构建STEM教育的多元主体生态：理论分析与实践启示

自2007年以来，STEM教育一度呈现爆炸式增长态势。尽管全球对STEM教育的投入在不断加大，青少年学习STEM的兴趣却持续下降，这导致他们选择STEM专业作为未来职业的比例不断减少。有学者认为，STEM教育诞生于支撑国家安全和经济发展的宏大语境下，与经济增长、科技创新紧密相连，过分强调人才的经济属性，而忽略了人文属性和对个体学习者STEM学科兴趣的培养和维系。[1]自2020年以来，全球对STEM教育的关注逐渐从“宏大语境”转向从政策、课程、学习环境上塑造学习者独特的学习体验，以多元化的教学手段，促进教育公平，培养STEM学习的终身兴趣。

青少年是否对STEM感兴趣并参与相关活动，决定其未来是否选择STEM作为继续深造的专业、毕业后从事的工作甚至终身兴趣。[2]传统测评数据（如是否选修STEM课程以及考试成绩是否优秀）不再能够准确预测其未来是否会参与STEM相关事业；兴趣与身份认同（是否认为自己适合学习STEM学科）、是否参与校外科技活动、是否常参观科技场馆、是否具有一定的社会文化资本等因素综合起来共同成了预测青少年能否在未来投身到STEM相关行业的准确指标。[3]换言之，青少年未来的职业选择不再仅由校内因素决定，校内和校外的因素共同决定了一个国家是否有大量人才愿意投入到STEM事业中。基于这样的研究结果，科学教育决策者和研究者把STEM的生态构建作为促进青少年STEM兴趣和参与的主要手段，通过促进多元主体（包括学校、科技场馆、科研院所、科普机构、公司企业等）的参与和合作，把对青少年STEM学习的支持渗透在校园内外。

一、学习生态系统理论与STEM多元主体构建

生态系统理论由Bronfenbrenner在1977年提出，用来描述青少年与周围环境的多层级生态互动，[4]作为STEM多元主体生态构建的理论基础，该理论可作为STEM多元主体生态构建的基础指导（如图1）。其中多层生态包括由父母、教师、朋友、同学等身边成员组成的微小环境生态；由微小环境生态中的互动构成的中间环境生态；由教育、经济、政策、媒体等构成的外围环境生态，及最广阔的由文化、风俗、价值观风俗等构成的大环境生态。青少年的教育机会由学习活动、学习资源、人际关系共同创造，为实现个人学习目标提供支持。因此，有效的学习过程就不再局限于某一个时间段（如每日的在校时间或是初中学段）和某一处环境（如学校），而是成了一个跨时间、跨空间的过程。

然而，并不是简单地把学习者放在一个或多个学习环境中就能产生有意义的学习。学习者在学习环境中的地位与态度、教师和家长对学习者的支持度、学习资源的分布和获取方式、学习环境的组织架构，都可能促进或阻碍有效学习的发生。换言之，厘清青少年在STEM教育生态中的学习路径，尤其是从学习兴趣发展为职业选择的长久效应，对由多元主体组成的教育生态建设尤为重要。那么，教师、家长、学校和社会应当如何建立或改进一个健康、有活力的学习生态来激发青少年对STEM长久的兴趣和参与呢？学习生态系统理论认为，可以从生产力、持久性和恢复力三个方面着手。

1.生产力

在生物学里，一个生态系统的生产力通常指该系统所能产生的能量。在学习生态系统中，生产力指该系统能够为学习者提供的学习“能量”，即学习资源的丰富程度和对学习者的可见度、可利用性和获取通道。具体来说，如果青少年在初中和高中阶段接触到的校内与校外STEM学习资源和他们的兴趣相关，并且这些资源具备多样性和易得性，那么这些学习资源就会有效地影响他们的学习路径。因此，在学习生态上，校内外学习资源可以通过改进组织结构优化其生产力，校内资源可以提供更加精准、多样的STEM课程，校外资源则需要为青少年提供长时间跨度的学习支持。

2.持久性

如果说生产力保证了学习资源的产生，那么持久性则保证了学习资源能够被长期、有效地利用。当一个学习生态系统能够为学习者提供长时间、跨场景的支持时，这个学习系统便具备了持久性。研究表明，持久性取决于学习者所具备的社会文化资本（如家庭收入、家长文化程度、师资、所在地区的资源等）。一方面，社会文化资本能保持学习资源的丰富性。例如，一名对天文学感兴趣的学习者如果可以从校内课程、课后服务、兴趣小组、在线资源、场馆资源等不同场景和不同角度接触到天文学，那么这个系统便可以持久地支持这名学习者对天文学的兴趣。另一方面，社会文化资本能够帮助学习者正确地使用优质的学习资源。例如，家长如果了解所在社区、城市有哪些开放实验室，就可以为孩子创造接触科学家、参与真实探究活动的机会；学校如果持续性参加各类科技竞赛，与科技场馆、企业、社区联动，学生就可以接触到不同年龄、不同背景的学习者，丰富学习体验。家长和学校不仅要把青少年当下需要的优质学习资源呈现在他们面前，并且要让他们知道“下一步”在哪里。

