英国基础STEM教育的现状与启示——以苏格兰地区为例

高益民，张馨尹

(北京师范大学 国际与比较教育研究院，北京 100875)

STEM(Science，Technology，Engineering and Mathematics)是一系列与科学、技术、工程和数学四个领域相互关联的学科和技能的总称。STEM教育不仅致力于帮助学生发展各个领域的专业知识与能力，还注重培养学生跨学科的意识，发展其创造新知识、新思想的能力，进而加快国家的经济发展和科技水平的提升，提高国际实力与竞争力(1)Deborah Carlisle and Gabriela Weaver，“STEM education centers：catalyzing the improvement of undergraduate STEM education”，International Journal of STEM Education，No.5，2018，pp.1-21.。近年来，世界各国都在坚持发展STEM教育，将STEM的理念与内容贯穿至各级各类教育。英国苏格兰地区不仅拥有独特的教育体系，且享有独立于英国教育部的教育立法权与管理权，与其他地区的教育存在明显差异。在基础教育方面，相比于英格兰、威尔士以及北爱尔兰地区注重教育的有限性和深度，苏格兰更加强调学生学习的广博性和综合能力的培养。这种具有苏格兰特色的理念也体现在基础教育阶段STEM课程中。尽管苏格兰STEM教育起步较晚，但据2020年PISA数据显示，苏格兰学生在数学和科学方面的表现尤为突出。因此，对苏格兰如何提升中小学生在STEM方面的综合能力进行探究，并分析苏格兰STEM教育在基础教育阶段的实施途径，在梳理其实施效果的基础上总结其特点，对于加强我国STEM教育的整体设计、进一步推动《中国STEM教育2029创新行动计划》具有一定的积极作用。

苏格兰在基础教育阶段发展STEM的现实需求分别从地区发展和学习者主体两方面体现。首先，从地区发展的角度来看，苏格兰将STEM纳入未来经济与社会发展的重要规划之一。近年来，随着“工业4.0”时代的到来，新兴的科学领域如人工智能、机器人学、量子技术、生物技术等极大地改变着人们的生活方式以及社会经济发展的途径。作为具有传统科学优势的英国地区，苏格兰一直致力于维持其在全球科学领域中的领先地位，同时也希望能够在“工业4.0”时代成为科技智能应用，如机器人学、人工智能、量子技术等方面的领头人。为实现这一目标，苏格兰政府认为STEM作为科技创新与发展的主要驱动力，能够为苏格兰当地的经济增长和社会效益带来巨大机遇(2)John Ritz and Szu-Chun Fan，“STEM and technology education：international state-of-the-art”，International Journal of Technology and Design Education，No.25，2015，pp.429-451.。大力发展STEM教育、培养STEM相关人才并壮大数字技能人才库不仅可以帮助苏格兰储备STEM人才，应对未来的机遇与挑战，也是苏格兰实施STEM教育的根本目的。而苏格兰进一步强调STEM在基础教育阶段的开展，是为增强儿童和青少年对STEM的认识，培养其对STEM的兴趣，激发年轻一代STEM人才的发展潜能，为培养未来苏格兰地区STEM人才打好坚实基础，从而缓解苏格兰STEM人才短缺的现状。

从学习者主体的角度来看，第一，时代变迁和快速发展的社会环境对人们的认知提出了更高要求。拓宽STEM的知识储备以及培养STEM素养能够提升儿童和青少年对当下社会的认识，这种认识可以进一步促进他们对现实问题的思考，比如如何缓解气候变化、如何降低人口老龄化所带来的影响等。因此，STEM在一定程度上激发了未成年人对于自然环境和物质世界的好奇心，帮助其在理解所处社会变化的同时，增强个人的社会身份认同感，对加强社会凝聚力起到促进作用。第二，人们日常生活中解决实际问题需要与STEM相关的工具和手段，如进行实际测量、统计运算等。第三，STEM教育使得学生的思维方式和逻辑表达产生积极改变(3)Matthew Kloser and Ariel Navota，“‘We do STEM’：Unsettled conceptions of STEM education in middle school S.T.E.M.classrooms”，School Science and Mathematics，No.118，2018，pp.335-347.。尽管一些过于专业化的STEM学科内容对于个人生活尚不能产生直接影响，但一些基础科目如数学、科学等是大部分理工类知识的根基，对基础类STEM进行学习，在为儿童和青少年增加未来专业、职业可选择范围的同时，他们的逻辑思考方式也会更加严谨，更加细致。

