高益民，張馨尹

(北京師范大學 國際與比較教育研究院，北京 100875)

STEM(Science，Technology，Engineering and Mathematics)是一系列與科學、技術(shù)、工程和數(shù)學四個領(lǐng)域相互關(guān)聯(lián)的學科和技能的總稱。STEM教育不僅致力于幫助學生發(fā)展各個領(lǐng)域的專業(yè)知識與能力，還注重培養(yǎng)學生跨學科的意識，發(fā)展其創(chuàng)造新知識、新思想的能力，進而加快國家的經(jīng)濟發(fā)展和科技水平的提升，提高國際實力與競爭力(1)Deborah Carlisle and Gabriela Weaver，“STEM education centers：catalyzing the improvement of undergraduate STEM education”，International Journal of STEM Education，No.5，2018，pp.1-21.。近年來，世界各國都在堅持發(fā)展STEM教育，將STEM的理念與內(nèi)容貫穿至各級各類教育。英國蘇格蘭地區(qū)不僅擁有獨特的教育體系，且享有獨立于英國教育部的教育立法權(quán)與管理權(quán)，與其他地區(qū)的教育存在明顯差異。在基礎(chǔ)教育方面，相比于英格蘭、威爾士以及北愛爾蘭地區(qū)注重教育的有限性和深度，蘇格蘭更加強調(diào)學生學習的廣博性和綜合能力的培養(yǎng)。這種具有蘇格蘭特色的理念也體現(xiàn)在基礎(chǔ)教育階段STEM課程中。盡管蘇格蘭STEM教育起步較晚，但據(jù)2020年P(guān)ISA數(shù)據(jù)顯示，蘇格蘭學生在數(shù)學和科學方面的表現(xiàn)尤為突出。因此，對蘇格蘭如何提升中小學生在STEM方面的綜合能力進行探究，并分析蘇格蘭STEM教育在基礎(chǔ)教育階段的實施途徑，在梳理其實施效果的基礎(chǔ)上總結(jié)其特點，對于加強我國STEM教育的整體設(shè)計、進一步推動《中國STEM教育2029創(chuàng)新行動計劃》具有一定的積極作用。

一、蘇格蘭基礎(chǔ)教育階段發(fā)展STEM課程的現(xiàn)實需求與目標

蘇格蘭在基礎(chǔ)教育階段發(fā)展STEM的現(xiàn)實需求分別從地區(qū)發(fā)展和學習者主體兩方面體現(xiàn)。首先，從地區(qū)發(fā)展的角度來看，蘇格蘭將STEM納入未來經(jīng)濟與社會發(fā)展的重要規(guī)劃之一。近年來，隨著“工業(yè)4.0”時代的到來，新興的科學領(lǐng)域如人工智能、機器人學、量子技術(shù)、生物技術(shù)等極大地改變著人們的生活方式以及社會經(jīng)濟發(fā)展的途徑。作為具有傳統(tǒng)科學優(yōu)勢的英國地區(qū)，蘇格蘭一直致力于維持其在全球科學領(lǐng)域中的領(lǐng)先地位，同時也希望能夠在“工業(yè)4.0”時代成為科技智能應用，如機器人學、人工智能、量子技術(shù)等方面的領(lǐng)頭人。為實現(xiàn)這一目標，蘇格蘭政府認為STEM作為科技創(chuàng)新與發(fā)展的主要驅(qū)動力，能夠為蘇格蘭當?shù)氐慕?jīng)濟增長和社會效益帶來巨大機遇(2)John Ritz and Szu-Chun Fan，“STEM and technology education：international state-of-the-art”，International Journal of Technology and Design Education，No.25，2015，pp.429-451.。大力發(fā)展STEM教育、培養(yǎng)STEM相關(guān)人才并壯大數(shù)字技能人才庫不僅可以幫助蘇格蘭儲備STEM人才，應對未來的機遇與挑戰(zhàn)，也是蘇格蘭實施STEM教育的根本目的。而蘇格蘭進一步強調(diào)STEM在基礎(chǔ)教育階段的開展，是為增強兒童和青少年對STEM的認識，培養(yǎng)其對STEM的興趣，激發(fā)年輕一代STEM人才的發(fā)展?jié)撃?，為培養(yǎng)未來蘇格蘭地區(qū)STEM人才打好堅實基礎(chǔ)，從而緩解蘇格蘭STEM人才短缺的現(xiàn)狀。

從學習者主體的角度來看，第一，時代變遷和快速發(fā)展的社會環(huán)境對人們的認知提出了更高要求。拓寬STEM的知識儲備以及培養(yǎng)STEM素養(yǎng)能夠提升兒童和青少年對當下社會的認識，這種認識可以進一步促進他們對現(xiàn)實問題的思考，比如如何緩解氣候變化、如何降低人口老齡化所帶來的影響等。因此，STEM在一定程度上激發(fā)了未成年人對于自然環(huán)境和物質(zhì)世界的好奇心，幫助其在理解所處社會變化的同時，增強個人的社會身份認同感，對加強社會凝聚力起到促進作用。第二，人們?nèi)粘Ｉ钪薪鉀Q實際問題需要與STEM相關(guān)的工具和手段，如進行實際測量、統(tǒng)計運算等。第三，STEM教育使得學生的思維方式和邏輯表達產(chǎn)生積極改變(3)Matthew Kloser and Ariel Navota，“‘We do STEM’：Unsettled conceptions of STEM education in middle school S.T.E.M.classrooms”，School Science and Mathematics，No.118，2018，pp.335-347.。盡管一些過于專業(yè)化的STEM學科內(nèi)容對于個人生活尚不能產(chǎn)生直接影響，但一些基礎(chǔ)科目如數(shù)學、科學等是大部分理工類知識的根基，對基礎(chǔ)類STEM進行學習，在為兒童和青少年增加未來專業(yè)、職業(yè)可選擇范圍的同時，他們的邏輯思考方式也會更加嚴謹，更加細致。

