周穎琦　王晶瑩

摘 要：文章結(jié)合皮埃爾·布爾迪厄的資本理論，運用反思的實踐邏輯將科學(xué)主體客體化，試圖將學(xué)生的科學(xué)實踐行動理性化。詳細論證了美國STEM全納學(xué)校在改造社會環(huán)境場、構(gòu)建靈活學(xué)習場域、用項目式學(xué)習方法引導(dǎo)學(xué)生內(nèi)化科學(xué)慣習、采用多樣化的評估方式調(diào)動學(xué)生科學(xué)資本方面的措施。通過芭芭拉（Barbara Means）等人對美國北卡羅來納州全納高中與綜合性高中教學(xué)效果的定量研究對實施效果進行分析，結(jié)合中國國情提出如下建議：增強學(xué)生對STEM的興趣，訓(xùn)練自主探究意識；正確引導(dǎo)學(xué)生運用技術(shù)進行創(chuàng)新；引導(dǎo)學(xué)生正確看待“失敗”。

關(guān)鍵詞：STEM教育；STEM全納學(xué)校；資本理論；科學(xué)實踐行動

中圖分類號：G40-01 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2018）22-0016-06

一、美國STEM的發(fā)展

STEM教育是美國近代積極推行的以科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)為主導(dǎo)的教育戰(zhàn)略。1993年美國國家科學(xué)基金首次提出“SMET”，即將科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)多學(xué)科融合以加強美國科學(xué)教育。2007年，美國國家科學(xué)委員會 （NSB）在其報告《國家行動計劃：應(yīng)對美國科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育系統(tǒng)的緊急需要》中正式提出“STEM”一詞[1]。

在此之前，美國開展的STEM教育主要培養(yǎng)對象是擁有優(yōu)秀科學(xué)資質(zhì)的學(xué)生。由此產(chǎn)生了特別關(guān)注STEM學(xué)科的學(xué)校——STEM學(xué)校[2]。最早的STEM學(xué)校被稱為STEM精英學(xué)校（Selective STEM Schools），他們的歷史可以追溯到20世紀30年代。STEM精英學(xué)校以極高的入學(xué)門檻和嚴格的學(xué)術(shù)要求著稱。

然而STEM精英學(xué)校未能“擴大在大學(xué)選擇STEM專業(yè)的學(xué)生通道，解決美國經(jīng)濟競爭力及教育平等問題”[3]，因此在近十年興起了STEM全納學(xué)校（Inclusive STEM Schools）和STEM職業(yè)技術(shù)學(xué)校（Schools with STEM-focused Career and Technical Education）。

STEM全納學(xué)校的目標是培養(yǎng)學(xué)生的STEM才能，而不是挑選出有STEM才能的學(xué)生，使更廣泛的學(xué)生群體接受到STEM教育，讓市民都有一定的科學(xué)素養(yǎng)，并擴大教育公平性。[3]

STEM職業(yè)技術(shù)學(xué)校的目的是培養(yǎng)在自動化技術(shù)、計算機科學(xué)和農(nóng)業(yè)技術(shù)等STEM領(lǐng)域的高素質(zhì)技術(shù)人員，為學(xué)生提供多樣化的STEM職業(yè)發(fā)展道路和高水平的技術(shù)培訓(xùn)。

2015年，時任美國總統(tǒng)的奧巴馬（Barack Hussein Obama）在演講中呼吁國家努力創(chuàng)造更多“新一代高中”。之后，美國教育部與美國研究學(xué)會（AIR）合作舉辦了為期1.5天的工作坊，邀請STEM領(lǐng)域的專家和學(xué)科帶頭人分享他們的觀念并對STEM教育未來的改革提出建議，形成了頗有指向性和戰(zhàn)略性的《STEM 2026：STEM 教育創(chuàng)新愿景》報告，自此掀起了STEM教育的熱潮。由于其理念的先進性，被中國、德國、日本、韓國、澳大利亞等國廣泛學(xué)習。

