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翻译：陈信宇 东大生医学院脑与学习科学系 作者：Lyn D. English  背景 这篇评论受Yeping Li（2014）社论的启发，其在当前单一学科的研究中加入多学科视角。在这篇评论中，我主张更关注于STEM的整合，并更加平衡地关注每一个学科以促进STEM学习。 当前关于STEM教育的性质和需要发展的能力的说法还存在争议。随着对整合STEM关注地增加，我们需要及时探讨与STEM及其学科整合相关的问题。 对STEM和整合STEM的观点 关于STEM教育和整合STEM的概念，一直以来存在不同观点。加利福尼亚教育厅于2014年提出了一个比较广泛的定义：“[STEM]… is used to identify individual subjects, a stand-alone course, a sequence of courses, activities involving any of the four areas, a STEM-related course, or an interconnected or integrated program of study.”在这个定义里，STEM不是一个限定概念，即STEM可以是一个独立的课程，或是一系列的课程。 交叉是STEM整合视角的主要特征，尽管在整合的定义上，学科交叉的程度有很大的差异。在Honey（2014）国家科学院新闻报告——k-12整合STEM教育：现状、前景和研究议程中，提出了对整合的基本定义“在复杂的现象或情况中，学生需要使用多学科的知识和技能”。在Vasquez（2013）的研究中提出了关于STEM整合的更全面的观点（见表1），整合随着各学科之间的相互联系和相互依存关系的发展而加深，不同的交叉形式在不断加深的整合水平中表现出来。 表1不断加深的整合水平（Vasquez，2013）
近年来，人们对交叉学科和跨学科的整合STEM关注越来越多。例如，美国2014年STEM Task Force报告指出，STEM教育不仅仅是对四个学科的一个整合，而且包括链接各学科的真实情境、问题式学习。该报告认为，学科不能也不应孤立地教，就像它们在现实世界或工作中不是孤立存在的。同样，加州教育部门采用了一个公理，即整体大于部分的总和，呼吁更多地关注整合STEM。
推进整合STEM教育研究 使STEM联系更明显 培养学生理解整合的内容、技能和思维方式是如何相互作用、相互支持和互补的，是一件很困难的事情（哈尼，2014；Moore，2014）。Moore（2014）指出，我们不能保证学生们仅仅因为这些联系在课程中被强调，就认同它们或者自己建立联系。因此，理想的整合STEM学习可能会失败。同样，在数学方面，Shaughnessy（2013）强调，必须使“M”变得明确。我们不能假设所有的学生都能看到特定问题中固有的数学。我们需要更多研究来探讨如何帮助学生在不同的学科之间建立更明确、更有意义的STEM联系，如何在不同的年级水平上实现这一目标等。与此同时，还需要进一步研究在缺乏合适的课程框架和资源的情况下，如何帮助教师培养这些联系。
提升数学在STEM整合中的作用 一直以来人们常常忽视数学的概念和实践如何有效地促进对其他STEM学科的理解（English, 2015; English and Kirshner, 2016; Fitzallen, 2015; Rennie et al., 2012;Shaughnessy, 2013)。Fitzallen（2015）指出，许多报告声称STEM为培养数学技能提供了环境，但这些报告并没有承认数学和其他STEM学科的相互关系。也就是说，“数学可以影响并促进我们对其他STEM学科概念的理解”这一说法并没有被证实。 重视数学素养的培育是数学为其他学科提供核心基础和促进理解的方式之一（English，2015）。数学素养是PISA2012（OECS，2013）的一个核心特征，“通过运用数学，做出明智的决策和判断，并理解数学在社会生活中的作用来满足生活需要……”（Thompson，2013）。数学素养是STEM教育的基础，在基于证据的决策中使用这种技能处理不确定性和数据是极为重要的。此外，随着STEM领域数字信息（digital information）的指数增长，处理矛盾和潜在危险的在线数据（online data）的能力也至关重要（Lumley &Mendelovits，2012）。因此，人们更应该认识到数学在培养学生分析和推理数据的能力方面，以及在参与地方和全球问题的建设中的作用（The Royal Society Science Policy Centre，2014）。
提升工程在STEM整合中的作用 尽管K-12阶段的工程正逐渐成为一个重要的研究领域，但它在整合STEM教育中的地位应该进一步提升。工程设计和思维，被认为是K-12工程教育的主要组成部分（Bryan,2015;Lucas,2014; Next Generation Science Standards [NGSS], 2014;The National Academies, 2014）。其中，NGSS包括了与科学相关的核心实践和概念，强调了科学和工程教育相互关联的本质。 NGSS通过将工程设计实践定义为所有公民都应发展的，扩大了工程设计的作用，并将其提升到与科学探究同等的水平。工程设计的核心特征通常被描述为迭代过程：(a)定义问题，为可接受的解决方案指定标准和约束条件；(b)生成许多可能的解决方案并对其进行评估，以确定哪些方法最符合给定问题的标准和约束条件； (c)优化解决方案，系统测试和改进。 尽管有越来越多的研究表明工程可以将数学、科学和技术学科联系起来，但数学仍然需要更大的认可。在下一节中，我将提供一个例子，说明如何在数据建模的活动中提高数学和工程的作用。
（未完待续） 审核：林娉婷 责编：张骁妹 1. 本公众号刊载文章仅代表作者本人观点，不代表本单位观点； |
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