STEAM教育视角下教育技术学人才培养的思考.docx

摘要如何培养适应“互联网+”、人工智能时代的创新人才是教育技术学科发展的重大问题。文章在解读STEAM教育的思想内涵基础上，进行了STEAM教育理念和教育技术学的契合分析，认为：STEAM教育为彰显教育技术学学科特色提供了可行的理论与实践路径。STEAM教育指向创新型人才的培育，与教育技术学在教育理念、教学内容和教学设计形式等层面深度契合，对教育技术学人才培养具有很强的指导和借鉴作用。在目标上，教育技术人才培养应该围绕核心素养，培育懂教育、会技术、善创新的复合型人才;在人才培养方案上，应围绕核心素养设置课程群，打破孤立的课程安排;在教学上，应以核心问题、关键能力的培养为导向，注重在综合实践活动中培养学生的核心素养。关键词STEAM教育;教育技术学;人才培养;创新素养培京创5人才一直是教育界追求的方向。对于教育技术学来说，是否要坚持自己的特色、怎样来创新育人体系、如何培养适应“互联网+”和人工智能时代的创新人才是学科发展关注的重大问题。教育技术学是集计算机科学、教育学、心理学、设计、媒体制作和传播学等为一体的文、理、工交叉学科，强调理论与实践相结合、设计与开发并重。作为教育信息化的支撑学科，教育技术学在“互联网+时代”的教育创新方面本应该大有可为，但是目前教育技术学专业仍然没有走出社会认可度不高、生源逐渐减少、在综合高校中逐渐被边缘化的学科困境Ulo反观教育技术学人才培养的现状，创新人才的培养大多停留在理论层面，现实教学改变不大，教学方式仍然基于知识传授和技能训练的思维，教育技术的优势没有显现，创新人才培养效果亦不够显著。STEAM教育是旨在培养创新人才的教育理论与实践2-3。其以工程实践为桥梁，连接了科学、技术、数学、艺术等学科的抽象知识与真实社会情境，旨在实现模糊文、理、工等学科边界的融合式学习，支持学生以整合的方式认识世界的不同侧面，以综合创新的形式改造世界。教育技术学包含教育学理论、计算机技术、媒体与艺术等多方面内容以及课程开发与教学设计、教育资源开发与管理、信息化教育装备与环境开发管理等工程内容，目的在于解决教学实践过程中的问题并提高绩效，具有跨学科、综合性、实践性等特征，与STEAM教育倡导的跨学科的教学理念不谋而合。因此，STEAM教育的思想与实践途径对教育技术学的人才培养具有重要的指导和借鉴作用。二、STEAM教育的内涵及核心思想()STEAM教育内涵演变STEAM教育于20世纪90年代起源于美国，最初的形式是STEM,也就是科学(SCience)、技术(TeChnOlOgy)、工程(Engineering)和数学(MathematiCS)等学科首字母的缩写。最开始在大学本科教育中实施，旨在培养理工科学生的实践能力。后来又针对其实践中创造性不足的问题提出了STEAM教育，即在原有的STEM教育中加入了“艺术(Ar0”，意指将艺术及人文社科等学科内容融合于STEM中，为理工科实践提供创意来源4。因此，STEAM教育成了一种文、理、工交融的教育理念与实践。STEAM教育支持学生以整合的方式认识世界，以综合创新的形式改造世界，让学生在解决真实问题的过程中学习融合性知识，同时，获得设计问题、解决复杂问题、合作、作决定和创新创造等内在能力，而非仅接受单学科的知识内容。STEAM教育之后又变式为STEM+、STREAM教育等，即在STEM教育中加入其他有助于创造性解决问题的能力，如阅读与写作能力等，意指一种跨学科融合的思想。在下文中将不再进行区分，统一使用“STEAM教育”这一说法指代这种跨学科融合的教育思想。（二）STEAM教育的核心思想STEAM教育的核心思想包括（具体如图1所示）：以学生为中心的基本理念、跨学科融合的学习内容、基于项目/问题/设计的学习活动形式、沟通和表达的交互形式、创新成果导向的学习目标等五大核心思想。旨在让学习者在体验与创作过程中发展设计与解决问题能力、沟通协作与表达的能力以及创新素养。以学生为中心是STEAM教育核心思想的基础，其他几部分是该基础理念的延伸与发展。1 .以学生为中心的基本理念以学生为中心是STEAM教育倡导的基本理念，具体来说是以学生及学生的经验（体验）为中心。基于建构主义和体验式学习理论，STEAM教育旨在让学生通过与资源环境、与他人交互来建构知识，注重学生的学习体验和素养发展。