二、皮埃爾·布爾迪厄資本理論

皮埃爾·布爾迪厄（Pierre Bourdieu）是當代法國最具國際性影響力的思想大師之一，他的實踐社會學(xué)理論探討了場域（Field）和慣習（Habitus）對實踐的結(jié)構(gòu)性引導(dǎo)作用以及資本（Capital）在實踐過程中對場域和慣習的重構(gòu)過程。具體到科學(xué)實踐活動中的作用關(guān)系如圖1所示。

科學(xué)場域指的是科學(xué)領(lǐng)域的內(nèi)部關(guān)系位置所形成的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)型，包括科學(xué)行動者和科學(xué)儀器設(shè)備、實驗室等所組成的物理空間。科學(xué)慣習指的是身處科學(xué)場域特定位置的科學(xué)行動者所表現(xiàn)出來的特性，是一系列歷史關(guān)系在個體心智層面內(nèi)化的結(jié)果。[4]科學(xué)資本指的是行動者所擁有的全部科學(xué)資源，包括與科學(xué)相關(guān)的經(jīng)歷，對科學(xué)的理解，關(guān)于科學(xué)和如何運用科學(xué)的相關(guān)知識，興趣和接觸到從事科學(xué)相關(guān)職業(yè)的人等。科學(xué)資本作為科學(xué)場域里重要的媒介，使行動者參與到科學(xué)場域中去。個體的實踐行動在調(diào)動自身科學(xué)資本的同時，也在不斷學(xué)習補充著自身的科學(xué)資本，從而重構(gòu)科學(xué)場域和科學(xué)慣習。個體的行動遵循機會主義原則，因此學(xué)校所能做的就是為學(xué)生提供良好的科學(xué)場域，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)慣習以引導(dǎo)學(xué)生保持在STEM領(lǐng)域不斷探索實踐的熱情。

美國現(xiàn)有的三類STEM學(xué)校為擁有不同科學(xué)資本的學(xué)生提供了適合他們的場域，以更好地引導(dǎo)他們形成科學(xué)慣習，讓每位學(xué)生都能樂于調(diào)度現(xiàn)有的科學(xué)資本并通過學(xué)習不斷增加自身科學(xué)資本，成為STEM領(lǐng)域人才。

三、資本理論下STEM全納中學(xué)的引導(dǎo)措施

1.改造社會環(huán)境場

（1）存在參與缺口的科學(xué)場域

美國教育政策專家的統(tǒng)計結(jié)果顯示，從事STEM領(lǐng)域的少數(shù)民族裔和女性與美國的人口構(gòu)成嚴重不符：美國歷史上非洲裔居民占美國總?cè)丝诘?/9以上，但是非洲裔居民從事STEM職業(yè)的人僅為1/20。盡管西班牙裔是美國人口增長比率最大的種族，但2013年只有6%的西班牙裔工程師和科學(xué)家。盡管有一半女性有大學(xué)學(xué)歷，在生物和相關(guān)的科學(xué)專業(yè)工作的女性也有近一半，但在STEM領(lǐng)域中女性仍未被很好地代表。尤其是在工程領(lǐng)域只有15%的女性勞動力。這些懸殊不僅影響了國家經(jīng)濟發(fā)展競爭力，還限制了個體在工作中的機會[5]。

（2）少數(shù)民族裔和女性低自我效能的科學(xué)慣習

存在參與缺口的科學(xué)場域深深地影響著社會公眾對少數(shù)民族裔和女性及少數(shù)民族裔和女性對自己的認知。根據(jù)阿爾伯特·班杜拉（Albert Bandura）的社會認知職業(yè)理論（SCCT），職業(yè)的選擇是自我效能、結(jié)果預(yù)期及個人目標在環(huán)境的支持和阻礙下動態(tài)作用的結(jié)果。從這種觀念來看，自我效能（相信將來在STEM領(lǐng)域中可以成功）、結(jié)果預(yù)期（如果參與STEM，將會發(fā)生什么）是影響個體興趣和職業(yè)目標的重要因素。斯蒂爾（Claude Steele）等學(xué)者的研究表明固有觀念的威脅使少數(shù)民族裔學(xué)生在潛意識中認為自己不被看好[6]。穆吉塔巴和瑞斯（Mujtaba&Reiss;）UPMAP研究指出由于男性比女性對于物理特征結(jié)構(gòu)更敏感，比起男性大多數(shù)女性學(xué)生不被教師、家長或朋友鼓勵學(xué)習物理學(xué)。諾拉（Nora）和拉米雷斯（Ramirez）等發(fā)現(xiàn)當獲得的成績比預(yù)期低時，西班牙裔學(xué)生比非西班牙裔白人學(xué)生感到更加沮喪。相同數(shù)學(xué)成就水平的男性學(xué)生比女性表現(xiàn)出更多數(shù)學(xué)自我效能。

