科創教育的發展戰略與實施路徑
曹培杰
當今世界正處于新一輪科技與產業革命的孕育期，科技創新對國家發展的引領作用愈加凸顯，社會轉型對新型人才的需求與日俱增，培養一大批拔尖創新人才和高水平技能人才，已經成為未來教育改革創新的重要議題。我國要實現高水平科技自立自強，歸根結底要靠高水平創新人才。培養創新型人才是國家、民族長遠發展的大計。
習近平總書記指出：“要更加重視人才自主培養，更加重視科學精神、創新能力、批判性思維的培養培育。要更加重視青年人才培養，努力造就一批具有世界影響力的頂尖科技人才，穩定支持一批創新團隊，培養更多高素質技術技能人才、能工巧匠、大國工匠?！?021年6月，國務院印發《全民科學素質行動規劃綱要(2021—2035年)》，將青少年科學素質提升行動作為重點進行謀劃部署，將弘揚科學精神貫穿于育人全鏈條，提升基礎教育階段科學教育水平，推進高等教育階段科學教育和科普工作，建立校內外科學教育資源有效銜接機制，實施教師科學素質提升工程，為建設科技強國夯實人才基礎。在這種大背景下，科創教育受到廣大學校的普遍關注，被視為建設高質量教育體系的重要組成部分，對我國搶占新科技革命機遇、贏得國際競爭主動權具有戰略意義。
一、時代背景
國際經驗表明，國家越是發達，人力資源水平也就越高，尤其是創新人才和高水平技能人才已經成為躋身世界強國之列的決定因素。2020年11月，瑞士洛桑國際管理發展學院發布了新一版的全球人才報告，中國排名為第20名，在發展中國家中處于領先地位，但與主要發達國家還有一定差距(瑞士第1名，德國第11名，美國第15名)，高水平人才供給不充足的問題仍然存在。與第一人口大國和第二經濟大國的地位相比，我國還存在重大原創成果較少、缺乏引領科技創新的高端人才等問題，教育在科技創新人才培養方面發揮的主導作用亟待加強。近年來，美國、德國、日本等國家都將科創人才培養上升到國家戰略層面。2018年12月，美國發布《制定成功路線：美國STEM教育戰略》，啟動了“北極星計劃”，致力于讓全體美國人都享有高質量的STEM教育，確保全球領先地位。STEM教育是科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineering)和數學(Mathematics)四個學科領域的縮略語，強調多學科的交叉融合。日本公布了“理工人才培養戰略”，通過培養能夠將理論知識轉化為實際應用的高產出型理工人才，以打破當前日本勞動力人口不斷減少、經濟社會發展出現低迷滯后的困境。澳大利亞推出《STEM學校教育國家戰略2016—2026》，改進澳大利亞學校的科學、數學和信息技術的教學與學習，培養未來的科學家與數學家[1]。
所以，我國應將科創教育作為一項全局性和戰略性工作來抓，圍繞創新驅動發展戰略，結合人力資源需求變化的新趨勢和新特征，全面加強高水平科技創新人才培養，改革教育教學模式，構建學校與政府部門、科研機構、高新企業、社區相融合的育人格局，為經濟社會轉型提供堅實的人力資源支撐。
二、科創教育的內涵詮釋
科創教育是科技創新與教育教學的緊密結合，其核心是通過對科學、技術、工程、數學、藝術等跨學科內容的課程設計，引導學生在創造、分享和行動中進行深度學習，培養創新精神與實踐能力。與之相關的常見概念還有STEM教育、創客教育等。它們之間既有聯系，又有區別。