学习者在学习的过程中获得归纳与演绎等逻辑思维能力、设计能力、创新性问题解决能力、21世纪团队合作能力以及自我实现的激励能力等6。2 .跨学科融合的学习内容跨学科融合是STEAM教育学习内容的核心特性，这意味着在学习的过程中学习者需要同时学习多种学科的知识并将其有机融合。每一学科的内容担任着不同的角色，从而形成整体来发挥作用。能够将多种学科联系起来的是跨学科的核心概念和核心问题。因此，学习者实际上是在以认识学科的核心概念和解决核心问题为主要内容的探究活动中学习。融合的内容不仅包括科学、技术、工程、艺术和数学等学科的核心概念，还包括各学科知识的共同点以及实现跨学科教育的方法。3 .基于项目/问题/设计的活动设计方式基于项目/问题/设计的活动设计是STEAM学习活动设计的核心方式。在STEAM教育中，学习任务往往是模糊定义的，需要采用项目/问题/设计的方式将独立、分散的各学科知识结合起来，解决现实生活中的复杂问题并落实其跨学科的融合特性7。这种学习活动方式，为学习者提供动手做的课堂体验，将他们学习到的东西用于应对世界重大挑战，创造、设计、建构、发现、合作并解决问题。协作、交互、分享（表达）、反思、迭代是该类型学习活动的核心要素，因此，基于STEAM的学习是一种动态的学习。4 .沟通与表达的交互形式沟通与表达是STEAM教育区别于传统教育的一个关键点，在STEAM教育中学习者需要完成复杂任务，并且可能会产生更大的工作量，因此，需要学习者建立学习共同体、协作完成。在协作中，组内沟通将会对团队协作学习的效率和效果产生直接影响。学习者在小组协作学习中发挥自己的长处，并通过结合他人的长处获得比独立学习更多的知识与能力，同时，有利于学生发展合作精神。教师是学生学习的协助者、帮促者。表达发生在阶段性的小组协作学习之后，重在分享与展示成果、经验及接收反馈以便后续迭代。5 .创新成果导向的学习目标产生创新成果是STEAM教育的目标，但并不是唯一目标。创新成果导向的STEAM学习是将学习者学习过程中的知识与能力发展的具体化。创新成果包括过程性或结果性的创新成果，如创新的思想、方法或制品等。因此，学习评价应聚焦于对逐一累积性表现的形成性评价以及对输出产品的评估。8三、STEAM教育理念和教育技术学的契合分析教育技术学的综合性、跨学科性常被认为是大而不精，定位模糊。但是STEAM教育却与教育技术学在教育理念、教学内容和教学设计形式等方面存在深度契合，这使我们对教育技术的优势特征有了进一步的认识。（一）教育理念层面：在多元化融合的教育生态中培育创新实践人才在教育理念层面，STEAM教育和教育技术学都提倡在多元化融合的环境中培育创新实践人才，将知识的获取、方法与工具的应用、创新生产的过程以及情感、态度进行有机统一，以培养学生的创新能力与综合素养9。STEAM教育的教育理念主要体现在两个层面，一是将科学、技术、工程、艺术和数学等学科的内容以基于核心概念和核心问题的学习活动形式融合于同一时空的学习中;二是注重知识建构和活动体验，在活动过程中发展创新与综合素养。基于建构理论和活动理论,STEAM教育认为学习包含知识建构与在活动中体验两个重要的部分。学生自主和协作进行知识建构，在活动中运用知识，设计和解决现实问题，最终实现创造性的应用。同时，也通过知识建构和活动的形式发展协作、设计问题、创造性解决问题能力并培育综合素养10。教育技术学融合了教育学、心理学、传播学、系统科学、信息科学与技术、管理学、艺术等学科的理论与实践，是一个文、理、工交叉学科。主张学习者在融合文、理、工知识的学习情境中建构系统化的知识并发展综合素养。具体来说,是让学习者在多元融合的学科理论指导下，对教学过程和教学资源进行设计、开发、实施、管理和评价。很多学校教育技术学专业的培养方案中都注明，要培养学生的创新思维和实践能力。AECT2005定义也把创新作为教育技术的一个实践范畴，这种创新包括创新精神和创新能力。创新具体体现在对学习资源和学习过程进行策略性的设计、管理与实施，以增进知识、调节和提升学习绩效的研究以及对理论、研究成果和最佳实践的合乎道德的应用中11。学生从知道，到产生行动，再到创新应用，需要进行深刻的理解。形成的这种智慧，也就是教育技术学人才培养的目标。（二）教学内容层面：受到文理工交叉领域的理论与实践形式的指导在教学内容层面，如图2所示，STEAM教育主张融合科学、技术、工程、艺术、数学等相关学科的特点，将各学科内容界定为不同的效用。