（3）自我效能和參與缺口共同作用下的選課現(xiàn)狀

根據(jù)美國教育部民事權(quán)利辦公室（U.S. Department of Education， Office for Civil Rights）2014年對美國高中的統(tǒng)計結(jié)果顯示：美國高中非洲裔學(xué)生占16%，但只有8%選擇微積分課程；西班牙裔學(xué)生占21%，選擇微積分課程的只有12%。一些少數(shù)民族裔學(xué)生集中的高中缺少高等課程的開設(shè)。幾乎有1/5非洲裔學(xué)生的高中不提供任何AP課程，1/3非洲裔和西班牙裔學(xué)生集中的高中不開化學(xué)課程。即使少數(shù)民族裔學(xué)生上的高中提供這些課程，他們也沒有白人學(xué)生或亞洲男學(xué)生傾向于選擇這些課程。

（4）社會環(huán)境下少數(shù)民族裔、女性學(xué)生對科學(xué)資本的調(diào)度情況

由于參與缺口和較低的自我效能，少數(shù)民族裔學(xué)生和女性學(xué)生在面對選擇時多表現(xiàn)為不愿調(diào)動自己的科學(xué)資本。因此即使選擇了課程，他們的成績也相對不理想。埃雷拉（Herrera）和烏爾塔多（Hurtado）的研究表明即使非洲裔、西班牙裔和白人學(xué)生對于在大學(xué)選擇STEM專業(yè)表現(xiàn)出的興趣是一樣的，前兩個少數(shù)民族裔學(xué)生最終完成學(xué)業(yè)的仍占少數(shù)。少數(shù)民族裔和女性缺乏的科學(xué)資本繼而重構(gòu)了社會的科學(xué)場域。在STEM領(lǐng)域中缺少優(yōu)秀的少數(shù)民族裔和女性領(lǐng)導(dǎo)者導(dǎo)致惡性循環(huán)，如圖2所示，這樣的問題亟需解決。

（5）STEM全納學(xué)校的改善措施和效果

STEM全納學(xué)校采用以學(xué)生興趣為主、就近入學(xué)的招生原則。在申請學(xué)生人數(shù)大于招收人數(shù)時會采取抽簽的方式選擇學(xué)生，有效解決了參與缺口問題。調(diào)查顯示北卡羅來納州STEM全納高中學(xué)生中有62.6%為少數(shù)民族裔學(xué)生（州平均38.9%），德克薩斯州STEM全納高中學(xué)生中有73.4%為少數(shù)民族裔學(xué)生（州平均51.6%）。[5]多樣的文化背景和學(xué)術(shù)水平既是學(xué)校的特色也是挑戰(zhàn)。學(xué)校積極發(fā)揮優(yōu)勢，引導(dǎo)學(xué)生相互學(xué)習，尊重每個人的文化背景，以實際行動為學(xué)生闡釋“公平”的定義。正如進入哈佛大學(xué)的羅伯特（Robert Lue）回憶說：“我的老師教會我珍惜這個多樣性——從同學(xué)廣泛不同的背景中吸取經(jīng)驗，并思考我能為小組貢獻什么。”在這種公平全納的環(huán)境中，未被充分代表的少數(shù)民族裔學(xué)生和女性學(xué)生的資質(zhì)可以被很好地開發(fā)，以增強他們的科學(xué)資本，重構(gòu)學(xué)生的認知觀念。

