教育和教育不斷適應不斷變化的政治、社會、經(jīng)濟和全球環(huán)境。在過去的十年里，這一現(xiàn)象以對STEM（科學、技術、工程和數(shù)學）的狂熱關注為例。本文旨在考察STEM的發(fā)展，并將對其興起、隨后的危機點和已陷入的僵局進行分析。美國國家科學基金會（National Science Foundation）在20世紀90年代末在美國提出了STEM的概念。最初的縮略語是SMET，但經(jīng)過負面反饋和一些人的重新思考，它出現(xiàn)了STEM（Sanders，2009；Williams，2011）。在美國，有關STEM的言論是建立在對美國全球優(yōu)勢潛在沉積的政治反動主義基礎上的。在英國，最初的重點是科學、工程和技術（SET），但到了2006年，它也變成了STEM。英國對STEM的承諾是從人力資本的角度進行概念化的：“在全球化時代，英國競爭的最佳方式是進軍高價值商品、服務和行業(yè)。有效的科學和創(chuàng)新體系對于實現(xiàn)這一目標至關重要”（Sainsbury，2007，第3頁）。自20世紀90年代以來，歐盟委員會一直集中關注STEM政策。擁有高績效教育體系和經(jīng)濟增長的亞洲國家（如韓國、日本、中國和臺灣）已經(jīng)制定了更廣泛的科技、大學和產(chǎn)業(yè)驅(qū)動研發(fā)的國家政策。西方STEM議程主要是職業(yè)和經(jīng)濟目標之一（Williams，2011），由政府資助，政客推動。各種經(jīng)濟要求被用來證明其重要性，勞動力模式的轉(zhuǎn)變或經(jīng)濟衰退的實例往往會導致對STEM的更多關注（Kuenzi，2008；Williams，2011）。有趣的是，目前的“STEM危機”在英語國家（加拿大除外）引起了大多數(shù)人的共鳴，其依據(jù)是“定量指標顯示，在國際績效比較中，相對（甚至絕對）表現(xiàn)下降，排名低于該國認為應該占據(jù)的地位；和/或?qū)W校STEM課程參與率下降”（Marginson、Tytler、Freeman和Roberts，2013年，第55頁）。一些國際組織對STEM問題給予了極大的關注，這些問題一直是全球關注的焦點。這些組織包括經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）、世界銀行、聯(lián)合國科學、教育和文化組織（UNESCO）、歐洲聯(lián)盟（EU）和國際教育成就評估協(xié)會（IEA）（Marginson等人，2013）。值得注意的是，盡管STEM的概念將繼續(xù)推動教育改革，但它最初得到了四個獨立學科領域的學者和專業(yè)人士的支持：科學、技術、工程和數(shù)學。在高等教育環(huán)境中，學院主要關注增加其課程中的學生入學人數(shù)（Sanders，2009）。STEM一直被認為是避免未來經(jīng)濟衰退（如全球金融危機）的解決方案或預防措施；然而，這些假設的基礎似乎并非基于任何硬研究（Williams，2011），而是政治智囊團的猜測和猜測。在21世紀初的美國和英國，不協(xié)調(diào)的STEM項目迅速發(fā)展，花費了大量資金（Kuenzi，2008；Pitt，2009）。這背后有點幼稚的推理是，為了增加工程師和科學家的數(shù)量，并保持全球經(jīng)濟的主導地位，聚光燈必須集中在改善科學、技術、工程和數(shù)學學科的教育上：例如S.T.E.M，它是從一個非教育性的理論基礎上發(fā)展起來的，然后強加給教育工作者來制定。 