科学的角色是获取知识，技术的角色是应用的工具与方法，艺术的角色是情感态度与价值观，工程的角色是创新实践与生产过程，数学的角色是思维方式。教育技术学作为一门交叉学科，同样注重将教育理论、学习科学与科学知识、信息技术方法与艺术素养相结合，并在教育哲学与技术哲学思想指导下开展教学实践。其课程设置不仅包括教育学、心理学、传播学等理论类课程，还包括计算机信息技术、多媒体技术及电子技术等技术类课程，以及部分艺术基础和数学基础课程（高等数学和线性代数）。9（三）教学设计形式层面：围绕核心内容、理论与实践相结合的设计形式在教学设计形式层面，STEAM教育提倡使用基于问题/项目/设计的学习形式来完成一个项目或解决一个综合性问题7。而教育技术学是一门注重实践的学科，在实际教学中也常使用这些教学活动设计形式，如对于概念性、理论知识选择基于问题的教学活动形式，以帮助学生深刻理解;对于技术类知识采用基于项目的教学活动形式，让学生掌握技能和工程思维;真实情境下的教育问题研究中采用基于设计的教学活动形式，让学生基于真实的教育情境不断发现问题和改进问题，最终得到改进策略。四、STEAM教育理念对教育技术学人才培养的启示教育技术学与STEAM教育在多个层面存在深度契合，但目前的人才培养大多仍遵循学科知识本位的模式，未意识到STEAM教育理念能够给教育技术学人才培养实践带来的变革和指引。基于此，提出了教育技术学人才培养目标、人才培养方案以及教学设计三个层面（如图3所示）的观点。在目标上，教育技术学人才培养应该围绕核心素养：培育懂教育、会技术、善创新的复合型人才;在人才培养方案上，应设计围绕核心素养的课程群;在教学设计上，应以核心问题、关键能力的培养为导向，改变孤立的课程教学，设计综合实践学习活动。三个层次从上到下是由宏观到微观，也就是由抽象到具体的过程，上一层指引下一层的设置。（一）人才培养目标：聚焦核心素养，培育创新性、复合型人才教育技术学人才培养应树立以教育理论为基础，技术应用为核心，创新实践为导向，一专多能为特色的创新性、复合型人才培养思路。教育技术学专业的核心素养是：懂教育、会技术、善创新，能够利用“互联网+”时代的信息化教育教学手段，解决教育场域中的实际问题。知识本位下的教育技术学，习惯将各门课程孤立进行教学，割裂了各门课程之间的有机联系12,呈现“为知识而知识”的单学科发展模式，并造成了封闭式的、自我循环的专业发展困境。社会需求与教育技术学科发展出现断层现象。STEAM教育理念为教育技术人才培养理念提供了值得参考的发展方向：通过跨学科融合的思想模糊学科课程边界并将抽象的知识理论与真实的复杂问题相连接，形成超越知识本位的发展模式，从“教授知识”向“培育素养”转型。旨在培育适合当今社会发展的、全面的人。应聚焦教育技术人才培养的目标，加强课程之间的互相支撑，注重学生在综合创新实践活动中发展创新素养，形成设计问题、沟通协作和创造性解决问题等综合能力。这也是STEAM教育以学生为中心理念的具体体现。因此，基于STEAM教育的视角，教育技术学并不是一个大而宽泛、综合庞杂且没有深度的边缘化学科，它的人才培养理念是让学生致力于将理论学习与现实生活中的问题相结合，具体来说，是在体验与参与拥有丰富资源的融合式学习活动中，建构知识、掌握技巧与发展能力，这是全体学生的发展而不是部分学生的发展，也不只是重视智力的片面发展而是全面发展。掌握如何学习、如何协作、如何设计与解决问题、如何融合创新的能力，也适应了当前“互联网+”与人工智能时代的社会需求。教育技术学培养的目标人才是具有全局观和站位高度的创新实践人才。（二）人才培养方案：设置围绕核心素养的课程群人才培养方案设计不是简单的课程组合拼盘，而是指向综合创新素养的设计。这里所说的人才培养方案也就是学校学分课程的设置。课程的设置应突破传统孤立课程知识与技能传授的形式，从分析课程内容之间的内在逻辑关系入手，建立基础课程、主干课程和高级课程三个层次的课程，每门课程都是教育技术核心素养的一个支撑点，在专业知识结构中承担不同的能力培养任务。基础课程奠定了专业基础，涵盖通识教育内容以及知识体系中的部分核心知识单元。如北京师范大学设置的数理基础与科学素养、国际视野与文明对话、家国情怀与价值理想、经典研读与文化传承、艺术鉴赏与审美体验、社会发展与公民责任等课程，江南大学设置的思政类、外语类、计算机类、军体类和成长规划类均属于基础课程。