根據(jù)芭芭拉等人對美國北卡羅來納州和德克薩斯州39所STEM全納教育高中和22所綜合性高中畢業(yè)生的縱向調(diào)查，STEM全納學(xué)校學(xué)生在微積分或微積分初步、物理、化學(xué)、工程課程的參與比例均比綜合性高中學(xué)生高且具有統(tǒng)計意義。也就是說如果非洲裔學(xué)生或女性學(xué)生進入STEM全納學(xué)校，他們就更容易選擇微積分初步或微積分、物理、化學(xué)這些STEM相關(guān)課程。進入STEM全納學(xué)校的非洲裔學(xué)生更有可能選擇至少一門工程課程（見表1）。

2.創(chuàng)建靈活的學(xué)習環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生自主探究

提到教室，多數(shù)人腦海中會浮現(xiàn)這樣的畫面：整齊的桌椅，滿是文字的黑板。在這樣的教室中，學(xué)習的發(fā)生大多是教師傳授、學(xué)生記憶。然而STEM全納中學(xué)努力轉(zhuǎn)變這種被動的學(xué)習狀態(tài)，從為學(xué)生提供靈活的學(xué)習空間開始。

《STEM 2026：STEM 教育創(chuàng)新愿景》中一位撰稿人描述了他在STEM全納高中所看到的教室：這里有長桌子，在一端有兩臺電腦，另一端是大型小組工作空間。在房間周圍有6個壁式投影儀可以用筆記本電腦或?qū)W生的手機控制。這個空間被有意設(shè)計得空曠而簡單，吸引學(xué)生參與。學(xué)生不會感覺這個空間是貴重的，他們可以把空間搞亂，移動?xùn)|西，甚至放松娛樂。所有東西——包括長凳、白板、計算機和工作臺都是有輪子的。桌子可以單獨使用或拼接在一起進行小組活動。教室提供充足的電力和隨處可見的插座，可用于靈活的設(shè)施放置。[7]

在這種教室中，學(xué)生會十分自然地設(shè)計自己所需的工作空間并很快投入到探索的海洋中去，充分調(diào)動已有知識進行自主學(xué)習。對學(xué)生學(xué)習的檢驗證明，盡管為學(xué)生們提供方向性的指導(dǎo)會讓他們更快地學(xué)到知識，但當學(xué)生還被允許探索學(xué)習內(nèi)容時，他們額外的技能也會被提升，如創(chuàng)造性和問題解決能力。[7]這種能力會幫助學(xué)生結(jié)合進一步學(xué)習所需重構(gòu)科學(xué)場域和科學(xué)慣習，形成良性循環(huán)，如圖3所示。

值得說明的是，科學(xué)新手在形成個體科學(xué)慣習前，首先需要花費大量的時間和精力將理論化形態(tài)的知識、程序、慣例等內(nèi)化成為個體心智素質(zhì)的一部分，最終形成個體的科學(xué)慣習[4]。因此STEM全納學(xué)校在允許學(xué)生進行自主探究的課程前嚴格規(guī)定了先修課程條件。比如學(xué)生首先必須達到一定的代數(shù)基礎(chǔ)和技能水平，知道學(xué)習是如何發(fā)展的才可以自行發(fā)展與其他學(xué)科結(jié)合的學(xué)習活動。正如《STEM 2026：STEM 教育創(chuàng)新愿景》中描述的：僅僅依靠自主探究的方法學(xué)習可能會限制青年運用可行、科學(xué)的方法去探索科學(xué)的機會。這也許將成為學(xué)生探究道路上的一塊不必要的絆腳石，直到學(xué)生在一個適當?shù)沫h(huán)境中學(xué)習了相關(guān)知識[7]。