基于苏格兰在基础教育阶段发展STEM的必要性，在2017年苏格兰政府发布的苏格兰地区2017至2022为期五年的STEM发展计划《苏格兰STEM教育与培训策略》 (STEMEducationandTrainingStrategyforScotland)中，具体明确了到2022年，苏格兰不仅要完善STEM在中小学的课程设置，提高中小学生在STEM领域的参与度，还计划进一步增加相关资格与奖项认定的数量，吸引更多优质的STEM教育工作者加入基础教育阶段，进而全面提升STEM在苏格兰中小学的教育质量。

STEM教育在苏格兰基础教育中的实施路径由多方主体共同参与，其具体实施路径可从政府层面、学校层面以及社会层面分别体现。

(一)政府层面：完善STEM政策，更新相关资源

在STEM实施过程中，一方面，政府充分发挥其监督功能。自2017年出台2017—2022年STEM教育发展策略后，苏格兰政府联合教育部成立STEM考查小组，对中小学STEM具体实施过程进行追踪与评估，以保障策略的落实和稳步前行。评估主要对学校STEM课程的文本资料进行收集，并通过实地走访的方式对学校STEM课程的硬件设施、教学资源等进行考查。此外，对中小学STEM课程的观摩也是评估的关键部分，课堂观摩能够直观地掌握STEM实施路径，也有助于发掘不同学校STEM课程的特色教学方式(4)Kathleen Curran and Paul Olsen，“Integrative approach for a transformative freshman-level STEM curriculum”，Journal of College Teaching & Learning，No.13，2016，pp.47-52.。根据考查小组的评估数据，苏格兰政府每年发布STEM发展报告，从STEM课程的卓越性、公平性、启发性以及关联性四方面总结基础教育阶段STEM的发展现状，并回顾一年进程中对STEM目标的达成情况，进一步明确接下来的年度目标。

另一方面，苏格兰政府在基础教育STEM实施中充分发挥其服务功能，具体表现为对STEM教育相关政策的完善以及对STEM课程资源的汇总与更新。在政策完善方面，政府不断以《苏格兰STEM教育与培训策略》为中心，出台辅助性政策。这些政策覆盖多个领域，全方位地保证STEM在基础教育阶段与其他领域的关联性。比如，对于中学阶段的STEM教育，苏格兰政府于2018年5月发布《回顾15—24岁学习者之旅》(15-24LearnerJourneyReview)，旨在为青少年创造更为连贯的STEM学习旅程。该方案不仅为学生提供关于STEM课程选择的建议，还将可供选择的STEM学习途径与职业类别进行一一说明，从而让苏格兰青少年更加明确自己的学科选择和职业规划。再比如，由于STEM与学生的可持续发展密切相关，苏格兰政府在2019年6月推出《学习的可持续发展行动计划》(LearningforSustainabilityActionPlan)，进一步强调STEM课程进行跨学科教学的重要性，并且需要将可持续发展的理念和现实中所面临的问题融入STEM的课堂教学中。举例来说，教师可将温室气体的形成原因和组成成分与STEM的科学模块结合为学生讲解，或者在数学模块中，让学生计算具体条件下的碳排放量。同时，对于学生自身而言，了解可持续发展中的环境、资源等问题能够促进他们构建STEM的知识与技能和现实生活的联系，进而发挥个人运用STEM技能的创造力(5)David McKinney and Jeffrey Grigg，“Conditions and decisions of urban elementary teachers regarding instruction of STEM curriculum”，School Science and Mathematics，No.118，2018，pp.156-168.。

在课程资源更新方面，首先，苏格兰政府资助了苏格兰数字学习在线平台Glow(Scotland’s Digital Learning Platform，Glow)的开发，使其作为STEM教育资源的传播载体，使苏格兰教师和学生可以随时随地通过网络平台获取免费的STEM在线课程。其次，在苏格兰政府的指导下，苏格兰教育部成立了国家改善中心(National Improvement Hub)，负责汇总苏格兰基础教育阶段的学习资源、教学资源、测评材料以及相关研究报告，其中也包括对STEM资源的汇总。比如，对于生物材料的讲解，教师可在国家改善中心网站上搜索可供参考的课堂教学活动。以网站上提供的卡片分类活动为例，教师可分别将人体组织、假体名称、普通材料和生物材料属性分类打散，让学生分组进行卡片配对来巩固所学知识点。因此，苏格兰政府对于STEM资源的更新不仅包括不同课程模块的补充材料，还具体到对教师课堂设计的步骤与环节给予启发与帮助。