Stem敘事 STEM的發(fā)展將以講故事的形式呈現(xiàn)，因為這提供了一個機會來確定其創(chuàng)建過程中的主要參與者以及自1990年代末出現(xiàn)以來影響其演變的危機點，如圖1所示。如前所述，STEM的出現(xiàn)是基于職業(yè)和經(jīng)濟需要的政治議程的要求。政府推動越來越多的學生在高中和高等教育中選擇STEM相關課程，這對教育工作者來說是一個挑戰(zhàn)（首席科學家辦公室，2013年）。制定STEM議程的斗爭，特別是在小學，并沒有得到解決，因為教師默認了S.T.E.M.的概念，而不是STEM（圖2）。包含句號并非小事。它表示并承認四個不同學科領域的孤立，而不是它們的整合。正如Moore和Smith（2014）所指出的那樣，“這種分離是歷史的產(chǎn)物”（第7頁），而要把它們結(jié)合在一起，需要一個不止四個字母的單詞（Sanders，2009）。以下是繼續(xù)困擾教育工作者的STEM和S.T.E.M.問題。首先，“工程”不是小學或中學階段課程中的一個學科領域，盡管可能有一些證據(jù)表明它存在于諸如科學和數(shù)學等學科的問題解決和創(chuàng)新方面（Bybee，2010），也沒有對職前教師進行工程學科培訓。其次，對“技術”含義的不同解釋導致了困惑和挫折（威廉姆斯，2011）。第三，傳統(tǒng)的小學教師在教授科學和數(shù)學時缺乏熟練程度和信心，反而偏愛識字教學（Ross、Beazley和Collin，2011）。第四，由于缺乏受過數(shù)學和科學培訓的中學教師（首席科學家辦公室，2013年），許多被安排到初中課堂上的教師都在“外地”教學（例如，他們可能被培訓為健康和體育專家，但卻被要求教8年級的數(shù)學）。與其他國家相比，澳大利亞的科學和數(shù)學領域外教學量尤其高（Marginson等人，2013年）?？梢哉f，這是澳大利亞教育的一個顯著弱點，“削弱STEM學習的廣度和深度”（Marginson等人，2013年，第23頁），因為中學采用的是在科學、數(shù)學和技術方面不合格或不合格的替代教師。支撐這些問題的核心挑戰(zhàn)是試圖理解STEM的實際含義以及它在課堂上的表現(xiàn)?？s略語本身很容易理解，但它所代表的含義對于學校來說，在課程規(guī)定的限制下以一種有意義的方式進行解釋和交付更具挑戰(zhàn)性。前兩個問題，即“工程”和“技術”的位置和解釋，導致了對S.T.E.M.，即S.T.E.M.的歪曲解釋（圖3）。圖3:STEM時間線-STEM解釋為S.t.e.M。換言之，教師專注于傳統(tǒng)的科學和數(shù)學教學，實際上忽略了技術和工程組件。原因是缺乏指導教師完成這些科目教學的課程文件，以及最近在課程中嵌入技術，而不是作為一個單獨的科目來教授?！凹夹g”一詞的含義也在不斷兩極分化：一些人認為技術是指支持教學過程的硬件和軟件；而另一些人則認為技術是工具的集合，包括人類使用的機械、修改、安排和程序。這種混淆來自學校課程中兩個不同的學科領域，信息技術（即編程和計算機）和設計技術（即機械和工藝）。在學校，S.T.E.M.被稱為S.T.E.M.；而在學校外（即職業(yè)環(huán)境），則被稱為S.T.E.M.（Reiss&Holman，2007）?？茖W和數(shù)學是各種工程的工具和框架；在工程學中，人們創(chuàng)造性地應用科學原理，并用數(shù)學來分析和交流觀察結(jié)果。學校和職業(yè)環(huán)境（Breiner、Johnson、Sheats Harkness和Koehler，2012）在STEM的制定及其意義上的不一致是STEM敘述中的第一個危機點。然而，政治議程的目的是增加工程和技術領域的高能力專業(yè)人員的數(shù)量和保留，也就是說，關注技術和工程，這似乎支持了科學技術運動。