在這種靈活的學(xué)習環(huán)境下，STEM全納高中學(xué)生在高等數(shù)學(xué)、高等科學(xué)、STEM活動和校外非正式STEM活動參與數(shù)量上均明顯高于綜合性高中且具有統(tǒng)計意義（見表2）。女性學(xué)生和非洲裔學(xué)生在高等數(shù)學(xué)、高等科學(xué)以及課外STEM活動中的參與度提高尤其明顯。大量研究表明，高中所學(xué)習的數(shù)學(xué)和科學(xué)課程水平對學(xué)生進入大學(xué)學(xué)習STEM專業(yè)有很高的預(yù)測作用。參加某一課程（如微積分）或被置于或高或低的STEM課程路徑中都對學(xué)生相信自己有STEM領(lǐng)域職業(yè)的能力有顯著影響并可以延續(xù)下去。一旦學(xué)生有了對于自己能力和可能性的信心，他們就會產(chǎn)生一種STEM特質(zhì)：一種他們有能力克服STEM課程學(xué)習中的困難，并愿意接受挑戰(zhàn)的心理特質(zhì)。[5]因此，我們有理由認為STEM全納學(xué)校提供的這種學(xué)習環(huán)境可以促進STEM人才的發(fā)展和保留。

3.運用基于項目的學(xué)習方法，踐行以學(xué)習者為中心的學(xué)習模式

STEM全納高中基于項目的學(xué)習具體表現(xiàn)為提倡游戲?qū)W習、嘗試解決生活中的實際問題和積極運用新技術(shù)輔助學(xué)習。

（1）游戲?qū)W習在STEM全納學(xué)校的運用及內(nèi)化效果

STEM教育中最好的資源就是孩子們的好奇心。正如一位《STEM 2026：STEM 教育創(chuàng)新愿景》撰稿人所說：“孩子們天生具有好奇心，這將會成為驅(qū)動他們學(xué)習的動機，即使再意志堅定的科學(xué)家也不敵此動機?！痹S多以學(xué)習為目的的游戲因此被開發(fā)。例如在一款在線蛋白質(zhì)折疊游戲中，挑戰(zhàn)者在一個游戲競爭的環(huán)境中將蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行折疊以實現(xiàn)最有效的蛋白質(zhì)折疊方法。通過STEM主題游戲，學(xué)生的設(shè)計欲望被激活，并刺激形成一種對STEM的好奇心。對游戲的低戒備心讓所有學(xué)生都開始對話題感興趣并積極投入到探索和研究中去。

游戲過程還可以激發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維。學(xué)生會主動嘗試不同的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，來探索不同結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的特征。學(xué)生也許還會一邊試著想出最有效的折疊蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法，一邊思考如何在現(xiàn)實醫(yī)藥學(xué)和分子生物學(xué)中應(yīng)用這些富有創(chuàng)造性的貢獻。這些游戲活動是有規(guī)則的，但是允許在一定程度上破壞或延伸這些規(guī)則，鼓勵學(xué)生涉足和嘗試新鮮事物。為教育設(shè)計的游戲不僅可以讓學(xué)生看到學(xué)習內(nèi)容之間的相關(guān)性，還會使他們開始將自己當作積極而成功的學(xué)習者。[7]

在游戲的過程中，失敗被認為是達到成功所必經(jīng)的路徑。即使失敗了也并不會因此受到批評或者被認為能力不足。挫折或失敗會被看作是游戲挑戰(zhàn)過程的一部分，是對學(xué)生用另一種方法再次嘗試的刺激。堅持不懈的嘗試培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)術(shù)韌性，是克服困難繼續(xù)保留在STEM管道中的重要品質(zhì)。

（2）真實的生活問題在STEM全納學(xué)校的運用及內(nèi)化效果

STEM全納學(xué)校倡導(dǎo)讓學(xué)生明白所學(xué)知識的用處，鼓勵通過嘗試解決真實問題而進行的課堂教學(xué)。如數(shù)學(xué)課也許會基于某公司為產(chǎn)品所定價格計算盈虧。生物課會在實驗室中討論為什么有不同的卷發(fā)類型或直發(fā)，以此學(xué)習蛋白質(zhì)和線粒體DNA的問題。這樣的課堂活動促進了學(xué)生以更深入的視角看待信息而不是僅僅套用內(nèi)容。真實的生活問題還可能包括保護水資源或改善水質(zhì)；更好地了解人類的頭腦以便提出預(yù)防、處理和治療腦損傷的新方法；解決基礎(chǔ)設(shè)施老化問題；將利用太陽能的價格變得更有競爭力等。解決這些現(xiàn)實生活中亟需解決的問題可以幫助學(xué)生更好地理解STEM與生活的相關(guān)性，看到STEM在提高生活質(zhì)量方面的價值。