2012年，美國弗吉尼亞科技大學Georgette Yakman等學者首次提出STEAM概念，在STEM的基礎上增加人文藝術(Arts)，不僅包括專門的藝術知識，還涉及語言、人文、美學等相關內容[2]。此外，還有很多人提出STREAM教育的概念，在STEAM的基礎上增加閱讀(Reading)和寫作(Writing)，讀寫素養也是深入開展STEM教育的必要組成部分，有助于培養學生的綜合素質和創新能力。
創客教育是一種融合信息技術，秉承“開放創新、探究體驗”的教育理念，以“創造中學”為主要學習方式和以培養各類創新型人才為目的的新型教育模式?！白鲋袑W”、快樂教育、大成智慧、構造論是創客教育的核心理念，將對個體發展、課程改革、教育系統變革以及國家人才戰略產生重大影響[3]。廣義上的創客教育是一種以培育大眾創客精神為導向的教育形態;狹義上的創客教育則是一種以培養學習者，特別是青少年學習者的創客素養為導向的教育模式[4]。
總體來看，STEM教育往往存在偏“軟”的問題，其核心是推進跨學科學習，在課程觀上遵循杜威的綜合課程觀和布魯納的結構主義課程觀，在教學法上倡導以活動為主的“做中學”和以探究為主的“發現學習”，在教學實踐中有可能會脫離現代科技創新來開展。創客教育往往存在偏“硬”的問題，作為創客運動在教育領域的映射，主要在信息技術、通用技術等相關課程中實施，注重使用技術工具和教學裝備是其顯著特色。在教學實踐中，創客教育側重于創造性實踐，可能會忽視不同學科領域的知識融合?？苿摻逃珜TEM教育和創客教育的優勢結合在一起，利用現代信息技術開展高水平的跨學科學習，引導學生在完成創意成果的過程中獲得積極體驗，進一步加強對科學原理的理解和遷移，為社會數字化轉型培養更多創新人才。
三、科創教育的實踐誤區
近年來，北京、深圳、青島、蘇州、鄭州等地的近百所學校都在積極開展科創教育，極大地改變了傳統課堂的面貌，推動了教師觀念與教學行為的轉變，提升了學生的核心素養，取得了良好效果。與此同時，許多學校在科創教育實踐中遭遇挑戰，包括科創教育理念缺失、科創教育與日常教學脫節、課程體系不完善、師資力量欠缺、社會參與范圍較窄等問題，特別是存在一些容易忽視的誤區，嚴重影響著科創教育的長期健康發展，教育部門和學校應給予高度重視。
(一)科創教育被異化為特長生的科技競賽
在科創教育廣受關注的背景下，真正實現常態化的學校并不多，甚至在一些所謂的科創教育示范學校，也只是新建了幾間新型教室，費盡心思打磨幾節觀摩課，等活動結束后就把科創教育拋于腦后。更加令人擔憂的是，很多學校誤以為科創教育就是科技競賽，以獲獎多少作為衡量科創教育質量的重要標準。于是，很多學校投入大量人力物力財力，培養極少數特長學生參加各種科技比賽，通過推出特長生為學校爭取榮譽，而大多數學生則淪為“沉默的觀眾”和“缺席的主角”。這些做法都是打著科創教育的旗子，卻干著違反科創教育本質的事情。如果科創教育一直遠離常態，無法惠及大部分學生，就會變成一項內涵缺失的“形象工程”，必然不會產生大的價值。
(二)科創教育被曲解為一門新的學科
很多一線實踐者都有感觸：科創教育既沒有課時，也不是獨立的學科，很容易流于形式。于是，如何把科創教育變成一門獨立學科，成為很多人的努力方向。但科創教育不是一門具體學科，它涉及科學、技術、數學、工程、人文藝術等多個領域，帶有明顯的跨學科特征，盡管與很多學科都有千絲萬縷的聯系，但它并不屬于任何一門學科。把科創教育變成一門新的學科，短期內可能會有所成效，但長期看卻會摧毀科創教育的未來，使它陷入分科教學的牢籠，喪失對學校整體改革的影響力[5]。這無異于一種盲目的冒險。
(三)科創教育被簡化為按部就班的動手操作
