王素：融合的力量——智能时代的STEM教育
《STEM教育这样做》
王素 李正福 主编教育科学出版社出版为什么要做STEM教育
近几年中国的发展十分迅速，从图1中可以看到，2018年我国的经济总量超过了90万亿。1963年，J·大卫·辛格提出了国家实力综合指数（CINC），从图2可以看出，2000年后我国发展非常快，但是2015年后中国的国家实力综合指数并没有更新。在世界经济论坛每年发布的全球竞争力指数报告中（图3）可以看到，2019年中国排名第28，在2018年全球创新指数排行榜中，中国排在第17位。中国是逐步向前发展的，我们仍然处于发展的阶段，未来是科技的竞争，而科技是人才的竞争。
图4：2018年全球创新指数排行榜，由世界知识产权组织（以下简称“WIPO”）和美国康奈尔大学等机构在纽约发布
中美科技的比较是什么状态？图5是2016年的一个数据，我们可以看到四个象限，科学研究、工程技术研究、效率驱动，还有客户中心型，黑点是中国，三角是美国。中国在很多方面已经非常领先，特别在太阳能、电池板和石油行业、天然气服务和设备这些方面，可以说中国是遥遥领先。但是我们的弱点在科学研究，红色的那个象限，科学研究我们是远远落后的。
图6是2019年刚刚公布的诺贝尔获奖的情况，中国本土只有两位获得诺奖，美国有375位，远远超过了我们，所以说我们在未来还是需要有更多创新性人才的涌现。
我们的未来呢？我们的学生有竞争力吗？他们热爱科学吗？他们愿意从事跟科学相关的职业吗？
在全世界可以比较的数据，就是PISA测试，中国也参与其中。有两年中国排名第一，但在15年的测试中，当我国有更多省份参与之后，我们排名第十。在全球PISA测试中，表现最好的学生，美国占比很多，中国占比13.1%。
中国学生的科学表现，在OECD的平均水平上，横坐标是学生对科学探究方法的精神，中国学生恰恰是缺乏的，所以我们是在OECD平均水平之下。虽然我们成绩很好，但是我们的科学探究精神却没有那么好。
我们的学生对科学感兴趣吗？80%左右的学生都表示对科学感兴趣，但是只有9%的中国学生期望在他们长大到30岁的时候，从事与科技有关的职业，而在OECD国家此项的平均值是25%，美国、加拿大等国家此项的平均值超过35%。
未来的竞争应该是科技人才的竞争，中国现在科技人才和劳动力满足未来发展的需要吗？麦肯锡公布了一个报告——《失业、获得工作：自动化时代的劳动力的转化 2017》，在自动化和人工智能快速发展的时代，评估到2030年在不同情况下失去的工作和获得的工作。到2030年，自动化将使4亿至8亿人有7500万至3.75亿人可能需要转换职业类别并学习新技能，否则将面临着失业。
2018年麦肯锡发布了另外一个报告，《技能转变：自动化与员工的未来》，报告提出技能是这个时代的关键挑战。2030年，社会对技术，社交情感以及更高的认知技能的需求将增长。这些对我们的教育带来很大的影响，所以说我们要培养学生的高级思维。如果你不培养学生的高级思维，你现在培养的学生将来可能会面临失业。
从OECD发布的《未来的教育与技能》以及2030年的学习框架中可以看出，教育不是工具，我们受教育的目的在于让每一个个体和我们的整个社会最终过上幸福生活。怎么达到这样一个目标，怎么过上幸福生活？你要有知识、技能，同时要有态度价值观，所有综合起来变成你的能力，这些能力一定要进行转化，最终让你过上幸福生活。这是我们学校，我们要面临的变革，我们要面临的这样的挑战。
从AI领域的报告可以看到，未来在技术层面，我们占优势吗？AI领域——未来发展最强劲的领域，美国有85万人才，印度15万，中国只有5万。
新华社2019.9.18日报道，当前网络空间安全人才数量缺口高达70万，预计到2020年将超过140万。《中国集成电路产业人才白皮书（2017—2018）》指出，到 2020 年前后，我国集成电路行业人才需求规模约72万人左右，而我国现有人才存量40万人，人才缺口将达32万人。我们人才缺口30万，所有这些都是我们需要努力的一部分。中国为什么需要加强STEM教育？这是国家安全的需要，经济发展的需要，培养未来人才能力的需要，新时代教育改革的需要。
智能时代对教育带来的挑战