然而，現(xiàn)實是，教育工作者正在關注科學和數(shù)學的學科領域。在這種混亂的背景下，STEM敘述出現(xiàn)了下一章，教育界認識到STEM的潛在教學影響。因此，“教育”被添加到名稱中（圖4），從而使其成為“STEM教育”（Breiner等人，2012），這或許是為了從政治家手中奪取一些所有權，同時也為了強調(diào)教育者在實現(xiàn)政治議程方面的作用。在某種程度上，對STEM的關注未能在學校中實施任何真正的變革，是因為教育工作者沒有參與該方法的規(guī)劃和戰(zhàn)略制定。STEM教育術語的變化并未對教學實踐或?qū)W生學習成果產(chǎn)生任何有意義的修改。主要的策略是開發(fā)附加項目或擴展項目，這些項目是學校日?；顒拥母郊禹椖?，雖然并不總是互補的。參加這些類型的課程并不是針對所有學生的，而是針對自我提名的感興趣的學生或?qū)W術表現(xiàn)優(yōu)異的受邀者。盡管STEM教育投入了大量的精力和資金，但幾乎沒有取得可衡量的成功（Breiner等人，2012年；Kuenzi，2008年）。這需要進一步詳細研究，因為它提供了關于STEM和學校的當前狀況的清晰信息。STEM教育作為一個有待實施的概念，其失敗的兩個主要原因是：（1）課程結(jié)構；（2）教師的技能水平和/或準備。這兩個問題是STEM計劃未能實現(xiàn)預期目標并繼續(xù)失敗的核心所在。澳大利亞目前正在從國家課程過渡到國家課程。學校的教師們一直在努力推行這些改革，在一些州，這是一個重大事件，因為他們也正在擺脫以結(jié)果為基礎的教學方法。然而，在這套國家課程文件中保持一致的是，科學和數(shù)學的STEM學科領域仍然是分立的學科。目前還沒有試圖取代或提供一個綜合的STEM課程來支持教師。沒有提供這樣一個關鍵的課程方法，以及通過國家算術和識字評估計劃繼續(xù)進行高風險的國家算術技能測試在學校里真正教授STEM的行為，正如它在職業(yè)和專業(yè)環(huán)境中制定的那樣，是不會發(fā)生的。在這樣一個問責和比較的氛圍中，一所勇敢的學校將走出單獨的課程筒倉，嘗試綜合STEM教育。第二個問題是教師的技能水平。目前，在最初的教師教育計劃中，有一些獨立的學科專門涵蓋兩個學科領域，科學和數(shù)學（不包括工程學，因為沒有該學科的課程文件，因此沒有必要教它）。一些學校還開設了一門技術課程，或嘗試在課程中整合所有學科的技術。最初的教師教育計劃必須符合國家指導方針，該指南規(guī)定了為獲得認證而必須涵蓋的科目的內(nèi)容和數(shù)量，因此研究生教師只開發(fā)了最低水平的S.t.e.M.技能。對于初級教師教育課程而言，在認證過程中需要培養(yǎng)出STEM高技能教師，并制定了課程范圍和分配的學分。另一方面，初級學科專家可能是解決這個問題的辦法；本科課程可以提供一系列選修課，在一個STEM學科中發(fā)展深入和廣泛的知識和技能。另一個解決辦法是考慮改變最初的教師教育計劃，例如轉(zhuǎn)為研究生資格。這將需要一個領域的本科學位，而不一定局限于STEM學科，以及實質(zhì)性的研究生教學資格，如三年制教學碩士，而不是目前澳大利亞各地提供的一年制教育研究生文憑。要使這項工作產(chǎn)生任何效果，它需要得到政府、認證機構和高等院校的支持。與此相關的第二個問題是教師技能需要關注教師準備計劃。在職小學教師還需要提高STEM科目的技能，因為他們的初始培訓將以一般教學模式為基礎，即要求他們教授課程中所包括的大部分科目。對于這些教師來說，要想與這種提高技能相結(jié)合，就需要有令人信服的證據(jù)證明，在STEM教育中增加時間和精力將改善學生的學習成果——目前還不存在。