嘗試解決這些問題只是為學(xué)生提供一個可獲得的介入機會。事實上解決問題并不是學(xué)習的目的。真正的目標是通過交互學(xué)科的思考方式、小組合作的形式努力去思考解決辦法的過程。在思考這些問題的同時，學(xué)生會將所學(xué)科學(xué)知識內(nèi)化為一種責任，運用自己所學(xué)為社會發(fā)展作出貢獻的使命感。

如果學(xué)生的研究項目可以在真實世界中得以實現(xiàn)，將會極大地支持他們在STEM道路上繼續(xù)前行。例如美國田納西州Chattanooga STEM全納學(xué)校與當?shù)匾患译娏υO(shè)備與通訊公司合作，請學(xué)生為櫥窗裝飾設(shè)計一個方案原型。九個星期以后，學(xué)生們設(shè)計出了各種巧妙的裝置原型，真的獲得了公司的資助在現(xiàn)實中實現(xiàn)了他們的創(chuàng)意。

（3）先進技術(shù)在STEM全納學(xué)校的運用及內(nèi)化效果

STEM全納中學(xué)充分理解STEM在信息技術(shù)領(lǐng)域扮演的重要角色，并將虛擬現(xiàn)實、3D打印等新技術(shù)充分應(yīng)用于課堂中，幫助學(xué)生更好地學(xué)習。

例如，EcoMUVE 和 EcoMOBILE是一個基于課程的互補增強現(xiàn)實軟件。通過教師的指導(dǎo)，使中學(xué)生通過EcoMUVE進入一個生動復(fù)雜的科學(xué)環(huán)境，如魚在池塘中生活的計算機環(huán)境。運用EcoMOBILE技術(shù)，學(xué)生可以使用移動技術(shù)在學(xué)習設(shè)備中增強學(xué)生的觀察。例如，兩位學(xué)生可以用一個與探針連接的手持牌去探測學(xué)校附近的池塘耗氧量。在課堂中，由學(xué)生組成的科學(xué)家團隊中每位成員都扮演一個明確的角色：有的是水質(zhì)專家，有的是博物學(xué)家。學(xué)生們首先在教室中確定自己的角色，然后在虛擬的池塘生態(tài)系統(tǒng)中練習相應(yīng)的技能。例如，博物學(xué)家在虛擬場景學(xué)習池塘中的生物體，水質(zhì)專家在虛擬池塘中測量水中各種化學(xué)物質(zhì)的含量。然后學(xué)生們可以到真實的池塘中運用已熟練掌握的技能實地考察。最后學(xué)生們互相分享他們在不同的角色中學(xué)到了什么，討論收集的數(shù)據(jù)，共同了解池塘環(huán)境。[7]

再比如運用3D打印技術(shù)輔助學(xué)生進行設(shè)計。學(xué)生可以通過3D打印技術(shù)制造一些廉價的、可以檢查和觸摸的模型，如三維恐龍模型、人類器官橫切面圖等。這種制造工具鼓勵學(xué)生進行小組合作，運用所學(xué)進行創(chuàng)新，培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考的能力。

（4）項目式學(xué)習下的深度學(xué)習

個體的學(xué)習過程需要給予充分的時間以使他們通過自組織將適當?shù)闹R和固有的認知相結(jié)合，并嘗試在新的情景中對已有知識加以有效運用。在這個過程中就需要有意識地放慢學(xué)習速度，加強個人反思。教育者還認識到當年輕人能將他們的全部所知在各種地方運用起來的時候他們通常就會成功。“但是他們在一個空間中學(xué)到的知識很少在另一個地方被想起來或運用”。STEM全納高中的項目式學(xué)習正嘗試在不同的情景下調(diào)動學(xué)生的已有知識，從而實現(xiàn)深度的學(xué)習，形成良性循環(huán)，如圖4所示。