基于蘇格蘭在基礎(chǔ)教育階段發(fā)展STEM的必要性，在2017年蘇格蘭政府發(fā)布的蘇格蘭地區(qū)2017至2022為期五年的STEM發(fā)展計劃《蘇格蘭STEM教育與培訓策略》 (STEMEducationandTrainingStrategyforScotland)中，具體明確了到2022年，蘇格蘭不僅要完善STEM在中小學的課程設(shè)置，提高中小學生在STEM領(lǐng)域的參與度，還計劃進一步增加相關(guān)資格與獎項認定的數(shù)量，吸引更多優(yōu)質(zhì)的STEM教育工作者加入基礎(chǔ)教育階段，進而全面提升STEM在蘇格蘭中小學的教育質(zhì)量。

二、蘇格蘭基礎(chǔ)教育階段STEM的實施路徑

STEM教育在蘇格蘭基礎(chǔ)教育中的實施路徑由多方主體共同參與，其具體實施路徑可從政府層面、學校層面以及社會層面分別體現(xiàn)。

(一)政府層面：完善STEM政策，更新相關(guān)資源

在STEM實施過程中，一方面，政府充分發(fā)揮其監(jiān)督功能。自2017年出臺2017—2022年STEM教育發(fā)展策略后，蘇格蘭政府聯(lián)合教育部成立STEM考查小組，對中小學STEM具體實施過程進行追蹤與評估，以保障策略的落實和穩(wěn)步前行。評估主要對學校STEM課程的文本資料進行收集，并通過實地走訪的方式對學校STEM課程的硬件設(shè)施、教學資源等進行考查。此外，對中小學STEM課程的觀摩也是評估的關(guān)鍵部分，課堂觀摩能夠直觀地掌握STEM實施路徑，也有助于發(fā)掘不同學校STEM課程的特色教學方式(4)Kathleen Curran and Paul Olsen，“Integrative approach for a transformative freshman-level STEM curriculum”，Journal of College Teaching & Learning，No.13，2016，pp.47-52.。根據(jù)考查小組的評估數(shù)據(jù)，蘇格蘭政府每年發(fā)布STEM發(fā)展報告，從STEM課程的卓越性、公平性、啟發(fā)性以及關(guān)聯(lián)性四方面總結(jié)基礎(chǔ)教育階段STEM的發(fā)展現(xiàn)狀，并回顧一年進程中對STEM目標的達成情況，進一步明確接下來的年度目標。

另一方面，蘇格蘭政府在基礎(chǔ)教育STEM實施中充分發(fā)揮其服務功能，具體表現(xiàn)為對STEM教育相關(guān)政策的完善以及對STEM課程資源的匯總與更新。在政策完善方面，政府不斷以《蘇格蘭STEM教育與培訓策略》為中心，出臺輔助性政策。這些政策覆蓋多個領(lǐng)域，全方位地保證STEM在基礎(chǔ)教育階段與其他領(lǐng)域的關(guān)聯(lián)性。比如，對于中學階段的STEM教育，蘇格蘭政府于2018年5月發(fā)布《回顧15—24歲學習者之旅》(15-24LearnerJourneyReview)，旨在為青少年創(chuàng)造更為連貫的STEM學習旅程。該方案不僅為學生提供關(guān)于STEM課程選擇的建議，還將可供選擇的STEM學習途徑與職業(yè)類別進行一一說明，從而讓蘇格蘭青少年更加明確自己的學科選擇和職業(yè)規(guī)劃。再比如，由于STEM與學生的可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)，蘇格蘭政府在2019年6月推出《學習的可持續(xù)發(fā)展行動計劃》(LearningforSustainabilityActionPlan)，進一步強調(diào)STEM課程進行跨學科教學的重要性，并且需要將可持續(xù)發(fā)展的理念和現(xiàn)實中所面臨的問題融入STEM的課堂教學中。舉例來說，教師可將溫室氣體的形成原因和組成成分與STEM的科學模塊結(jié)合為學生講解，或者在數(shù)學模塊中，讓學生計算具體條件下的碳排放量。同時，對于學生自身而言，了解可持續(xù)發(fā)展中的環(huán)境、資源等問題能夠促進他們構(gòu)建STEM的知識與技能和現(xiàn)實生活的聯(lián)系，進而發(fā)揮個人運用STEM技能的創(chuàng)造力(5)David McKinney and Jeffrey Grigg，“Conditions and decisions of urban elementary teachers regarding instruction of STEM curriculum”，School Science and Mathematics，No.118，2018，pp.156-168.。

在課程資源更新方面，首先，蘇格蘭政府資助了蘇格蘭數(shù)字學習在線平臺Glow(Scotland’s Digital Learning Platform，Glow)的開發(fā)，使其作為STEM教育資源的傳播載體，使蘇格蘭教師和學生可以隨時隨地通過網(wǎng)絡平臺獲取免費的STEM在線課程。其次，在蘇格蘭政府的指導下，蘇格蘭教育部成立了國家改善中心(National Improvement Hub)，負責匯總蘇格蘭基礎(chǔ)教育階段的學習資源、教學資源、測評材料以及相關(guān)研究報告，其中也包括對STEM資源的匯總。比如，對于生物材料的講解，教師可在國家改善中心網(wǎng)站上搜索可供參考的課堂教學活動。以網(wǎng)站上提供的卡片分類活動為例，教師可分別將人體組織、假體名稱、普通材料和生物材料屬性分類打散，讓學生分組進行卡片配對來鞏固所學知識點。因此，蘇格蘭政府對于STEM資源的更新不僅包括不同課程模塊的補充材料，還具體到對教師課堂設(shè)計的步驟與環(huán)節(jié)給予啟發(fā)與幫助。

