周三見•本周推薦│任友群：培養新模式下的知識生產者——工程技術視野下STEM教育的再思考

任友群，華東師範大學教授、教育部教育信息化專家組秘書長、教育部高中信息技術課程標準修訂核心專家組組長

不可否認，現在國內STEM教育研究很熱。同時，我們也要清醒地認識到，這場STEM教育旋風要推動我們的基礎教育實現真正的變革，還有相當的距離。之前，我已經在很多場合談過一些我對STEM教育的理解，這次我想結合對「工程技術」的認識，談談對STEM教育的再思考。

被輕視的工程技術教育「STEM遠不止於科學、技術、工程和數學，STEM教育是關於學生參與的學習，是基於項目的學習，它運用科學探究過程和工程設計過程，是跨學科的，是關於積極學習的，是關於合作與團隊工作的，是關於解決實際問題的。它連接抽象知識與學生的生活，整合過程和內容……」（美國Valley CityState University STEM教育中心）這是美國瓦利市州立大學STEM教育中心對STEM教育的解釋。如果稍加提煉，實際上STEM研究更關注的是解決實際問題，它希望能夠把生活和抽象的知識結合起來，更加強調對過程和內容的整合，而不僅僅是對抽象知識的學習。

反觀國內，我們認為，雖然我們也很熱衷於談STEM教育，但幾乎所有人都沒有好好地回答，我們所開展的STEM教育到底是幹什麼的，應該怎麼來做，為什麼要這麼來做。當國內STEM教育方興未艾之際，似乎所有人都迴避了兩個最初的問題：一是為何要開展STEM教育？二是為何要這樣開展STEM教育？在試圖回答這兩個問題之前，有必要先看一下STEM教育在其發源地——美國的實際開展情況。

在大多數美國K12學校中，STEM學科的教學不是有一門課就叫STEM，而是分開進行的，這種教學有時候叫做「SILOS」，中文翻譯可叫做「倉」——有科學倉、數學倉，可能還有技術教育倉，少數情況下還有工程倉。這些學科在課程、教師或課堂活動中是很少有聯繫的。

美國的國際技術教育協會分別於2001、2004、2007、2011 年對各州技術教育實施情況做了調查，美國50個州中有42個州（84%）的管理者加入了此項調查。來自各州的第四次調查發現，即便在美國，技術與工程教育在K12教育體系中也不被重視（見表1），STEM的融合從宏觀來看也做得不甚理想。

表1 將技術和工程教育作為要求的州所佔比例

這值得我們反思：為什麼美國也如同一樣不重視K12的工程技術教育？

技術與科學：區別、關係及價值

什麼是技術?《大百科全書》對技術的定義是：「人類改變或控制其周圍環境的手段或活動。泛指根據生產實踐經驗和科學原理而發展形成的各種工藝操作過程、方法器具和技能。」《辭海》中將技術定義為：「泛指根據生產實踐經驗和自然科學原理而發展成的各種工藝操作方法與技能。」（註：工程是「為滿足人類需要，系統、反覆地設計對象、進程和系統的一種途徑」，可理解為一種「複雜的技術」，因此在這裡我們把技術與工程視為一類而加以考察。）

當談到科學與技術的關係，人們往往將科學放在首位，認為科學代表了理論（純粹）知識的一方（為知而知）；「純粹」的科學知識是應用知識的基礎；技術則被描述成對知識的應用，技術以科學為基礎。因此，在近代科學高速發展的背景下，現代技術好像成為了從屬於科學的一種事物，甚至可以說技術是科學的衍生品；與科學相比較，技術的重要性、獨特性似乎不值一提，好像掌握了科學知識，技術也就不在話下了。因此，在K12教育體系中，技術教育的地位也就可想而知了。

