10月18日至21日，以「融合的力量——STEM與學科教學」為主題的第三屆中國STEM教育發展大會在陝西省西安高新國際學校舉行。來自國內外的知名專家學者、教育廳（局）長、知名校長、優秀教師、業界精英等圍繞「如何因地制宜開展STEM教育、如何突破STEM課程與教師匱乏兩大瓶頸、STEM教育如何實現與學科教學的融合、如何協同社會資源開展STEM教育、如何打造有機的STEM教育生態」等熱點話題，通過主旨論壇、院士講堂、場景化工作坊、方案展示活動等多種形式，傳播STEM教育最新理念，分享STEM教育成果，探討STEM教育發展之路。
崑山杜克大學常務副校長
杜克大學當代中國創新和高等教育發展領域意見領袖
▲本文整理 Dr.Simon 在第三屆中國STEM教育發展大會上的主題講座，內容有所刪減：
21世紀的高等教育提出了新的要求，你在大學四年學到的知識可以在未來的30年裡支撐你的事業，這種想法已經過時了。現在的關鍵是培養一種「敏捷思維」的能力，成為一個終身學習者，能夠轉變和適應21世紀不斷變化的社會和經濟需求。
現在的年輕人大多是「斜槓青年」，不再只會擁有1-2種事業，他們也許會擁有5-6種事業。當今的社會正在經歷更加複雜和深刻的變化，我們已經處在第四次工業革命洪流之中，社會的複雜程度正在與日俱增。
從蒸汽到大規模生產，從信息技術到人工智慧、生物技術和機器人；創新周期加快，變化迅速；全球新興的卓越中心，卻沒有一個佔主導地位的單一冠軍；人才發展能力將決定國家命運；就業結構正在被撕裂……
我們看到了創新、循環正在加速，變革正在快速的發生，科技的創新導致了人類社會劇變。人才的培養已經成了當今社會競爭的主要力量，傳統的社會僱傭模式也開始逐漸瓦解，因為工作被重新定義，工作的輪廓也被重新構建，我們不再擁有很長的工作時間。
大學的變革
傳統的大學學科專業已經逐漸地被淘汰，我們應該更多地思考大學的專業應該如何更合理的設置。1869年在哈佛大學，查爾斯·艾略特(Charles Eliot)提出了大學專業的概念:引導學生進入專業領域，從事穩定、終生的工作。
150年後，大學依然如舊，但其他一切都變了，但為什麼大學的專業還是那麼多？在我們的科技如此劇烈的變革之後，再回頭看我們的教育專業、我們大學學科的設置，是否做出了相應的變化？我們的學科設置是不是需要重新規劃以應對不同的需求？
21世紀大學應該有更多的思考，在於如何變更教育方式和教學方法。我是崑山杜克大學的副校長，在這個新興的大學，成立初始面臨著很多挑戰。
崑山杜克大學已經成立5年，在這5年中我們致力於實現更好的教材、教法對學生的教育引導。同時，我們也對跨學科之間的教育做出了很大的努力，不再將教育簡簡單單的局限於單學科的教育，不再把它歸結於傳統的教育模式中。有三個詞彙能夠更好的形容杜克大學的這一變革：廣泛性、靈活性、適應性。
不管是任何學科，它們所追求的目標其實只有一個，即如何追求實現以解決實際問題為導向的教學，如何能夠不斷地獲得新的思考能力，這是與之前完全不同的理念。我們現在在思考如何將大學打造成一所對學術未來有著深遠影響的平臺，所以一場深刻的變革正在發生，而這一變革發生在與STEM相關的學科領域中。
教育的重心正在變成以學生為導向，以學生為中心的教育環境。正如剛才楊教授所提及的STEM是一個相關的集合，可以打造以學生為中心的學習環境，在這樣的學習環境中學生會通過調研，尋求解決問題的方法，以及對真實世界現狀的認知，構建以證據為基礎的解釋，教育的發生從教室到家庭、社區，以及其它更多的環境。
STEAM比STEM多了一個A，這個A代表藝術（ART），這樣能給學生提供更加融合的創新型思考的機會，學生會有更加全面的觀點。麥肯錫公司在給客戶提供方案時發現，有些客戶會覺得他們提供的諮詢方案比較過時，無法解決客戶的需求。這促使了麥肯錫擴大了招收範圍，像歷史類、文學類、人文科學等。包括美國通用公司，也非常強調想像力這個理念，著力打造除了科學、生物、物理等一些相關技術學科之外，有一些人文學科，對公司的未來也產生了至關重要的作用。
下圖反映出在STEM教育影響下，我們可以看到有些數據在發生變化，這個表格顯示了不同學科對未來經濟走向產生重大作用的相關學科，在底下這些相關的標註中，我們可以看到最後一欄是生物醫學的工程師，這個需求數量是非常高的。
越來越多的社會問題向科技學科尋求答案，我們應該如何面對21世紀的生活呢？下圖中有很多關鍵詞，其實也是構建這個社會不可缺少的關鍵詞。
通過這些核心價值觀讓我們對學校的課程進行了重新審視，於是我們成立了創新中心、創新實驗室、創新基地等，把很多實踐所得到的結果都融入到真正的實際中，這也是創新的魅力所在。
從STEM1.0 到 STEM4.0
