對(duì)話嘉賓：

丁林：博士，美國俄亥俄州立大學(xué)（Ohio State University）教育和人類生態(tài)學(xué)院教與學(xué)系終身教授，博士生導(dǎo)師。長(zhǎng)期致力于學(xué)科科學(xué)教育研究（Discipline-based Science Education Research），主要研究領(lǐng)域包括概念學(xué)習(xí)、問題解決、科學(xué)推理和認(rèn)識(shí)論發(fā)展的理論和實(shí)證研究，特別關(guān)注教育研究的測(cè)量理論和定量研究范式。他發(fā)表了大量極具影響力的文章、會(huì)議論文，其中很多都發(fā)表在國際頂級(jí)科學(xué)教育學(xué)術(shù)期刊上，如Physical Review： Physics Education Research、Research in Science Education、International Journal of Science and Mathematics Education、Journal of Research in Science Teaching等。此外，他還主持了多項(xiàng)美國聯(lián)邦政府或州政府資助的科研項(xiàng)目，包括美國國家基金會(huì)（National Science Foundation--NSF）資助的項(xiàng)目“類比推理在大學(xué)物理導(dǎo)入課程中提高學(xué)生綜合問題解決能力的調(diào)查與研究”“工程教育中產(chǎn)業(yè)價(jià)值職業(yè)和技術(shù)學(xué)習(xí)成果測(cè)量的發(fā)展和檢驗(yàn)”“21世紀(jì)課堂：俄亥俄州STEM教師培訓(xùn)”及俄亥俄教育部資助的項(xiàng)目“生物教學(xué)建模：成為科學(xué)和工程學(xué)中的領(lǐng)袖”。任物理教育研究會(huì)議論文集（Physics Education Research Conference Proceedings）的主編，物理教育研究（PER-Central）資源中心的副主編，并且經(jīng)常受到國際期刊、基金資助機(jī)構(gòu)、專業(yè)協(xié)會(huì)的邀請(qǐng)作為評(píng)審專家。

對(duì)話嘉賓：

杜玉霞：教育技術(shù)學(xué)博士，廣州大學(xué)教育信息技術(shù)系副教授，系副主任，美國俄亥俄州立大學(xué)訪問學(xué)者。兼任廣州市中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程專家，廣東省綜合評(píng)標(biāo)專家，廣州市海珠區(qū)教育信息化應(yīng)用指導(dǎo)專家，Universal Journal of Educational Research雜志、《開放教育研究》雜志審稿專家等職。目前主要從事教師教育信息化、信息化教學(xué)資源開發(fā)與應(yīng)用、STEM教育等領(lǐng)域的研究。

當(dāng)前負(fù)責(zé)主持教育部人文社科課題“信息化教學(xué)資源的老化機(jī)理與生命周期模型研究”、廣東省特色創(chuàng)新項(xiàng)目“大數(shù)據(jù)時(shí)代基于視頻資源的中小學(xué)教師專業(yè)發(fā)展模式研究”等省部級(jí)課題五項(xiàng)，所著《中小學(xué)信息化教學(xué)資源的優(yōu)化與應(yīng)用策略》等著作由中國社會(huì)科學(xué)等出版社出版，近年在《電化教育研究》《中國電化教育》等學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文20余篇。

● STEM教育如何開展

杜玉霞：STEM教育旨在打破學(xué)科領(lǐng)域邊界，促使學(xué)生能夠綜合運(yùn)用多種學(xué)科知識(shí)，提高探究能力和解決實(shí)際問題的能力，它是美國為提升國家競(jìng)爭(zhēng)力和勞動(dòng)力創(chuàng)新能力而提出的一項(xiàng)國家教育戰(zhàn)略。自從STEM教育理念被提出以來，越來越多的學(xué)者和相關(guān)人員開始了STEM教育的理論研究與實(shí)踐探索，現(xiàn)在，STEM教育的重要意義不僅在美國社會(huì)各領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛認(rèn)同，許多國家也日益關(guān)注和重視STEM教育對(duì)培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才的重要性，將其看作提升國家科技競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的著力點(diǎn)。前不久，澳大利亞政府提出了讓所有年輕人具備必要的STEM技能和知識(shí)的《STEM學(xué)校教育國家戰(zhàn)略2016—2026》，顯示了澳大利亞從國家層面開展STEM教育的決心和舉措。

近年來，中國的STEM教育也在蓬勃發(fā)展。但是，如何使STEM教育從理念和思想層面，轉(zhuǎn)化為卓有成效的行動(dòng)實(shí)踐，是當(dāng)前STEM教育發(fā)展中面臨的難題。今年4月初，在出席廣州市某區(qū)關(guān)于教育創(chuàng)新的中小學(xué)校長(zhǎng)論壇時(shí)，許多中小學(xué)領(lǐng)導(dǎo)和教師提出了疑問：STEM作為新生課程，不像其他課程有統(tǒng)一的課程大綱和明確的教學(xué)目標(biāo)，STEM究竟應(yīng)如何設(shè)計(jì)和實(shí)施，我們不知從何著手，希望教育部門和相關(guān)研究部門能夠?yàn)槲覀冮_發(fā)和提供這樣的課程或者給予相關(guān)指導(dǎo)。這令我想起了去年在美國俄亥俄州立大學(xué)參加“為成功而互聯(lián)”的全國性教育大會(huì)的情景，當(dāng)時(shí)，三千多名來自高校、中小學(xué)、政府部門、教育公司及相關(guān)企業(yè)的各界人士濟(jì)濟(jì)一堂討論新技術(shù)環(huán)境下的教育改革，其中許多主題也是圍繞如何有效開展STEM教育展開的。