3.恢复力

一个健康的学习生态系统除了需要具备资源，能够帮助学习者持续利用资源外，还需要能从失去的学习兴趣中恢复、重新建立兴趣，面对变化进行自我调节和自我更新，即需要具备恢复力。一个生态系统中的物种越复杂，相互关系越紧密，其恢复力就越强。一个学习生态系统的恢复力来自学校和校外教育机构的多样性，以及机构之间合作的紧密程度。学校和校外教育机构的多样性体现在对具体STEM科目的精细化程度，突破传统物理、化学、生物这样的大学科，为学习者提供如地质、法医、编程等更加细分的兴趣支持。这样的精细化分类可以保证学习者在某一个领域学习受挫时，仍然能够有丰富的其他选择去延续他们对STEM的兴趣。机构合作的紧密程度体现在面对变化时各个机构之间的协调和自我更新能力。例如在面对疫情冲击时，大量线下教学转为线上教学，线下实体资源转为线上数字资源。面对这一转变，学校在提供线上课堂的同时，也需要其他教育机构合作，转换教育模式，维系青少年的学习体验。

二、建设我国STEM教育多元主体生态的思考

当全球STEM教育从强调人力资本和经济发展向培养青少年持续的学习兴趣、创造多元化学习体验、促进教育公平转变时，构建STEM教育的多元主体生态就成为培养STEM人才体系的基石。当前，我国校内外的STEM资源已初具规模，但家长、教师往往不了解身边有哪些资源以及如何利用这些资源；在多元主体合作的过程中，学校在考试的重压下，往往缺乏合作的主动性和内驱力；家长在指导孩子时，常把就业前景、考试成绩放在个人兴趣之上，青少年长期缺乏情感支持；校内外科学教育机构之间缺乏统一的话语体系，在支持青少年STEM兴趣时常出现时间和内容的断层。因此，构建健康的STEM教育的多元主体生态，能激励青少年持续地参与到STEM学习活动中，探索个人在STEM中的兴趣，形成独特的学习路径，最终把对STEM的兴趣转变为STEM的职业选择和终身学习就显得尤为重要。构建这样的学习生态，需要家庭、教师、学校和校外教育机构、社区等多元主体共同合作，提高学习生态的生产力、持久性和恢复力。科学教育工作者具体可以从以下方向着力。

1.生产力

在提供丰富的校内和校外STEM资源的基础上加大宣传力度，让青少年意识到这些资源的存在，并且知晓相关资源的获取渠道。

通过校内外多元主体合作，为青少年建立个性化的维持兴趣的学习路径，不仅实现跨环境，而且实现跨时间、跨学段的衔接。

避免同质化的STEM项目，为青少年提供个性化、多路径、进阶性的学习机会。

2.持久性

学校和校外教育机构需要帮助家长、学校教师和其他教育工作者意识到青少年学习兴趣的重要性，认识到鼓励和重视青少年参与STEM学习活动是一种很重要的文化资本，帮助他们为青少年提供专业选择咨询和职业咨询。

把帮助家长和教师了解社区中现有的STEM教育资源、功能和使用方式放在与建设STEM资源同等重要的位置，这一行为对于贫困家庭、弱势群体来说，尤为重要。

3.恢复力

现有STEM教育机构内的合作已日臻完善，需加强机构间的合作，进一步建设校内与校外的合作机制、合作通道，为青少年在STEM的学习兴趣、内容和活动上提供无缝衔接。

整合社区内的STEM教育资源，教育机构之间应当持续沟通与更新，保证青少年参与当前学习活动的同时，还能明确下一阶段的学习目标。

将对STEM教育的宣传和学校与校外教育机构之间的合作纳入评价系统中，精细化、多样化青少年STEM兴趣的培养。

教育政策应为校外教育机构，如科技场馆、科学中心、科普场所、科研院所，提供与学校合作的政策支持，把校内外科学教育机构作为一个整体生态进行建设。

小结

STEM教育的目的从最初的促进经济发展、提高国家安全，转向到现今的强调学习兴趣、多元化学习路径和教育公平，这是经济需求与人文需求的平衡，是教育高质量发展的需求。一个健康、有活力的STEM教育的多元主体生态能够统一兴趣培养与人才发展，使系统中的多元主体通过协调设计，相互连接，成为一个整体。这个整体能够为青少年提供丰富的校内外学习机会，创造个性化、跨环境、跨学段的学习路径，持续支撑青少年的学习兴趣。

[项目：2022年国家自然科学基金青年科学基金项目“区域经济社会文化画像下的教育资源精准分配研究——基于地理信息系统的大数据分析”，编号：62107004]

参考文献

[1]A. M T，Pratim S，Claire M S， et al. Transdisciplinarity in STEM education： a critical review[J]. Studies in Science Education，2020（02）.

[2]Gail M J，Gina C，Elysa C， et al. Free choice science learning and STEM career choice[J]. International Journal of Science Education， Part B，2019（01）.

[3]MALTESE V A，MELKI S C，WIEBKE L H. The Nature of Experiences Responsible for the Generation and Maintenance of Interest in STEM[J]. Science Education，2014（06）.

[4]Bronfenbrenner，Urie. Toward an experimental ecology of human development.[J]. American Psychologist，1977（07）.