数学: 让 STEM 拥有了透视功能 为什么 STEM 独选数学学科 按照字面理解，STEM 由科学、技术、工程和数学四个英文单词的首字母组成。有一种通解由此引申出 STEM指代了四门学科，顺着这样的诠释逻辑，开展 STEM 教育，开设科学、技术、工程和数学这四门课程便成为必备的前提条件也是缘于这样的语境，不少人会羡慕“数学” 学科被理所当然地推上了时代的最前沿。然而，对此巧合之机缘，我们有话要说。 首先，我们看看 STEM 最初的定义，就不难发现，早在 1986 年，美国国家科学委员会就发表过本科的科学、数学和工程教育报告，该报告首次明确提出“科学、数学、工程和技术”教育的纲领性建议，从而被视为 STEM 教育的开端。随后，美国政府提出“STEM 战略”，它特别针对美国的高等教育学科体系亟待重点重塑而言，同时也映射出对人才抛出的橄榄枝：如果你的专业属于这一类里面的，你将获得比别人多 17 个月的 OPT 时间。在此之后，全球近80 个国家对 STEM 的典型“约定值域”，也呈现出类似的国家战略意图。由于特指高校系统，所以我们只能把 STEM视作相关领域的泛称，而不是专指四个学科。 至于 STEM 延及至基础教育层面，确实方兴未艾，但至少到目前为止，我们还没有看到有哪个国家以国家战略的高度去明令专设科学、技术、工程课程；自然，这不影响学段衔接的联动机制在其中引发出积极主动和自主创新的教育侧重、课程导向和学习形制的迁移；而其中关于“学习形制” 话题的提出，得到了包括联合国教科文组织在内的相关机构的广泛重视，只是在我国还没有形成有效的推进。 其实，STEM 选择数学，不仅是一种科技发展的功利性需要，更是对数学学科具有的重严谨、重思辨、重论证、重批判等学科隐形属性的某种张扬；尤其是 STEM 所倡导的以问题解决为驱动的理工科综合教育，对帮助未来人才适应未来更加多元化、复杂化且更重视合作的大趋势有更现实的指导意义。美国数学教师理事会提出“培养学生理解数学过程和解决问题的五个过程性标准，即问题解决、推理和证明、交流、连接、陈述”，也从一个侧面揭示了随着科学教育的内涵变化以及时代的需求， “纯” 科学教育已演变为科学与技术相融合的科技教育这一现实。 当然，即便是得到“传承待遇” 的数学学科，我们同样有必要厘清其中已然呈现出来的微妙却关键的变异，有必要重新释义，甚至重起炉灶去重构数学学科的内涵外延，以适应时代的召唤，契合 STEM 应有的期待。因为数学学习不仅是学习数学知识，更重要的是学习数学的思维方式，养成数学思维习惯。而 STEM 教育的目的是帮助学生整合知识和课程、自由推理复杂问题、分析不同的解决策略并与他人交流自己的观点和结果，这些更多的是来自基础教育阶段对 STEM 培养的兴趣和意识；STEM 教育强调多学科的整合与协作，也对课程设置、学校教育以及课堂教W 等带来了挑战。 数学对 STEM 战略应有之义 现代数学必须建构在大数学的范畴之上，必须同时适应应用数学和理论数学两大板块的充分融合，必须吸收和运用大数据思维和物联网概念去提升数学的学教元素，必须切实地肩负起数学意识和数学方法对传统计算数学之外的基础学科领域的引领作用。 如果说，STEM 与科学、技术之间形成日益紧密的联系，是一种社会共识的话，那么数学要承担的使命，恰恰是对 STEM 表层理解的自我批判，以期达到自我升华的新境界。我们注意到在 2013 年正式颁布的美国下一代科学教育标准 ，以及 1 年后正式出版的K-12 科学教育框架：实践、跨领域概念和核心概念 ）中有大量篇幅体现了STEM 教育概念的辨析；将工程设计、相关数学、STSE 分别作为独立的章节，与学科核心知识等内容并列陈述；对不同学段的学生提出不同水平的具体目标。这与 STEM 教育是一种“后设学科 ”相一致，即这一学科的建立是基于不同学科之间的融合而形成的一个新整体。STEM 素养是由科学、技术、工程和数学学科的素养组成，但它们又不是简单的组合，而是把学生学习到的各学科知识与机械过程转变成一个探究世界相互联系的不同侧面的过程。STEM 课堂的特点就是在“杂乱无章 ”的学习情境中强调学生的设计能力、批评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关联，而在这点上，与海外课程体系最大的不同点在于，我国基础教育体系沿用的是学科课程主导模式，客观上建构在几十年书本知识的识记生态之下，所以在如何兼顾数学学科自有的成长性的同时，又最大限度地兼顾作为系统工程理念指导下的 STEM 教育，确实任重道远。 美国在这方面的先行先试，给了我们启迪和借鉴。美国有两个专门致力于在初中和高中提供严密的 STEM 教育课程计划的机构：一个是“项目引路” 机构。从 1997 年开始，该机构在纽约州的 12 所高中推行“工程之路” 课程项目，其设置类似于四年制高中的课程设置顺序，包括基础课程、专业化课程和顶层课程。另一个是“变革方程” 。这是在盖茨基金会和纽约卡内基公司的支持下，由多位商界精英和社会名流创办起来的。这两个机构都在指导美国基础教育STEM 课程改革中扮演了重要角色。它们都要求在课程实施层面，需要在既有课程框架下努力开拓 STEM 教育的机会，并充分挖掘信息技术的教育功能；在组建联盟方面需要发挥政府的主导作用；在课程内容开发方面需要努力做到项目化；在教育评估方面应尽早启动建设全国性的质量监测体系。