可見，怎么開展STEM教育是中國和美國實(shí)踐者共同關(guān)注的主題，但由于兩國開展STEM教育的背景和發(fā)展階段不同，所遇到的問題也不同，美國STEM教育已經(jīng)形成了不少經(jīng)驗(yàn)和成果。而中國開展STEM教育的時(shí)間短，與美國的發(fā)展差距較大，一方面包括教育界人士在內(nèi)的社會(huì)各界對(duì)STEM教育重要性的認(rèn)識(shí)還不夠充分，另一方面，STEM教育理論與實(shí)踐研究的成果還非常少，尚未形成系統(tǒng)的理論可以指導(dǎo)實(shí)踐，也缺少可以廣泛推廣的實(shí)踐成果。因此，我們很想具體了解一下作為STEM教育的發(fā)起方，美國的STEM教育是如何逐步發(fā)展起來并取得諸多成果的。

丁林：探討美國STEM教育發(fā)展的成果與經(jīng)驗(yàn)，我們首先要回顧一下美國STEM教育發(fā)展的歷程。美國早在19世紀(jì)就開始了STEM教育的嘗試，1862年的Morrill法案首先在大學(xué)建立并支持了科學(xué)與工程的教育項(xiàng)目。1986年，美國國家科學(xué)委員會(huì)發(fā)表了《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》報(bào)告，這被認(rèn)為是美國STEM教育集成戰(zhàn)略的里程碑，指導(dǎo)了國家科學(xué)基金會(huì)此后數(shù)十年對(duì)美國高等教育改革在政策和財(cái)力上的支持。該報(bào)告首次明確提出“科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)”教育的綱領(lǐng)性建議，從而被視為STEM教育的開端。

STEM教育為科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個(gè)領(lǐng)域教與學(xué)的理論與實(shí)踐科目。它的適用層次包含全部學(xué)段，從學(xué)前到成人教育。20世紀(jì)90年代，國家科學(xué)委員會(huì)（NSF）將這四類科目統(tǒng)稱為SMET，但是由于其發(fā)音的問題故更名為STEM。1996年，美國國家科學(xué)基金會(huì)發(fā)表了題為《塑造未來：透視科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)的本科教育》報(bào)告，并提出今后的“行動(dòng)指南”。報(bào)告針對(duì)新的形勢(shì)和問題，對(duì)學(xué)校、地方政府、工商業(yè)界和基金會(huì)提出了明確的政策建議，包括大力“培養(yǎng)K-12教育系統(tǒng)中STEM教育的師資”的問題。

新世紀(jì)以來美國政府意識(shí)到國家的科學(xué)技術(shù)發(fā)展出現(xiàn)了瓶頸，科技人才嚴(yán)重缺失和不足，當(dāng)時(shí)美國政府特別是美國教育部對(duì)科技人才培養(yǎng)模式和制度進(jìn)行了反思，所以才形成了如今受到重視和追捧的跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的STEM教育。美國STEM教育是由美國聯(lián)邦政府自上而下推動(dòng)的一項(xiàng)國家長(zhǎng)期教育戰(zhàn)略規(guī)劃，通過出臺(tái)各項(xiàng)政策，其中包括STEM教育目標(biāo)與評(píng)估政策、師資培養(yǎng)政策、經(jīng)費(fèi)政策以及教育公平政策等，來推進(jìn)STEM教育的發(fā)展。STEM教育彰顯了美國教育的實(shí)用主義理念，并且?guī)в休^為明顯的“國家意志”色彩。

2003年，美國高等教育開始出現(xiàn)科學(xué)類授予學(xué)位相比其他學(xué)位數(shù)量減少的趨勢(shì)，社會(huì)開始出現(xiàn)增加科技素養(yǎng)職業(yè)者的呼聲，為STEM教育理念及實(shí)踐在美國社會(huì)的廣泛傳播提供了契機(jī)（Pema，2009）。2004年至2006年，大量的研究報(bào)告指出美國如果要在全球市場(chǎng)提高競(jìng)爭(zhēng)力，必須加強(qiáng)STEM方面的教育投入。2006年發(fā)布的《美國競(jìng)爭(zhēng)力計(jì)劃》（American Competitiveness Initiative，ACI），提出知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的教育目標(biāo)之一是培養(yǎng)具有STEM素養(yǎng)的人才，并稱其為全球競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。由此，美國在STEM教育方面不斷加大投入，鼓勵(lì)學(xué)生主修科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)，培養(yǎng)其科技理工素養(yǎng)。

2007年10月，美國國家科學(xué)委員會(huì)發(fā)表《國家行動(dòng)計(jì)劃：應(yīng)對(duì)美國科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育系統(tǒng)的緊急需要》報(bào)告，提出的行動(dòng)計(jì)劃主要包括兩個(gè)方面的措施：一是要求增強(qiáng)國家層面對(duì)K-12階段和本科階段的STEM教育的主導(dǎo)作用，在橫向和縱向上進(jìn)行協(xié)調(diào)；二是要提高教師的水平和增加相應(yīng)的研究投入。該報(bào)告顯示了STEM教育從本科階段延伸到中小學(xué)階段，希望從中小學(xué)就開始實(shí)施STEM教育。

也正是在2007年，美國參眾兩院在8月通過了《美國創(chuàng)造機(jī)會(huì)以有意義地促進(jìn)技術(shù)、教育和科學(xué)之卓越法》（又稱作《美國競(jìng)爭(zhēng)法》）。《美國競(jìng)爭(zhēng)法》一共包括8個(gè)部分，其中許多部分有多項(xiàng)條款與教育有關(guān)，教育條款主要涉及教師教育、STEM教育等方面。

