，使博物馆真正成为青少年探索、发现和学习的地方。

因此加拿大BC省在开展STEM教育时，既有认识基础，也有实践反馈，形成了一套良好运作的机制。

图2 BC省STEM教育运作机制

三、BC省STEM教育对我国开展STEM研究的启示

我国STEM教育自2008年至今，经历了研究启蒙阶段、研究范围扩大阶段和研究深入及多样化三个阶段，[2]参与研究的群体不断增加，研究的视角也日益多样化。《中国STEM教育2029创新计划》的推出，更加强调STEM教育是跨学科、跨学段连贯的课程群，是一场国家终身学习运动，也应该是全社会共同参与的教育创新实践。[3]通过研究分析加拿大BC省的STEM教育运作机制，可以得出以下启示。

(一)形成对STEM的正确认识

目前关于STEM的认识，大多认为是科学、技术、工程、数学四个学科的融合，因此有人文学科的研究者认为应该加入“A”形成“STEAM”。事实上对融合课程、广域课程的研究早已有之，而现在的STEM研究则更强调STEM是一种教育哲学，是全球适用的教育理念，希望通过STEM教育的过程使学生能够应用他们所学的知识解决现实问题，也就是所有STEM学习有一个共同点，它为学生提供了应用他们所学或正在学习的技能和知识的机会，并通过来自不同学科的概念和技能解决有意义的问题。[4]这是一个不断上升的过程，经历分学科、多学科、跨学科和超越学科四个阶段，分学科是基础，是学生学习不同学科的概念和技能；多学科是进阶，对一个主题从不同的学科视野加以解读；跨学科是把不同学科领域的知识进行联系和重新建构，以获得新的知识和技能；最后是超越学科，通过解决现实世界中的问题和项目而获得超越学科的知识和技能。[5]因此对STEM的认识不能仅仅看到四个学科，而是要超越学科获得一种解决问题的方法和路径。

STEM教育希望打破学科壁垒，使各学科相联系，更希望打破学生学习与社区生活的壁垒，使学习成为一种服务性的学习。STEM教育消除了将不同学科分开的传统障碍，并将不同学科的知识技能融入学生的现实世界，从而获得严谨、相关的学习体验，形成认识世界的新策略。

新高考“3+1+2”模式的诞生，意味着无论是理科学生还是文科学生，都必须具备跨学科的知识和视野。对于教师教育而言，文科学习中的逻辑思维能力的养成，理科学习中的人文素养的培养，都是应对未来社会生活复杂性和多样性所必备的，多学科、跨学科乃至超越学科的能力有助于解决社会生活中的问题。

(二)创设多样的学习环境

STEM教育最终目的是解决现实生活中的问题，因此STEM教育的场所就不能局限在学校，不能局限在教室。不同的学习地点、不同的体验，都会形成不同的问题，导致不同的探究方式，因此，打通学校与社区、教室与生活的通道，是开展STEM教育的关键。学生的社会和文化生活是他们的学习中心，[6]只有将STEM放置在具有多样性、复杂性和变革性的真实社会环境中，才有助于学生关注全球性的社会问题，也才有助于学生应对来自真实世界的挑战。相关研究还认为政府的政策、社区环境的包容性、学生家庭的参与、学校员工的态度都是影响STEM教育的重要环境因素。[7]学校系统的STEM研究、社区的STEM支持，各种资源的整合利用，有助于STEM的实施。多样化的学习环境在满足不同人群学习需要和学习倾向的同时，使所有参与者都对人类与环境的关系以及人类对自然资源的影响有了更深入、更广泛的了解。

(三)关注不同人群的学习需求

STEM教育既强调学科基础，但又超越学科，其目的是要寻找一个主题，将学生所学知识进行拓展和延伸，而拓展延伸后的知识又需要进行重组整合，形成新的认知。STEM学习要求学生进行逻辑和系统的思考，当学生能够利用各种各样的认知方式，并理解何时使用不同的认知方式，如何整合不同的认知方式时，他们就获得了一种认识世界的新方法。BC省不论是学校的STEM实践还是社区的STEM活动，都关注到原住民、女性群体、残障人士的特殊需求进行项目设计，关注不同的人群，实际上是打开了STEM教育的另一扇窗，可以得到更多的项目思路和体验，真正体现STEM教育致力于将科学教育课程从关注科学事业转变为对每个公民的教育，使其成为更具社会意识的科学教育。[8]

目前社会转型的STEM教育可以给研究者提供一个共同的目标，使跨文化教育与社会建构主义系统地结合起来，引导学生关注社区中不同人群的诉求，能够创造群体间建模的机会，激发更多人群对STEM的兴趣并参与，以适应不断变化的世界。

(四)重视形成性评价

STEM教育是为了应对21世纪社会复杂问题而出现的，因为解决这些复杂问题时，应用单一学科的知识显然力不从心，只有超越学科，问题才能被真正理解和解决，因此STEM不仅是智力活动，而且必须涉及整个人的思想、身体和情绪。在STEM教育中需要通过及时的检测来反馈智力活动的有效性，反思人的变化过程，同时保障实施过程有效率、有效益。BC省开展STEM教育时强调“允许学生安全地失败”，这是因为STEM学习中学生能够积累一些失败的经验教训，使他们今后能更稳健、更顺利地步入社会。

形成性评价的优势在于学生能够在每一个小环节中展示所学知识，这更容易控制和表达，同时需要学生不断地展示学习和参与正在进行的评估过程，通过持续改进保障项目的最后完成。[9]

有效的形成性评价包括评估活动的真实性(即让学生参与与现实情况相关的决策和问题的解决)；有效的形成性反馈(即对学生有用、及时、持续和易于理解的反馈)；多维视角(即学生的各种机会)；学生支持(即教师的指导作用)。形成性评价能够记录和监测师生学习，引导学生在明确的学习目标和积极的体验中展开学习活动，同时采用同行评估、共同评估、自我评估或反馈的形式，让学生获得发展，这是开展STEM教育不可缺少的环节。

STEM教育要能够持续健康发展，必须在正确的理念指导下，并协调各方面的资源形成一个有效运作的整体，从而确保实施过程的连续性和有效性。

本文系2019年度云南省硕士专业学位研究生教学案例库项目研究的部分成果，并获云南师范大学教师教育类师资国际化教学能力提升公派出国留学培训计划支持。