全民科學素質行動

近些年來，關于STEM的讨論确實很多。但是大家卻有些各說各的，似乎STEM教育就沒有1個明确的概念或者界定。既然STEM教育已越來越重要，是教育工作者乃至教育界都逃不掉的話題，那我們就必須弄清楚它的概念和内涵。如果連它是什麼或者是什麼意思都不弄清楚，又何談讨論它、理解它、采納它，最終實踐它和發展它呢？

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所以，我們首先需要為大家更好地講清什麼是STEM！本講開始，我們将用2〜3講的篇幅達成此目标。

認清STEM教育概念的關鍵：不直接談概念而從曆史講起

一件事情的發生，必有其因果淵源。世上萬事萬物，欲了解其究竟，最好的辦法是從其發源開始，通過追溯其根源和淵源而更清楚地了解其發生原委和來龍去脈。STEM亦是如此。

其實STEM已很早存在于人類的認識和實踐活動中，隻是因一直沒有明确界定而相對模糊。

按其本義，STEM首先當然涉及到4個字母為首的英語單詞所代表的科學、技術、工程和數學。那麼它們為什麼要放在一起說呢？

大家肯定都知道這樣一種曆史客觀事實，即與科學、技術、工程和數學有關的人類認識和發展一直與人類社會的發展在同步進行着，甚至是一直在推動着人類社會的發展。所以自古以來STEM一直存在，隻是相對地以一種各自獨立認識和發展的角度持續演化，如單獨的數學發展、單獨的科學進程等。

但同時我們也不可否認，人類在其自身發展的曆史上其實已經感覺和關注到STEM彼此之間的邏輯關聯性和規律性，很早就意識到這種彼此之間的依存和遞進規律可用于更好地推動世界的發展，并已處處使用，貫穿于已有的人類與自然界的交互行為中，隻是缺了一個将其明确界定和描述出來的方式，以至于直到近代仍處于朦胧感覺狀态，這一曆史可謂很長。

但是，至少可以說，人們在邏輯上所得到的認識是較為明确的，即明确認識到了“科學”（規律或原理）首先通過人們探索自然世界被獲得和認知，然後“技術”依據科學基礎被研究發展起來，繼而“工程”就在逐步綜合優化使用各種技術完成某種目标建設中得以形成。在這其中，“數學”自然被利用到了，因為完成“工程”中自然需要各種定量和計算保證目标的準确性，且科學和技術本身也是具有定量化特性的。

正是因為有了這種朦胧的關于STEM的整體認識，人類從很早的時候才會不自覺地遵循着從發現科學規律到利用規律創生技術，再到使用技術發明工程化的人工物品的全過程。

近代出現的許多典型事例可為此曆史客觀事實作例證。例如，愛迪生等著名的科技天才們能夠發明出電燈、電話、蒸汽機、汽車等大量科技新品，完全可以說是這種規律性作用于發明過程的産物，這些産物使得人類社會在近200年的時間内取得了輝煌的發展。

圖1是1張有關愛迪生在發明過程中開展研究的照片，從中我們隐約可見STEM的關聯性邏輯所決定的發明過程。當然，在這些過程中，科技天才們個人認識漸次遞進的作用更明顯，相對而言僅能一定程度地顯現出STEM内在關聯性的強烈影響。

STEM因為近現代人類的2個典型發展曆程而彰顯出其内在關聯性邏輯的強大能力與競争重要性

在近現代的2個典型發展曆程中，STEM的内在關聯性得到了更清晰的體現，可以說極為鮮明地彰顯了它短期内促進世界高速發展的強大能力，更顯現出它對競争的重大影響力。

第1個典型發展曆程是發生于上個世紀并持續較長時間的第二次世界大戰，尤其是美國所經曆的進程所呈現的，大批的科學家、工程師、技術人員和數學家因戰時緊迫需要發展大量的軍備和武器而集聚在了一起，在短期内合作實現了曆史上最密集的科技進步，由此形成了大批科技新品的誕生和不斷改良。

美國和盟軍的最終勝利最為充分地展現了創新發明背後的STEM内在關聯性，使得人類首次這麼強烈地意識到主動遵從科技發展邏輯從而提高國家和民族競争力的必要性。這也是美國此後一直愈加重視STEM的核心原因之一。

圖2形象地給出第二次世界大戰武器裝備快速發展的影響效果。

第2個典型發展曆程是1957年10月4日蘇聯成功發射了世界上第1顆人造地球衛星，之後引發了一系列國際性競争發展。這也成為美國後來大力發展STEM教育的導火索之一（圖3）。

第1顆人造地球衛星的上天，不僅标志着人類航天時代的開始，而且也意味着美蘇之間的登月競賽及後來長期空間競争的悄然展開。在此過程中，美國因為震驚地感到巨大的落後性而形成了舉國性的反思。最終他們認識到，還是自己在從科學到國家競争的各方面落後了，尤其是在科學教育和數學教育方面的落後導緻的（關鍵是為什麼很重視卻還是落後了，這是後面引發STEM教育的關鍵）。

于是，在此後相當長的時間内，美國傾注了強大的力量實現依靠加強STEM集成而形成的科技發展的促進，并持續重點推進科學／數學教育與工程技術實現的結合。其中，美國國家航空航天局（NASA）的成立，明确NASA也重點負責推進科學與數學教育是其最明确的标志。

本文原載于《中國科技教育》2018年第11期“專欄”欄目，作者向世清，有删減。

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