近年来，“STEM教育”无疑是教育行业中炙手可热的新名词。从幼儿园到大学、从校内到校外，几乎都可以看见STEM教育的身影。STEM教育是科学、技术、工程与数学教育的统称，出现于20世界80年代末的美国大学校园。在科学界和教育界的共同努力下，于21世纪初逐步进入基础教育，特别是2010年前后成为以美国、英国为代表的国际科学与技术教育新兴的教育实践和研究范式的主流。^[]随着STEM教育的发展，STEM被拓展为STEAM、STREAM、STEMM、STEM+等等不同的模式。其涉及的领域也从科学教育拓展到综合教育、信息技术、通用技术、劳动技术、校本课程、甚至校园文化的整体建设中。STEM教育已经开始影响传统的教育思想、教育方式、教育制度和教学规范，推动传统教育的变革。^[]

与此同时，由于对STEM教育的不同认识和理解，以及在教育实践中贯彻其教育思想有较大的难度，况且人们并没有现成的STEM教育规范和实施经验，STEM教育的发展也是困难重重，在不断摸索与实践中进行。可以说，对STEM教育发展的不断总结和重新思考是现阶段能帮助人们更好实践并推进STEM教育的必经之路。

对于从事基础教育的工作者而言，与“E”相比，STEM教育中的S、T和M要熟悉很多。而科学和数学更是基础教育的基础学科。那么，“工程”对于STEM教育意味着什么？又能起到怎样的作用？却是很多将要或正在开展STEM教育活动的从业者不甚清晰和困惑的。以下将从教学法的本质、从解决问题的过程、以及创造力培养三个方面对STEM教育中的“E”进行再思考。以期促进对“E”在STEM教育中的价值和意义的深入理解。

教学法的本质——从单一走向综合

STEM教育发展至今，其重要作用已经凸显。这不光是因为它是时代发展的产物，更是因为它代表着教育学发展逐渐演变后，由历史自身必然演变形成的一种优于过去所有教育方法和范式的“当前历史最优教育范式”，它是时代的各种要求与教育规律相互“博弈”后的自然成果和成就，是人们对教育的认识逐渐发展和提升的产物。它不仅影响科技教育，更影响基础教育。^[]

因此，从教育教学的本质来看，对STEM教育更深刻的认识是：STEM教育在本质上属于一种教学法的推进和发展。是从单一学科教育转向综合教育、从传统的传授式教学转向“以学生为中心”的教学法。这样的教学法能够为学生提供整体认识世界的机会，让他们把学习到的零散知识，变成一个相互联系的统一整体，以消除传统教学中各学科知识割裂，不利于学生综合解决实际问题的障碍。^[]

人类对自然的发现和改造从来就不是单一的事件，任何一门学科的发展都离不开STEM彼此之间的逻辑关联性和规律性。通过“科学”人们探索自然世界，获得相关的规律或原理；然后“技术”依据科学基础被研究发展起来，继而“工程”就在逐步综合优化使用各种技术完成某种目标建设中得以形成；而完成“工程”中自然需要各种定量和计算保证目标的准确性，且科学和技术本身也都具有定量化的特性。可见，STEM不仅具有各自的独立性，本质上更具有整体性，按照这种整体的逻辑认识世界（科学与数学）并改造世界（工程与技术）。^[]

因此，综合的以学生为中心的教学源于真实世界的复杂问题，需要让STEM的内在关联规律在对复杂问题的解决过程中发挥更大的作用。从这一视角来看：“E”是知识与能力转化的桥梁和过程、动因和目标、运用与迁移。关注教法的转变、关注知识的关联性推送、关注知识教育的循序渐进，是“E”连接S、T、M，以促进统一整体认识的形成。

解决问题的过程——形成方法论

总所周知，项目式学习（Project-Based Learning，简称PBL）是实现STEM教育跨学科特征的教学方法。基于项目的学习为学生提供了融入真实情境的体验，这些体验辅助学生学习，帮助学生对科学、技术、工程和数学个领域里的概念形成有力而逼真的理解。这种学习方式要求学生有批判性思维并且要善于分析，强化了更高水平的思维技能。

在项目式学习中，学生往往被要求以小组形式来共同解决项目中的复杂问题，在多数情况下，解决问题的可能方案并不只有一个，每一种解决方案都各有各的长处和局限。对于中小学生而言，这个过程不仅要拓宽知识面来通过对方案的测试，还要提升认知的深度，能够反思自己所提解决方案的长处和局限。STEM项目学习也被定义为模糊的任务，这个任务被置于丰富情境下同时具有明确目标，要求学生解决若干问题，通过学生完整的作品展示来考量学生对STEM所设计的各个学科概念的掌握情况。^[]

可见，重新理解STEM中的“E”，可以发现它与解决问题的过程密不可分。“E”的真实意义在于通过真实的工程问题创设了情境、提出了明确的有待解决的真实问题，并在解决过程的过程中通过工程过程中对S、T、M的自然关联与合成形成解决问题的方法论。“E”是人类面对真实环境的真实情景实际解决问题的常态模式；STEM教育的过程实质就是关注解决问题的过程、提升学生问题解决能力的过程。

创造力培养——E的意义在于开放

工程是应用数学、科学和技术领域的概念来系统地解决复杂问题的过程。它要求人们在应用科学原则的过程中要有创造性，才能得出更优的解决问题的方案。因为工程针对的是现实问题，这与学生个体、社会生活都有相关性，所以学生很可能会更有动力更深地理解数学、科学和技术课程。

工程过程是不同科学探究过程的另一种解决问题的过程。工程项目中包括的明确的任务要求、明晰的限制条件和制约因素，都是形成工程过程复杂性的因素。但与此同时，工程项目却又给学生提供在方法选择、材质选择、路径选择等方面的开放度。让学生更清晰的看到解决同样一个问题存在着多种可行的解决路径。因此，开放度带来了多样性、富有了创造性。学生可以在工程过程中思考如何能创造性的解决问题，或者在遇到具体细节问题的时候思考如何自创出有用的新方法；开放度还带来了评价的多元化，促进了学生用批判性思维去比较、分析不同解决方案的优势与不足，更有利于培养和提升学生的创造力和创新思维。

由此可见，STEM教育中的“E”有着非常独特而重要的位置和作用。它将像一条无形的纽带，将科学、技术、数学甚至个多的学科，与真实世界中的复杂问题串联起来，以实现从单一的学科教育转向综合教育的“以学生为中心”的教学法；也更大程度上实现对学生综合解决问题的能力和创造力的培养与提升。

参考文献:

^[] Rodger W. Bybee. What is STEM Education. Science[J]. 2010.,329:996.

^[] 叶兆宁 杨元魁. 创新与融合：STEM教育、创客教育、创客课程的在思考. 江苏教育, 2017.03:7-10

^[] 向士清. STEM教育及其关联的教育范畴[J]. 中国科技教育, 2018.10:70-71

^[] 叶兆宁. 美国优秀STEM课例评析及其本土化[J]. 中国科技教育, 2016.11:20-22

^[] 向士清. STEM教育之来龙去脉[J]. 中国科技教育, 2018.12:70-71

^[] [美]罗伯特·M·卡普拉罗等, 王雪华等译. 基于项目的STEM学习[M]. 上海科技教育出版社. 2016

作者：江苏省工程师学会STEM教育专委会副主任委员 叶兆宁