为培养学生通用的学习素养打下基础。主干课程是其他专业不可替代的专业必修课程，涵盖知识体系中的大部分核心知识单元。主干课程可以根据所选方向进行选择，高等学校教育技术学专业教育质量国家标准中明确给出了教学系统设计、数字教育媒体、信息技术教育、教育软件工程和教育装备技术5个培养方向的课程群，其主要培养的专业能力也有所不同。在各课程群内部，课程性质相似，内容之间往往存在交叉，因此，在实际设置课程的时候应基于内容之间的联系，避免重复的知识传授，各课程教师应该协同设计，产生不同层次的课程内容。高级课程是必修课程或选修课程，是反映学科前沿和学校特色的课程。如果某部分核心知识单元未能包括在基础课程和主干课程中，则应将其加入到高级课程中。各学校专业点可以根据自己的办学定位、专业特色和社会需要，按照本专业的知识体系标准，参照所推荐的课程群和主要培养的专业能力，自行确定专业方向并设计相应的课程体系和更详细的能力体系，以提高对教学实施和评估工作的指导性。13如北师大将专业特色设定为师范，为彰显教育技术专业的师范特色，将教育见习与教育实习作为必修环节，贯穿整个四年的培养过程中。加强艺术教育、体育教育，采取俱乐部制等多种形式提升艺术和体育修养。江南大学教育技术学则发挥其处于综合大学的优势，彰显了综合大学教育技术学的特色，积极构建校内外开放、共享的优质课程资源体系;初步形成优势互补的卓越教师团队;营造交叉融合的多维教学环境;提供主动、双赢的多层次社会服务。中国海洋大学的教育技术学具有一定的工科特色，实践环节包括课程实验、综合设计、项目实践、企业实践、毕业设计等。实践教学体系重点培养：工具的使用与实验技能;项目规划与实施能力;可利用的技术与产品的评价、选择与测试能力;团队协作与沟通能力;过程管理与控制能力。（三）教学设计：应以核心问题、关键能力的培养为导向，打破孤立的课程教学，设计综合实践活动教育&术专业的课程跨越几个门类，一定要改变原有课程活动各自为政、互不关照的现状，应该以核心素养为纽带，以核心问题、关键能力的培养为导向，以综合实践项目为抓手，通过项目设计开发，使课程活动之间形成层级互套、相互支撑的紧密关系。可通过重新设定学习任务、改造资源与环境、设计活动形式、丰富评价方式等营造培养创新能力的环境、措施干预其创造性过程，激发学习者创造性人格特质并引导产生创造性产品，而非传统教育中单纯的知识输入。以学生的经验（体验）为中心，让学生拥有思考空间。教师是学生学习的协助者、帮促者7。充分发挥学生的主观能动性，参与知识建构、活动体验、学习交互、学习评价等全过程。在学习与创造的过程中，学习者与资源、信息技术环境的交互以及自主表达，能帮助学习者解决在创新创造过程中出现的问题。1 .设定具有复杂性的开放学习任务在设定学习任务方面，以主题学习为主，以解决真实问题为前提，以核心问题、关键能力的培养为导向，设计具有一定复杂性的有限的开放主题。在实际教学中，主题可以是以某一学科课程内容为主而其他课程内容为辅的融合式学习主题。在实际教学中有限的开放主题应由教师、专家以及实践领域内的权威人士确定。使得这些学习主题既可以让学生发散思维、发挥创新创造能力，亦可以控制学习主题的有用性和相关性，便于进行逻辑思考。2 .围绕跨学科核心知识单元设计资源在资源设计方面，所有学习内容要围绕融合多学科的核心概念及方法进行，充分利用教师、学生、社会资源、网络资源以及生成性资源。由这些核心概念与方法构成核心知识单元，应该是教育技术学专业知识体系的最小集合。在具体实施中，可以将与核心问题/项目具有关联的课程内容融合起来，以整合的形式进行课程设计并提炼出多个核心知识单元。如设立教学系统设计、数字教育媒体、信息技术教育、计算机网络技术、艺术类课程等课程群，每一课程群构建自己的多个核心知识单元，并建立相互联系。3 .构建多源支持的学习环境STEAM教育的本质指向创新型人才的培育，其跨学科性、综合性、科技性和实践性决定了STEAM教育亟须最广泛的动态资源系统的支持，需要政府、企业、个人等社会要素的主动参与和配合。14因此，在环境设计方面，构建鼓励创新的人文环境、有效易用的信息技术环境、具有复杂性的专业学习环境以及多源支持的社会实践环境。鼓励创新的人文环境，旨在紧扣教学目标，在教学的全过程中贯穿以学生为中心的创新实践能力培养理念。有效易用的信息技术旨在支持探究并且丰富学生体验。具有复杂性的专业学习环境，旨在让学习者习得专业性知识。