[STEM教育与科技教育]STEM教育的应用范畴（二）

向世清，博士，中国科学院上海光学精密机械研究所研究员。长期从事激光物理与工程技术的前沿研发，是参与产业经济战略与决策咨询、基础教育改革咨询、科技创新中心发展战略设计等多领域战略专家，也是上海市最为活跃的科技创新教育专家之一。

前一讲我们通过拨乱反正式的阐述，为STEM的全面应用奠定了认识的统一基础。接下来我们就可从宏观的角度给出对于STEM教育的应用范畴的讨论。我们会简明扼要地说明清楚，究竟哪些地方、哪些方面可以用到STEM，或者使用STEM会实现更好的教育效果。

要论述清楚STEM的应用，我们需要从教育的终极目标谈起，更需要清晰地明确今天我们的教育目标。这不仅仅是一个教育需要优化方式的问题，因为教育的目标不准确，再好的方式也只会使得教育在错误的方向上越走越远。今天，我们所做的任何关于教育方式的优化都只能是为了今天的教育终极目标而服务，那就是达成更为有效的当代所需的教育要求。这是考虑问题的最终标准。在这一标准之下，更好的教育方式或者说优化教育方式当然也具有很重大的意义，那就是在达成正确的教育目标的时候，可以达成只消耗有限甚至是優化指标下的时间和资源（这样也就可以带来人类对于自然环境和自身积累的影响和消耗的极大降低，使得发展最优化、成效最大化）。所以，我们这里分两步走。第一步，我们梳理清楚，我们当代教育究竟具有什么样的要求。这是当前判断的首要关键。第二步，我们然后才讨论什么样的方式与此要求可以更好地相适应。

经历了漫长的发展过程之后，人类的知识已经到达一种所谓的“知识爆炸”的格局和状态，人类几乎出现了所谓的“知识焦虑”。同时，科技的迅猛发展，已经导致人类的世界由原生的自然世界到达一种新的人工形成重要影响的局面，发生了很多重大的变化，这些变化本身又进一步增加了我们人类需要解决的问题（因为我们的发展不总是那么合乎最为科学的规律要求）。然而，今天的知识和科技尽管已经达到超乎想象的规模量级，对于我们当代人和未来人来说，却最好都能完全学习和掌握。这样一种极其关键的要求，是人类自身具备生活于当代世界的基础能力。所以，对于当代的学生，当前的基础教育要求已和过去（哪怕只是10年以前）在内容上都有了巨大的差别，增加了几乎是无法让任何一个学生承受的容量，而且难度也更高、更大。这对于学生而言要学完是几乎不可能的。那么，当代学生的基础教育中究竟要掌握什么样的基础呢？这对于基础教育认定“基础内容”也就形成了巨大的考验（新的时期我们怎么界定基础教育的要求，是以更多的知识量要求学生，还是以其他的要求？）在当前的情形下，一种更为正确的认识应该是，在内容上学会做减法，才能在基础教育阶段使学生实现更好的科学化的基础建构，为其奠基更为有效的后续学习准备（这正好印证了哲学上的“物极必反”规律）。

同时，除了内容规模和难度的差别，人类社会的当今世界格局在民族和国家地区竞争的局面下，竞争性的创新发展无疑是掌握先机和建立优势的核心，因此培养创新人才（而不只是承载知识的人群）就成为基础教育必须完成的最高要求。事实上，创新能力的培养要求在过去的教育中几乎没有作为要求出现过，但现在却显得极其重要甚至是最为重要的（最近一些年所发生的世界科技竞争充分说明了这一点，尤其是我国和美国有关芯片等各类卡脖子技术的实例更是将这样的创新要求推向极致）。所以，现在的教育不能再满足于让学生仅仅掌握更多的知识，而是应该能用、会用，最好是能使用所学知识进行创新，这也已经是基本的要求。（有人说，并不需要每个孩子都会创新呀！这个观点其实不对，如果别的孩子都创新，那么不会创新的孩子自然也就弱势，而且宏观上也会使得国家整体的创新能力不足。所以建构一定的创新能力——而不是都要达成杰出伟大的创新能力——就成为了新时期的教育的基本要求。）