《美國競(jìng)爭(zhēng)法》對(duì)STEM教育的重視，極大程度上反映了美國社會(huì)的一種共同關(guān)注趨勢(shì)。例如，2007年美國州長(zhǎng)協(xié)會(huì)冬季會(huì)議就高度強(qiáng)調(diào)STEM教育在各州乃至全美國創(chuàng)建“創(chuàng)新環(huán)境”中的重要意義。美國學(xué)術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力委員會(huì)在2007年5月公布的委員會(huì)報(bào)告中，分析研究了2006年度總額達(dá)31億美元的105項(xiàng)聯(lián)邦STEM教育項(xiàng)目。

杜玉霞：看來，與中國主要在中小學(xué)開展STEM教育不同，美國的STEM教育開端于高等教育，逐步延伸到中小學(xué)教育，從這個(gè)角度看，2007年可稱為美國STEM教育發(fā)展的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)：從關(guān)注高等教育階段開始向基礎(chǔ)教育階段延伸，美國STEM教育開始向全學(xué)段開展。另外，STEM教育不僅繼續(xù)強(qiáng)調(diào)政府的政策推動(dòng)與資金投入，而且在當(dāng)年10月美國國家科學(xué)委員會(huì)發(fā)表的報(bào)告和8月美國參眾兩院通過《美國競(jìng)爭(zhēng)法》里，都強(qiáng)調(diào)了STEM教育師資培養(yǎng)的重要性并提出了一些具體舉措。美國相關(guān)部門已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，提升師資水平是有效開展STEM教育的重要基礎(chǔ)和保障。

丁林：是的，美國日益重視大學(xué)教育前的STEM教育。2009年1月，美國國家科學(xué)委員會(huì)（National Science Board）代表NSF發(fā)布了致總統(tǒng)奧巴馬的公開信，明確指出：國家的經(jīng)濟(jì)繁榮和安全要求美國保持科學(xué)和技術(shù)的世界領(lǐng)先和指導(dǎo)地位，大學(xué)前的STEM教育是建立領(lǐng)導(dǎo)地位的基礎(chǔ)，而且應(yīng)當(dāng)是國家最重要的任務(wù)之一。委員會(huì)敦促新政府抓住這個(gè)特殊的歷史時(shí)刻，并動(dòng)員全國力量支持所有的美國學(xué)生發(fā)展高水平的STEM知識(shí)和技能。

近年來，STEM教育在美國得到快速發(fā)展，2010年，美國出臺(tái)了《培養(yǎng)與激勵(lì)：為美國的未來實(shí)施K-12年級(jí)STEM教育》，指出要改進(jìn)STEM教育，必須重視培養(yǎng)與激勵(lì)，要在未來10年招收和培養(yǎng)10萬名優(yōu)秀的STEM教師，創(chuàng)建1000所專注于STEM的新學(xué)校。

2011年，奧巴馬總統(tǒng)推出了旨在確保經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與繁榮的新版的《美國創(chuàng)新戰(zhàn)略》。新版的《美國創(chuàng)新戰(zhàn)略》指出，美國未來的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和國際競(jìng)爭(zhēng)力取決于其創(chuàng)新能力?！皠?chuàng)新教育運(yùn)動(dòng)”指引著公共和私營部門聯(lián)合，以加強(qiáng)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)（STEM）教育。同年，美國國家科學(xué)院研究委員會(huì)發(fā)布了《成功的K-12階段STEM教育：確認(rèn)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的有效途徑》的報(bào)告，提出了在中小學(xué)實(shí)施STEM教育的主要目標(biāo)。

美國州長(zhǎng)協(xié)會(huì)在2011年12月又針對(duì)STEM教育行動(dòng)發(fā)布了《制定科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育議程：州級(jí)行動(dòng)之更新》報(bào)告，分析了該協(xié)會(huì)2007年提出的行動(dòng)議程中的薄弱之處，重新提出“實(shí)施州級(jí)STEM議程”的各項(xiàng)具體措施。2014年STEM整合教育委員會(huì)發(fā)布了《K-12年級(jí)STEM整合教育：現(xiàn)狀、前景和研究議程》，提出了10項(xiàng)建議，其中2項(xiàng)針對(duì)K-12年級(jí)STEM整合教育的多個(gè)利益相關(guān)者，4項(xiàng)針對(duì)參與設(shè)計(jì)STEM整合教育方案的人員，1項(xiàng)針對(duì)負(fù)責(zé)開發(fā)測(cè)試評(píng)估的人員，3項(xiàng)針對(duì)研究者。2015年STEM教育法頒布，將計(jì)算機(jī)科學(xué)納入STEM教育。

杜玉霞：美國對(duì)K-12階段的STEM教育的重視不僅體現(xiàn)在宣傳引導(dǎo)上，更是落實(shí)到了具體的政策和舉措上，《成功的K-12階段STEM教育：確認(rèn)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的有效途徑》報(bào)告對(duì)中小學(xué)實(shí)施STEM教育的主要目標(biāo)的確定，為中小學(xué)教師如何開展STEM教育提供了明確目標(biāo)和具體指導(dǎo)。STEM整合教育委員會(huì)發(fā)布的K-12年級(jí)STEM教育的10項(xiàng)建議，對(duì)于STEM教育的研究與實(shí)踐，都給予了很有前瞻性的具體指導(dǎo)，它強(qiáng)調(diào)STEM是整合教育，重視通過對(duì)整合教育方案的有效設(shè)計(jì)，來保障STEM教育的效果。美國在STEM教育發(fā)展中既重視宏觀戰(zhàn)略的制定，又重視對(duì)具體發(fā)展過程的指導(dǎo)和建議，認(rèn)為要提出對(duì)實(shí)踐發(fā)展的具體指導(dǎo)，必須有扎實(shí)的研究作為基礎(chǔ)和依據(jù)，需要一定期限的研究投入和積累來支撐。