(二)學校層面：自主設(shè)計課程，創(chuàng)新實施路徑

蘇格蘭當?shù)刂行W擁有STEM教學設(shè)計的自主權(quán)，一方面是由于STEM屬于卓越課程(Curriculum for Excellence)的一部分，而卓越課程在具體課程的設(shè)計與實施上體現(xiàn)出因地制宜的特點(6)Mark Priestley，“The 3-18 curriculum in Scottish education”，Scottish Education，4th edition，Referendum，Edinburgh：Edinburgh University Press，2013，pp.47-63.。另一方面，蘇格蘭教育部希望通過賦予中小學更多STEM課程設(shè)計的權(quán)利與空間，來進一步促進STEM實施的多樣性，同時也能夠通過這種基層探索的方式，完善STEM教育政策的不足。因此，蘇格蘭中小學在實施STEM教學時可采用多途徑的方式，充分將校園文化、辦學理念等學校自身特征融入STEM教育中。不同學校對于STEM的教學定位不同。具體說來，一些學校將STEM作為獨立課程，安排固定的時間段為學生進行授課，也有一些學校將STEM嵌入其他廣識課程，利用STEM作為學習背景，如在體育課中進行計算心率的教學或?qū)φ{(diào)查報告進行圖表繪制等。

在呈現(xiàn)方式上，一部分學?；趧?chuàng)新活動的方式將STEM中的理論知識與實踐探索結(jié)合起來進行課堂組織，為學生創(chuàng)造可獲得整體學習經(jīng)驗的機會，同時也為學生提供小組合作解決STEM問題的活動環(huán)節(jié)。以蘇格蘭兩所學校為例：考爾小學設(shè)置了針對計算機課堂的電腦游戲開發(fā)項目，學生通過小組的方式運用數(shù)字技術(shù)平臺Makey設(shè)計電腦游戲并進行課堂展示，在促進同伴互動交流的同時將計算機知識運用到實踐中；位于蘇格蘭鄧巴頓郡的米勒斯中學將STEM中的科學與計算機編程結(jié)合，為學生設(shè)計了有關(guān)App開發(fā)的課堂活動，學生可根據(jù)自己的創(chuàng)造力和喜好自行決定App設(shè)計的主題與模式。比如，一部分學生以家中寵物為出發(fā)點，設(shè)計一款關(guān)于寵物健康與護理的App，在設(shè)計過程中學生不僅運用編程知識，也將生物科學的內(nèi)容較好地進行了融合。盡管兒童和青少年在此類創(chuàng)新活動中很難設(shè)計出高質(zhì)量的STEM產(chǎn)品，但這種方式有助于營造一種思維開放式的課堂，也能夠幫助學生培養(yǎng)其關(guān)于STEM的問題意識(7)Maleka Hashmi and Kitrina Carlson，“Interdisciplinary model for infusing food security into STEM curriculum”，Journal of Agriculture，F(xiàn)ood Systems，and Community Development，No.3，2012，pp.129-141.。另一部分學校傾向于將STEM的授課環(huán)境更換至室外，以戶外教學的方式來實施STEM課程。以位于阿伯丁的米德爾頓中學為例，學校將STEM課程遷移到森林、濕地公園等自然環(huán)境中進行，并將課程情境設(shè)置為“第一次世界大戰(zhàn)”的背景下，分別對不同STEM內(nèi)容進行講解。戶外教學不僅為學生增加對課程內(nèi)容的親身體驗與直觀感受，也為兒童和青少年提供了在當代社會接觸更多自然環(huán)境的機會，進一步使《學習的可持續(xù)發(fā)展行動計劃》的內(nèi)容在STEM教育中落實。

(三)社會層面：機構(gòu)廣泛參與，家長積極配合

STEM在蘇格蘭基礎(chǔ)教育階段的實施得到社會各界的廣泛參與，社會層面的參與者包括第三方機構(gòu)與學生家長兩類群體。就第三方機構(gòu)而言，其作用一方面是為學校STEM教育提供支持與幫助，另一方面是在社會范圍內(nèi)進一步對STEM進行普及。第三方機構(gòu)的參與形式往往以輔助中小學為主，在充分考慮當?shù)豐TEM教育的發(fā)展和目標后，對其進行具有針對性的項目設(shè)計與實施。以格拉斯哥科學中心(The Glasgow Science Centre)為例，在與格拉斯哥當?shù)貙嵤㏒TEM的小學進行交流后，學校普遍反映蘇格蘭兒童對STEM職業(yè)的了解相對匱乏，由于教學大綱的設(shè)置，僅僅是通過課堂講解的方式無法讓兒童對STEM職業(yè)全面了解。因此，為改善這一問題，格拉斯哥科學中心在2020年3月推出創(chuàng)新主題展覽——“第59號概念”(Idea No.59)，以培養(yǎng)未來新生代STEM創(chuàng)新者為宗旨，囊括以STEM多個分支學科為基礎(chǔ)的創(chuàng)新型展出，主要對未來職業(yè)所需的技能進行展示，以幫助孩子們將校內(nèi)所學STEM知識與現(xiàn)實生活相聯(lián)，并培養(yǎng)他們對于職業(yè)選擇的意識。此外，展覽也邀請其他STEM相關(guān)組織進行講座活動，面向社會公眾開放，主要通過組織成員分享個人關(guān)于STEM職業(yè)的故事，增加大眾對科學技術(shù)的了解，比如科技對日常生活的改變等，來促進STEM在蘇格蘭范圍內(nèi)的推廣和普及。

就學生家長而言，盡管沒有明確規(guī)定家長必須參與中小學的STEM教育，但數(shù)據(jù)顯示，越來越多的蘇格蘭學生家長意識到STEM教育的重要性并且有意愿為孩子們開展STEM的家庭教育。家長們可以通過設(shè)計家庭活動或者交談的方式將STEM非專業(yè)性知識傳遞給孩子們。非專業(yè)性知識主要包括STEM的性別均衡性和公平性(8)Scottish Government，“STEM education and training”，https：//www.gov.scot/policies/science-and-research/stem-education-training/，2022年10月10日。。為更好地指導家長們?yōu)閷W生STEM學習提供幫助，蘇格蘭教育部與蘇格蘭技能發(fā)展中心分別創(chuàng)建蘇格蘭家長空間(Parentzone Scotland)和蘇格蘭地區(qū)家長論壇(The National Parent Forum of Scotland)，作為家長們交流的平臺，并且為蘇格蘭家長提供在線的STEM家庭教育指導和輔助材料。家長以家庭教育的方式實施STEM教育，能夠增加兒童和青少年在非學校環(huán)境的溫暖氛圍中接觸STEM的機會，有利于培養(yǎng)他們在STEM認知和情感上的正確態(tài)度。

