新加坡的STEM 教育

Tan Aik Ling，新加坡南洋理工大学国立教育学院自然科学与科学教育部副主任、博士、副教授，国立教育学院多中心教育研究中心及STEM研究中心核心成员。曾经作为中学生物教师、学科组长在中学工作10 年，之后成为国立教育学院的教研员、助理教授和副教授，是一位不仅具有基础教育工作经验，又具备国际科学教育研究视野的研究者。她的研究兴趣主要集中在科学教学、科学学习、科学教师专业发展和STEM 教育等。

新加坡是一个位于赤道附近的海岛城市国家，面积狭小，人口众多，是世界上人口密度最高的国家之一。新加坡的治国理念是“在土地和其他自然资源均十分稀缺的情况下，发展知识经济和高新技术，并将其作为保证国家竞争力和满足人民福祉的核心举措”。教育是新加坡政府高度重视的领域，而STEM（科学、技术、工程和数学）教育则是新加坡教育领域中的重点关注内容。在新加坡政府看来，要想保持经济的持续增长，就必须加强STEM 教育，并通过STEM 教育为国家发展提供具备专业知识的人才储备。这种做法的效果也是显而易见的，在国际数学和科学研究趋势（TIMSS）和国际学生评估计划（PISA）等国际测评中，新加坡学生都有不俗的表现。其中，在2019 年的TIMSS 中，新加坡学生在全球排名第一[1]。本文将对新加坡开展STEM 教育的现状及特征作简要描述，并对新加坡未来STEM 教育发展的方向进行介绍。

新加坡STEM 教育现状

政府对 STEM 教育高度重视

新加坡政府高度重视STEM 教育，这体现在政治领袖的表态、教育框架的确立和科学教育目标的表述等方面。新加坡国务资政吴作栋先生在2017 年召开的东盟会议上作了主旨发言，他谈到：“我们必须鼓励聪明的孩子拥抱STEM 教育。”[2] 在新加坡看来，STEM教育的范围既包括单一学科如科学和数学学科的学习，又包括来自不同学科的知识和技能的综合问题解决形式。2021 年，新加坡发布了“未来能力框架”（Framework of futureskills）[3]。框架指出，新加坡社会和经济持续发展的关键技能增长领域包括数字经济、绿色经济和护理经济。新加坡未来经济中各种工作角色所需的技能集都与STEM 密切相关。因此，新加坡的学校必须确保学生熟悉跨学科的知识和技能，以成为适应未来社会生活的消费者和从业者。这一教育目的在A-Level 的课程大纲中也有体现，新加坡教育部确定的科学教育目标为“科学为了生活和社会”（Sciencefor life and society），这一目标由“个人／功能性”（personal ／ functional）、“公民／ 文化性”（civic ／ cultural） 和“ 专业／经济性”（professional ／ economic）3 个要素构成。这3 个要素的实施，以及科学教育目标的达成，是以科学知识、科学实践和科学价值作为基础的，在新加坡政府看来，这同样与STEM 教育密切相关[4]。

STEM 课程单学科全程开设

新加坡STEM 教育课程在K—12 年级是拉通开设并以单一课程的形式出现的。在新加坡的中小学，科学、数学、设计与技术及计算通常由不同的教师分开教授。这种形式的STEM 课程学习在新加坡取得了成功。目前的STEM 课程学习，可能会继续成为科学和数学教育的工作方式，因为学校的排课、教材资源如教科书，甚至教师的教育和派遣都是以学科为重点的。虽然学科性的STEM 课程学习在新加坡取得了成功，但政府正在进行努力探讨将STEM 课程以综合方式引入学校的可能性。教育工作者和政策制定者对综合STEM 教育在新加坡教育领域的角色的讨论始于2019 年末，并仍在进行中。初步讨论指出，应该系统地在学校实施综合STEM 课程，而且它不应该是一个可考试的科目。在撰写本文时，关于综合STEM 课程学习的政策文件仍在讨论中。