丁林：縱觀美國STEM教育幾十年的發(fā)展，一個(gè)鮮明的特點(diǎn)是，政府各部門都參與進(jìn)來，共同推進(jìn)著STEM教育的探索和實(shí)踐。發(fā)展初期各機(jī)構(gòu)都將關(guān)注點(diǎn)集中在本科階段的STEM教育，關(guān)注本科層次STEM教師的培養(yǎng)，緊隨其后的報(bào)告體現(xiàn)了美國逐漸加大了對(duì)STEM教育的研究力度，開始針對(duì)STEM教育中的學(xué)生因素進(jìn)行研究，并逐漸集中到K-12階段的STEM教育上。參與和支持STEM教育的機(jī)構(gòu)涉及國會(huì)、聯(lián)邦政府（內(nèi)設(shè)總統(tǒng)科技顧問委員會(huì)向總統(tǒng)提出科技發(fā)展建議）、國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）（不僅扶持研發(fā)項(xiàng)目，更著重培養(yǎng)創(chuàng)新人力資源和提高國民科技素質(zhì)），這樣就逐漸形成了集中的指導(dǎo)思想和具體的改革方向，積極有效地推進(jìn)了STEM教育的發(fā)展，STEM教育正在美國不同學(xué)段的學(xué)校以不同的課程或活動(dòng)展開?？傊?，美國STEM教育是一項(xiàng)由政府、國會(huì)、社會(huì)團(tuán)體、公眾共同參與和共同努力的系統(tǒng)工程。如今，美國需要與全球競(jìng)爭(zhēng)，因此對(duì)STEM教育的需求更加迫切。

● STEM教育與創(chuàng)客教育的關(guān)系

杜玉霞：美國的STEM教育經(jīng)歷了一個(gè)較長(zhǎng)的發(fā)展過程，中國是近幾年才開展STEM研究與實(shí)踐活動(dòng)的，自2012年11月以“STEM教育中的教學(xué)創(chuàng)新與跨學(xué)科研究”為主題的第二屆科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)國際教育大會(huì)（簡(jiǎn)稱STEM 2012）在北京召開以來，以及在中國政府提出培養(yǎng)創(chuàng)新人才號(hào)召的背景下，STEM開始成為學(xué)界和社會(huì)相關(guān)人士日益關(guān)注的熱點(diǎn)話題。

無論STEM教育發(fā)展的歷程有多長(zhǎng)，中美兩國開展STEM教育的目的是相同的，都是培養(yǎng)具備良好的多學(xué)科知識(shí)綜合應(yīng)用能力的創(chuàng)新人才。中國的STEM教育雖然起步晚，但發(fā)展速度比較快，在STEM教育實(shí)踐中，人們往往將STEM/STEAM教育與創(chuàng)客教育聯(lián)系在一起，如廣州南武實(shí)驗(yàn)中學(xué)投資六十多萬元建設(shè)了“學(xué)創(chuàng)空間”，作為開展STEM教育與創(chuàng)客教育的基地。此外，北京、溫州等地的一些中小學(xué)也建立了支持STEM教育與創(chuàng)客教育的實(shí)驗(yàn)室。可見，在中國開始探索STEM教育的許多中小學(xué)，他們將STEM教育與創(chuàng)客教育融為一體，難以區(qū)分到底哪些屬于STEM教育，哪些是創(chuàng)客教育。不知在美國STEM教育與創(chuàng)客教育是怎樣的關(guān)系？

丁林：創(chuàng)客通過提供活動(dòng)和資源，使其活動(dòng)在任何人們能夠想象到的項(xiàng)目中提供學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，同時(shí)，創(chuàng)客也通過學(xué)習(xí)社群，跨越了人際與網(wǎng)絡(luò)，吸引著全年齡段和各種知識(shí)層面的人參與進(jìn)來。因此，越來越多的研究者開始關(guān)注如何將STEM教育與創(chuàng)客活動(dòng)聯(lián)系起來，以及用創(chuàng)客活動(dòng)來推動(dòng)基于STEM的非正式學(xué)習(xí)。創(chuàng)客嘉年華的廣泛傳播，使研究者關(guān)注創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)的發(fā)展?jié)摿?duì)STEM教學(xué)方法與內(nèi)容的豐富。當(dāng)然，將創(chuàng)客與K-12教育相聯(lián)系是一個(gè)非常好的切入點(diǎn)。

創(chuàng)客的概念來源于由Dale Dougherty、Sherry Huss和Dan Woods三人于2005年創(chuàng)辦的《創(chuàng)客》雜志中的創(chuàng)客二字（Frauenfelder，2011），繼而在2006年，由《創(chuàng)客》雜志舉辦的創(chuàng)客嘉年華廣泛傳播，使得創(chuàng)客的概念風(fēng)靡全球。正如Lindtner（2015）所言，創(chuàng)客嘉年華通過為個(gè)人和企業(yè)提供項(xiàng)目展示的機(jī)會(huì)，不斷擴(kuò)大著它的規(guī)模，從舊金山到亞洲、歐洲和南美。如今，創(chuàng)客不再是一本雜志或一個(gè)事件，而是一個(gè)為各類創(chuàng)意人群實(shí)施創(chuàng)客項(xiàng)目的社群。在創(chuàng)造的過程中，創(chuàng)客也可以為參與者提供分享概念、設(shè)計(jì)、項(xiàng)目的機(jī)會(huì)。