三、蘇格蘭基礎(chǔ)教育階段STEM的特點

(一)夯實中小學與企業(yè)的聯(lián)系

蘇格蘭在基礎(chǔ)教育階段STEM的實施過程中注重學校和企業(yè)的聯(lián)系，這一特征與STEM經(jīng)濟的發(fā)展有關(guān)。蘇格蘭政府認為，為滿足經(jīng)濟發(fā)展對STEM方面不斷增長的需求，中小學在培養(yǎng)蘇格蘭兒童和青少年STEM的態(tài)度與能力同時，還必須在基礎(chǔ)教育階段加強STEM學習與STEM經(jīng)濟的聯(lián)系(9)Jessica Gale，Alemdar Meltem and Newton Sunni，“Exploring critical components of an integrated STEM curriculum：An application of the innovation implementation framework”，International Journal of STEM Education，No.7，2020，pp.5-17.。而構(gòu)建基礎(chǔ)教育階段STEM學習與STEM經(jīng)濟的橋梁，對于蘇格蘭中小學而言，除維持現(xiàn)有的跨機構(gòu)合作學習項目外，還應進一步加強學校與雇主，即企業(yè)之間的聯(lián)系。

中學STEM教育往往是通過開展職業(yè)教育項目的方式來增加學生與企業(yè)交流的機會。以“發(fā)展青年勞動力”(Developing the Young Workforce，DYW)項目為例，該項目在中學的初期階段便為蘇格蘭青少年提供了職業(yè)選擇的周期性課程和活動，同時邀請STEM相關(guān)企業(yè)的工作人員為學生講解其對應STEM職業(yè)的發(fā)展前景與未來規(guī)劃，并且在課程結(jié)束后持續(xù)為中學生提供STEM就業(yè)指導服務，希望以此挖掘和激勵有意愿從事STEM工作的蘇格蘭青少年。此外，DYW項目在校企STEM交流方面也起到了紐帶作用?！矮C犬汽車挑戰(zhàn)賽”(The Bloodhound Rocket Car Challenge)是DYM項目針對中學生開展的STEM創(chuàng)新能力挑戰(zhàn)賽，學生在比賽中設(shè)計、構(gòu)建汽車模型，以競速的方式進行評比，且評委主要由汽車工程相關(guān)企業(yè)的技術(shù)人員擔任，以增加STEM專業(yè)人員與中學生互動的機會。

起初由于人們對于小學STEM教育與社會環(huán)境接軌的必要性認識不足，相比中學而言，蘇格蘭小學STEM教育與企業(yè)的互動交流起步較晚。此外，小學生處于心智發(fā)展尚未成熟階段，無法通過直接為兒童提供與企業(yè)交流機會的方式來建立校企聯(lián)系。因此，小學階段STEM主要在教師層面構(gòu)建與企業(yè)的互動關(guān)系。例如，小學與企業(yè)聯(lián)合舉辦STEM實踐研討會，旨在為校內(nèi)教師講解企業(yè)中STEM相關(guān)技術(shù)的實際操作與應用經(jīng)驗，為教師們提供更多課堂實際案例，來增強小學STEM課堂的生動性，間接啟發(fā)兒童在STEM方面的潛在興趣。

(二)創(chuàng)新學徒制在STEM領(lǐng)域的應用

學徒制在蘇格蘭STEM教育中的體現(xiàn)方式包括基礎(chǔ)學徒制(Foundation Apprenticeships)、現(xiàn)代學徒制(Modern Apprenticeships)以及學位學徒制(The Graduate Apprenticeship)三種(10)Clarke Thomas，“The engineering sector student apprenticeship”，International Journal of Electrical Engineering & Education，No.42，2005，pp.107-117.。其中，現(xiàn)代學徒制和學位學徒制主要應用在成人教育領(lǐng)域中，旨在為已經(jīng)在STEM行業(yè)中工作的成年人提供繼續(xù)教育，發(fā)展職業(yè)技能。與現(xiàn)代學徒制不同的一點是，學位學徒制除技能培訓外，也為工作人士提供STEM學術(shù)方面的訓練，并在完成全部培訓后為其頒發(fā)對應的專業(yè)學士或碩士文憑。

學徒制在蘇格蘭基礎(chǔ)教育階段STEM中的應用主要是通過基礎(chǔ)學徒制的方式來體現(xiàn)的。基礎(chǔ)學徒制為學生提供結(jié)構(gòu)化的、以就業(yè)為導向的STEM知識與技能培訓，目前已經(jīng)開展的STEM培訓包括土木工程、食品技術(shù)、數(shù)字媒體技術(shù)和商業(yè)技能四大模塊?；A(chǔ)學徒制主要針對卓越課程高級階段(senior phase)學生，即蘇格蘭高二和高三學生開展，且參加學徒制培訓的學生大多有從事STEM工作的意愿但并不打算在學業(yè)上繼續(xù)深造。因此，以基礎(chǔ)學徒制方式進行的STEM教育相當于“崗前培訓”。具體來說，學生在選擇特定的STEM模塊后，以實習身份進入當?shù)鼐邆鋵W徒制參與資質(zhì)的企業(yè)中，跟隨技術(shù)人員在實操環(huán)境中對STEM問題進行處理和解決，從而獲得技術(shù)上的直接經(jīng)驗。高中生在培訓后可達到蘇格蘭學分與資格認證框架(Scottish Credit and Qualifications Framework)規(guī)定的行業(yè)認可標準第六等級(Level 6)，以此作為擇業(yè)依據(jù)和STEM資質(zhì)證明。