那麼，科學與技術的關係真是如此嗎？

技術並非對科學知識的應用

個人認為，技術並非對科學知識的應用，哪怕是那些看起來與科學非常相關的技術也是如此。以伽利略製造望遠鏡為例，當伽利略製造他的望遠鏡時，並沒有科學的理論可用以說明為什麼望遠鏡如此工作。即便伽利略在製造了他的望遠鏡之後，他對於望遠鏡功能的解釋，也並不是一個科學的解釋，因為這個解釋依賴於一個錯誤的光學理論。這個案例取自德雷克《工作中的伽利略》這本書，建議大家去深入地學習一下科學家的案例，你會發現對很多問題的理解，可以有不同的角度。

這科學並不「純粹」，並不是「為知而知」

美國哲學家、實用主義代表人物查爾斯·皮爾士指出：知識的待定主張（knowledgecandidateclaim）最終由共同體而非個體決定。如果共同體是知識裁決者的話，那麼成功的行動就是它的標準。也就是說，知識的最終檢驗，取決於我們作用於那種知識的成功的行動能力，也就是技術。不管一個個體得出的待定主張是什麼，只有共同體得出的結論才能確定待定主張是否算作科學知識。

伽利略製造望遠鏡的案例讓我們意識到：我們需要重新認定技術，不應將其僅僅認定為科學之後自然而然產生的一個事物，它們二者之間相互聯繫，又不完全相同，也不是從屬關係。

什麼是技術

弗吉尼亞理工大學哲學系主任約瑟夫·皮特研究了幾乎所有對技術的定義后，提出了自己的定義：所謂技術，就是「人類在工作」，並給出一個技術模型：「輸入+輸出+評估反饋」。在這個模型中，人類會通過不斷調試，輸入一些東西，會產出一些東西，然後不斷地對輸出評估反饋；再調試，再反饋，循環往複，技術就是在這種模型中發展出來的。他認為這個技術模型可以囊括幾乎所有對技術的定義中最本質的東西。馬丁·海德格爾曾經說：「技術之所是，包含著對器具、儀器和機械的製作和利用，包含著技術為之效力的各種需要和目的。這些設置的整體就是技術。」他強調的也是一種需要和目的，要看最後能否達成需要，能否達成目的，這是非常高的要求。

我們可以根據海德格爾的觀點，修正皮特對技術的定義，所謂技術，指的是「人類按照一定的需要和目的，藉助一定的工具（物質的、方法的），而開展工作」。這一修正的目的在於：

進一步揭示工具與技術的關係，即工具自身並非技術，而是對工具的應用，並且是「人」為了某種目標而進行的對工具的應用。這麼定義是為了將技術的標誌凸顯出來。

進一步揭示技術的範疇性特徵，即需要和目的。處於不同範疇體系中的技術凝結著人類長久以來對該需要和目的進行思考和行動而產生的智慧。

（1）認識論上的優先性

從認識論上講，我們之前對技術優先性的認識肯定是不夠的。我們原來總認為先有原理、有科學，再去倒推一下技術即可。儘管我們也經常提科技，但我們大腦中想得更多的是科，而不是技。即便在我們教育體系中也是如此。

對於知識的認識論，我認為應該是在STEM教育中值得我們重新思考的。在這一視角下，一方面科學活動（包括這種活動所依賴的體制和制度）本身也是「人類在工作」，即技術的一種形式；另一方面，更為重要的是，「技術」作為一種行動，成為了知識產生的前提（沒有提前的行動，知識就是不可能產生的）。從這個角度說來「技術在認識論上優先於科學」。按照皮特的說法，這一結構被稱為「科學的技術基礎結構」。

（2）知識論上的獨特性

在知識論上，科學知識具備以下特點：受理論約束的，理論（範式）一旦變化，科學知識也就隨之變化（範式內的普適性、不可通約性）；提出和發展科學知識是為了「解釋」世界運作的方式。

技術知識的特點則不同：技術是「解決」問題的活動，它終結於不同類型問題的解決，活動的結果可以形成不同的、分門別類的參考論著（即技術知識），並被應用於其他具體的領域，是在解決問題過程中形成的具有特殊類別的知識（而不具備普適性）。