創(chuàng)客課程為STEM教育提供了組織教學(xué)活動(dòng)的框架。STEM教育往往要通過整合多種科目?jī)?nèi)容開展教與學(xué)活動(dòng)，而創(chuàng)客由于其自由的組織原則，使得它能夠?yàn)閰⑴c者提供多種類型的課程，包括烹飪、縫紉、編制、木工、機(jī)器人、焊接、印刷、繪畫、建筑等，這些活動(dòng)能夠?yàn)镾TEM教育提供具體活動(dòng)的指引。

創(chuàng)客空間為STEM教育提供了組織學(xué)習(xí)活動(dòng)的框架。在當(dāng)前的研究中，很難找到設(shè)計(jì)和安排STEM學(xué)習(xí)活動(dòng)的有效方法，如果能為教學(xué)提供更為先進(jìn)的場(chǎng)地和設(shè)備，那么STEM的學(xué)習(xí)過程將更加有效。創(chuàng)客空間為組織課后學(xué)習(xí)活動(dòng)，提供了良好的解決方案，創(chuàng)客空間的非正式學(xué)習(xí)環(huán)境使得參與者能夠在沒有任何壓力的情況下充分發(fā)揮才智。這種社群不僅提供了分享樂趣的機(jī)會(huì)，并且通過各種設(shè)施支持學(xué)習(xí)活動(dòng)。

所以，創(chuàng)客空間的最大好處是對(duì)工具的使用，它們能夠提供價(jià)值十萬美元的設(shè)備來滿足個(gè)人和群體的基本創(chuàng)作需求，同時(shí)創(chuàng)客空間實(shí)施對(duì)公眾開放的會(huì)員制模式，每月50～100美元的會(huì)員費(fèi)，使得學(xué)生可以以低廉的成本參與到創(chuàng)客項(xiàng)目中去，這些要素都為STEM學(xué)習(xí)活動(dòng)的組織提供了解決的方法。

杜玉霞：看來，美國的STEM教育與創(chuàng)客教育的關(guān)系也非常密切，創(chuàng)客教育為STEM教育提供了實(shí)施的框架，提供了組織學(xué)習(xí)活動(dòng)的方法和手段。成功的實(shí)踐案例對(duì)新型教育活動(dòng)的開展具有重要的借鑒意義，了解美國這些年來在STEM教育和創(chuàng)客教育實(shí)踐中的一些成功做法和案例，可以幫助我們少走彎路。

丁林：是的，創(chuàng)客的浪潮將極大地推動(dòng)STEM教育的發(fā)展。一大批美國高等學(xué)府組成了高等教育創(chuàng)客聯(lián)盟，提供立足于大學(xué)校園的創(chuàng)客活動(dòng)，創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)正成為一股浪潮，改變著美國的公司、學(xué)術(shù)界、高等教育界、美國政府甚至世界，而這股浪潮也推動(dòng)著STEM教育，與之共同發(fā)展。

實(shí)踐方面，基于創(chuàng)客的項(xiàng)目為學(xué)生提供了一種STEM學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。例如，C2Learn（2013—2015）就是一個(gè)旨在培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作創(chuàng)造力的歐洲研究項(xiàng)目（Koulouris， 2015），該項(xiàng)目利用數(shù)字游戲活動(dòng)為學(xué)生提供基于理論基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)過程，學(xué)生在數(shù)字游戲活動(dòng)中可以掌握創(chuàng)客學(xué)習(xí)的方法，顯然，這種活動(dòng)包含了很多技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)方面的知識(shí)。

在現(xiàn)實(shí)社群的創(chuàng)客教育方面，Columbus Idea Foundry就是一個(gè)很好的例子，他們?yōu)閻酆谜咛峁┝酥T多創(chuàng)客課程，而這些課程直接為參與者提供了非正式學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)（Jay，2014）。在虛擬空間的創(chuàng)客教育方面，Niemeyer（2015）基于創(chuàng)客文化設(shè)計(jì)了一個(gè)基于沙箱游戲Minecraft的教學(xué)項(xiàng)目，Minecraft中文譯名“我的世界”，是基于沙箱理念的一種創(chuàng)造性游戲，該游戲允許學(xué)習(xí)者在三維虛擬世界中建造任何可以想象到的東西，而該教學(xué)項(xiàng)目基于創(chuàng)客文化的理念，讓學(xué)生在創(chuàng)客空間中進(jìn)行協(xié)作創(chuàng)造，以提高其協(xié)作能力和問題解決能力，在教學(xué)過程中教師為學(xué)生設(shè)置了網(wǎng)絡(luò)直播的功能，把學(xué)生創(chuàng)造的過程通過Youtube平臺(tái)直播出去，以促進(jìn)課內(nèi)學(xué)生和課外觀眾的集體討論，從而對(duì)評(píng)論進(jìn)行質(zhì)性材料的分析、發(fā)現(xiàn)。在創(chuàng)客文化的影響下，利用學(xué)習(xí)游戲進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)視頻互動(dòng)，能夠?yàn)閷W(xué)生創(chuàng)造一種基于新技術(shù)的虛擬混合式學(xué)習(xí)體驗(yàn)，學(xué)生在協(xié)作中充分發(fā)揮了創(chuàng)造力和協(xié)作能力，“創(chuàng)造”的過程促進(jìn)了學(xué)生的協(xié)作學(xué)習(xí)。其研究設(shè)計(jì)的思路同樣能夠?yàn)镾TEM教學(xué)實(shí)踐提供助力（如圖1）。

杜玉霞：國內(nèi)目前對(duì)于創(chuàng)客教育與STEM教育的研究主要集中于如何將兩者有效結(jié)合，服務(wù)于培養(yǎng)具有多學(xué)科綜合能力的創(chuàng)新人才，但這些研究才開始不久，還需要大量的實(shí)證研究來驗(yàn)證和支持一些理論研究觀點(diǎn)。