多源支持的社会环境，包括其他学术机构或社会机构等15,旨在使学生参与到真实社会问题的解决或设计中，以在复杂环境中实现创新和问题解决。同时，注意学习渠道、内容、产出等方面的贯通与衔接。4 .基于项目/问题/设计的活动方式在活动形式设置上，使用基于项目/问题/设计的活动方式，打破传统知识讲授、以教师为中心的教学现状，并适应于营造复杂问题情境。确定学习主题、设计原型、自主学习实践、展示分享以及反思迭代等环节是活动中的重要部分。确定学习主题，是学习者根据兴趣、已有知识经验和实际调研等选择并确定即将学习的主题内容。设计原型，包括对已确定主题内容的思考和对实施过程进行整体安排和设计，学生需要运用已有的知识经验以及协作思考进行设计确定原型。自主学习实践环节，在设计体验活动前，教师抓住核心问题并挖掘其学科核心概念和跨学科概念，基于大概念的设计将知识表征在一个有机的问题系统中16。学生带着这些核心问题去寻找资料、讨论并解决问题。学生需要的学习资源可能来自教师、同伴、专业论坛及其他。学习者不仅要进行学习内容的输入，还要进行学习成果的输出，取得创造性成果。因此，理论学习之后，学习者对自己小组的设计进行初步的实践，然后总结在知识学习和具体实践中的经验和问题，以备课堂上进行交流。展示分享环节，学生展示存在的问题及获得的经验，同伴讨论和教师解决疑问。反思迭代环节，学生根据交互收获的内容，以及接受同伴和教师的持续性评价，对自己的主题进行再丰富，对作品进行迭代修改。在这种教学设计中，教师的角色定位为确定学生需要理解的核心问题、迷思反馈、过程性评估、组织、提供支架。在整个学习过程中，教师需营造自由、开放的氛围，为学生交互、多次展示提供开放空间和环境。学习者则是活动的参与者和行动实施者。5 .丰富全面的学习过程评价学习评价方面，使用丰富的评价方式对学习者学习过程实行全面的评价，如对知识的理解水平、活动的投入程度、协作的效果以及展示出来的创新意识、创新思维和创造性产品进行评价。注重采用学生自评、同伴互评、专家评价以及学生反思等全方位的评价方式。人才培养目标处于宏观层面是教育技术学科发展的总指引，引导学科发展的方向，为人才培养方案的设置提供理念基础。人才培养方案在中观层面起到承上启下作用，以人才培养目标为依据，为教学设计提供环境与政策保障。教学设计处于微观层面是人才培养方案具体实施于教学的应用实践模式，也是创新素养培养的具体实施。五、总结及展望教育技术学专业人才培养与时代的进步、科学技术的推动紧密相关，也与其自身人才培养的理念、方法、技术是否能与时俱进密不可分。当前STEAM教育受到了学界的推崇，通过以上分析，我们看到教育技术学在教育理念、教学内容以及教学设计形式等方面与STEAM教育深度契合，而教育技术学综合的、跨学科的特征存在远远早于STEAM教育的提出，这使我们更有学科自信。但应更加清醒地认识到，我们缺少把跨学科、综合性的育人理念、方法运用到人才培养的创新实践，STEAM教育为彰显教育技术学学科特色提供了可行的理论与实践路径，有待于不断地实践探索。附参考资料：STEM教育对中国培养适应21世纪的复合型创新型人才的启示奥巴马政府目前正在教育领域中着力推动着一场可能影响美国未来教育走向的行动计划STEM教育，在GoOgIe搜索引擎中搜索uSTEMeducation"可以搜索到多达91,600,OOO个搜索结果。STEM教育中的STEM是四个英文单词的缩写iiscience,technology,engineering,mathematics”即"科学，技术，工程学和数学”，这是四个彼此独立更彼此关联的领域，在现代科技竞争中具有主导和引领作用K与STEM教育相关的概念是"STEMfiekT即STEM领域，这一概念由美国国家自然基金提出，这是一种新的对科学分类的认识，即不仅仅关心条块清晰的传统学科，更加重视学科之间的交叉，例如生物学可以和数学结合，地质学可以和工程学结合2。在STEM领域的专业人才应该是一种复合型人才，应该可以融会贯通多个学科3oSTEM领域这一概念的提出反映了美国对21世纪世界科学技术发展的敏锐洞察力。美国政府将培养STEM领域的专门人才的浩大工程，作为一项重要的国家战略来实施，在各种STEM教育的网站和论文中，看到的最多的就是“推进”一词，那么美国政府为什么要大力推进STEM教育，STEM教育会对美国教育界产生怎样的影响，以及对中国教育的启示将是本文着力试图阐释的问题。