人类的社会发展经过了几个历史时期，机器化时代、大规模生产时代、信息化时代，如今社会即将进入人工智能时代。不同时代的生产方式和社会特征不一样，因此所需要的人才不一样。未来是一个以数据为驱动力的时代，将来物联网系统会占据主导地位。
对于时代性的重大变化，世界各国都做出了积极的回应，短短两年内，几乎主要国家全部做出了回应。我国在17年的时候连续发布了两个重要的关于人工智能的文件，一个是关于新一代人工智能计划，然后同时在12月份的时候公布了三年行动计划。政府和国家都高度重视人工智能时代的概念。
1. 以培养面向人工智能时代的劳动力为目标，关注学习者认知与非认知能力的培养。2. 加大人工智能领域的投入，大力发展工程、信息科学技术研究。3. 鼓励校企合作，促进人工智能技术转化。4. 扩大人工智能人才培养规模，完善人才培养结构、层次。5. 设立专项奖学金，吸引和留住国际优秀人才。6. 搭建实践平台，推动国际人才交流。智能时代教育同样面临了一些挑战：1. 数据道德和隐私的担忧会导致数据采集的难度。2. 数字鸿沟进一步加大，教育公平面临巨大压力。3. 智能时代人才培养目标受到冲击。4. 传统教学方式不利于创新人才的培养。5. 传统教学内容不适应新的社会发展需求。挑战和机遇并存，如今我们身处于一个最好的时代，因为我们赶上了一个大变革时代，可以创新和实现很多教育理想，因此我们可以树立新的教育理念，转变教育教学范式，提升创新型人才培养成效，创设智能化学习环境，使个性化学习成为可能。
智能时代STEM教育发展战略
战略01
赋能学科教学
学科教学是STEM教育的主阵地。下图是我们今年做《中国STEM教育调研报告》中的一组数据，问学校是怎么样开展STEM教育的？
STEM的目标是什么呢？一是培养创新人才，二是提升素养，三是培养未来劳动力，四是激发兴趣。除此之外，对于国家发展来讲，未来的劳动力，特别跟STEM相关的职业，人才缺口巨大。我们需要更多的人才来从事这些职业，当然我们还要大规模地培养创新人才，这同样是国家发展、国家竞争力的需要。
因此学科教学应该是STEM教育的主阵地，我们要在学科教学当中培养孩子的团队合作、创造性思维、申辩式思维，有效沟通，包括前文所说的情绪管理，解决复杂问题的能力，以及判断和决策能力。
战略02
通过技术促进STEM教育公平发展
STEM教育是面向所有人的，不仅仅对于发达地区，对于不发达地区我们也能够让这些孩子享有更好的STEM教育。对于不发达地区STEM教育所面临的挑战，一是优质师资，二是优质教育资源共享。
战略03
提升数字化
教科文对数字化素养有个定义，数字素养是通过数字设备和联网技术安全，适当地访问、管理、理解、集成、交流、评估和创建信息的能力，以参与经济和社会生活。它包括各种能力，分别称为计算机素养、ICT素养、信息素养和媒体素养。战略04
建立数字化教与学平台
人工智能时代一个最重要的改变就是我们从标准化走向个性化。个性化是可以通过技术实现的，比如智慧课堂可以实现师生交互，在备课阶段、课堂阶段、写作业阶段全程采集他的数据深度进行挖掘、分析、实现自适应学习。我们甚至能自动批改作业，自动推送错题本，每一个人都有不一样的作业，这是我们现在正在实验和推行的。
战略05
构建STEM教育新生态
构建STEM教育新生态，这是去年的话题，今年我们再给一张图重新来说一下。其实构建STEM新生态非常重要，STEM教育它不仅仅是学校的事情，它应该是国家战略，全世界共同参与的一项活动。
图书推荐
1
2
《美国STEM课例设计》
（小学卷）
陈如平 李佩宁 主编
教育科学出版社2018年4月出版
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往期回顾
●建构以学习为中心的教学论●教育部：中国四省市2018PISA测试三项第一！但也有潜在问题亟待解决！（一文读懂）●让世界了解中国教育文化的源与流●2019傅雷翻译出版奖揭晓，关于《教育科学与儿童心理学》大家都聊了啥？●新书速递 | 填写这份问卷，了解一下幼儿的社交能力吧！“长按二维码”关注我们吧！
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