此外，人类知识的发展中，起到核心作用的思维和方法已经形成了更为层次飞跃性的递进，类似于人工智能等新型方法论的出现更是要求人类形成知识学习过程中的关键方式发生转变（最简单的，人类现在有关记忆知识的要求就已经和过去完全不同。我们甚至在讨论，人类还需要记忆吗？笑！当然，必要的记忆一定是要的，但可不需要记住那么多。在基础达成后，学会资料查询才是上策）。我们必须在相当程度上转型过去的以先记住知识然后依靠自身大脑的存储形成应用能力的模式。在这样的要求下，当前教育的要求就更加凸显了有关方法和思维的要求。

由此，新时期教育的目标在有关知识爆炸、创新要求和提升方法/思维能力的要求等背景之下，已然提升到了一种很大变化的层面，这是时代变革引发的教育必须适应性调整、与时俱进的结果产物，这也正是我们前述多次提及的关于掌握知识的7个维度的阐述，因为7个维度恰如其分地归纳了这些要求在掌握知识的完整性之上的概念。

那么，新的基础教育要求之下，只教知识，就阻断了学生与另外维度的接触机会，也就难以让学生学到知识之外维度的内容，也就更谈不上对其他维度内容的渐次建构了。所以新时期的教育，在更偏重于强调7个维度的要求下，必须采用新型的教学法。在这一意义上，STEM教学法作为时代最好的教学法，前述我们已经充分阐述，其正好是以满足7个维度要求而设计和展开的，我们就没有理由不完整而最大化地发挥好它的作用了。

现在，我们可以这样说，只要能够充分发挥STEM教学法实现7个维度要求的地方，我们都应该使用且尽可能最大程度地发挥好这种新型的时代概念下最为先进的教学法。经过多年的深入研究，我们现在可以用一个框架图明确表达其可以应用的各个教育范畴和方面（如图1），STEM教学法至少可以应用在4个不同的层次和内容范畴。

（1） STEM当然是当前最为合适的科学（科技）教育的教学法。在这一点上，拘泥于传统科学（科技）教育的人们应该尝试着向这一种具备更好效能的教学法实现转型。必须认识到，这种教学法与传统的科学（科技）教学法并不矛盾，而是它们的一种新型组合乃至融合。你可以在STEM的过程中显而易见地看见模块化了的传统科学（科技）教学法，但是这些传统过程作为STEM的模块却在STEM整体过程中呈现出了更好的服务于整体的作用，超越了原有的分隔性的效能。同时，STEM教学法更将传统的各类教学法实现了升华，给出了传统教学法的简单拼装所不能达到的教学效能。

（2） STEM教学法可以用来实现有关学生的创新素养的建构和培养。这主要是因为它通过7个维度达成将学生的知识变成了真正具备完整7个维度理解的知识，所以能用、可用，且最终可以实现迁移和变化，从而也就滋生出了许许多多的创新可能。这一点是许多传统教学法难以达成的，尤其是我们目前最为常见的应试教学方法。

（3） STEM教学法可以用来改善甚至是改革当前的应试教育。这一点或许是许多长期从事应试教育的人们想不到的。关于这一点，这里只先给出一个有关的科学机理的简单概述，其余的深度阐述将在后续的几讲中逐步呈现。这个科学机理就是，学生经过真正理解了的知识的逐渐积累，同时借用所习得的更好的方法和思维的迁移，将会越学越轻松，最终实现更好的分数（笑！这种分数我们还是要的）。 （应该说明，我们对应试教育进行批判时，其实批判的不是分数本身，而是批判有关分数对应的内容选择，以及获得分数的方式方法，即我们不认可“死分数”，即死记硬背的分数！如果是一种“活分数”，那我们为什么不要呢？）

（4） STEM教育可以用来转变学生的学习方式和效率。这一点也是显而易见的。这主要是因为，在STEM方式中，虽然关于某个内容知识点的单次习得时间因为深度学习的要求而变长，但是单次学习却使得今后的重复性学习或“复习”变得轻松，更不需要采取无数遍的“笨拙性”复习。这就发生了学习上的时空和顺序转换，极大地改变了学生的学习方式乃至效率。更可以先提一句的是，这种方式转变中，学生的心理、动力等具有了更好改良，从而更加促进了效率的提升。