STEM教育的深度解读（一）

各位，“STEM教育与科技教育/基础教育专栏”延续到今天，我们已经基本将STEM教育的基本面和基础面内容一一解读完毕。从这一讲开始，我们将进入STEM教育的深度内涵和规律的深入解读阶段（特别提醒：请大家一定要将前面的各讲再度温习熟练。否则，您在理解和接受以后的各讲内容上会存在一定的障碍。笑）。

那么，在这深入解读的新阶段，我们从哪里讲起呢？我想，讲清楚STEM教育的内涵和外延是有关其应用范畴更进一步明确的最关键和最佳的起点。大家应该立即能想到，STEM教育的出现实际上就是与有关科学教育的完备性的思考而缘起的，这是阐述STEM教育内涵和外延的“起跑线”。所以，这一讲我们从科学教育的完备性讲起（大家可回顾本专栏系列的开始几讲中有关STEM教育起源的内容）。

前一讲，我们非常清晰突出并且十分肯定地强调了最重要的一个核心原则，没有探究也就没有STEM。这代表了一种基本的概念，即在STEM中探究是一种必需的元素、成分、支撑、基础或者更多的承载方式。我们进一步指出，这个原则可以适用至几乎基础教育的所有过程，任何学科、任何阶段都必须应用好这一基本的方式——探究。事实上，这一原则所指向的意义，即“探究带来的就是科学”，里面已经隐含了科学教育的完备性基础概念。顺着这一思维，这一讲，我们开始更为深刻地说明“什么才是真正的科学教育”，以及“当前的科学教育已经逐渐转型至完备的要求”。在今后的多讲中，我们不仅会阐明这两个核心的观点，而且会就其所关联的科学教育、科技教育和科技创新教育的发展趋势给出更为深入的阐述。您会看到，这些后续的内容，都指向一个更为关键的要求的反复澄清，那就是当前的科学教育不仅已比过去任何时候更需要完备实施其完备的要求，而且STEM教育是科学教育在当代的接近最佳体现和实现形式，当代的科学教育必须至少达成合格的STEM教育。否则，不够完备的科学教育将进一步使得我们当代社会的人才出现更为基础的内涵缺失和发展可能。

关于“什么是科学”及“什么是科学教育”（注：以下的“科学教育”在不特别指明的情况下，都包含有概括科技教育、科技创新教育等在内的广义含义），迄今为止国际上已经有很多的研究、定义和诠释，有兴趣的您可以通过查阅资料文献做更多的了解与研读。本系列专栏在前述也多次给出了相关阐述（这里可作为复习，但有着更为专门的深度剖析）。限于篇幅，这里对科学教育发展历史上的有关内容不作更多的梳理性描述，也不苛求学术上更为严谨和规范的准确描述（实际上到目前为止也没有），我们只给出其在内涵上相对更为完备的理解性定义和阐释。这样能够接近最大程度地让大家对“科学教育”有更好的完整了解和理解，对其做到不含糊、不歧义、不误解、不断章取义等，因为这是这里最终的解读目标。

截至今日，我们可以用如下各项的总成基本定义科学（广义包含技术、创新等）：①有关科技知识和创新知识的总和；②有关科技技能和技术的认知与应用能力；③有关科技方法和思维的综成；④有关科技认识的态度和习惯的素养；⑤有关科学探究、研究和应用的逻辑和方法论；⑥有关应对和处理任何事务的正确过程论；⑦有关解决问题和应用创新的基础路径与过程方法论；等等。很明显，这是一个大包集，绝不能仅仅以知识量的多少单独衡量。按照过去流行的说法，它至少是知识、技能、情感的三维度总成。而按照当前的说法，它更是意味着包含了核心素养发展的全面要求，即四个要素：科学观念、科学思维、探究实践、态度责任，如图1（参见2022年4月国家颁布的《义务教育科学课程标准（2022年版）》）。