（5）項目式學(xué)習的效果

芭芭拉等人的縱向調(diào)查顯示北卡羅來納州STEM全納學(xué)校的12年級學(xué)生比綜合性高中12年級學(xué)生表現(xiàn)出更高的數(shù)學(xué)和科學(xué)特質(zhì)，即自己和別人都認為自己擅長數(shù)學(xué)（或科學(xué)），其中女性和非洲裔學(xué)生差異也十分明顯（見表3）。在對學(xué)生在課堂中表現(xiàn)為堅持不懈的行為進行統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)：STEM全納學(xué)校的學(xué)生在遇到數(shù)學(xué)和科學(xué)的困難時會表現(xiàn)得更加堅持不懈，其中全體學(xué)生和女性學(xué)生的統(tǒng)計尤其具有統(tǒng)計意義。這表明STEM全納學(xué)校的教學(xué)方法有助于使學(xué)生堅持學(xué)習STEM相關(guān)科目，更高的STEM方面學(xué)科特質(zhì)有利于學(xué)生未來進入大學(xué)STEM專業(yè)。

4.及時、多樣的評估反饋機制為學(xué)生提供個性化發(fā)展平臺

基于STEM全納學(xué)校的招生策略，學(xué)生成績水平差異性巨大，如何滿足所有學(xué)生的學(xué)習需求成為STEM全納學(xué)校所面臨的巨大挑戰(zhàn)。因此STEM全納學(xué)校致力于為每位學(xué)生構(gòu)建自己的個性化科學(xué)場域，推動學(xué)生實現(xiàn)自我導(dǎo)向的學(xué)習。

（1）實時反饋系統(tǒng)的運用

STEM全納學(xué)校積極嘗試運用實時反饋評估系統(tǒng)進行輔助教學(xué)。教師僅通過后臺檢測學(xué)生的學(xué)習情況，當發(fā)現(xiàn)學(xué)生遇到困難時及時出面進行引導(dǎo)。例如“智能輔導(dǎo)系統(tǒng)”是以現(xiàn)實中人類助教的行為和指導(dǎo)為原型設(shè)計的計算機系統(tǒng)，其區(qū)別于其他計算機半自動指導(dǎo)工具的地方在于它是為解釋復(fù)雜的學(xué)生反應(yīng)而設(shè)計的，并在運行過程中不斷學(xué)習，調(diào)整和適應(yīng)自己的行為以便與學(xué)生更有效地互動，幫助他們堅持學(xué)習和理解有難度的內(nèi)容——尤其是當學(xué)生努力想要學(xué)習和理解關(guān)鍵概念時。這些輔導(dǎo)系統(tǒng)通過與學(xué)生互動建立個性化的學(xué)生檔案，不僅可以評估學(xué)生的熟練程度，還可以診斷學(xué)生的問題類型和為什么學(xué)生會有此問題。

美國卡耐基梅隆大學(xué)（Carnegie Mellon University）一項兩年的研究將這種認知輔導(dǎo)軟件運用到7個州的《代數(shù)1》課程中，發(fā)現(xiàn)參與應(yīng)用此軟件的學(xué)生平均每年學(xué)到了兩倍的知識，那些有學(xué)習和行為困難的學(xué)生成績提高尤為明顯。

（2）多樣化的評估方式

不是所有的認知過程都是線性的。很多有創(chuàng)造性的學(xué)生因為在基于成績的評估中表現(xiàn)平平或欠佳而被埋沒。因此，STEM全納學(xué)校尤其注重整合更多全面的學(xué)習測量方法，更深入地評價學(xué)生在學(xué)習過程中獲得的多樣化技能和知識。通過這種不僅僅關(guān)注知識熟練度的評價機制，可以建立學(xué)生對STEM領(lǐng)域的認同感，能更好地培養(yǎng)青年心智的成熟。多樣的評估方法使學(xué)生更容易認為他們的數(shù)學(xué)和科學(xué)教師對他們有高標準的要求并相信他們可以達到要求。