STEM階段已經分成1.0階段、2.0階段、3.0階段和4.0階段，而我們正在實現從1.0時代到2.0時代的跨越。STEM1.0階段的學科有四種：科學、技術、工程、數學，下圖體現了STEM的定義正在從簡單變得更加融合。
我們可以看到STEM從1.0、2.0到3.0、4.0的過度，從跨學科、交叉學科中產生的很多新的學科。其中2.0階段還有很多學科，但是經過3.0的重組、整合，到了STEM4.0階段的時候，相關的專業就被融合成科學、技術、工程、數學，完全融合成一體的綜合性學科。
STEM 3.0階段是非常重要的一個環節，因為它打破了傳統思維，無論是在教學中，還是在平時的學習中，都創造了一個新的局面。在STEM4.0的階段時，當我們做案例分析時，我們可以看到科學對生物、化學、物理、數學等，很多學科交織在一起，所以學生就可以在解決問題時很好的將上述學科進行整合，或者更多的學科進行整合來應用。在應用這四個學科甚至更多學科知識的同時，問題也就可以變成了可以實現的過程。
過去科學可以被演化成四個序列，那就是物理、數學、化學和生物，也有很多相關的其它交叉學科。解決一些邊緣化交界的問題變得非常困難，因為在從前仍不具有綜合性的專業知識結構。
21世紀的狀況與和21世紀之前的兩個時代截然不同，我們有更為複雜的真實世界的問題有待解決。
無論是在基礎教育還是高等教育界，優秀的老師都致力於在融合的過程進行建模，可能形象的表達為圖片裡的三種模式。那麼問題的來源不僅僅是學生，也可能是老師，我們從哪裡能夠找到能夠應對21世紀深刻變革的老師來教授這些學生呢？
學生比較年輕，思維更加活躍，接受新鮮事物能力比較強，可能對於這些STEM教育相關的潛在特質會比較容易接受。作為新的理念引導者，這對老師提出了新的挑戰。於是我們要給老師提供更廣闊新穎的平臺，讓他們具有這樣的能力來教授21世紀的學生。
我們可以從這一表格中看到在2013-2014年的時候，STEM學科還限於學習分析能力、移動學習、網上學習，可視化及遠程實驗室等。到2015-2016年的時候，我們把更多的注意力放在3D列印、遊戲及遊戲化學習，還有可穿戴技術，以及智能化和平板電腦的學習。
目前我們正處於2017-2019年的階段，這一階段我們會更加了解靈活的選擇方式，物聯網、虛擬老師，但是放眼未來，我們應該如何面對呢？
歸根結底在於我們如何培養下一代適應將來更加變幻莫測的社會變革。依我看來，需要跨學科、跨文化地對學生進行培養，以便於他們在全球範圍內解決更加複雜的問題。
不斷變化的學習空間和方式
我們會面臨更加複雜的背景、更加複雜的文化，但這些都會變成我們對學生進行教育的重點。可能更加深刻的變革在於重新定義教育的方式，教育不再是僅僅發生於教室，要重新定義學習空間和學習方式。
當學生在面對電腦的時候，他們可能不再只是瀏覽電腦上所顯示的訊息，他們更多地是要做一份協同完成的工作。這樣一來老師就成了整個活動的倡導者，更多精通技術的學生希望在一個真正的技術驅動的學習空間中學習。
教學空間也會發生變化，不僅僅局限於上課的教室，越來越多的學習將與在線學習和面對面學習相結合，減少久坐不動的教育，空間會被更加多元化地利用。
在中國傳統的教育模式中，老師是一個非常受尊敬的角色，老師在教室裡傳授很多知識的同時，可能更多的是教給學生如何學習的方法。但是在未來的學習中，老師更多地作為一個引導者，更關注學生自身的思考。
STEM課程設置模式
在傳統的課程設置模式中，學生被認為是一個空容器，老師不斷用新的知識來填滿容器，然後不斷進行重複。但是在STEM課程設置模式中，這種教育模式會發生變化。以教授為中心的教育模式讓位於以學生為中心的主動學習模式。主動學習、動手學習、同伴學習等方式代替課堂教學。通常老師會提出問題，學生選擇學生小組，最大限度地學習。
學生不再被認為是「空容器」，通過結束內容繁複的課程來減輕學生的認知負擔。老師的主要工作也不在是訓練學生跟他們擁有同樣的想法，而是鼓勵學生有各自的、獨立的觀點。
STEM教育何去何從？
世界面臨的一系列問題，如清潔能源、氣候變化、全球流行病等將繼續變得更加複雜，需要超越傳統學科思維方式的解決方案。基於此，STME工作有望呈指數增長，STEM相關專業的畢業生在未來幾年獲得更高的收入。
在學習環境中，隨著更多的人參與學習，我們將看到更多的多功能創客空間被創造出來，課程也會以更加融合的方式對學生呈現。而在未來的幾年，STEM教育的發展更大程度地致力於整體掃盲。
不管學生們有多麼熱情、多麼積極、多麼主動，我們成功推行21世紀STEM教育的核心主體，還在於我們的老師能夠多麼的熱情、多麼的主動，來倡導這一切變革的發生。
來源|中國未來學校實驗室公眾號
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