(二)学校层面：自主设计课程，创新实施路径

苏格兰当地中小学拥有STEM教学设计的自主权，一方面是由于STEM属于卓越课程(Curriculum for Excellence)的一部分，而卓越课程在具体课程的设计与实施上体现出因地制宜的特点(6)Mark Priestley，“The 3-18 curriculum in Scottish education”，Scottish Education，4th edition，Referendum，Edinburgh：Edinburgh University Press，2013，pp.47-63.。另一方面，苏格兰教育部希望通过赋予中小学更多STEM课程设计的权利与空间，来进一步促进STEM实施的多样性，同时也能够通过这种基层探索的方式，完善STEM教育政策的不足。因此，苏格兰中小学在实施STEM教学时可采用多途径的方式，充分将校园文化、办学理念等学校自身特征融入STEM教育中。不同学校对于STEM的教学定位不同。具体说来，一些学校将STEM作为独立课程，安排固定的时间段为学生进行授课，也有一些学校将STEM嵌入其他广识课程，利用STEM作为学习背景，如在体育课中进行计算心率的教学或对调查报告进行图表绘制等。

在呈现方式上，一部分学校基于创新活动的方式将STEM中的理论知识与实践探索结合起来进行课堂组织，为学生创造可获得整体学习经验的机会，同时也为学生提供小组合作解决STEM问题的活动环节。以苏格兰两所学校为例：考尔小学设置了针对计算机课堂的电脑游戏开发项目，学生通过小组的方式运用数字技术平台Makey设计电脑游戏并进行课堂展示，在促进同伴互动交流的同时将计算机知识运用到实践中；
位于苏格兰邓巴顿郡的米勒斯中学将STEM中的科学与计算机编程结合，为学生设计了有关App开发的课堂活动，学生可根据自己的创造力和喜好自行决定App设计的主题与模式。比如，一部分学生以家中宠物为出发点，设计一款关于宠物健康与护理的App，在设计过程中学生不仅运用编程知识，也将生物科学的内容较好地进行了融合。尽管儿童和青少年在此类创新活动中很难设计出高质量的STEM产品，但这种方式有助于营造一种思维开放式的课堂，也能够帮助学生培养其关于STEM的问题意识(7)Maleka Hashmi and Kitrina Carlson，“Interdisciplinary model for infusing food security into STEM curriculum”，Journal of Agriculture，Food Systems，and Community Development，No.3，2012，pp.129-141.。另一部分学校倾向于将STEM的授课环境更换至室外，以户外教学的方式来实施STEM课程。以位于阿伯丁的米德尔顿中学为例，学校将STEM课程迁移到森林、湿地公园等自然环境中进行，并将课程情境设置为“第一次世界大战”的背景下，分别对不同STEM内容进行讲解。户外教学不仅为学生增加对课程内容的亲身体验与直观感受，也为儿童和青少年提供了在当代社会接触更多自然环境的机会，进一步使《学习的可持续发展行动计划》的内容在STEM教育中落实。

(三)社会层面：机构广泛参与，家长积极配合

STEM在苏格兰基础教育阶段的实施得到社会各界的广泛参与，社会层面的参与者包括第三方机构与学生家长两类群体。就第三方机构而言，其作用一方面是为学校STEM教育提供支持与帮助，另一方面是在社会范围内进一步对STEM进行普及。第三方机构的参与形式往往以辅助中小学为主，在充分考虑当地STEM教育的发展和目标后，对其进行具有针对性的项目设计与实施。以格拉斯哥科学中心(The Glasgow Science Centre)为例，在与格拉斯哥当地实施STEM的小学进行交流后，学校普遍反映苏格兰儿童对STEM职业的了解相对匮乏，由于教学大纲的设置，仅仅是通过课堂讲解的方式无法让儿童对STEM职业全面了解。因此，为改善这一问题，格拉斯哥科学中心在2020年3月推出创新主题展览——“第59号概念”(Idea No.59)，以培养未来新生代STEM创新者为宗旨，囊括以STEM多个分支学科为基础的创新型展出，主要对未来职业所需的技能进行展示，以帮助孩子们将校内所学STEM知识与现实生活相联，并培养他们对于职业选择的意识。此外，展览也邀请其他STEM相关组织进行讲座活动，面向社会公众开放，主要通过组织成员分享个人关于STEM职业的故事，增加大众对科学技术的了解，比如科技对日常生活的改变等，来促进STEM在苏格兰范围内的推广和普及。

就学生家长而言，尽管没有明确规定家长必须参与中小学的STEM教育，但数据显示，越来越多的苏格兰学生家长意识到STEM教育的重要性并且有意愿为孩子们开展STEM的家庭教育。家长们可以通过设计家庭活动或者交谈的方式将STEM非专业性知识传递给孩子们。非专业性知识主要包括STEM的性别均衡性和公平性(8)Scottish Government，“STEM education and training”，https：//www.gov.scot/policies/science-and-research/stem-education-training/，2022年10月10日。。为更好地指导家长们为学生STEM学习提供帮助，苏格兰教育部与苏格兰技能发展中心分别创建苏格兰家长空间(Parentzone Scotland)和苏格兰地区家长论坛(The National Parent Forum of Scotland)，作为家长们交流的平台，并且为苏格兰家长提供在线的STEM家庭教育指导和辅助材料。家长以家庭教育的方式实施STEM教育，能够增加儿童和青少年在非学校环境的温暖氛围中接触STEM的机会，有利于培养他们在STEM认知和情感上的正确态度。