丁林：其實(shí)很難通過研究驗(yàn)證具體的環(huán)境、技術(shù)、應(yīng)用、設(shè)備或?qū)嵺`活動(dòng)對(duì)學(xué)生STEM學(xué)習(xí)過程中的具體作用。Giannakos（2015）指出創(chuàng)客活動(dòng)可以提高參與者的研究意識(shí)、知識(shí)儲(chǔ)備、協(xié)作能力，他的結(jié)論恰恰為STEM教育和創(chuàng)客活動(dòng)建立了聯(lián)系。

具體來說，創(chuàng)客空間提供了3D打印機(jī)、車床、電腦等工具，參與者可以利用工具協(xié)同工作，在他們的設(shè)計(jì)項(xiàng)目中學(xué)習(xí)。這解決了教師在STEM教育過程中僅關(guān)注內(nèi)容的問題，如果教師能夠基于創(chuàng)客空間工具進(jìn)行STEM教學(xué)活動(dòng)，那么教師的教學(xué)過程將對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力產(chǎn)生極大影響。已有研究結(jié)果認(rèn)為，創(chuàng)客教育是一個(gè)通過混合項(xiàng)目、網(wǎng)絡(luò)、實(shí)操技能提高高階思維能力的良好的解決方案。

● STEM教育的評(píng)價(jià)

杜玉霞：設(shè)計(jì)與實(shí)施STEM教育的形式無論是課程還是項(xiàng)目，我們都希望能夠?qū)@些活動(dòng)的效果進(jìn)行評(píng)估和衡量，國內(nèi)目前關(guān)注的重點(diǎn)是如何開展STEM教育，對(duì)于如何通過評(píng)價(jià)引導(dǎo)STEM教育的順利發(fā)展關(guān)注得還很不夠，但這對(duì)于保障STEM教育的質(zhì)量卻具有重要意義和價(jià)值。

丁林：實(shí)質(zhì)上，目前并沒有對(duì)STEM整體學(xué)業(yè)結(jié)果的測(cè)試評(píng)價(jià)，在眾多討論美國STEM教育學(xué)業(yè)結(jié)果的報(bào)告中，數(shù)據(jù)都是采用對(duì)科學(xué)和數(shù)學(xué)成績(jī)的評(píng)價(jià)，如PISA、TIMSS、NEAP等。

美國國家教育進(jìn)展評(píng)估委員會(huì)（The National Assessment of Educational Progress，NAEP）是美國唯一一個(gè)在國家層面上進(jìn)行STEM教育結(jié)果評(píng)估的對(duì)中小學(xué)學(xué)生數(shù)學(xué)、科學(xué)能力水平進(jìn)行持續(xù)測(cè)量的機(jī)構(gòu)。NAEP在2005年的一項(xiàng)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，美國學(xué)生數(shù)學(xué)、科學(xué)能力水平有所增強(qiáng)，但是普遍未達(dá)到基本要求，僅三分之一的4～8年級(jí)學(xué)生在數(shù)學(xué)水平上達(dá)到基準(zhǔn)，有20%的4年級(jí)生和30%的8年級(jí)生的得分低于基本水平。TIMSS在2011年測(cè)試了4年級(jí)學(xué)生的數(shù)學(xué)表現(xiàn)，美國學(xué)生平均成績(jī)?yōu)?41分，高于TIMSS設(shè)置的量化分?jǐn)?shù)，躋身于15名，低于8個(gè)國家和地區(qū)，與6個(gè)國家（地區(qū)）相差無幾。很明顯，目前還難以對(duì)STEM教育的結(jié)果開展全面有效的測(cè)評(píng)。

杜玉霞：STEM教育不僅要關(guān)注新技術(shù)和各學(xué)科知識(shí)的高度整合和創(chuàng)新應(yīng)用，更要關(guān)注通過這些教育活動(dòng)，是否能夠培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用多個(gè)學(xué)科的知識(shí)在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的實(shí)際能力。當(dāng)面向結(jié)果的評(píng)價(jià)難以開展時(shí)，就需要借助于面向過程的測(cè)評(píng)來保障和衡量STEM教育的質(zhì)量。

丁林：正是由于實(shí)施面向結(jié)果的測(cè)評(píng)難度較大，人們開始將目光投向了數(shù)字化工具，以期能利用這些工具，對(duì)STEM教學(xué)過程的有效性進(jìn)行測(cè)量，這是STEM教育評(píng)價(jià)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)，但目前還缺乏具有推廣價(jià)值的典型成果。

● STEM教育面臨的挑戰(zhàn)

杜玉霞：STEM教育的內(nèi)容與科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)等眾多學(xué)科的新發(fā)展和新研究密切相關(guān)，STEM教育的實(shí)踐受到各種新媒體、新技術(shù)的影響，也與創(chuàng)客教育等新型教育形式或項(xiàng)目互相作用，未來的STEM教育將會(huì)有更好的發(fā)展前景，也必將面臨更多的挑戰(zhàn)。我們可以看到，這兩年有人提出STEM+，有人提出STEAM教育，這表明STEM教育的名稱和內(nèi)涵都在不斷演變和發(fā)展，越來越多的學(xué)科正在融入STEM教育，這使STEM教育受到更多人士的關(guān)注和參與，但在實(shí)踐中卻也面臨更多的現(xiàn)實(shí)問題和發(fā)展挑戰(zhàn)。