由这样的总成定义的“科学”概念，就形成了科学教育应该具有的完备要求。很显然，这与当前大家对科学教育的认识差别明显。在大多数人的眼里，科学教育就是像当前的应试教育那样，学到可以应试的足够多乃至更多的科技知识，然后达到所谓的“什么都知道"。学好的标准就是考卷上的题目都能答出来，满分意味着“学会了科技”（教育的要求一定不是这样的，只是我们的应试教育多年极致化发展后让真正的要求曲解变成了这样一种感觉，最后成为一种所谓的“卷”）。这样的认识即使在很多教师之中乃至校长之中亦是如此。

简单地说，偏应试型的科学教育首先从内容上就缺失了大部分内容的教学完成，更不用说达到深度的学习和掌握。您可以简单地对比一下上述关于科学的各项内容点，当前的科学教育达成了几项？事实上，连各分项都没有分别教育完全，就更谈不上各分项综成和融合要求下更高层面的教育要求的实现了。所以，这样的必然结果是，有关科学教育的基本面和更高层面的认识、实践和达成都显得没有足够的成效。我们必须认识到，正是因为上述偏应试型的普遍性认识，从基本面上就导致当前我国绝大部分科学教育呈现出了典型的问题现状和格局，即与发展的要求相比，当前的科学教育实在是一种不够完整、不够全面、不够充分、不够适应、不够协调、不够公平、不够合格、不够发展的科学教育。我们应该警醒地看到，类似应试教育展开的认识正是我国近几十年来科学教育远远达不到应有效能的根本原因，甚至在某种意义上，当前的科学教育已经成为了本身就是不充分、不适应、不协调、不合格然后是不正确的科学教育。

为了让大家强化上述有关完备性的认识，以下为大家给出一个有助于深度理解的新角度阐释。从历史发展观的角度看，人类真正的科学教育可以说是从第二次世界大战左右才出现和开始的，在此前科学教育基本都只能算是一种有着缓慢、局部、零星、零散和反复等特征的教育发展进程（也可以算是一种量变积累的长期过程，至少持续了数百年之久）。

了解“二战”发展历史的人们都知道，“二战”以前，世界各国武器出现了新的萌芽性高速发展，但还没有真正出现大幅度和大规模的爆发性创新突破。正是“二战”的国家级世界性竞争，尤其是苏联被德国侵略而被动应战后，以及美国因珍珠港事件宣布参战后的两个转折点，苏联和美国以超常态的方式迅猛发展武器科技，全方位检索和推进了人类当时已有的科技，一下子使得高科技武器发展需求将科技的作用、能力等彰显到了极致（如图2示意），也因此一下子使得“二战”在短期内将科学教育摆到了真正的重要位置（在美国、苏联、德国、日本的发展中无不如此），其中尤其是对科技人才的迅速培养、成长和具备更是直接促进了现代科学教育的真正发展。在那一阶段，科学教育完全开始呈现出与以往不一样的格局和特征，例如要求完成系统性培养、综合性应用、实践性操作、跨越式创新、突破式竞争等以前完全没有也不可能实现的特征。在这样的特征综合要求下，只单纯掌握知识是很苍白无力的，一定要以应用为本质，以需求为目标，以创新为重点，以成功为终点，在学到并掌握知识后，真正用知识创新成功需求目标。这实际上是一个科技知识连同创新的“建立从知识到应用再到创新的适用与实用根本能力”的全教育过程与要求，其中也隐含了对科技态度和价值观的认识和教育要求，还隐含了科技在非科技领域的影响和作用，包括人们在日常生活中认识世界、理解世界和应对世界的方法论的提升和规范化的发展要求。

当我们认清这一点的时候，我们应该想到，今天的高科技发展竞争，从需求和紧迫性角度，一点也不输于“二战”前后的要求，更有“有过之而无不及”的感觉。退一步讲，即便没有紧迫性的对比感受，也一定能够感受到科学教育的完备要求就是从科技知识到科技创新的全掌握，而且其中更需要完成的不仅是知识的教学，而是思维、方法、技能、创新、价值观和科学探究方法论等的教学。