風靡美國的STEM教育

撰文：樹熊

STEM 為何於美國流行

STEM 是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四門學科的簡稱。STEM教育並不是科學、技術、工程和數學教育的簡單疊加，而是要融合各學科的知識，把學到的科學、數學和其他知識應用到生活中去，以更好地培養創新精神與實踐能力。

STEM 教育（STEM Education）源於美國。美國科學教育學者最早於20世紀50年代提出科學素養概念，也得到其他國家科學教育學者的認可。該理念認為，我們正處在一個科學和技術佔領主導地位的世界裏，這是一個提升國家綜合實力的關鍵因素。這與20世紀前半葉科學的迅猛發展是分不開的：科學技術和工程的發展給公眾的生活帶來翻天覆地的變化，堪稱社會發展進步的重要動力。

小布殊兩屆任期內，STEM 作為新概念不斷出現在美國各種改革政策和項目，甚至法律中。2007年10月，美國國家科學委員會發布報告《國家行動計劃：應對美國科學、技術、工程和數學教育系統的緊急需要》，提醒美國時刻不忘加強開展 STEM 教育。

奧巴馬總統執政之後，對 STEM 教育的重視更提升到新的層次。上任之初，他便將增加財政投入支持 STEM 教育寫進《美國振興及投資法案》並頒布。第一任期內，他實施「競爭卓越計劃」、「為創新而教計劃」以及「新科技教育十年計劃」等。2014年，白宮和美國教育部提出 STEM 國家人才培育策略，並針對中小學 STEM 教育，切實提出各州在創新網絡合作、培訓老師、建立專家教師團、資助重點學校和增加科研投入方面的具體措施。

值得注意的是，美國 STEM 教育的推廣，不是在政府指導下單純依靠學校推動，而是動員了全社會，特別是企業界的力量。在美國，蓋茨基金會和紐約卡內基公司支持100多位企業 CEO 創建「變革方程」公益機構。他們通過利用資金、資源和影響力：1）促進 STEM 公益教育事業；2）激勵青少年學習 STEM；3）推動基於 STEM 的教育改革。STEM 教育就像個全民運動！

從教育目標來說，STEM 教育的基本目標是培養學生的 STEM 素養。美國州長協會在2007年頒布的《創新美國：擬定科學、技術、工程與數學議程共同綱領》中指出，在知識經濟時代，只有具備 STEM 素養的人才能在激烈競爭中取得先機，得到勝利。該綱領認為，STEM 素養是學生在科學、技術、工程和數學領域以及相關交叉領域中，運用個人關於現實世界運行方式知識的能力。

顯而易見，STEM 素養包含了科學素養、技術素養、工程素養和數學素養，同時又不是四者的簡單組合：它包含運用這四門學科的相關能力、把學習到的零碎知識與機械過程，轉變成探究真實世界相互聯繫的不同側面的綜合能力。

STEM 教育的特徵

STEM 教育中，四門學科的教學必須緊密相連，以整合的教學方式培養學生掌握知識和技能，並靈活應用解決真實世界的問題。STEM 教育具備新的核心特徵：跨學科、趣味、體驗、情境、協作、設計、藝術、實證和技術增強等。

（一）跨學科

知識按學科進行劃分，並不反映我們生活世界的真像和趣味。因此，分科教學（如物理、化學）在科學、技術和工程高度發達的今天，已出現很大的問題。針對這問題，理工科教育出現了取消分科、進行整合教育的趨勢。這種跨學科處理是 STEM 教育最重要的核心特徵。

（二）趣味

STEM 教育在實施過程中要把多學科知識融於有趣、有挑戰、與生活相關的問題中。問題和活動的設計要能激發學習者內在的學習動機，問題的解決要能讓學生有成就感。

（三）體驗

STEM 教育不僅主張通過自學或教師講授習得抽象知識，更強調學生動手、動腦參與學習過程。STEM 提供了學生動手做的學習體驗，學生應用所學的數學和科學知識發現、並合作解決現實世界問題。

（四）情境

STEM 不是教授學生孤立、抽象的學科知識，而強調把知識還原於豐富的生活，結合生活中有趣、有挑戰的問題，通過學生解決問題來完成教學。教師在設計 STEM 教育項目問題時，一方面要基於真實的生活情景，另一方面又要蘊含結構化知識。這樣，學生在解決問題的過程中，不僅能獲得知識，還能獲得在情境中理解知識，以及遷移運用的能力。

（五）協作

STEM 教育重視協作，強調在群體協同中相互幫助、相互啟發，進行群體性知識建構。STEM教育中的問題往往是真實的，真實任務的完成離不開其他同學、教師或專家的合作。

（六）設計

STEM 教育要求學習產出環節包含設計作品，這是獲得成就感、維持和激發學習動機、保持學習好奇心的重要途徑。設計過程中，學生學習知識、鍛煉能力、提高 STEM 素養，因此強調設計是 STEM 教育的又一核心特徵。

（封面圖片：Pixabay）