丁林：美國《面向一下代的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》（2015）提出：K-12科學(xué)教育將在內(nèi)容和實(shí)踐兩方面得到豐富，并且跨越學(xué)科和學(xué)段為所有學(xué)生提供達(dá)到國際基準(zhǔn)的科學(xué)教育。因此，提高對(duì)與學(xué)生科目成績(jī)密切相關(guān)的科目的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)STEM教育至關(guān)重要。Hogan（2016）提出了被稱為BPE的STEM學(xué)習(xí)過程，在BPE學(xué)習(xí)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣成為STEM教育的關(guān)鍵因素。Welch（2015）通過研究發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生對(duì)STEM具有濃厚興趣，并且興趣表現(xiàn)為與學(xué)業(yè)成就高度相關(guān)。

由Tony Wager提出的21世紀(jì)技能已嵌入到學(xué)生STEM教育的目標(biāo)中。由于21世紀(jì)技能不僅對(duì)個(gè)人至關(guān)重要，更是一種融入不同文化的能力。不管學(xué)生選擇的職業(yè)如何，在STEM教育中應(yīng)讓其認(rèn)識(shí)到生活所需要的技能。在科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的學(xué)科教學(xué)中能夠教導(dǎo)學(xué)生如何批判性地思考、如何解決問題，在生活中如何使用技能，并且如何把握機(jī)會(huì)。因此，STEM教育正成為培養(yǎng)21世紀(jì)技能的關(guān)鍵。

綜觀美國STEM教育，當(dāng)前發(fā)展面臨四方面的挑戰(zhàn)：

第一，學(xué)生和教師在STEM教育方面的表現(xiàn)令人擔(dān)憂。這具體體現(xiàn)為，一方面學(xué)習(xí)STEM相關(guān)科目的學(xué)生人數(shù)不夠多，另一方面教師缺乏STEM教育的相關(guān)培訓(xùn)。Welch（2015）對(duì)愛荷華州學(xué)生態(tài)度的調(diào)查顯示，雖然學(xué)生依然能夠保持對(duì)STEM的興趣，但是其興趣水平已有所下降。

第二，STEM實(shí)踐缺乏專業(yè)化指導(dǎo)。在STEM教育中，學(xué)生雖然學(xué)到了解決問題的方法，但是他們沒有學(xué)會(huì)如何去發(fā)現(xiàn)問題，并且學(xué)生對(duì)真正關(guān)心的一些問題缺乏足夠深入的探索。正如Capraro（2016）所指出的，教師還沒有讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，就已經(jīng)開始教答案了，這讓學(xué)生感到莫名其妙?，F(xiàn)存的STEM教育在具體實(shí)施中缺乏教學(xué)法和實(shí)踐方法。所有這些問題都導(dǎo)致了STEM教育在開展中缺乏實(shí)踐方面的指導(dǎo)和專業(yè)性指導(dǎo)。

第三，學(xué)生發(fā)展差異較大。在學(xué)業(yè)成就的評(píng)價(jià)方面，雖然美國學(xué)生在數(shù)學(xué)和科學(xué)方面有所提高，但是普遍未能達(dá)到基本水平。不同類型的學(xué)生在學(xué)業(yè)成就上也存在差異，學(xué)校在對(duì)學(xué)生的分類上，更傾向?qū)W(xué)生分為學(xué)術(shù)型和非學(xué)術(shù)型，這影響了一部分學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，進(jìn)而導(dǎo)致差異更加明顯。Welch（2015）在STEM教育現(xiàn)狀的報(bào)告中也指出，雖然女生對(duì)STEM感興趣，但是其成績(jī)依然落后于男生，并且在初中、高中階段有所下降。對(duì)以上存在的差異，必須尋求解決這些問題的方法才能促進(jìn)STEM教育的發(fā)展。

第四，對(duì)“技術(shù)”與“工程”的忽視。美國總統(tǒng)奧巴馬指出：“發(fā)展STEM教育對(duì)學(xué)生在21世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)過程非常重要，我們需要培養(yǎng)具有數(shù)學(xué)和科技素養(yǎng)的老師為學(xué)生提供教育?！比欢虒W(xué)實(shí)踐中，STEM似乎僅僅是關(guān)于數(shù)學(xué)和科學(xué)的，即使技術(shù)、工程在現(xiàn)代生活中發(fā)揮著如此大的作用，教師對(duì)技術(shù)與工程的教學(xué)也顯得關(guān)心不足。

● STEM教育的發(fā)展趨勢(shì)

杜玉霞：STEM教育是一個(gè)培養(yǎng)具有跨學(xué)科思維能力和創(chuàng)新能力人才的綜合性教育活動(dòng)，不僅需要相關(guān)人員和部門的積極參與和支持，也需要包括政府等不同領(lǐng)域的相關(guān)部門、人員、物力和財(cái)力的密切協(xié)作、投入和配合才能為STEM教育的發(fā)展提供一個(gè)良好的基礎(chǔ)和環(huán)境。同時(shí)，由于STEM教育既需要關(guān)注前沿動(dòng)態(tài)，也要腳踏實(shí)地，從實(shí)際出發(fā)，因此，把握STEM教育發(fā)展的未來趨勢(shì)對(duì)科學(xué)制訂STEM教育政策，合理規(guī)劃STEM教育課程和項(xiàng)目等具有重要的指導(dǎo)意義。

丁林：在現(xiàn)代社會(huì)對(duì)從業(yè)者的高壓力下，學(xué)生不僅要掌握知識(shí)，更應(yīng)該懂得如何運(yùn)用知識(shí)。在STEM教育中，這種應(yīng)用能力要求學(xué)生對(duì)STEM各個(gè)學(xué)科都有足夠的認(rèn)識(shí)，即將STEM進(jìn)行整合的學(xué)習(xí)，因此將技術(shù)、工程與科學(xué)、數(shù)學(xué)進(jìn)行整合必將成為STEM教育的主要趨勢(shì)，這個(gè)過程不僅能夠提高學(xué)生的應(yīng)用能力，還可以提高學(xué)生的創(chuàng)新性思維能力和高階思維能力。具體來說，教學(xué)實(shí)踐中要把握好以下兩種趨勢(shì)：