這種對教師專業(yè)學習的關注可能需要與他們正在進行的教師注冊聯(lián)系起來，作為一種激勵因素。課程結(jié)構和教師的技能水平和準備這兩個問題導致了第二個危機點：雖然教育界已經(jīng)開始掌握議程的一些所有權，但政府繼續(xù)在項目上投入大量資金，但仍然沒有取得預期的成果。重要的是，對于STEM以及如何教授STEM，沒有達成一致意見，例如作為S.T.E.M或S.T.E.M或其他變體。高中入學這些科目的學生人數(shù)在下降（Goodrum，Druham，&Abbs，2011年），“課程設置的擴大，學生對能力的自我認知，以及對學科難度和有用性的認知”（Kennedy，Lyons，&Quinn，2014，第34頁）是可能的原因。PISA分數(shù)（國際學生評估計劃）的成績下降，尤其是在STEM知識應用的領域；小學教師顯然無法有力地教授所有STEM科目（Marginson等人，2013年）。盡管STEM推廣和資助已經(jīng)超過14年。這是一個顯著的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并掩蓋了為什么STEM一直堅持作為一種策略。 也許是為了改善這種狀況，教育界顛覆了政治議程，從教育學的角度來看待STEM教育的實施，并逐漸認識到四個學科（科學、技術、工程、技術、工程）之間的相互作用，和數(shù)學）發(fā)生在學校以外的世界。這可能是由許多原因引起的：試圖理解STEM背后的利益或推動因素實際上是什么，或者試圖為STEM的實施制定可行的方法，以應對政府的不懈推動。顯然，STEM將繼續(xù)成為政治優(yōu)先事項，因此需要找到解決方案。不管動機如何，2007年，這導致了一個重大的重新命名：“STEM教育”現(xiàn)在被稱為“綜合STEM教育”（圖5）。 Sanders（2009）將“綜合STEM教育”定義為兩個或多個STEM學科之間或STEM學科與非STEM學科（如藝術）之間的教學。他還描述了一種將技術設計與科學探究相結(jié)合的“有目的的設計和探究”（Sanders，2009，第21頁）的教學方法。這樣做的理由是，在學校之外的世界里，“設計和科學探究通常同時用于解決現(xiàn)實世界問題的工程（Sanders，2009年，第21頁）。最后，STEM教學框架正在形成。在這個框架中，重要的是建議STEM綜合教育可以基于兩個或多個STEM科目；它并不意味著需要包括所有四個科目，而是建議可以涉及STEM套件之外的科目。這是一種綜合方法，它考慮到STEM的真實、真實應用。從內(nèi)容和教學角度來看，這也是一個更易于管理和更符合邏輯的框架。有目的的設計和探究的教學法是建立在建構主義基礎上的，運用了探究和問題解決的教學法。Sanders（2009）的工作是基于教育理論的STEM在學校教育中實施的邏輯方法的開始。Moore和Smith（2014）進一步完善了這項早期工作，他們描述了兩種“整合”STEM教育的方法：1.情境整合—工程設計被視為教授數(shù)學和科學學科內(nèi)容的激勵因素，以及2.內(nèi)容整合—工程技能是學習目標的一部分，數(shù)學和科學內(nèi)容是附帶發(fā)展的。由于工程技能不構成學校課程學習目標的一部分，情境整合被視為最有可能在學校取得成功的方法。Moore和Smith（2014）的工作解決了STEM教育的主要障礙之一，即如何將工程納入其中。采用情境整合方法進行STEM教育的潛在收益是顯著的。首先，它支持建構主義教學法、真實學習和以學生為中心。第二，它可以被看作是“幫助教師和學習者走出學科局限進入創(chuàng)造性跨學科的催化劑”（Pitt，2009，第42頁）。