(一)夯实中小学与企业的联系

苏格兰在基础教育阶段STEM的实施过程中注重学校和企业的联系，这一特征与STEM经济的发展有关。苏格兰政府认为，为满足经济发展对STEM方面不断增长的需求，中小学在培养苏格兰儿童和青少年STEM的态度与能力同时，还必须在基础教育阶段加强STEM学习与STEM经济的联系(9)Jessica Gale，Alemdar Meltem and Newton Sunni，“Exploring critical components of an integrated STEM curriculum：An application of the innovation implementation framework”，International Journal of STEM Education，No.7，2020，pp.5-17.。而构建基础教育阶段STEM学习与STEM经济的桥梁，对于苏格兰中小学而言，除维持现有的跨机构合作学习项目外，还应进一步加强学校与雇主，即企业之间的联系。

中学STEM教育往往是通过开展职业教育项目的方式来增加学生与企业交流的机会。以“发展青年劳动力”(Developing the Young Workforce，DYW)项目为例，该项目在中学的初期阶段便为苏格兰青少年提供了职业选择的周期性课程和活动，同时邀请STEM相关企业的工作人员为学生讲解其对应STEM职业的发展前景与未来规划，并且在课程结束后持续为中学生提供STEM就业指导服务，希望以此挖掘和激励有意愿从事STEM工作的苏格兰青少年。此外，DYW项目在校企STEM交流方面也起到了纽带作用。“猎犬汽车挑战赛”(The Bloodhound Rocket Car Challenge)是DYM项目针对中学生开展的STEM创新能力挑战赛，学生在比赛中设计、构建汽车模型，以竞速的方式进行评比，且评委主要由汽车工程相关企业的技术人员担任，以增加STEM专业人员与中学生互动的机会。

起初由于人们对于小学STEM教育与社会环境接轨的必要性认识不足，相比中学而言，苏格兰小学STEM教育与企业的互动交流起步较晚。此外，小学生处于心智发展尚未成熟阶段，无法通过直接为儿童提供与企业交流机会的方式来建立校企联系。因此，小学阶段STEM主要在教师层面构建与企业的互动关系。例如，小学与企业联合举办STEM实践研讨会，旨在为校内教师讲解企业中STEM相关技术的实际操作与应用经验，为教师们提供更多课堂实际案例，来增强小学STEM课堂的生动性，间接启发儿童在STEM方面的潜在兴趣。

(二)创新学徒制在STEM领域的应用

学徒制在苏格兰STEM教育中的体现方式包括基础学徒制(Foundation Apprenticeships)、现代学徒制(Modern Apprenticeships)以及学位学徒制(The Graduate Apprenticeship)三种(10)Clarke Thomas，“The engineering sector student apprenticeship”，International Journal of Electrical Engineering & Education，No.42，2005，pp.107-117.。其中，现代学徒制和学位学徒制主要应用在成人教育领域中，旨在为已经在STEM行业中工作的成年人提供继续教育，发展职业技能。与现代学徒制不同的一点是，学位学徒制除技能培训外，也为工作人士提供STEM学术方面的训练，并在完成全部培训后为其颁发对应的专业学士或硕士文凭。

学徒制在苏格兰基础教育阶段STEM中的应用主要是通过基础学徒制的方式来体现的。基础学徒制为学生提供结构化的、以就业为导向的STEM知识与技能培训，目前已经开展的STEM培训包括土木工程、食品技术、数字媒体技术和商业技能四大模块。基础学徒制主要针对卓越课程高级阶段(senior phase)学生，即苏格兰高二和高三学生开展，且参加学徒制培训的学生大多有从事STEM工作的意愿但并不打算在学业上继续深造。因此，以基础学徒制方式进行的STEM教育相当于“岗前培训”。具体来说，学生在选择特定的STEM模块后，以实习身份进入当地具备学徒制参与资质的企业中，跟随技术人员在实操环境中对STEM问题进行处理和解决，从而获得技术上的直接经验。高中生在培训后可达到苏格兰学分与资格认证框架(Scottish Credit and Qualifications Framework)规定的行业认可标准第六等级(Level 6)，以此作为择业依据和STEM资质证明。