那麼，從技術活動入手，我們既可以獲取技術知識，又可以更加生動地走進和理解科學知識。技術和科學之間的關係也是互動的，具備了某些科學知識，使得技術更容易被實現，技術的實現又可以讓科學知識的挖掘和理解做得更好。在我們人類的科學發展史中，有大量類似的案例可以用來佐證。反觀我們的教育系統，我們對技術教育一直是比較忽略的，我們在課堂上傳授知識，而且傳授的大多是科學層面的知識，而不是技術層面的知識。所以從這個角度來看，在K12教育體系中，技術教育應該被重視，並獲得其應有的地位。

從工程技術的「解決問題」活動的本質意義上講，STEM教育實際上可以被理解為一種工程技術驅動的教育模式（這種模式與傳統的以科學知識為驅動的教育模式是非常不同的）。

STEM教育價值的在思考：培養新模式下的知識生產者

2015年《地平線報告（基礎教育版）》指出：「未來三到五年，全球不同地方的學校將發生的一個轉變，就是學習者嘗試通過開展創造活動而不是消費學習內容來進行學科探索。」

《地平線報告》中所謂的「創造活動」就是「知識生產」。實際上，學生本身能通過創造性的活動中去學習和生產知識，而不是只學習已有的知識。「知識生產」和「知識生產模式」是邁克爾·吉本斯(Michael Gibbons) 等學者在1994年合著出版的《知識生產的新模式》一書中提出的用以概括和描述正在興起的知識生產變局的新概念。吉本斯認為，20世紀後半葉以來，一種新的知識生產模式(知識生產模式2)正在日益興起。知識生產模式2與傳統的知識生產模式(知識生產模式1)在各方面均有著顯著不同。實際上，從知識史的角度來看，這種新知識生產模式可能早在現代之初就已經有之，它的出現使得所謂「求真的知識」開始逐步為「求力的知識」所取代。

表2 兩種知識生產模式的對比

吉本斯強調知識生產模式2是我們長期的傳統教育比較忽視的，而且以我的理解，恰恰STEM教育對模式2的這種知識的生產能夠起到比較好的作用。

從前文論述來看，我們大致可以將知識生產模式1理解為「科學引領的知識生產模式」，將知識生產模式2理解為「工程技術引領的知識生產模式 」。顯然，今天第二種知識生產模式更能激發興趣、組織資源、動員力量，促進新知識的生產。我們國家所提出的「製造2025」等一系列戰略，都是在引入知識生產模式2，強調技術引領以後，可以實現的。

顯然，地平線報告的估計比較保守。當我們回到STEM教育的原點，從1983年發表的《國家在危急中：教育改革勢在必行》報告，可以看出「技術問題」才是美國下定決心改變教育模式的根本原因。它致力於改變美國教育模式中「學不太能致用」的情況。而自1986年，從《科學、數學和工程大學部生教育》到2015年《STEM教育法》，陸續出台了很多文件，強調了科學、數學、工程的大學部生教育。後來美國發現，僅僅改變大學部教育還不夠，所以相關政策也是在陸續往基礎教育延伸。STEM教育從高等教育向基礎教育延伸趨勢的核心在於：打通渠道和建立銜接。

結 論

事實上，我們今天所開展的STEM教育，有意無意間還是延續了以科學知識為核心的傳統。這反映了一種「科學中心主義」的傾向，但正如我們所論證的那樣，工程技術有其獨特的價值，我們在開展STEM教育時，應該構建另一種譜系，讓學生掌握這種新的知識生產模式。儘管工程技術教育在美國也並非那麼受重視，但他們還有《技術素養標準：技術學習的內容》和《提高技術素養之卓越：學生評價、專業發展和計劃標準》，並且在不斷地改進中。在這一點上，已經落後了。是時候重視學生的工程技術教育了！所以，回到最初的那兩個問題——

1.為什麼要開展STEM教育？答案：實際上是為了培養新模式下的知識生產者，也就是模式2「工程技術引領」的知識生產模式者。

2.為什麼要這樣來開展STEM教育？答案：因為只有這種工程技術驅動的教育模式，才能培養出當前我們更需要的這種知識生產者。