第一，是將STEM與教學(xué)理論相整合?；陧?xiàng)目的學(xué)習(xí)（Project-based Learning， PBL）在STEM實(shí)踐中發(fā)揮著重要作用。PBL通過為學(xué)生提供特定結(jié)構(gòu)整合學(xué)術(shù)、技術(shù)等技能的學(xué)習(xí)過程，保持著學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，Hogan（2016）的Big Picture Education（BPE）教育項(xiàng)目就是PBL的主要代表，該項(xiàng)目首先在美國實(shí)施，進(jìn)而推廣到新西蘭、加拿大、印度、新加坡、韓國等國家和地區(qū)。BPE項(xiàng)目通過BPE STEAM學(xué)校進(jìn)行教學(xué)，該學(xué)校是一種課后非正式學(xué)習(xí)組織，針對(duì)學(xué)生的興趣和需要，可以有針對(duì)性地為每一位學(xué)生設(shè)置STEM課程，并且進(jìn)行一對(duì)一教學(xué)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中必須參與到實(shí)踐中，才能應(yīng)用學(xué)到的知識(shí)，學(xué)生發(fā)展與能力的評(píng)價(jià)則是基于學(xué)生的實(shí)踐成果質(zhì)量以及實(shí)踐過程對(duì)其自身的影響?；赑BL的STEM學(xué)習(xí)特別適用于以提高學(xué)生個(gè)人能力為目標(biāo)的教育過程，個(gè)人學(xué)習(xí)理論與STEM實(shí)踐的整合，將有利于學(xué)生個(gè)人能力的提高。

另一類PBL，即基于問題的學(xué)習(xí)（Problem-based Learning， PBL），也在STEM教育中得到廣泛應(yīng)用。NE STEM 4U（The Nebraska Science、Technology、Engineering and Mathematics 4U）是一個(gè)以學(xué)生為主體、教師主導(dǎo)的基于問題學(xué)習(xí)過程的STEM實(shí)踐（Cutucache， 2016），該STEM教育過程主要發(fā)生于K-8學(xué)段的學(xué)生在課后的非正式學(xué)習(xí)，教師是由大學(xué)生志愿者組成的，他們首先要報(bào)名、面試和考核，通過后則會(huì)承擔(dān)教學(xué)工作，學(xué)生在名為Beyond School Bells的社區(qū)中進(jìn)行與STEM科目相關(guān)的基于問題的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)為6周，NE STEM 4U的教員會(huì)參與到學(xué)生與志愿者教師的互動(dòng)當(dāng)中，教員、志愿者教師和學(xué)生共同擔(dān)當(dāng)著教學(xué)者、觀察者和評(píng)價(jià)者的角色，志愿者教師和學(xué)生在實(shí)施教學(xué)、問題解決和思辨過程中分別豐富了各自的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)（如圖2）。

協(xié)作學(xué)習(xí)也是一種促進(jìn)學(xué)生在組織中與同伴協(xié)作學(xué)習(xí)的有效方法。PLTL（Peer-Led Team Learning）就是以STEM學(xué)科為基礎(chǔ)的旨在提高學(xué)生學(xué)業(yè)成就的項(xiàng)目，該項(xiàng)目通過混合式的研究方法驗(yàn)證了STEM教學(xué)對(duì)學(xué)生的影響，測(cè)試學(xué)生在知識(shí)獲得、技能習(xí)得方面的水平，通過6～8人一組的協(xié)作學(xué)習(xí)過程，學(xué)生能夠協(xié)作討論、解決問題，這個(gè)過程對(duì)STEM教育中的學(xué)習(xí)、協(xié)作和興趣培養(yǎng)是十分重要的。

第二，是通過STEM實(shí)踐整合基礎(chǔ)教育和高等教育。未來必須解決STEM教學(xué)實(shí)踐中中小學(xué)與高等學(xué)府缺乏合作的問題，促進(jìn)中小學(xué)校與高等教育機(jī)構(gòu)的廣泛合作，這將成為豐富STEM教育理論和實(shí)踐的有效途徑。Hodges（2016）及其團(tuán)隊(duì)開展的iSTEM（integrated STEM education）項(xiàng)目，成功地為STEM相關(guān)企業(yè)、高校和中小學(xué)相互溝通搭建了橋梁；中小學(xué)開設(shè)的iSTEM教育日，可以通過實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、課堂教學(xué)和互動(dòng)交流來開展，Hodges在研究中指出了Elodea-A 5E Lab on Osmosis、Clark the Calf Case Study和Meet the Scientists三個(gè)教學(xué)案例涵蓋了以上三種教學(xué)活動(dòng)。iSTEM教育日對(duì)各參與方都具有重要意義，學(xué)生可以借助STEM企業(yè)提供的學(xué)習(xí)設(shè)備、器材和軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)，同時(shí)能夠得到高校教師、學(xué)生的指導(dǎo)，該項(xiàng)目旨在滿足各方要求：學(xué)生方面旨在提高其對(duì)STEM學(xué)科的認(rèn)識(shí)、理解；教師方面旨在優(yōu)化其教學(xué)策略與內(nèi)容設(shè)計(jì)；企業(yè)方面旨在提高產(chǎn)品質(zhì)量并促進(jìn)教學(xué)整合；高校方面旨在增進(jìn)與基礎(chǔ)教育的聯(lián)系，并為教師、學(xué)生提供教學(xué)機(jī)會(huì)。