STEM 教育主题式课程内容组织

如前所述，新加坡在K—12 年级全程开设了STEM 课程内容，主题式是STEM 课程内容组织的主要形式。例如在小学阶段科学课程中，课程内容被规划为5 个主题，分别是“系统”“相互作用”“能源”“多样性”和“循环”，STEM 课程内容与这5 个主题相互融合。在初级中学阶段（新加坡初中四年制）的低年级阶段，如中一、中二年级，科学课程的开设延续了小学阶段的方式，那就是独立设置科学课程。这时的科学课程内容仍然是按照主题式进行组织的，同样包括5 个主题，即“科学探究”“模型”“相互作用”“系统”和“多样性”。但是到了高年级，如中三和中四年级，科学课程将不再独立开设，而是采取分科的形式，即由物理、化学和生物等科学课程共同组成。学生仅需从3 个科学科目中选择1 ～ 2 个科目学习即可。无论哪个阶段的科学课程实施，教师都要秉持3 个教学理念，那就是“思维和行动方式”（Ways of Thinking and Doing，WOTD）、“ 科学本质观”（Nature ofScience，NOS），以及“科学、技术、社会与环境”（Science，Technology，Society，andEnvironment，STSE）。

STEM 教育应用学习项目开发

在新加坡，STEM 教育除了依托或者融合核心科学课程实施以外，新加坡教育部还专门为STEM 教育开发了应用学习项目（AppliedLearning Programme，ALP）。应用学习项目，顾名思义，就是将STEM 教育应用于现实生活的具体实践中，从而达到学习的目的。显然，应用学习项目将STEM 教育与现实生活建立起了有意义的联系，这对激发学生科学学习的兴趣、激发学生好奇心有很大帮助。应用学习项目强调将学生在学校学到的知识和技能应用于可能出现在工业和社会中的问题解决中，因此，这也不是一个可以通过考试进行评价的项目。目前，新加坡的所有中学都开设了应用学习项目，2023 年将逐步推广到小学阶段。STEM 教育应用学习项目分为5 个关键领域，分别为“城市和城市技术”“新兴技术”“未来交通”“健康与食品科学”，以及“可持续发展”。应用学习项目依靠学校因地制宜开设并实施。例如，有学校开发了一个STEM 教育应用学习项目，学生被安排到新加坡的一个离岸岛屿开展为期3 天的调查，通过调查进而了解土地复垦、珊瑚恢复和沿海物种多样性等人类可持续发展的一些行动。通过应用学习项目，学生关于生物多样性和可持续发展这些概念的认识得到强化[5]。

STEM 教育教师资格认证

新加坡政府深刻认识到实施好STEM 教育，关键是师资。STEM 教育是新生事物，如何提升教师STEM 教育的理念和方法自然成了当务之急。新加坡政府在国立教育学院（National Institute of Education，NIE）专门设立了STEM 教育研究中心（meriSTEM@NIE）。该中心负责培训新加坡在职科学教师的STEM 教育能力，并颁发STEM 课程开发资格证书。在职教师需要在NIE 完成一定课时的课程培训，内容包括但不限于STEM 课程整合的原则和方法、STEM 教育中的新兴技术等内容。STEM 教育培训课程的教学框架被称为S-T-E-M 四重奏，即STEM 课程的实施通过问题化、拆解问题、理解问题、原型制作和测试解决方案，以及完善解决方案的过程，学生将更好地理解STEM 探究的过程，获得数字制造的内容和技能知识，当他们的解决方案考虑用户需求时，培养对他人的同情心[6]。受培训教师也将通过具体的STEM 课程开发项目获得STEM 教育能力的提升。例如，教师将学习数字制造，通过3D 打印和数字缝纫等技术，他们可以运用这些知识和技能创建为期数周的综合STEM 课程，帮助学生运用这些知识解决复杂、持久和扩展的STEM 问题[7]。

新加坡STEM 教育未来的整合之路

STEM 教育的教育生态整合

STEM 教育作为支持学生探究、创新的教育教学方式，不仅受到新加坡政府的高度重视，而且新加坡政府目前致力于推动STEM 教育的教育生态整合。根据新加坡教育部设立的STEM 教育审查工作组的建议，政府已经采取了协调的努力，以提高学生对STEM 课程和职业的兴趣。在新加坡STEM 教育生态系统中，正在进行更多的协同努力，以培养充满激情和技能的STEM 教育从业者，他们将领导和激发学生对STEM 学习和职业产生兴趣。STEM 生态系统的主要利益相关者包括教育部（具体来说是教育部科学部门、新加坡教师学院和新加坡科学中心）及新加坡国立教育学院，他们共同合作，通过在正式和非正式的教育环境中提供一系列教育机会，增强教师的信念和准备。每个利益相关者都有不同的STEM 教师教育方法，以满足教师的不同准备程度和学生的不同需求。这也解释了为什么STEM 课程被构建为一系列不同程度整合，且有关学习焦点（概念或技能发展到经验性学习）、任务性质（常规到非常规）和问题解决方法（解决方案到问题为中心）的学习与实践。