蘇格蘭將基礎(chǔ)學徒制作為STEM教育在卓越課程高級階段的開展方式之一，創(chuàng)新了學徒制在基礎(chǔ)教育階段的應用。一方面，基礎(chǔ)學徒制與蘇格蘭卓越課程進行融合，并作為STEM的授課方式和課程內(nèi)容供學生學習和選擇，豐富了學生在高中階段的發(fā)展選擇，同時由于基礎(chǔ)學徒制的學習與中學資格認證的學分和等級評定相聯(lián)，在一定程度上也提高了大眾對學徒制在基礎(chǔ)教育階段的關(guān)注度。另一方面，基礎(chǔ)學徒制拉近了現(xiàn)代學徒制與學校教育的距離，尤其在STEM教育中的應用縮短了工作場所和教室的跨度，使學生可以在不同環(huán)境中自由過渡。盡管學徒制最初設(shè)置的目的是為職業(yè)技術(shù)教育服務，但蘇格蘭中學對于基礎(chǔ)學徒制的嘗試進一步擴充了可應用學徒制的教育領(lǐng)域，同時也將蘇格蘭地區(qū)基礎(chǔ)教育理念、STEM教育理念和學徒制理念結(jié)合，體現(xiàn)出STEM在基礎(chǔ)教育階段的多元化發(fā)展趨勢。

(三)注重校外教育對STEM的推動

盡管STEM在蘇格蘭基礎(chǔ)教育階段的開展主要以學校教育為主，但運用多樣的校外教育形式推動STEM的實施也是蘇格蘭基礎(chǔ)教育的特征之一(11)Mark Trebian，“How to utilize internet contacts to enliven online courses and STEM curricula”，Journal of American Indian Higher Education.Tribal College，No.15，2004，pp.22-29.。目前，蘇格蘭教育部主要致力于開發(fā)面向中小學生的STEM在線學習平臺和戶外實踐活動，以網(wǎng)絡和自然環(huán)境作為實施校外教育的載體，也間接地創(chuàng)新和發(fā)展了STEM的學習模式。

在網(wǎng)絡學習平臺方面，蘇格蘭教育部官方推出的數(shù)字學習樞紐Glow面向蘇格蘭所有中小學生開放。Glow平臺不僅將STEM教學資源進行匯總，還為兒童和青少年提供免費的數(shù)字學習工具，如office 365、G Suite等。學生可以充分利用Glow發(fā)起小組活動或創(chuàng)建STEM自習室，不受時間、地點的約束，增加能夠促進同伴學習的互動機會。除面向中小學生的網(wǎng)絡學習平臺外，為幫助基礎(chǔ)教育工作者和兒童監(jiān)護人更好地開展STEM家庭教育，蘇格蘭西部大學在2020年1月開發(fā)的線上STEM學習單元中囊括了可供家庭教育選擇的STEM益智游戲和以兒童為主導的互動建議。這些資源和建議不僅能夠加強校外非專業(yè)人員對于STEM的了解，也可以幫助他們更好地應對家庭STEM教育過程中的困境。

在戶外活動方面，相比學校開展的STEM戶外實踐課程，校外教育的室外活動形式更加適用于蘇格蘭兒童，尤其是學齡前兒童。戶外活動可以充分利用自然界將STEM融入學齡前兒童的早期學習，在兒童自身對世界的好奇心和求知欲的驅(qū)使下，有助于兒童在STEM領(lǐng)域的啟蒙(12)Michael Harwell，Mario Moreno and Yadira Peralta，“The impact of design-based STEM integration curricula on student achievement in engineering，science，and mathematics”，Journal of Science Education and Technology，No.26，2017，pp.207-222.。蘇格蘭教育部在2020年2月發(fā)布的《實現(xiàn)理想：做自己》(RealisingtheAmbition：beingme)中表明要進一步推動關(guān)于兒童早期STEM學習的戶外實踐類活動，這標志著在未來幾年里蘇格蘭將持續(xù)擴大對該領(lǐng)域的開發(fā)和支持(13)Education Scotland，“Realising the Ambition：being me”，https：//education.gov.scot/media/3bjpr3wa/realisingtheambition.pdf(2020-02)，2022年9月30日。。比如，可以為兒童開展森林戶外活動，為孩子們配備數(shù)碼相機、手電筒等設(shè)備，讓他們在森林里觀察植物的過程中學會這些日常工具的使用。同時，從學習理論的角度來說，兒童對大自然的觀察可以促使其對自然現(xiàn)象背后的生物學原理產(chǎn)生初步認識，這樣在后續(xù)接受系統(tǒng)的STEM教育時，學生關(guān)于自身經(jīng)歷的記憶會被觸發(fā)，有助于學生自己將新知識與已有經(jīng)驗進行聯(lián)結(jié)，從而強化對課程內(nèi)容的理解。因此，蘇格蘭運用多元化的校外教育方式推動了基礎(chǔ)教育階段STEM的實施，并且將校外教育作為蘇格蘭兒童STEM啟蒙教育的手段，使學校教育與校外教育相配合，在水平范圍上形成連貫的STEM教育模式。

四、蘇格蘭基礎(chǔ)教育階段STEM的成效與爭議

自蘇格蘭在中小學開展STEM教育以來，在提升學生在STEM相關(guān)學科中的表現(xiàn)以及改善STEM的性別不均衡現(xiàn)象中均獲得一定成效，然而對于STEM在基礎(chǔ)教育階段的實施依然存在一些爭議。

(一)蘇格蘭基礎(chǔ)教育階段STEM的成效

1.提升學生在STEM方面的學業(yè)表現(xiàn)