科創教育注重學生的直接經驗，鼓勵學生在真實的問題情境中開展科學探究，采用實驗設計、創意發明、手工制作等方式進行學習。這種“做中學”顯著增加了學生動手操作的機會，但不能弱化知識的地位和作用，不能把科創教育等同于簡單模仿或技能操練。我們要清醒地認識到，科創教育的直接目標不是培養“能工巧匠”，而是培養“全面發展的人”。不管是搭建橋梁模型，還是組裝智能機器人或操控無人機飛行，都要有知識原理的滲透，都要有跨學科課程設計，不能只是純粹的技能訓練。在科創教育中，“動手”是由“動腦”驅動、為“動腦”服務的[6]。教師要引導學生依據已有理論設計實驗或觀測活動，結合收集到的證據重新審視理論，或證偽，或延展，或修改，以建構一致性更高、解釋力更強的新理論。在這個過程中輔以概念建?；驍祵W建模，簡化理論表達，梳理數據以凸顯規律。
(四)科創教育被弱化為結果導向的作品制作
當前，科創教育在實踐中存在重結果輕過程的現實困境，往往表現出“追求成功、避免失敗”的傾向，這種對制作成功的追求，使得教師傾向于直接教授解決問題的具體方法，而不是支持學生的問題解決過程，導致學生成了“常規專家”——他們熟練掌握了特定領域的技術操作，能夠有效應對常規問題，但卻不具備“適應性專家”創造性解決問題的“適應性專長”[7]?？苿摻逃鳛樘嵘龂窨茖W素養、培養創新人才的基礎，一定要扭轉重結果輕過程的不良傾向，讓學生從小就形成正確的科學觀，不過分關注最后的結果產物，把眼光放長遠，更加重視科學探究的過程與方法，包括問題是否成立、方案是否合理、邏輯是否嚴密、結論是否可靠等，幫助學生建構和不斷改進自己的科學認識，形成更加完善的思維方法。相對于學生的作品好不好，學生到底經歷了什么、學習是否真的發生、科學素養有沒有提高這些問題更加值得關注。與其把精力放在對作品的精雕細琢上，不如讓學生充分展開想象，對問題進行極致地追問，這些看似無用的做法將會給學生未來的成長帶來難以想象的巨大作用。
四、科創教育的價值回歸
(一)突破過于注重知識與技能的育人目標，聚焦21世紀核心素養
隨著新一輪科技和產業革命的到來，國內外教育界都在思考：新一代學習者應該具備哪些關鍵素養，才能解決真實世界的各種挑戰，成功應對未來更加嚴峻的全球性競爭。2016年世界教育創新峰會與北京師范大學共同發布《面向未來：21世紀核心素養教育的全球經驗》研究報告，對24個經濟體和五個國際組織的21世紀核心素養框架進行分析，結果顯示：溝通與合作、信息素養、創造性與問題解決、自我認識與自我調控、批判性思維、學會學習與終身學習、公民責任與社會參與等七大素養受到國際社會的共同重視[8]。
我國基礎教育的育人目標經歷了三次重大的歷史轉折：從“雙基”的確立，到提出“三維目標”，再到“核心素養”出臺，每一次轉折都對教育發展產生深刻影響。2016年9月，《中國學生發展核心素養》總體框架正式發布，明確了我國學生應具備的必備品格和關鍵能力，包括人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新等六大素養。核心素養的提出，突破了過于強調知識與技能的局限，將視野進一步擴大到人的整體實現，凸顯了一個完整的人在新時代背景下所應具備的豐富個性。其中，創造能力、問題解決能力等被正式提出，并上升至前所未有的高度。
科創教育要以核心素養為指向，為學生提供環境、資源與動手機會，著重培養學生的科創素養，以此應對未來社會的復雜挑戰?？苿摻逃寣W生沉浸在知識發生的情景之中，在創造實踐中獲取積極體驗，增進對知識的理解，加強對核心素養的內化與培養，有助于學生全面發展。
(二)突破過于強調學科本位的課程結構，倡導跨學科課程統整