苏格兰将基础学徒制作为STEM教育在卓越课程高级阶段的开展方式之一，创新了学徒制在基础教育阶段的应用。一方面，基础学徒制与苏格兰卓越课程进行融合，并作为STEM的授课方式和课程内容供学生学习和选择，丰富了学生在高中阶段的发展选择，同时由于基础学徒制的学习与中学资格认证的学分和等级评定相联，在一定程度上也提高了大众对学徒制在基础教育阶段的关注度。另一方面，基础学徒制拉近了现代学徒制与学校教育的距离，尤其在STEM教育中的应用缩短了工作场所和教室的跨度，使学生可以在不同环境中自由过渡。尽管学徒制最初设置的目的是为职业技术教育服务，但苏格兰中学对于基础学徒制的尝试进一步扩充了可应用学徒制的教育领域，同时也将苏格兰地区基础教育理念、STEM教育理念和学徒制理念结合，体现出STEM在基础教育阶段的多元化发展趋势。

(三)注重校外教育对STEM的推动

尽管STEM在苏格兰基础教育阶段的开展主要以学校教育为主，但运用多样的校外教育形式推动STEM的实施也是苏格兰基础教育的特征之一(11)Mark Trebian，“How to utilize internet contacts to enliven online courses and STEM curricula”，Journal of American Indian Higher Education.Tribal College，No.15，2004，pp.22-29.。目前，苏格兰教育部主要致力于开发面向中小学生的STEM在线学习平台和户外实践活动，以网络和自然环境作为实施校外教育的载体，也间接地创新和发展了STEM的学习模式。

在网络学习平台方面，苏格兰教育部官方推出的数字学习枢纽Glow面向苏格兰所有中小学生开放。Glow平台不仅将STEM教学资源进行汇总，还为儿童和青少年提供免费的数字学习工具，如office 365、G Suite等。学生可以充分利用Glow发起小组活动或创建STEM自习室，不受时间、地点的约束，增加能够促进同伴学习的互动机会。除面向中小学生的网络学习平台外，为帮助基础教育工作者和儿童监护人更好地开展STEM家庭教育，苏格兰西部大学在2020年1月开发的线上STEM学习单元中囊括了可供家庭教育选择的STEM益智游戏和以儿童为主导的互动建议。这些资源和建议不仅能够加强校外非专业人员对于STEM的了解，也可以帮助他们更好地应对家庭STEM教育过程中的困境。

在户外活动方面，相比学校开展的STEM户外实践课程，校外教育的室外活动形式更加适用于苏格兰儿童，尤其是学龄前儿童。户外活动可以充分利用自然界将STEM融入学龄前儿童的早期学习，在儿童自身对世界的好奇心和求知欲的驱使下，有助于儿童在STEM领域的启蒙(12)Michael Harwell，Mario Moreno and Yadira Peralta，“The impact of design-based STEM integration curricula on student achievement in engineering，science，and mathematics”，Journal of Science Education and Technology，No.26，2017，pp.207-222.。苏格兰教育部在2020年2月发布的《实现理想：做自己》(RealisingtheAmbition：beingme)中表明要进一步推动关于儿童早期STEM学习的户外实践类活动，这标志着在未来几年里苏格兰将持续扩大对该领域的开发和支持(13)Education Scotland，“Realising the Ambition：being me”，https：//education.gov.scot/media/3bjpr3wa/realisingtheambition.pdf(2020-02)，2022年9月30日。。比如，可以为儿童开展森林户外活动，为孩子们配备数码相机、手电筒等设备，让他们在森林里观察植物的过程中学会这些日常工具的使用。同时，从学习理论的角度来说，儿童对大自然的观察可以促使其对自然现象背后的生物学原理产生初步认识，这样在后续接受系统的STEM教育时，学生关于自身经历的记忆会被触发，有助于学生自己将新知识与已有经验进行联结，从而强化对课程内容的理解。因此，苏格兰运用多元化的校外教育方式推动了基础教育阶段STEM的实施，并且将校外教育作为苏格兰儿童STEM启蒙教育的手段，使学校教育与校外教育相配合，在水平范围上形成连贯的STEM教育模式。

自苏格兰在中小学开展STEM教育以来，在提升学生在STEM相关学科中的表现以及改善STEM的性别不均衡现象中均获得一定成效，然而对于STEM在基础教育阶段的实施依然存在一些争议。

(一)苏格兰基础教育阶段STEM的成效

1.提升学生在STEM方面的学业表现

以数学学科(数学与应用数学)为例，根据苏格兰学分与资格认证框架的官方统计数据显示，自2017年苏格兰STEM教育五年发展计划实施以来，苏格兰学生通过SCQF等级五的人数由2017年的28 166人增长至2019年的29 873人，涨幅约为3%，尽管这与发展计划中提出的预计到2022年通过SCQF这一等级的学生人数增长10%还有一定差距，但不可否认的是，STEM在基础教育阶段的开展提高了苏格兰学生在数学等STEM基础学科中的表现。学业表现上的进步能够大大增加学生在STEM方面的自我效能感(14)Meghan Condon and Amber Wichowsky，“Developing citizen-scientists：Effects of an inquiry-based science curriculum on STEM and civic engagement”，The Elementary School Journal，No.119，2018，pp.196-222.，换言之，中小学生对于STEM能够感受到更多的成就感和自信。这种正向反馈对学生未来的专业和职业选择会产生一定的潜在影响，对于扩充未来STEM领域的青年人才具有积极意义。