以數(shù)學學科(數(shù)學與應用數(shù)學)為例，根據(jù)蘇格蘭學分與資格認證框架的官方統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，自2017年蘇格蘭STEM教育五年發(fā)展計劃實施以來，蘇格蘭學生通過SCQF等級五的人數(shù)由2017年的28 166人增長至2019年的29 873人，漲幅約為3%，盡管這與發(fā)展計劃中提出的預計到2022年通過SCQF這一等級的學生人數(shù)增長10%還有一定差距，但不可否認的是，STEM在基礎(chǔ)教育階段的開展提高了蘇格蘭學生在數(shù)學等STEM基礎(chǔ)學科中的表現(xiàn)。學業(yè)表現(xiàn)上的進步能夠大大增加學生在STEM方面的自我效能感(14)Meghan Condon and Amber Wichowsky，“Developing citizen-scientists：Effects of an inquiry-based science curriculum on STEM and civic engagement”，The Elementary School Journal，No.119，2018，pp.196-222.，換言之，中小學生對于STEM能夠感受到更多的成就感和自信。這種正向反饋對學生未來的專業(yè)和職業(yè)選擇會產(chǎn)生一定的潛在影響，對于擴充未來STEM領(lǐng)域的青年人才具有積極意義。

2.提高學生對STEM的認識和興趣

在基礎(chǔ)教育階段開展STEM教育使得更多蘇格蘭兒童和青少年對STEM產(chǎn)生了濃厚的興趣，并在興趣的驅(qū)使下進一步提高了對STEM的認識。這兩方面可通過近年來參加STEM競賽人數(shù)以及大學選擇STEM相關(guān)專業(yè)的人數(shù)反映出來(15)Scotland Government，“STEM strategy for education and training”，https：//www.gov.scot/publications/stem-strategy-education-training-scotland-third-annual-report/.(2021-05-05)，2022年9月3日。。在參加STEM競賽的中小學生人數(shù)方面，參賽人數(shù)在2017年和2019年的區(qū)間內(nèi)由45 787人增長至48 574人，表現(xiàn)出明顯的上升趨勢，這反映出蘇格蘭兒童和青少年有意愿接觸更多關(guān)于STEM的學習機會，并且能夠主動地將這種意愿付諸實際行動，側(cè)面肯定了STEM在基礎(chǔ)教育階段拓寬學生視野、激發(fā)學生STEM興趣的價值。在專業(yè)選擇方面，在2019年蘇格蘭學生中有51.7%的人在大學入學時選擇STEM學科作為第一專業(yè)，相較于2017年的人數(shù)占比(51.2%)表現(xiàn)出0.5%的增加，過半學生選擇STEM進行專業(yè)學習。這為未來蘇格蘭STEM年輕勞動力的培養(yǎng)打下了堅實基礎(chǔ)。

3.改善STEM教育的性別不均衡問題

性別不均衡現(xiàn)象一直是STEM教育發(fā)展過程中存在的主要問題之一。蘇格蘭STEM發(fā)展計劃明確提出，希望到2022年蘇格蘭全境范圍內(nèi)能夠顯著縮小在參與STEM教育和獲得STEM成就方面的性別差距。目前來看，蘇格蘭在基礎(chǔ)教育階段減小STEM性別分布差異上進展顯著。在2017年，參與STEM基礎(chǔ)學徒制學習的女生人數(shù)占比僅為8.1%，在2017年至2020年的區(qū)間內(nèi)女生人數(shù)一直表現(xiàn)出顯著增加趨勢，并且在2020年達到最大值(20.6%)(16)One Scotland，“Women and girls in STEM”，https：//onescotland.org/wp-content/uploads/2018/10/What-we-already-know-STEM.pdf.(2018-10)，2022年10月30日。，說明更多蘇格蘭未成年女生在中學階段選擇STEM。性別差距的縮小有助于“男性在STEM領(lǐng)域的參與和表現(xiàn)優(yōu)于女性”的傳統(tǒng)偏見逐漸消除，也能夠激勵更多女性加入到STEM的專業(yè)發(fā)展中來，從而進一步使STEM接近性別平衡。

(二)蘇格蘭基礎(chǔ)教育階段STEM存在的爭議

目前，關(guān)于蘇格蘭基礎(chǔ)教育階段STEM的爭議主要來自于教師的自信問題、STEM在課程中的地位問題以及STEM在貧困地區(qū)開展的問題。

1.關(guān)于教師自信問題的爭議

據(jù)蘇格蘭教育部在2019年對中小學STEM實施情況的調(diào)查顯示，一些在基礎(chǔ)教育階段從事STEM教育工作的教師對自己的課堂內(nèi)容和教學設(shè)計等缺乏自信。而教師如果在這種消極狀態(tài)下持續(xù)進行STEM教學，久而久之，這種自信感的喪失會融入課堂氛圍中，進而影響到學生的課程體驗(17)Mary Kienstra，“STEM lesson guideposts：Creating STEM lessons for your curriculum”，Mathematics Teaching in the Middle School，No.24，2018，pp.62-70.。在課堂內(nèi)容方面，蘇格蘭中小學教師往往對STEM的基礎(chǔ)學科，如數(shù)學等科學的基本知識表現(xiàn)出更多自信，然而對于工程和技術(shù)領(lǐng)域的內(nèi)容，大部分基礎(chǔ)教育階段的教師認為自己沒有完全駕馭課堂的能力。在教學設(shè)計方面，一些教師認為自己準備的STEM課堂實踐活動無法達到預期的效果，即通過學生的反饋來看并沒有通過活動的進行而促進他們對STEM課程內(nèi)容的理解。

由于STEM涵蓋在蘇格蘭卓越課程當中，而卓越課程在中小學，尤其是小學教育中強調(diào)知識的廣博性，即盡可能多地幫助學生拓寬知識面，而對于單一知識點或?qū)W科的學習深度有所保留(18)Peter Allison，David Carr and George Meldrum，“Potential for excellence：interdisciplinary learning outdoors as a moral enterprise”，The Curriculum Journal，No.23，2012，pp.43-48.。這一特征和要求也間接影響了教師在備課過程中對知識點的把控，教師潛意識中會對有深度和難度的知識點進行篩選，來保證STEM課堂的適齡性。因此，教師在不斷進行此類備課和每日的教學循環(huán)之后，自身對于STEM基礎(chǔ)學科的掌握會更加牢固，而對于專業(yè)性更強的工程和技術(shù)知識內(nèi)容會逐漸淡化，從而使得教師自身STEM的知識儲備不平衡，導致自信問題的產(chǎn)生。此外，由于基礎(chǔ)教育階段的STEM教師接觸具體工程和技術(shù)在實際環(huán)境中應用的機會有限，在一定程度上也限制了其對于課堂設(shè)計的創(chuàng)新性和獨特性，因此大部分活動只能基于課程大綱或教育部官方指導給出的建議和參考來進行設(shè)計。這不利于教師從STEM課堂中獲得工作的個人歸屬感和成就感，進而降低其教學的自信。

