爱尔兰校外STEM教育的主体与运行机制探究

摘要：爱尔兰丰富的校外STEM教育能够为我国形成校外STEM教育人才培养的良好联动机制提供借鉴。文章通过梳理爱尔兰相关政策及举措，发现主要由第三方机构、企业主体和爱尔兰科学基金会三方力量共同促成了爱尔兰校外丰富且联动的STEM教育主体。其中，第三方机构起到了局部弥合的作用，企业主体起到了直接联动的作用，爱尔兰科学基金会起到了全局引导的作用。鉴于此，针对我国校外STEM教育开展的现状，提出进一步发挥企业责任、扩大科技活动与赛事的影响力，以及充分利用公共场馆教育功能的建议。关键词：STEM教育，第三方机构，企业主体，爱尔兰科学基金会一、引言STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)四门学科的简称，它并不意味着科学、技术、工程和数学教育的简单叠加，而是四门学科内容组合形成有机整体，以更好地培养学生的创新精神与实践能力[1]，这一点充分体现在爱尔兰校外STEM教育开展的组织形式上，与我国以创客教育、机器人教育、编程教育[2]等形态不尽相同的是，爱尔兰的校外STEM教育不是以课程形式开展，而是以各种利益相关者组织的项目、竞赛、研讨会、节日、展览等形展。爱尔兰丰富的校外STEM教育实践有其独特的国情背景。STEM教育的发展符合爱尔兰经济发展的要求，是国家、社会、企业等的共同奋斗目标。2017年爱尔兰教育部发布的《STEM教育政策声明(2017—2026年)》(STEMEducationPolicyStatement2017—2026)指出，STEM教育与爱尔兰的经济繁荣高度相关，全球对STEM劳动力的需求在2015—2025年大幅增长，然而爱尔兰国内的研究表明，许多学生还没有为从事STEM相关的工作做好充分的准备[3]。爱尔兰的五年国家战略《创新2020》 (Innovation2020)指出，爱尔兰毕业生的数量和质量对爱尔兰保持其作为投资地的吸引力至关重要[4]。由此可以看出，爱尔兰发展STEM教育有其国家利益和经济发展的考量。此外，爱尔兰作为“欧洲硅谷”，汇集了世界各大信息技术、保健制药、医疗设备及金融服务公司，这些企业对爱尔兰当地STEM人才的需求是爱尔兰发展STEM教育的重要推动力。共同的利益是多方合作的理念前提。以此视角来看爱尔兰校外STEM教育的主体和运行机制就可以理解为什么各方利益相关者可以有效地构建良好的联动机制。二、爱尔兰校外STEM教育主体构成爱尔兰的STEM教育在整个欧洲乃至世界上处于领先的地位，国际学生评估项目(ProgrammeforInternationalStudentAssessment，PISA)和国际数学与科学趋势研究(TrendsinInternationalMathematicsandScienceStudy，TIMSS)等多项国际测试反映了这一点。深入探究爱尔兰内部的STEM教育整体结构就会发现爱尔兰存在一种校内外联动的主体构成，校内分阶段开设STEM必修和选修课程，校外组织各种参观、展览、科学节、科学周、数学周以及地区、国家和国际的比赛。爱尔兰这种丰富的校外STEM教育实践能够为克服《中国STEM教育白皮书》指出的我国STEM教育人才培养的联动机制不健全[5]的局限提供借鉴。目前，我国“双减”政策有效指导校外教育培训机构课外辅导的开展，而爱尔兰校外多元的STEM教育实践能够为我国校外STEM教育发展提供新思路。本研究重点梳理了爱尔兰校外STEM教育的主体和运行机制，通过对爱尔兰相关措施的追踪与溯源，发现有三方面的力量至关重要，分别是第三方机构、企业主体和爱尔兰科学基金会。(一)第三方机构的弥合作用爱尔兰的非营利性机构、志愿组织、行业协会、企业联合网络、基金会等第三方机构在联动学校、企业、高等教育机构之中起到了非常重要的作用。1.非营利性机构和志愿组织筹办的定向活动非营利性机构、志愿组织出于自身的愿景和目标，利用自身构建的合作网络，依托于组织内部的志愿者导师，为学生提供了参与实践项目、挑战赛、工作坊的机会。爱尔兰的STEM教育存在性别失衡的问题，不少组织和机构有意侧重于女性参与STEM。一个完全由志愿者组成的非营利性机构“青少年转变”(Teen-turn)致力于推动女性参与STEM学科，该组织与企业联合网络“科技女性互联”(ConnectingWomeninTechnology)合作开展了围绕科技创新挑战赛的实践项目和活动，来自企业联合网络的员工作为实践项目的导师，带领女生完成STEM相关的项目并参与挑战赛[6]，该组织还针对学校的学期间隔开设了“发明”(Devising)项目，学生可以前往非营利性机构“青少年转变”的合作公司参加工作坊学习技能并获得职业相关的经验[7]。“科技女性互联”企业联合网络由总部位于爱尔兰的科技公司组成，最早由埃森哲、戴尔、微软等公司建立，这些公司都有一个共同的目标，即支持女性在科技行业的发展。共同的愿景促成了两个非营利性机构的合作。