2.提高学生对STEM的认识和兴趣

在基础教育阶段开展STEM教育使得更多苏格兰儿童和青少年对STEM产生了浓厚的兴趣，并在兴趣的驱使下进一步提高了对STEM的认识。这两方面可通过近年来参加STEM竞赛人数以及大学选择STEM相关专业的人数反映出来(15)Scotland Government，“STEM strategy for education and training”，https：//www.gov.scot/publications/stem-strategy-education-training-scotland-third-annual-report/.(2021-05-05)，2022年9月3日。。在参加STEM竞赛的中小学生人数方面，参赛人数在2017年和2019年的区间内由45 787人增长至48 574人，表现出明显的上升趋势，这反映出苏格兰儿童和青少年有意愿接触更多关于STEM的学习机会，并且能够主动地将这种意愿付诸实际行动，侧面肯定了STEM在基础教育阶段拓宽学生视野、激发学生STEM兴趣的价值。在专业选择方面，在2019年苏格兰学生中有51.7%的人在大学入学时选择STEM学科作为第一专业，相较于2017年的人数占比(51.2%)表现出0.5%的增加，过半学生选择STEM进行专业学习。这为未来苏格兰STEM年轻劳动力的培养打下了坚实基础。

3.改善STEM教育的性别不均衡问题

性别不均衡现象一直是STEM教育发展过程中存在的主要问题之一。苏格兰STEM发展计划明确提出，希望到2022年苏格兰全境范围内能够显著缩小在参与STEM教育和获得STEM成就方面的性别差距。目前来看，苏格兰在基础教育阶段减小STEM性别分布差异上进展显著。在2017年，参与STEM基础学徒制学习的女生人数占比仅为8.1%，在2017年至2020年的区间内女生人数一直表现出显著增加趋势，并且在2020年达到最大值(20.6%)(16)One Scotland，“Women and girls in STEM”，https：//onescotland.org/wp-content/uploads/2018/10/What-we-already-know-STEM.pdf.(2018-10)，2022年10月30日。，说明更多苏格兰未成年女生在中学阶段选择STEM。性别差距的缩小有助于“男性在STEM领域的参与和表现优于女性”的传统偏见逐渐消除，也能够激励更多女性加入到STEM的专业发展中来，从而进一步使STEM接近性别平衡。

(二)苏格兰基础教育阶段STEM存在的争议

目前，关于苏格兰基础教育阶段STEM的争议主要来自于教师的自信问题、STEM在课程中的地位问题以及STEM在贫困地区开展的问题。

1.关于教师自信问题的争议

据苏格兰教育部在2019年对中小学STEM实施情况的调查显示，一些在基础教育阶段从事STEM教育工作的教师对自己的课堂内容和教学设计等缺乏自信。而教师如果在这种消极状态下持续进行STEM教学，久而久之，这种自信感的丧失会融入课堂氛围中，进而影响到学生的课程体验(17)Mary Kienstra，“STEM lesson guideposts：Creating STEM lessons for your curriculum”，Mathematics Teaching in the Middle School，No.24，2018，pp.62-70.。在课堂内容方面，苏格兰中小学教师往往对STEM的基础学科，如数学等科学的基本知识表现出更多自信，然而对于工程和技术领域的内容，大部分基础教育阶段的教师认为自己没有完全驾驭课堂的能力。在教学设计方面，一些教师认为自己准备的STEM课堂实践活动无法达到预期的效果，即通过学生的反馈来看并没有通过活动的进行而促进他们对STEM课程内容的理解。

由于STEM涵盖在苏格兰卓越课程当中，而卓越课程在中小学，尤其是小学教育中强调知识的广博性，即尽可能多地帮助学生拓宽知识面，而对于单一知识点或学科的学习深度有所保留(18)Peter Allison，David Carr and George Meldrum，“Potential for excellence：interdisciplinary learning outdoors as a moral enterprise”，The Curriculum Journal，No.23，2012，pp.43-48.。这一特征和要求也间接影响了教师在备课过程中对知识点的把控，教师潜意识中会对有深度和难度的知识点进行筛选，来保证STEM课堂的适龄性。因此，教师在不断进行此类备课和每日的教学循环之后，自身对于STEM基础学科的掌握会更加牢固，而对于专业性更强的工程和技术知识内容会逐渐淡化，从而使得教师自身STEM的知识储备不平衡，导致自信问题的产生。此外，由于基础教育阶段的STEM教师接触具体工程和技术在实际环境中应用的机会有限，在一定程度上也限制了其对于课堂设计的创新性和独特性，因此大部分活动只能基于课程大纲或教育部官方指导给出的建议和参考来进行设计。这不利于教师从STEM课堂中获得工作的个人归属感和成就感，进而降低其教学的自信。