此外，這種方法為學生提供了發(fā)展21世紀技能的機會：適應性、復雜的溝通、社交技能、非常規(guī)問題解決、自我管理、自我發(fā)展和系統(tǒng)思維（Bellanca&Brandt，2010）?；蛟S這將實現(xiàn)政治STEM議程之前不切實際的職業(yè)目標？這篇關于STEM、其觸發(fā)因素和由此產(chǎn)生的危機點的簡短敘述試圖涵蓋從一開始到現(xiàn)在的情況?？磥?，向綜合STEM教育和新興的教學框架邁進的一步是在學校實現(xiàn)STEM。這就是STEM在澳大利亞的敘述，重要的是簡要檢查STEM是如何在全球范圍內(nèi)解決的，以便將這種敘述背景化。 Stem在全球范圍內(nèi)的發(fā)展 STEM如何在全球范圍內(nèi)得到解決？文獻揭示了四個地理-社會領域，這些領域的特點是：1）英語國家；（2）西歐國家；（3）亞洲國家；（4）發(fā)展中國家。在全球范圍內(nèi)，政府的大部分努力以及媒體和公眾關注的大部分焦點都與STEM入學有關：課程、教學方法、教師技能水平、學生動機和學科選擇。英語國家的STEM方法主要由美國和英國主導，其特點是廣泛談論“STEM危機”。一些西歐國家，如法國和德國，一段時間以來一直強調(diào)STEM作為國家教育和產(chǎn)業(yè)政策框架的一部分；這些國家的重點一直是明顯的“STEM短缺”而不是“危機”。通常，這些政策或戰(zhàn)略包括：“宣傳科學的正面形象；增加公眾對科學的認識；改進校本數(shù)學和科學（教學）；以及增加對校本數(shù)學和科學的興趣和參與，STEM三級學科和STEM勞動力”（Marginson等人，2013年，第104頁）。令人感興趣的是這四個國家的2012年PISA結(jié)果（經(jīng)合組織，2014年），如表1所示，因為對STEM數(shù)量和質(zhì)量的關注通常（但并不總是）與國際學生比較國際測試（如PISA）和國際數(shù)學和科學研究趨勢（TIMS）的國家結(jié)果相聯(lián)系?！八麄兪欠衲茉?014年的學校里很好地運用他們從OECD中學到的知識，并確定他們能不能很好地在學校外學習到什么？”。表1。2012年主要英語國家和西歐國家的PISA成績。德國的分數(shù)似乎表明，他們15歲的孩子在PISA制度下接受測試的結(jié)果預示著其先進的制造業(yè)地位，而工程學在這一領域占有重要地位。法國的得分雖然接近經(jīng)合組織（OECD）的平均水平，但在立法、支出或政治姿態(tài)方面明顯低于美國和英國。亞洲國家是第三個被確定的集團，它們的教育體系表現(xiàn)非常出色，如他們的TIMSS和PISA排名所示，而且經(jīng)濟增長（韓國、日本、中國和臺灣）在更廣泛的范圍內(nèi)制定了科學和技術方面的國家政策，研究和發(fā)展由大學和工業(yè)驅(qū)動。此外，亞洲STEM表現(xiàn)強勁的國家擁有精英型的職業(yè)結(jié)構，承認在教授這些學科方面的卓越表現(xiàn)（Marginson等人，2013年）。中國（上海）在PISA 2012的數(shù)學和科學素養(yǎng)方面得分最高。國家的規(guī)劃方法是長期的，在普通民眾和政府中，對STEM的重要性以及與研發(fā)的聯(lián)系有著廣泛而深刻的共識。在這些國家，關于STEM的語言更加自信；沒有“危機”的跡象，沒有觀察到下降，教學能力也沒有什么問題。值得注意的是，這些國家的實踐導致了它們的STEM優(yōu)勢：政策側(cè)重于可實現(xiàn)的數(shù)量基準，在每個教育體系中都有全面的改革計劃，朝著以學生為中心、以探究為基礎和解決問題的學習方向發(fā)展，并強調(diào)創(chuàng)造力。