一、STEM教育产生的背景1 .国际背景教育是社会需求的产物，任何一种教育运动或思潮的产生，都必有其社会背景。进入21世纪以来国际社会局势正朝向多极化、全球化的趋势发展，美国正面临着来自全球的竞争。作为一个具有反思精神和危机感的民族，树立其在国际竞争中的核心竞争力，成为其重要的国家战略。反观历史，上一次美国大幅度地重视科学教育，发生在美苏争霸时期，1957年苏联率先发射了人造卫星以及将宇航员送上太空，使得美国上下极为震惊，美国政府和民众开始反思其科技领域的政策，在教育界掀起了课程改革运动，大幅度增加了理科教材的难度，虽然这一教育运动后来在操作上存在很大的难度，没能持续下去，但是客观上提高了参与教学改革计划学生的科学和数学水平，为美国打赢美苏争霸这场世纪冷战，进行了人才储备。在人类进入新的千年前后，美国意识到自己的国际地位将会受到新型经济体的挑战，为了应对这一可能出现的威胁，出现了许多旨在“面向二十一世纪”的人才培养战略，发展STEM教育就是其中之一。如果说在2000年之前，美国提出STEM教育的思想，还是出于一种“危机感”，对可能出现的国际竞争作出预设。从2000年到2008年美国经济仍然是世界经济的发动机，但是现在，经历了阿富汗战争、伊拉克战争和金融海啸之后的美国，面临的却是实实在在的挑战来自新兴经济体的全面挑战，STEM教育的紧迫性大大增强。2007年美国公布了“美国竞争力行动"AmericaCOMPETESActof2007,该计划认为，美国如果在今后的经济领域竞争不过其他对手应该归咎于今天对科学、技术、工程学和的忽视和这一领域的劳动力发展的投入不足。2 .科技背景自文艺复兴以来，科学的各个领域开始出现分科的趋势，物理学和化学等自然科学逐步形成其具体的体系，分科使得研究更为深入和也更加专业，极大地促进社会的进步和学科的发展。但是，目前在传统学科中，交叉融合的趋势愈发明显，近些年来，诺贝尔化学奖和生理学奖的交叉体现了这一趋势，新兴学科如，量子信息学、量子化学的出现，是的这一趋势愈发地明显。三次工业技术革命，极大地发展了生产力，特别是伴随着以信息技术为代表的第三次科学技术革命的到来，信息技术渗透到原有的科学技术领域，极大的改变了自文艺复兴以来科学技术的格局。目前几乎所有的科学技术研究都需要依赖计算机和现代信息技术的帮助。可以说信息技术成了打通科学技术各个领域的通行证，计算机语言成为人类表达、拓展、传承自身智慧的重要方式。信息技术成为一种交流的语言，一种创新的原动力，成为社会发展的重要力量。美国国家自然科学基金对信息技术领域定义为uComputer&InformationScience&Engineering,即“电脑、信息科学及其工程”可以看出信息技术在STEM教育中对科学、技术和数学的辐射和联结作用。3 .教育背景第二次世界大战以来，特别是苏联解体之后的美国，经历了20年的“无忧无虑”的生活，美国民众养尊处优的意识渐浓，娱乐至上的流行文化，侵蚀着美国青少年的学习热情和进取心。一个优秀的高中生很有可能会选择成为一个律师甚至体育经纪人，而不愿意选择更需要耗费脑力，学起来更辛苦的理工科专业。用脚投票的结果导致了科技领域人才的匮乏。具体的数据是，美国学生的科学技术和数学水平在全球竞争中并不占优势，在国际学生评价项目(PISA：ProgrammeforlnternationalStudentAssessment)中，美国学生在科学、数学和阅读方面均没有进入前十。许多机构都期望通过课程设计，将各种社会资源用于教育中，其中最突出的是美国国家航空航天管理局(NASA),它专门建设了STEM课程。像PTC和乐高这样的国际公司和FIRST这样的工程教育组织，也在从他们的专业领域出发，提供STEM教育资源。教育主管部门也认识到，STEM教育的落实最终要落实在学生的能力上，使得课堂的教学内容和教师的教学行为发生变化，因此很多机构着力于STEM教材的开发和教师培训上。由美国教育部和自然科学基金联合发起的美国STEM教育联盟，着力于统合各种STEM教育资源。美国各州，都开始了STEM教育的教师培训计划。但是STEM教育的落实还包含着诸多难点，将会在后文中得以阐述。4 .劳动力需求的变化科学家、工程师和技术工人是21世纪在科技领域处于主导地位的人力资源。国家的核心竞争力究其根本是人才的竞争。