2.關(guān)于STEM在課程中地位的爭議

相比于蘇格蘭基礎(chǔ)教育階段卓越課程的其他科目，如讀寫能力、計算能力和心理健康等，STEM并沒有獲得同等的地位。這個現(xiàn)象一方面體現(xiàn)在STEM與其他課程的融合程度不高。將STEM的教育理念和內(nèi)容與其他學科進行融合實施的特征可追溯至蘇格蘭卓越課程改革的宗旨之一：為學生提供跨學科學習的機會。然而，在具體的教學環(huán)節(jié)中，教師并沒有真正將STEM的內(nèi)容融入其他科目中。換言之，讀寫課程的教師依然只基于本學科的教材和大綱進行授課，完全沒有花時間思考如何在讀寫課堂中滲透STEM的知識，比如思考如何將讀寫能力的培訓設(shè)置在園藝項目或工程項目中。即使一部分教師有意識地進行融合設(shè)計，但銜接性和最終的課堂呈現(xiàn)并不理想(19)Heather Skaza and Kent Crippen，“Teachers’ barriers to introducing system dynamics in K-12 STEM curriculum”，System Dynamics Review，No.29，2013，pp.157-168.。另一方面，STEM在中小學課程中的地位缺失也表現(xiàn)在STEM作為獨立課程實施時課時的減少。STEM課程時長減少的原因很大程度上源于中小學在STEM課程領(lǐng)導力方面存在的問題。首先，學校管理者在課時分配的過程中“默認”了STEM的課時要少于其他基礎(chǔ)學科的事實，因此在課時安排的制度層面上便已經(jīng)出現(xiàn)了分配不均衡現(xiàn)象。其次，該現(xiàn)象也反映出學校領(lǐng)導對STEM課程的重視程度不足。這種態(tài)度會進一步傳遞給教師和學生，最終給STEM在全校范圍內(nèi)的課程地位帶來消極影響。

3.關(guān)于STEM在貧困地區(qū)開展的爭議

由于STEM相關(guān)學科的發(fā)展與當代社會、經(jīng)濟的發(fā)展密切相關(guān)，因此學生在進行STEM學習時需要接觸更多有關(guān)當下科學技術(shù)發(fā)展的動態(tài)前沿信息，而這為地處蘇格蘭貧困地區(qū)的中小學設(shè)置了難題。在STEM的教學設(shè)備方面，以基本的數(shù)字設(shè)施、網(wǎng)絡鏈接和教室多媒體為例，一些蘇格蘭貧困地區(qū)學校甚至不具備在課堂上為學生通過網(wǎng)絡展示充滿設(shè)計感的世界建筑的條件，盡管近年來蘇格蘭學會團體(Scottish Learned Societies Group)提出要大力發(fā)展蘇格蘭范圍內(nèi)的“STEM資本”(20)Van Nuland，Elissa Hall and Natalie Langley，“STEM crisis teaching：Curriculum design with e-learning tools”，F(xiàn)ASEB BioAdvances，No.2，2020，pp.631-637.，(“STEM資本”主要包括STEM的硬件設(shè)施、人力資源等)，已經(jīng)加強了對蘇格蘭偏遠地區(qū)，尤其是貧困地區(qū)STEM硬件設(shè)施的改善，但根據(jù)蘇格蘭教育部統(tǒng)計的數(shù)據(jù)顯示，貧困地區(qū)的“STEM資本”與發(fā)達地區(qū)相比依然存在很大差距，且地區(qū)的貧困程度與兒童和青少年參加STEM教育的人數(shù)呈負相關(guān)趨勢。同時，一些處于地理劣勢的極度貧困地區(qū)學校也會因為路程或項目運轉(zhuǎn)經(jīng)費不足的問題而限制了學生接觸STEM前沿的機會。一名來自蘇格蘭西洛錫安郡的中學計算機教師說，蘇格蘭地區(qū)每年都舉辦關(guān)于網(wǎng)絡安全的圣誕演講，但往往此類大型集會都在蘇格蘭主要城市，如愛丁堡、格拉斯哥等舉辦，而西洛錫安郡的學生往往會因為車費問題而放棄這種能夠現(xiàn)場聆聽和與外界溝通的STEM學習機會。

五、總結(jié)與啟示

蘇格蘭對改善STEM在基礎(chǔ)教育階段實施過程中的問題進行了初步嘗試。首先，為提升教師的教學自信，蘇格蘭進一步加強了對中小學科學教師的培訓(21)Morag Findlay，“Science teacher education in Scotland”，Glasgow：Strathclyde，2017，pp.27-43.。培訓在推廣學科融合理念的基礎(chǔ)上，運用實際教學案例為教師說明STEM課堂中可能出現(xiàn)的問題及解決辦法，并提供大量課堂設(shè)計的新思路，以供教師選擇。其次，為提高STEM的課程地位，蘇格蘭計劃推動STEM與人文學科的融合(22)Scottish Science Advisory Council，“Science education：enhancing support for schools through collaboration”，https：//www.scottishscience.org.uk/sites/default/files/article-attachments/SSAC%20Science%20Education%20Report_0.pdf，2021年11月24日。。不僅實現(xiàn)傳統(tǒng)科學與社會科學的互涉，也使學科邊界越來越淡化和模糊，以此弱化“課程地位”的存在性。最后，為緩解STEM教育在貧困地區(qū)開展的難題，蘇格蘭不僅從財政政策上加大對貧困地區(qū)STEM教育的資金撥款，也在實施上通過聯(lián)合發(fā)達區(qū)域的學校和機構(gòu)，開展更多針對貧困地區(qū)STEM教育的話題交流與合作項目(23)Royal Society of Chemistry，“Primary science teaching in scotland：The importance of Subject knowledge”，Edinburgh：the Royal Society of Chemistry，2014，pp.1-6.。但這些措施是否能夠真正長遠地改善蘇格蘭基礎(chǔ)STEM教育存在的問題，還應進一步關(guān)注。

