STEM理念融合与教育装备创新

融合STEM教育理念的中美教育发展策略概述

STEM是Science(科学)、Technology(技术)、Engineering(工程)以及Mathematics(数学)四门学科首字母的缩写，1986年美国国家科学基金会最早将该四门学科称为STEM教育，成为一种“后设学科”的统称。虽然源于四门学科，但STEM素养并非是学科素养之间的简单组合，而是通过学科融合将原本分散、独立的学科形成一个整体，强调在研究客观世界过程中的多维度、立体化探究实践、综合分析和解决问题的能力，同时更突出创造性思维的培养，让学生们更全面立体地认知世界。一个STEM课堂是让学生在“杂乱无章”的学习情境中着力提升设计能力、批判性思维和问题解决能力。这种复杂的学习情境包含了多种学科知识[1]。这类STEM课堂实质是更强调跨学科、跨领域的项目研究和教学体验创新。

在美国2006年国情咨文《美国竞争力计划》中明确提出，知识经济时代教育目标之一是培养具有STEM素养的人才，并称其为全球竞争力的关键，由此推动了STEM教育的大投入与大发展，不断涌现出

各种各样的STEM初中、高中。2011年，奥巴马政府在新版《美国创新战略》中指出，美国未来的经济增长与国际竞争力取决于其创新能力。倡导创新教育行动，要求公共与私立部门合作，致力于加强科学、技术、工程和数学(STEM)教育。时至今天，欧洲部分发达国家、美国、加拿大、澳大利亚、中国(含港台地区)都有专门教育科研机构对STEM教育进行研究，美国航空航天管理局以及乐高这样的国际企业、FIRST等国际工程教育组织也积极开发了专门的STEM课程资源。英国CIE剑桥全球统考和美国AP课程考试也将理化生等科学实验课程资源纳入其考试内容当中，因此STEM课程资源也进一步延伸到国际教育中去。

我国《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》将“坚持能力为重”列为四大发展战略之一，强调要“优化知识结构，丰富社会实践，强化能力培养，着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力”，倡导“知行合一”。《基础教育课程改革纲要》则强调要充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。最新公布的2011版义务教育物理、化学和生物课程标准等也分别强调了科学探究和实践能力的重要性；教育部教学仪器研究所2013年正式更名为教育部教育装备研究与发展中心；而最新《中小学实验室规程》中明确了实验室概念的广义定位，即学科教学的专用场室为实验室，将实践实验教学范畴进一步从理化生扩展到学科专用场室所服务的多学科教学中去。这些变化足以反映教育装备工作已从单纯的“建、配、管、用”向更大范围、更广职能的教育装备改革与创新方向发展。

党的十八届三中全会在深化教育领域综合改革中强调：“增强学生社会责任感、创新精神、实践能力。构建利用信息化手段扩大优质教育资源覆盖面的有效机制。统筹城乡义务教育资源均衡配置，实行公办学校标准化建设等。”这些要求反映在教育装备领域，一方面强调要通过统一标准、统一规范教育装备建设行为实现教育资源均衡配置，另一方面也要注重应用信息化等手段建设创新型的学习环境和学习工具，最终是更好地优化学科教学，促进教育公平。此外在考试改革方面，强调“探索全国统考减少科目、不分文理科”的转变，其实质是更多地强调综合，即人才培养目标将更为重视能够适应21世纪兼具跨学科人文与科学综合素养的、具有创新精神与实践能力的复合型创新人才的培养。

综上所述，从中美教育改革和发展趋势来看，由于STEM教育以科学、技术、工程、数学教育为主，着眼于复合型创新性人才的培养和创新实践能力的提高，同时融合STEM教育理念所创设的学习环境和工具更多地融入了多元教育理念、创新型学习环境、跨学科实践教学、体验式学习等装备创新实践要素，符合我国坚持以能力为重的教育发展战略和国际人才竞争力发展的方向，因此必将成为我国推进教育改革和装备创新的制高点，成为教育装备工作者重点关注的热点内容。

融合STEM理念的教育装备理论基础与学习功能分析

在教育装备工作实践中逐步融合STEM教育理念，首先要理解什么是教育装备，然后在其理论基础上分析有些理论及其学习功能可以支持STEM理念，从而探索出促进STEM理念与装备实践融合的方法和途径。目前国内教育装备的定义有多种，综合各方文献提炼出一个较为通用的说法，即“教育装备是指实施和保障教育教学活动所需的软、硬件(教具、学具、器材、设施、场所)及其配置过程、应用与管理有效组成起来的系统”[2]。教育装备是教育改革和发展的物质基础，是实施素质教育、推进课程改革和实现教育现代化的物质、技术保障，是学校办学的基本条件之一。教育装备水平已成为衡量教育现代化水平的重要标志。与教育装备范畴相关的理论基础有系统科学、全寿命装备管理学、装备效益学、现代教育技术、体验式教育、多元智能教育等。