2.关于STEM在课程中地位的争议

相比于苏格兰基础教育阶段卓越课程的其他科目，如读写能力、计算能力和心理健康等，STEM并没有获得同等的地位。这个现象一方面体现在STEM与其他课程的融合程度不高。将STEM的教育理念和内容与其他学科进行融合实施的特征可追溯至苏格兰卓越课程改革的宗旨之一：为学生提供跨学科学习的机会。然而，在具体的教学环节中，教师并没有真正将STEM的内容融入其他科目中。换言之，读写课程的教师依然只基于本学科的教材和大纲进行授课，完全没有花时间思考如何在读写课堂中渗透STEM的知识，比如思考如何将读写能力的培训设置在园艺项目或工程项目中。即使一部分教师有意识地进行融合设计，但衔接性和最终的课堂呈现并不理想(19)Heather Skaza and Kent Crippen，“Teachers’ barriers to introducing system dynamics in K-12 STEM curriculum”，System Dynamics Review，No.29，2013，pp.157-168.。另一方面，STEM在中小学课程中的地位缺失也表现在STEM作为独立课程实施时课时的减少。STEM课程时长减少的原因很大程度上源于中小学在STEM课程领导力方面存在的问题。首先，学校管理者在课时分配的过程中“默认”了STEM的课时要少于其他基础学科的事实，因此在课时安排的制度层面上便已经出现了分配不均衡现象。其次，该现象也反映出学校领导对STEM课程的重视程度不足。这种态度会进一步传递给教师和学生，最终给STEM在全校范围内的课程地位带来消极影响。

3.关于STEM在贫困地区开展的争议

由于STEM相关学科的发展与当代社会、经济的发展密切相关，因此学生在进行STEM学习时需要接触更多有关当下科学技术发展的动态前沿信息，而这为地处苏格兰贫困地区的中小学设置了难题。在STEM的教学设备方面，以基本的数字设施、网络链接和教室多媒体为例，一些苏格兰贫困地区学校甚至不具备在课堂上为学生通过网络展示充满设计感的世界建筑的条件，尽管近年来苏格兰学会团体(Scottish Learned Societies Group)提出要大力发展苏格兰范围内的“STEM资本”(20)Van Nuland，Elissa Hall and Natalie Langley，“STEM crisis teaching：Curriculum design with e-learning tools”，FASEB BioAdvances，No.2，2020，pp.631-637.，(“STEM资本”主要包括STEM的硬件设施、人力资源等)，已经加强了对苏格兰偏远地区，尤其是贫困地区STEM硬件设施的改善，但根据苏格兰教育部统计的数据显示，贫困地区的“STEM资本”与发达地区相比依然存在很大差距，且地区的贫困程度与儿童和青少年参加STEM教育的人数呈负相关趋势。同时，一些处于地理劣势的极度贫困地区学校也会因为路程或项目运转经费不足的问题而限制了学生接触STEM前沿的机会。一名来自苏格兰西洛锡安郡的中学计算机教师说，苏格兰地区每年都举办关于网络安全的圣诞演讲，但往往此类大型集会都在苏格兰主要城市，如爱丁堡、格拉斯哥等举办，而西洛锡安郡的学生往往会因为车费问题而放弃这种能够现场聆听和与外界沟通的STEM学习机会。

苏格兰对改善STEM在基础教育阶段实施过程中的问题进行了初步尝试。首先，为提升教师的教学自信，苏格兰进一步加强了对中小学科学教师的培训(21)Morag Findlay，“Science teacher education in Scotland”，Glasgow：Strathclyde，2017，pp.27-43.。培训在推广学科融合理念的基础上，运用实际教学案例为教师说明STEM课堂中可能出现的问题及解决办法，并提供大量课堂设计的新思路，以供教师选择。其次，为提高STEM的课程地位，苏格兰计划推动STEM与人文学科的融合(22)Scottish Science Advisory Council，“Science education：enhancing support for schools through collaboration”，https：//www.scottishscience.org.uk/sites/default/files/article-attachments/SSAC%20Science%20Education%20Report_0.pdf，2021年11月24日。。不仅实现传统科学与社会科学的互涉，也使学科边界越来越淡化和模糊，以此弱化“课程地位”的存在性。最后，为缓解STEM教育在贫困地区开展的难题，苏格兰不仅从财政政策上加大对贫困地区STEM教育的资金拨款，也在实施上通过联合发达区域的学校和机构，开展更多针对贫困地区STEM教育的话题交流与合作项目(23)Royal Society of Chemistry，“Primary science teaching in scotland：The importance of Subject knowledge”，Edinburgh：the Royal Society of Chemistry，2014，pp.1-6.。但这些措施是否能够真正长远地改善苏格兰基础STEM教育存在的问题，还应进一步关注。

