科學課上教師向學生展示等離子球。
STEM(科學、技術、工程、數學)教育作為培養創新型人才的核心教育模式,正經歷從學科聚合向能力本位的范式躍遷,并日益成為知識經濟時代全球重要教育戰略。在此背景下,歐盟聯合研究中心發布《STEM能力、挑戰與衡量標準》報告,期望通過梳理和分析歐洲STEM教育面臨的挑戰和現實發展需求,明確針對STEM教育未來質量提升的政策革新方向。
1 發展STEM教育的必要性
在國際視野下,STEM教育理念的內涵并非一成不變,而是一直在豐富。從科學、技術、工程和數學,到藝術元素融入,STEM教育進一步發展為STEAM范式,強調科學素養與人文素養的協同發展。歐盟聯合研究中心通過梳理STEM教育從多學科、跨學科到學科融合的演進歷程,深入探討了發展STEM教育的必要性。
首先,STEM教育通過整合科學、技術、工程和數學這四個各具特色但又緊密關聯的領域,倡導以問題為導向的跨學科人才培養模式。在這一融合的教育框架下,“數學”為其他STEM學科提供量化分析、問題解決和邏輯推理的基本工具;“科學”通過揭示自然規律,為技術和工程解決問題奠定理論基礎,深化人類對世界的理解;“技術”側重于科學知識的實際應用,“工程”則利用科學原理和數學模型進行設計和創新,以滿足社會發展需求,二者共同驅動現實問題的創造性解決。因此,STEM教育不僅能夠有效提升學生的科學素養、技術素養、工程素養和數學素養,更有助于其全面發展21世紀技能,包括批判性思維、溝通能力、協作能力和創造力等。
其次,STEAM教育理念的提出進一步拓寬了人才培養的維度。“A”代表藝術,涵蓋美術、人文藝術、語言藝術等。因此,STEAM教育在STEM基礎上,更加關注學生人文藝術素養的培育,強調運用人文藝術視角理解和闡釋世界,培養科技創新中的創造性表達、批判性思維和跨學科的理解與整合能力。在當前社會綠色化、數字化轉型背景下,STEM學科與藝術學科的知識和技能培養,共同構成未來創新型社會不可或缺的教育基石。
再次,新一輪科技革命和產業變革對人才的知識結構、能力素養提出了全新的、更高的要求。面對全球競爭格局的深刻調整,世界多個國家將科技人才的戰略儲備置于優先地位,并將其轉化為教育領域的實踐,大力推行“STEM+”教育。這一教育理念強調將學習與現實世界相關聯,意在培養具備學科融合思維的高水平創新型人才。這類具備綜合科技素養和深度創新能力的STEM人才,是應對氣候變化、公共衛生、資源短缺等全球性挑戰,推動可持續發展的重要人力資源和人才儲備。
2 歐盟STEM教育的現實挑戰
盡管STEM教育在全球范圍內得到廣泛發展,但在歐盟地區的推進仍面臨諸多挑戰。歐盟聯合研究中心提出,當前學生成績未達標、合格師資短缺、概念定義模糊和本土研究不足是歐盟地區STEM教育亟待解決的現實問題。
歐盟聯合研究中心根據多個教育評估工具提供的數據,指出歐盟多個國家的學生未能達到STEM技能基本熟練水平。例如,由經濟合作與發展組織(OECD)開展的國際學生評估項目(PISA)結果顯示,約30%的歐盟學生在數學上表現不佳,約25%的學生在科學領域表現不佳。此外,國際數學和科學教育趨勢研究項目(TIMSS)、國際成人能力評估調查(PIAAC)和國際計算機與信息素養研究(ICILS)數據均表明,社會經濟背景和性別差異顯著影響STEM教育效果。
根據多位學者的STEM教育研究和多項教育評估數據,歐盟聯合研究中心指出,歐盟教育系統中的數學、科學教師缺口較大,且大多數在職教師缺乏必要的STEM學科專業化知識和相應的教學培訓。師資短缺直接影響到實際教學效果,無法與官方教育政策形成有效對接。另外,歐洲中學階段普遍回歸學科分科教學,如物理、化學獨立授課,這與STEM教育倡導學科融合的理念相左。
不同國家關于STEAM概念存在模糊問題,導致課程設計、評估和科學研究的復雜性增加。最新研究表明,當前學界對“A”的詮釋除“藝術”外,也有學者主張其象征學習動機和興趣等態度(Attitudes),或是將其解讀為協作、批判性思維等附加技能(Additional Skills)。無論如何界定“A”,針對這類非認知技能當前仍舊缺少有效的評估工具,這無疑增加了STEAM教育實施中的具體障礙。
此外,關于STEM教育的相關研究缺少立足歐洲本土的原創性研究文章,多為地方經驗的討論性或總結性內容,這也在一定程度上限制了歐盟STEM教育的進一步發展。
3 歐盟STEM教育的提升路徑
目前,歐盟多數研究人員和決策者一致認為,STEM教育質量亟待進一步提升。為此,歐盟聯合研究中心提出了有針對性的破局路徑。
一方面,對于教育研究者而言,要對STEM和STEAM教育的概念進行清晰全面的界定,并構建多維度的標準體系,不僅要考量知識掌握程度,更要體現技能水平、學習態度和跨學科協作能力等關鍵要素,從而為課程設計、教學實踐和成效評估提供明確的理論基礎和操作指南。在此基礎上,研究者應著力開發既能保證學科深度,又能促進學科融合的課程體系,通過項目式學習、問題導向學習等教學策略,提升學生在復雜、真實場景中綜合運用STEM知識和技能解決問題的能力。同時,探索和開發更為全面和多元的新型評估工具,并將批判性思維、創造力、溝通能力和協作能力等重要的非認知技能納入評價體系,以便更加準確地反映學生的綜合發展水平。同時,加強歐洲本土化STEM教育研究和應用項目,尤其要注重采用嚴謹的實驗設計和長期跟蹤研究方法,以積累更為可靠的、基于具體情境的實證研究數據,為制定更具針對性和有效性的教育政策提供科學支撐。
另一方面,對于教育政策制定者而言,要著力于四個關鍵的政策行動方向。一是提升教師STEM教學能力。為此,政策應大力支持針對教師的跨學科教學培訓,使其能夠有效整合科學、技術、工程、數學、藝術和其他不同學科領域的知識和方法。同時,應提供先進的教育技術工具和資源,并鼓勵和支持教師進行創新性教學實踐,從而全面提升其專業素養和課堂教學的有效性。二是實施有針對性的干預措施以縮小STEM教育差距。例如,通過設立獎學金、提供專門的輔導項目等方式,幫助經濟困難的學生渡過難關,無障礙接受優質的STEM教育;制定專門政策,提升女性在STEM領域的自我效能感和參與度,打破性別壁壘,促進STEM教育公平和性別平等。三是充分利用公共科學活動、大眾媒體宣傳、社區項目等多種渠道,普及STEM教育的重要性,提高公眾的認知度和支持度,從而激發學生和家長的學習熱情和參與意愿。四是積極推動政府部門與學校、研究機構、企業之間的深度合作,構筑起緊密協作網絡,整合多方資源,發揮各自教育優勢,共同設計、實施和評估STEM教育項目,以確保其可持續發展,并最大限度地發揮其在培養創新人才、推動社會進步方面的價值。
(作者單位:南京師范大學,董曉波系南京師范大學教授、博士生導師)
《中國教育報》2025年07月10日 第07版
作者:李亞芬 董曉波
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