美国意识到在中学和大学的STEM教育的不足,会导致这一领域的劳动力数量和水平的下降，导致科技竞争力的下降。举例来说，在美国销售人员的工资收入很高，因此很多人选择度商学院，但是“人人都去卖产品，谁来开发产品呢？”"STEM”领域人力资源的不足，在国际竞争日趋激烈的今天，显得如此地明显。因此。STEM教育在美国是一场影响中学和大学教育的一体化运动。一个受教育者如果能够在STEM的各个领域都有所了解，然后结合自身的兴趣，在其中一个领域做到最好，他就一定是21世纪决定国家竞争力的复合型创新型人才。二、STEM教育对中国培养适应21世纪的复合型创新型人才的启示1.STEM教育作为教育兴国的新突破方向历史上，在科学研究的推动下，三次科学技术革命，使得人类的生活产生了巨大的变化，封建社会的中国，没能够参与前两次科学技术革命，在技术上没能赶上从冷兵器时代向热兵器时代的进步，是导致清政府在近代的系列战争中屡屡失败的重要原因。科学技术的发展离不开教育，但是教育本身并不直接改变社会。生产力发展的需要引起社会需求的变化，导致政府对教育要求的变化，加之教育者自身的努力，进而使教育成为促进社会进步的力量。目前和平崛起是中华民族目前的第一要务，而教育兴国是一种手段。提升国家在国际舞台上的竞争实力，需要文化、科技、产业多方面的力量，这些力量今后将取决于劳动者的素质和水平。STEM教育着眼于复合型创新性人才的培养和劳动力水平的提高，将成为一个重要的教育兴国的落脚点。STEM领域的提出，使得在理工科教育者，不再停留在本学科内部，从更为宽广的视野，审视学科之间的关系。STEM教育将会对中小学教育、职业技术教育、高等教育、继续教育等多个领域，产生系统性的影响，对于我国产业的转型，劳动力水平提高将会产生积极的促进作用，帮助国家经济从劳动密集型向技术密集型的转变。5 .STEM教育推进的复杂性STEM教育的推进，应该是一项国家行为，但是国家行为未见得会在教育领域产生真正的变革。经过的教育改革的一线教师、学生，教育行政管理人员，都会有这种感受：教育具有很强的惯性，很难在一朝一夕之内有巨大的变化，不能通过几本书，几个文件就产生质的变化。举个不恰当的例子，在东北某地，农业科技人员为了推广深耕，要求挖地30厘米，但是农民已经习惯了用拖拉机翻地10厘米，就算翻好地了，为了推广新技术，农业技术推广站的工作人员必须要在农民的旁边种一块试验田，农民天天看着旁边的技术人员和他用同样的种子化肥农药，付出同样的时间，仅仅由于农业技术人员的地深耕了地，前期“种”得好，地理的庄稼就比自己的收获好得多。只有这样，看到实实在在效果的农户，才会主动放弃原来的小型拖拉机，上重型农业机械，新的科技成果因此得以推广下去。STEM教育涉及到课程的改革，学科关系的重组，教育评价体制变化，学段衔接关系的设计，是一个庞大的系统工程，需要系统和扎实的研究。首先，应该鼓励高校的教育研究者深入到教学一线，以更大的胆识和魄力，淡化学科本位，对本学科中的STEM教育的素材进行梳理和重组，与企业和社会力量合作，与其他学科的教育专家合作，从课程、教法、教具、学生学习等多个角度开展深入而系统的研究，并能够在一线教师的课程中得以体现。其次，需要一线教师相信自己可以改变教育的现状，可以改变自己的课堂。历史证明，主导社会变革的不是某个人振臂一呼的口号，而是千百万劳动者的思想，应该鼓励更多的一线教师从事教育研究，给一线教师更大的发挥空间和社会支撑。再次，需要教育行政管理部门，小步谨慎，踏实认真地设计与STEM教育发展相关的教育政策，整体设计各个学段的相互关系，踏实推广STEM教育的各种经验，特别要注意不要冒进，因为不具备复制性的典型和浮夸的案例，是对STEM教育最大的伤害，矫枉过正的教训不应该重演。作为一项可能影响国家教育战略的研究，我国STEM教育的研究与实践应本着“大胆假设，小心求证”的态度来切实推进。6 .STEM教育对我国技术教育与工程教育的影响在世界范围内STEM教育的研究学者普遍意识到在实际的社会分工中从事技术和工程的人数要远远高于从事科学和数学的工作的人数，而在中学教育中，我们更加偏重科学和数学的教育。这是一种教育的反差现象，使得在重视STEM教育领域的过程中，除了从劳动力培养的角度要重视整个STEM教育，在STEM的内部的各个领域中，应该增强技术教育和工程教育比重。技术教育和工程教育在中学教育中主要是通过技术类课程来实现的，包括信息技术课和通用技术课程。