英国苏格兰地区从地区发展的现实需求出发，将学生自身STEM素养的提升和能力的培养置于首位，不断推动STEM在当地基础教育阶段的实施，在形成具有苏格兰特色的STEM教育同时，对其发展趋势进行了初步探索，为其他国家提供了丰富的经验与启示。

(一)以产学合作为基础，促进STEM的知识创新

无论是加强中小学与企业的联系还是基础学徒制的应用，均体现出苏格兰基础STEM教育注重产学合作的特征。学校与企业基于提升STEM教育质量的共同目标，在合作的过程中必然存在着STEM学科知识的流动与迁移，并伴随信息的传递与整合，这种合作方式扩展了STEM知识的应用边界，并对科学知识的创新有着积极意义(24)刘宝存、庄腾腾：《美国高等STEM教育教学模式与方法改革：动因·策略·启示》，《清华大学教育研究》2021年第5期，第30—39页。。此外，由产学合作研制的科技成果和STEM理论的创新能够为合作双方及苏格兰地区带来良好的经济效益，这与苏格兰地区经济发展战略相契合。当前，我国STEM教育在中小学仍然以学校为主体、以课堂为媒介、以STEM的理论学习为主要目的，而课堂实践环节的设置还有待提高。因此，我国可充分利用科技企业在STEM实践方面的独特优势，加强校企合作，开发适用于基础STEM教育的实践活动，在丰富STEM课程内容的同时，为产学合作、产学交流提供更多机会，使STEM知识在碰撞中得到创新。

(二)以STEM教育为手段，全面提升学生科学素养

苏格兰在基础教育阶段开展STEM教育，不仅提升了学生在STEM方面的学业表现，使学生掌握科技领域的基本知识，了解科学的最新发展动态，也进一步提高了学生对STEM的认识和兴趣。相比学科内容的习得，知识经济时代对科技人才的要求更加强调其科学素养的形成(25)邵容与：《科学素养如何通过课程落实——基于施瓦布科学课程观的思考》，《宜宾学院学报》，http：//kns.cnki.net/kcms/detail/51.1630.Z.20211111.1600.002.html，2021年11月24日。。在基础教育阶段，培养学生对科学探究的兴趣，树立正确的科学观念有助于其在高等STEM教育中形成积极的情感态度价值观，明晰STEM科学对社会的作用，进而成为具备较高素养的科技人才。提升公民的科学素质，培养“全面发展的人”是我国创新型科技人力资源建设的重要特征之一，也是我国中小学科学教育改革的总目标(26)丁邦平：《全球化视野下学校科学教育改革的观察与反思》，《湖南师范大学教育科学学报》2021年第5期，第10—17页。。但我国科学课程在实施中仍然面临着过分注重知识的教学与评价，尚未找到一条适切学生科学素养提升的道路。苏格兰基础STEM教育中对学生科学素养的重视在取得初步成效的同时，对我国继续探寻中小学STEM教育的发展方向具有一定的参考价值。

(三)以系统搭建为途径，推动STEM教育的融合发展

学科融合是目前科学技术发展的趋势，也是社会发展对科学学科提出的新要求(27)严晓梅、翟俊卿：《后疫情时代走向科学、环境与健康相融合的科学教育——与国际著名科学与环境教育专家Justin Dillon教授的对话》，《比较教育学报》2021年第5期，第3—12页。。苏格兰以系统构建为途径，推动基础STEM教育的融合发展，这种融合不仅体现在教育者与产业的相互配合，也包含了科学学科内部及外部与其他学科种类的交叉。系统搭建使苏格兰能够更加明晰基础STEM教育系统中各实体的结构和相互关系，也能够将该阶段的STEM教育置于苏格兰整体教育系统中，以更为宏观的角度明确基础教育阶段实施STEM的意义与价值。我国中小学科学教育致力于打造综合的科学课堂，但在融合过程中由学科交叉与学级衔接等产生的实际问题尚未得到妥善解决(28)丁邦平：《STEM教育：国际趋势与中国探索》，《中小学信息技术教育》2019年第Z2期，第26—28页。。STEM是一种整体的教育。因此笔者认为，我国可加强对中小学STEM教育系统构建的理论研究，对其在教育系统中扮演的角色进行思考，同时探究系统中其他教育成分对基础STEM教育发展的作用，对推进我国STEM教育的融合发展、探寻基础STEM教育的中国模式具有积极作用。