英國蘇格蘭地區(qū)從地區(qū)發(fā)展的現(xiàn)實需求出發(fā)，將學生自身STEM素養(yǎng)的提升和能力的培養(yǎng)置于首位，不斷推動STEM在當?shù)鼗A(chǔ)教育階段的實施，在形成具有蘇格蘭特色的STEM教育同時，對其發(fā)展趨勢進行了初步探索，為其他國家提供了豐富的經(jīng)驗與啟示。

(一)以產(chǎn)學合作為基礎(chǔ)，促進STEM的知識創(chuàng)新

無論是加強中小學與企業(yè)的聯(lián)系還是基礎(chǔ)學徒制的應用，均體現(xiàn)出蘇格蘭基礎(chǔ)STEM教育注重產(chǎn)學合作的特征。學校與企業(yè)基于提升STEM教育質(zhì)量的共同目標，在合作的過程中必然存在著STEM學科知識的流動與遷移，并伴隨信息的傳遞與整合，這種合作方式擴展了STEM知識的應用邊界，并對科學知識的創(chuàng)新有著積極意義(24)劉寶存、莊騰騰：《美國高等STEM教育教學模式與方法改革：動因·策略·啟示》，《清華大學教育研究》2021年第5期，第30—39頁。。此外，由產(chǎn)學合作研制的科技成果和STEM理論的創(chuàng)新能夠為合作雙方及蘇格蘭地區(qū)帶來良好的經(jīng)濟效益，這與蘇格蘭地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略相契合。當前，我國STEM教育在中小學仍然以學校為主體、以課堂為媒介、以STEM的理論學習為主要目的，而課堂實踐環(huán)節(jié)的設(shè)置還有待提高。因此，我國可充分利用科技企業(yè)在STEM實踐方面的獨特優(yōu)勢，加強校企合作，開發(fā)適用于基礎(chǔ)STEM教育的實踐活動，在豐富STEM課程內(nèi)容的同時，為產(chǎn)學合作、產(chǎn)學交流提供更多機會，使STEM知識在碰撞中得到創(chuàng)新。

(二)以STEM教育為手段，全面提升學生科學素養(yǎng)

蘇格蘭在基礎(chǔ)教育階段開展STEM教育，不僅提升了學生在STEM方面的學業(yè)表現(xiàn)，使學生掌握科技領(lǐng)域的基本知識，了解科學的最新發(fā)展動態(tài)，也進一步提高了學生對STEM的認識和興趣。相比學科內(nèi)容的習得，知識經(jīng)濟時代對科技人才的要求更加強調(diào)其科學素養(yǎng)的形成(25)邵容與：《科學素養(yǎng)如何通過課程落實——基于施瓦布科學課程觀的思考》，《宜賓學院學報》，http：//kns.cnki.net/kcms/detail/51.1630.Z.20211111.1600.002.html，2021年11月24日。。在基礎(chǔ)教育階段，培養(yǎng)學生對科學探究的興趣，樹立正確的科學觀念有助于其在高等STEM教育中形成積極的情感態(tài)度價值觀，明晰STEM科學對社會的作用，進而成為具備較高素養(yǎng)的科技人才。提升公民的科學素質(zhì)，培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”是我國創(chuàng)新型科技人力資源建設(shè)的重要特征之一，也是我國中小學科學教育改革的總目標(26)丁邦平：《全球化視野下學校科學教育改革的觀察與反思》，《湖南師范大學教育科學學報》2021年第5期，第10—17頁。。但我國科學課程在實施中仍然面臨著過分注重知識的教學與評價，尚未找到一條適切學生科學素養(yǎng)提升的道路。蘇格蘭基礎(chǔ)STEM教育中對學生科學素養(yǎng)的重視在取得初步成效的同時，對我國繼續(xù)探尋中小學STEM教育的發(fā)展方向具有一定的參考價值。

(三)以系統(tǒng)搭建為途徑，推動STEM教育的融合發(fā)展

學科融合是目前科學技術(shù)發(fā)展的趨勢，也是社會發(fā)展對科學學科提出的新要求(27)嚴曉梅、翟俊卿：《后疫情時代走向科學、環(huán)境與健康相融合的科學教育——與國際著名科學與環(huán)境教育專家Justin Dillon教授的對話》，《比較教育學報》2021年第5期，第3—12頁。。蘇格蘭以系統(tǒng)構(gòu)建為途徑，推動基礎(chǔ)STEM教育的融合發(fā)展，這種融合不僅體現(xiàn)在教育者與產(chǎn)業(yè)的相互配合，也包含了科學學科內(nèi)部及外部與其他學科種類的交叉。系統(tǒng)搭建使蘇格蘭能夠更加明晰基礎(chǔ)STEM教育系統(tǒng)中各實體的結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系，也能夠?qū)⒃撾A段的STEM教育置于蘇格蘭整體教育系統(tǒng)中，以更為宏觀的角度明確基礎(chǔ)教育階段實施STEM的意義與價值。我國中小學科學教育致力于打造綜合的科學課堂，但在融合過程中由學科交叉與學級銜接等產(chǎn)生的實際問題尚未得到妥善解決(28)丁邦平：《STEM教育：國際趨勢與中國探索》，《中小學信息技術(shù)教育》2019年第Z2期，第26—28頁。。STEM是一種整體的教育。因此筆者認為，我國可加強對中小學STEM教育系統(tǒng)構(gòu)建的理論研究，對其在教育系統(tǒng)中扮演的角色進行思考，同時探究系統(tǒng)中其他教育成分對基礎(chǔ)STEM教育發(fā)展的作用，對推進我國STEM教育的融合發(fā)展、探尋基礎(chǔ)STEM教育的中國模式具有積極作用。