（3）基于評估反饋機制下的不斷學(xué)習

通過多樣化的評估方式和實時反饋系統(tǒng)，每位學(xué)生都會感到學(xué)習是可以通過不斷挑戰(zhàn)自我完成的，在保持興趣的基礎(chǔ)上不斷調(diào)動已有知識獲得新的提升，實現(xiàn)學(xué)習的良性循環(huán)，如圖5所示。

四、對我國STEM教育的啟示

美國俄亥俄州立大學(xué)包雷教授指出，中美對于STEM課程的出發(fā)點是不同的。美國的STEM課程體系致力于培養(yǎng)新時代美國本土的科技人才和工程師。而中國教育缺少的則是對于探究、創(chuàng)新和運用整合知識方面能力的訓(xùn)練。因此我們不應(yīng)將美國的理論完全照搬，而應(yīng)當結(jié)合我國國情進行有側(cè)重的學(xué)習和借鑒。

筆者針對中國的STEM教育特色提出如下建議：

1.增強學(xué)生對STEM的興趣，訓(xùn)練自主探究意識

學(xué)?？梢罁?jù)學(xué)生的水平和興趣，積極與企業(yè)、博物館合作，為學(xué)生提供豐富多樣的學(xué)習環(huán)境，鼓勵學(xué)生在不同環(huán)境下學(xué)以致用開展探究活動?，F(xiàn)在許多學(xué)校致力于開發(fā)機器人、3D打印項目等，但其實很多學(xué)生只是在完成課堂上教師布置的電路板任務(wù)，而沒有真正理解STEM課程對于知識整合運用和發(fā)展個性創(chuàng)造力的課程目標。這是我們不太愿意看到的[8]。

2.正確引導(dǎo)學(xué)生運用技術(shù)進行創(chuàng)新

教育部在《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》中明確提出學(xué)習者需要具有較強的信息意識和創(chuàng)新意識?！禨TEM 2026：STEM 教育創(chuàng)新愿景》報告中研究表明運用技術(shù)創(chuàng)造、設(shè)計、建造、探索和合作的學(xué)生比那些僅消極地將技術(shù)應(yīng)用為媒體的學(xué)生對技術(shù)的應(yīng)用會在教育方面收益更多[7]。因此，學(xué)校應(yīng)致力于為學(xué)生提供參與科學(xué)活動的機會和資源，即良好的科學(xué)場域。引導(dǎo)學(xué)生通過自組織將掌握的科學(xué)技術(shù)，如iPad、3D打印技術(shù)等在教師的引導(dǎo)下形成用來探究科學(xué)問題的科學(xué)慣習，而不僅僅作為一種娛樂設(shè)備。

3.引導(dǎo)學(xué)生正確看待“失敗”

在我們的教育系統(tǒng)中，“錯誤”的概念經(jīng)常帶有強烈的消極色彩。師生間對失敗的恐懼導(dǎo)致大部分學(xué)生快速學(xué)會了懼怕和逃避失敗。但“這種天生的對失敗的低容忍度阻礙了我們?nèi)〉谜_創(chuàng)新的潛力”。教師應(yīng)認識到在研究中，失敗的嘗試是一個很好的加強學(xué)習的機會。通過失敗新的問題被提出，開啟了確定為什么一個技術(shù)、結(jié)構(gòu)或創(chuàng)新不可用的新調(diào)查。學(xué)生可以重新審視什么是熟悉的，什么是不清楚的，承擔嘗試使用新方法解決復(fù)雜問題的風險。教師需要具備有效評估學(xué)生對科學(xué)現(xiàn)象的察覺力，與他們共同探究和延伸這種察覺力，而不是像他們做錯了一樣駁回他們。

參考文獻：

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[7]STEM 2026：A Vision for Innovation in STEM Education[DB/OL].https：//innovation.ed.gov/what-we-do/stem/.

[8]趙興龍，許林.STEM教育的五大爭議及回應(yīng)[J].中國電化教育，2016（10）： 62-65.

（編輯：李曉萍）