信息技术和通用技术课程目前的教材的课程目标是培养学生的信息素养和技术素养，在一线教师的落实上，主要教学内容多是教技术本身，如教一些必备的信息技术的基础，或是教技术的各种注意事项和细节，再或者是展示最新的技术如智能机器人，等等。在评价方面，目前技术类课程的一个共同的特点是，用“作品”来评价学生，也就是说技术类课程中，教师要求学生完成特定的工程目标，展示作品。技术教育和工程教育具有明显的应用特点，即学习技术和工程知识和技能是为了在相关的领域进行应用。为了将技术教育和工程教育在应用的层面上整合起来，我们提出了T-bear理论，即基于工程、艺术和研究的技术学习理论(Technology1.earningbasedonEngineeringArtandResearch)。信息技术和通用技术两门学科，其应用领域包括工程、艺术和研究三个方面，这三个方面是彼此连接和递进的关系。技术在艺术(音乐、美术、舞蹈等)领域的应用，是出于技术使用者主观表达需要而生成一种独特的、多义的交互体验。技术在其中的应用方式具有面向受众性、多媒体性、符号化的特点。目前，电脑美术、互动多媒体、装置艺术等方向体现了技术在艺术领域的应用特点，代表了技术在艺术领域应用的最新成果。从教学效果来看，艺术类的案例往往学生最感兴趣，因此在技术类课程设计中，这类案例可以放在稍前的位置。技术在研究领域的应用，是技术既可能作为研究工具或研究过程中的技术难点出现，又可能作为研究本身。区别在于，前两种注重应用的价值取向。研究是出于研究者本身非功利的好奇心，对自然科学和社会科学中的新问题，按照科学的研究方法，定量或定性地发现其中可重复的规律的过程。技术在研窕中的应用特点是工具性、数学依赖性和系统性。目前，“信息技术实验”这一概念的提出，用自然科学和社会科学的案例培养学生运用技术进行研究的能力。在数据的获取、存储、分析和表达过程中，提高学生的数据素养，代表了技术在研究领域的创新应用。从教学效果来看，研究类的案例研究目标明确，学生任务清晰，便于师生操作，让学生掌握各种技术细节，适合放在中间的位置，让学生打下扎实的基础。技术在工程领域的应用，是在已经确定或者逐步明确的工程目标的实现过程中选用合适的技术手段来完成工作目标。技术在其中的应用方式具有面向问题性、路径的多重选择性、目标分层性三个特点。目前，智能机器人的教学部分体现了技术在工程领域的应用，代表着未来的方向。从教学效果来看，工程类的案例综合性强，耗时较多，因此适合放在最后，让学生获得“我能做到”的自信。此外技术应用的一般的特点，如对先进技术的不断追求，技术应用受到社会的影响等在这三个领域中都有体现。这三个领域经常是彼此交叉的，一个工程的项目中可能包含关键技术的研究也可能包含产品设计的艺术表达。T-bear理论强调将在技术的通识教育阶段，在讲授一个中性的技术的时候，倾向于从工程、艺术和研究这三个领域分别选取案例，这样即给学生呈现了丰富全面的技术应用环境，让学生面临问题时能够想到用怎样的技术路径帮助解决问题。当技术教育进入提高教育阶段（类似于现在课程中存在的“选修模块”）时，从学生不同的天性和需求出发，学生可以从技术与工程、技术与艺术、技术与研究三个模块中选择一个模块，通过案例教学和项目教学，达到在一个领域中融会贯通各种技术的水平。这种分类模式区别于现行的按照技术的内在结构划分提高课程的做法，从学生的兴趣爱好和未来的应用领域做了大的划分，有利于提高学生的技术水平和技术素养。T-bear理论将技术教育作为STEM教育中起到串联其他领域的核心领域,其地位将会大大提升，最终与其在社会生活中的地位相符合。4.STEM教育对科学和数学教育的可能影响物理、化学、生物和地理所代表的分科的科学教育很大程度上影响着学生的科学素养，是学生获取科学知识的主要途径。现代科学经过几百年的发展，已经形成了一套完整的科学体系，环环相扣，这是一种自然的美感。但是体系愈加庞大，学生需要学习的知识就越来越多，出于选拔和测试的目的，大量二次创作的结果是学生负担过重，惜借懂懂学到了一个体系，却难以了解体系的内在结构和生成该体系的过程，而这些恰恰是学生面对科学知识的爆炸和未来学习重要的技能。因此，有必要从科学素养和STEM教育的角度重视以下四种科学学习过程。（1）科学阅读提倡科学阅读的目的是提高学生自学科学的能力，丰富学生的知识面，拓展视野。在科学教育中往往注重深度忽视了广度，目前学生很少阅读科普书籍，没有时间