此外，教師受到尊重，STEM學科課程由紀律平等的教師授課，在他們受訓的領域進行教學。最后，在第四組中，新興工業(yè)基礎和/或教育參與水平和合格教師供應水平較低的發(fā)展中國家，如巴西和南非，STEM從提高基礎教育參與率和培養(yǎng)合格教師隊伍的角度進行了探討（Marginson等人，2013年）。那么，從這個全球STEM環(huán)境的簡要概述中可以學到什么呢？看起來，像美國和英國，以及追隨這些國家的澳大利亞那樣，引發(fā)諸如“感知危機”這樣的引發(fā)因素，導致在干涉主義項目上花費大量資金，并沒有產(chǎn)生預期的結(jié)果。澳大利亞需要制定切合實際的目標，對現(xiàn)有系統(tǒng)進行一些小的改動，類似于西歐國家實施的那些系統(tǒng)，這樣可以在工程和科學領域取得預期的成果。像亞洲國家所采取的系統(tǒng)性改革，應該成為這個國家在一個合理和現(xiàn)實的時間框架內(nèi)所期望的基準。全球環(huán)境提供了不同的STEM模型和取得的不同結(jié)果。它們?yōu)槲覀兲峁┝藲v史的后知后覺，應當為政策的發(fā)展和改革提供依據(jù)。 結(jié)論 要使STEM綜合教育取得成功，還需要克服許多挑戰(zhàn)。當教師和學生處于標準化考試制度中（例如在美國、英國和澳大利亞），考試結(jié)果影響到學校資金、學校形象和教師績效工資時，可以理解的是，優(yōu)先考慮正在測試的科目：主要是數(shù)學和讀寫能力。我們面臨的挑戰(zhàn)是要讓教師們相信，接受STEM綜合教育和準備標準化考試并不是相互排斥的。此外，對教師進行再培訓和調(diào)整職前教師教育計劃，為實施STEM綜合教育做好準備，這也可能帶來高昂的財務成本和工作承諾。也許最難克服的障礙之一是缺乏概念證明。沒有證據(jù)表明可以通過積極的結(jié)果來吸引教師接受綜合STEM教育。此外，這些證據(jù)在實施后至少12年內(nèi)是不可能得到的，這是一個學生在小學和中學階段所花的時間。STEM敘述的15年讓教育界陷入了僵局。它面臨一個十字路口：走左邊或右邊的路將塑造未來?；旧现挥袃蓚€行動方案可以支持STEM敘事的成功蛻變：要么是教育界占據(jù)教育學的制高點，導致STEM教育一體化（一體化），要么是教育界通過支持離散學科領域來支持原有的政治議程（集中）。第一個行動方針充滿了已經(jīng)討論過的一體化挑戰(zhàn)。第二個行動方案將要求：立即為在職教師專業(yè)學習和修改教師教育初級課程注入大量持續(xù)資金，以加強教師在數(shù)學和科學方面的信心和能力；在小學提供優(yōu)質(zhì)資源，以支持“硬”科學（如物理和化學）以及“軟”科學（如生物和地球科學）；以及在小學培養(yǎng)數(shù)學和科學的學科專家教師。我們假定第二個行動方針將成為現(xiàn)實，但這可以通過發(fā)展一個教學框架來加以緩和，這種框架將實現(xiàn)兩個行動方針的最佳結(jié)合：整合和集中。最后一個可能具有挑釁性的想法是：是否應該有一個分散的方法，讓所有的學生都能體驗到STEM教育，或者一些學生能夠得到STEM教育的全部關注？似乎第一種情況是已經(jīng)嘗試過的；也許后者才是真正的前進之路。本文發(fā)表于2015年的《Australian Journal of Teacher Education》作者：Susan Blackley；Jennifer Howell，編譯：劉映（澳城大教育學博士生）
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