知識是動態的、開放的、不確定的，帶有鮮明的時代性和復雜的情境性。學校教育為便于知識傳授，將知識分為不同學科，根據學生的年齡特征進行分科教學。分科教學具有系統性、邏輯性、獨立性、簡約性等特點，有利于系統知識的習得，但不利于學生整體知識結構的形成和綜合思維能力的培養[9]。更為嚴重的是，現在的課堂教學把知識變成了“知識點”，甚至是“重點和難點”，深挖知識的具體細節，割裂學科之間的聯系，讓學生在知識細節中來回奔波，卻“只見樹木，不見森林”，最終造成學生思維僵化和視野狹窄。近幾十年，知識的綜合已經成為世界科技發展的主導趨勢，通過不同學科的融合來解決復雜問題，成為創新的主要途徑。人們逐漸意識到，面對知識的爆炸式增長，把無限的知識納入極其有限的學科中，是一項不可能完成的任務。
科創教育倡導根據生活中的真實問題設置主題，把相關知識從各個學科中抽離出來，用一種全面的視角來重新審視學科課程。通過跨學科的課程統整，可以將不同學科圍繞一個主題聯系起來，構建更貼近真實生活的課程體系。于是，原有的學科林立變成主題式的課程整合，原有的固定課時變成了大小課、長短課，甚至是沒有明顯時間劃分的現場考察、互動游戲、創意制作、藝術設計等?？苿摻逃龔氐状蚱屏藢W科本位的課程結構，使學生有機會運用多個學科的知識來解決問題，幫助學生在不同學科領域之間建立有意義的聯系，逐漸形成自己的知識網絡，實現知識的活化，以及向現實生活的有效遷移。
(三)突破過于強調教師主導的教學結構，注重學習方式變革
在傳統教學中，典型的教學過程包括五個環節：復習舊知——導入新課——講解分析——樣例練習——小結作業。五者之間環環相扣，每個環節都有具體的要求和標準，包括教師應該完成什么樣的知識傳授、達到什么樣的教學目的，學生應該得到哪些訓練(做哪些題目)、實現哪些目標、達到怎樣的程度(如練習正確率)等[10]。這種教學在教師的主導下，通過標準化流程和精準的教學控制，追求在最短的時間內學到最多的知識，有助于學生掌握扎實的基礎知識和基本技能，但由于過度強調效率，課堂變成工業化的流水線，學生的創新意識和實踐能力受到了不應有的忽視。
隨著互聯網時代的到來，人們可以通過網絡隨時隨地獲取知識，以知識獲取為主要目標的學習方式必然走向式微，注重問題解決和強調知識遷移的深度學習正在崛起?？苿摻逃珜О褜W生的生活經歷與課堂教學聯系起來，把知識置于大的社會背景中進行實踐驗證，在科技創新過程中培養學生的創造力和問題解決能力。這種教學將會打破教師的一言堂現象，以學生為中心來重組教學流程，鼓勵學生“做中學、玩中學”，形成以主動、探索、體驗、創作為特征的新型學習方式。教師作為學習的促進者和支持者，幫助學生在一個多方互動、不斷將理解推向深處、不斷產生新思路的過程中達成學習目標。
五、科創教育的實踐路徑
(一)重構學習方式：讓學習在真實情境中自然發生
科創教育追求知識在現實世界中的靈活運用，這就要改變傳統學習方式，通過體驗、設計、手工、創造等方式開展學習活動，讓學習在真實情境中自然發生。這種“做中學”不是為了做的學，而是為了學的做。如果把“做中學”絕對化，必然導致系統知識的弱化，那就得不償失了。所以，科創教育不是追求創作一個精美的作品，而是讓學生在創作過程中獲得深刻的學習體驗，在真實的任務情境中發現、分析、解決問題，實現更深層次的學習。