STEM 教师教育项目的整合

新加坡不仅对STEM 教育师资的培训十分重视，而且将STEM 教育师资的培养前移到了职前阶段，形成了职前、职后连贯培养。新加坡国立教育学院依托STEM 教育研究中心开展在职教师培训的同时，也通过PGDE 项目（本科后文凭教育项目，即取得非师范本科学位而有志于从事教师行业的教师候选人，接受国立教育学院为期16 个月的培训，获得文凭）和BSC 项目（师范本科项目）培养STEM 教师。国立教育学院为PGDE 项目和BSC 项目的教师候选人均提供STEM 教育课程。例如，本科生或职前教师会接触到物联网的内容，以及如何利用它们解决实际问题。除了正式课程，国立教育学院还会组织活动，吸引有兴趣的职前教师参与到与STEM 教育相关的活动中，以训练他们设计和实施综合STEM 课程的技能。例如，在国立教育学院，所有科学和数学本科生都必须参加一年一度的STEM“黑客马拉松”，以体验STEM 问题解决的过程。通过这样的活动，职前教师能够亲身经历黑客马拉松，并在进入学校后更好地组织这类活动。此外，本科生还可以参加与美国普渡大学的交流计划，他们将在那里度过1 周，重点放在工程实践，深化他们对STEM 教育的理解。在职教师还可以参加由STEM 教育研究中心组织的年度“赋能STEM 教育专业人士”计划。在这个计划中，教师组成跨学科团队，设计综合STEM 课程，核心是复杂、持续和延续的问题。这个活动为教师提供了一个平台，他们可以与其他教师分享和展示他们的综合STEM 课程思想，以建立他们参与STEM 问题解决的信心和能力。

STEM 教育的国际合作整合

新加坡政府坚信，STEM 教育能够成为国际科学教育的重点领域和关注对象，本身就体现了STEM 教育国际化的特征。因此，作为STEM 教师教育的唯一培训机构，国立教育学院STEM 教育研究中心除了致力于设计综合STEM 问题解决的活动和课程以外，还致力于在不同的社会和文化背景中整合STEM 理念。近年来，国立教育学院与泰国、印度尼西亚和印度等东南亚国家开展了紧密合作。来自这些国家的STEM 教育者、政策制定者和STEM教育研究机构研究者等与国立教育学院实现了良好的互动和合作。国立教育学院与这些国家通过教师专业发展计划、学生交流计划和项目实施合作计划等方式，努力推动和建立对亚洲整合STEM 教育的共同理解和认同。除此之外，国立教育学院还启动了区域合作项目，旨在建立围绕STEM 教育实施的社会产业、学校和非政府组织三者之间的不同合作工作模式，促使STEM 教育理念更加深入人心。

结束语

STEM 教育是当前新加坡科学教育中的重要内容，持续的政策改进和新的政策的酝酿，为新加坡科学教育继续推动STEM 教育走向深入提供了政策支持；职前STEM 教师培养和在职STEM 教师培训相结合，为STEM 教育实施提供了源源不断的合格师资；连贯设置的国家STEM 课程和个性化的校本STEM 应用学习项目，丰富了学生STEM 教育的课程体系；国际合作则为新加坡STEM 教育提供了更加广阔的话语空间。未来，打造STEM 教育的教育生态是新加坡政府着力要开展的工作。

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[6] Teo， T. W.， Tan， A. L.， Ong， Y. S.， & Choy， B. H.

Centricities of STEM curriculum frameworks： Variations

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[7] Tan， A.-L.， Teo， T. W.， Choy， B. H.， & Ong， Y. ，. The

S-T-E-M Quartet. [J]Innovation and Education， 2019，

1（3）：1-14.

（更多关于本文的信息可以参考以下书目的章节：[1] Tan，

A.-L.， & Teo， T. W. Status and trends of STEM education

in Singapore. In Y.-F. Lee and L.-S. Lee （Eds）. Status

and trends of STEM education in highly competitive

countries： Country reports and international comparison，

（pp. 265-310）. 2022. [2] Teo， T. W.， & Choy， B. H. STEM

Education in Singapore. In O. S. Tan， E. L. Low， E. G.

Tay， & Y. K. Yan （Eds.）， Singapore Math and Science

Education Innovation： Beyond PISA （pp. 43-59）. Singapore：

Springer. 2021. 论文原稿为英文，受作者委托，重庆师范大学

孙佳林博士对论文进行了中文翻译和整理）■