科創教育倡導的學習是“基于創造的學習”或“在創造中學習”，這種學習包括四個階段[11]：一是準備階段，學生對自己的創造目標與過程有初步設計，以開放的頭腦去設想問題解決的多種途徑;二是實驗階段，學生通過反復的實驗逐步明確自己創造設計的合理性，從最初可能出現的不知所措走向思路的清晰化;三是原型制作階段，學生在各種變量關系中找到問題解決的可能性，設計出原型產品;四是整合反饋階段，學生評價、反思、分享自己的作品，提出改進建議。學校在開展科創教育時，要把學習方式變革放在首位，鼓勵學生像科學家一樣思考問題，像工程師一樣解決問題。
(二)重建課程體系：讓知識在課程統整中融會貫通
現行的課程體系主要體現專家權威者的意志，各門教材的定義、劃分、分類、內容等都是把專家研究所得的結論加以濃縮提煉。但是，這種組織不一定完全符合初學者的學習需求，把內行專家研究的終點作為初學者學習的起點，是不合理的。因為專家已經擁有完善的思維邏輯，而初學者仍然處于思維形成的過程中，其知識之間的關系更多是不明確的、非線性的，如果強行套用專家思維，容易造成思維定式。
同時，現有學科之間缺乏銜接，這導致學生處于兩個分離的世界：一個是完整生活的經驗世界，另一個是課程教材的知識世界。所以，在專家視角的課程基礎上，我們還需要一種來自兒童視角的課程?？苿摻逃嫦蛘鎸嵣钪亟M課程體系，將知識改造成以真實問題為核心的探索方案，通過序列化的問題把各學科知識串聯起來，形成一種更加全面、相互銜接、融會貫通的課程結構，幫助學生建構起屬于自己的完整知識結構。
課程統整是知識的關聯，包括學科內的知識，也包括學科間的知識。一是基于學科的整合模式，以學科知識為基點，把創造實踐與學科知識聯系起來，利用項目式學習改造傳統教學，引導學生在任務驅動下開展深度學習，推動科創教育融入學科教學。實際上，每門學科都蘊含著豐富的科創教育資源，不是只有信息技術課或科學課才能開展科創教育。二是跨學科的整合模式，打破固定的課時安排，跨越學科之間的界限，開展面向真實生活的主題教學。根據主題教學的特點，靈活設置課時，積極開展線上線下相結合的混合式教學，引導學生積極主動地參與學習。
(三)重塑學校功能：讓教育在跨界協同中煥發生機
學校是一個有計劃、有組織地進行系統教育的組織機構。今天，學校的組織優勢正在退化，而劣勢則在新的時代背景下更加凸顯，尤其是組織固化、運行機械等缺陷飽受社會質疑?？苿摻逃呐d起，就是要打破學校的圍墻，建立學校與外部社會的協同機制，將教育鏈、知識鏈和產業鏈對接起來，形成校內外相互溝通、資源高度共享的新格局。作為一個開放的組織系統，學?？梢岳眯畔⒓夹g挖掘外部社會一切有利的教育資源，學生的學習場所不再固定，隨著課程的不同，既可以在教室，也可以在社區、科技館或企業，甚至可以去不同城市游學。而學校本部則更多的是提供學習環境、成長導師以及富有特色的校本化課程。最終，學校將突破校園的界限，任何可以實現高質量學習的地方都是學校[12]。單靠學校的力量是很難辦好科創教育的，科創教育一定要走出學校，走進社會，加快推進學校與政府部門、科研機構、社區、家庭等開展跨界合作，整合各方資源，創建完整的教育生態體系。美國啟動了Learning Labs項目[13]，打造出一個包括學校、圖書館、博物館、課外活動場所、家庭在內的教育協同體，為青少年提供隨時學習、隨處學習的學習機會，利用導師、交流平臺、技術工具等方式促進青少年開展科技創新活動。
隨著學校從封閉走向開放，正式學習與非正式學習之間的界限越來越模糊，學生可以利用社會資源隨時隨地開展學習，整個世界都變成了學生的教材，整個社會都成為學校開展科創教育的平臺，真正做到“停課不停學、放假不放教”。
(作者單位：中國教育科學研究院)
參考文獻
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