此外，还有“科技创新”(Technovation)、“编程俱乐部”(CoderDojo)、“爱尔兰青少年成就”(JuniorAchievementIreland)等非营利性机构发挥作用。“科技创新”是一家全球的非营利性组织，致力于帮助女孩成为领导者、创新者和问题解决者。此前提到的非营利性机构“青少年转变”是“科技创新”的地区大使，“科技创新”建立的“科技创新女孩”(TechnovationGirls)项目通过志愿者导师的指导，帮助10~18岁的女孩利用编程制作出自己的手机软件，用以解决现实问题[8]，该机构的导师来自谷歌、英伟达(NVIDIA)、奥多比(Adobe)等公司。科技创新女孩项目还设置了为期12周的免费课程帮助女孩们将自己的产品实现商业化。“爱尔兰青少年成就”直接与学校和商界合作，招募并培训商业志愿者[9]，这些志愿者将会前往学校向中小学生分享实践经验[10]。编程俱乐部由“编程俱乐部”基金会(CoderDojoFoundation)运营，该组织构建了一个免费的、由志愿者领导的、基于社区的编程俱乐部网络，并逐渐形成了世界范围内的运动，俱乐部的工作不是以课程的形式开展的，而是通常以利用全球少儿图形化编程工具(Scratch)建立网站开始，后续包括各种各样的项目，如利用游戏开发平台制作自己的游戏程序、为安卓手机和平板电脑构建应用程序等。[11]2.行业协会和基金会组织的大型活动爱尔兰每年都会有各种各样的工程师周、科学周、数学周、好奇心节等非营利性的全国活动，这些活动往往由爱尔兰工程师协会、爱尔兰计算机协会、马西森基金会 (MathesonFoundation)等组织，来自产业界的专家、研究机构、图书馆、协会、中小学校和家庭都会参与其中，每年定期的集体活动形成了一种良好的社会文化和集体参与的氛围。爱尔兰的工程师周是为期1周的关于爱尔兰工程界的庆典，受到了爱尔兰科学基金会、教育部、行业领导者等多方的支持和赞助，旨在提高学生将工程作为未来职业方向的兴趣和意识。学生可以在教师和来自企业的志愿者的指导下，设计一个解决实际问题的工程项目，并组建团队进行注册、开发、推广和评价[12]。科学周是在每年11月开展的一项为期1周的全国性活动，围绕日常生活中的科学知识和现象展开，具体活动包括研讨会、科学表演、讲座、实验室演示和其他与科学相关的活动。它是一项涉及整个爱尔兰的行业、学校、图书馆、教师、研究人员和学生的集体活动[13]，2021年爱尔兰科学周设置了由图书馆举办的“爱尔兰空军的飞行科学”研讨会和由大学举办的关于“柏拉图立体”(ThePlatonicsolids)的讲座等活动。[14](二)企业主导项目的直接联动作用爱尔兰的企业出于人才选聘、企业愿景目标、承担社会责任的考量，积极主导了一些与学校联合的项目，这些项目往往是以企业内的员工志愿者为支点。以英特尔公司为例，该公司本身具有鼓励员工从事志愿服务的企业文化，员工与合作的学校往往有一些私人的关联，企业与学校的合作依托这些志愿者员工得以实现。例如，已经开展10多年的小小科学家(Mini-Scientist)项目，引导学生围绕校内开展的STEM课程和自己感兴趣的领域，开展项目并参与校内评选、地区评选乃至全国评选，英特尔公司内部的员工在参与该项目的学校中担当最终评委[15]。英特尔公司主动通过邮件联系当地的16所小学，主持了英特尔爱尔兰气球火箭发射[16](IntelIrelandBalloonRocketLaunch)项目，其组织的员工志愿者团队到小学向8~10岁的孩子展示基础科学原理和实验方法。与英特尔公司不同的是，爱立信公司考虑到了未来的人才竞争，设立了一个由爱立信工程志愿组织的投资未来软件工程师(InvestinginFutureSoftwareEngineers)项目，针对过渡年①的中学生开设了为期1周的基于课程的项目，学生可以在志愿者工程师的指导下完成编程、小组项目，并进行敏捷软件迭代开发。该公司还有一项针对初一和初二学生的黑客马拉松(Hackathons)项目，对于编程知识一无所知的初中学生将被分成四人一组，利用超文本标记语言(HTML)和层叠样式表 (CSS)，在志愿者工程师的带领下在几个小时内完成一个网站的创建。[17]此外，谷歌在当地家庭学校社区联络员[18](HomeSchoolCommunityLiaison)的支持下，组织员工以志愿者的身份每周(共6周)前往对应的中小学，为9~10岁的青少年提供免费的Scratch教学。(三)爱尔兰科学基金会的全局引导作用爱尔兰科学基金会是爱尔兰政府推动建立的国家科学和工程研究投资基金会，负责资助STEM的研究，以促进爱尔兰工业和企业的发展，同时该基金会还致力于促进和支持STEM教育与公众参与，提高爱尔兰人民认识和理解发展STEM对社会和经济增长的价值。爱尔兰科学基金会在爱尔兰校外STEM教育中扮演了非常重要的作用，主要依托于各个研究中心和探索中心。1.研究中心承担教育与公众参与的责任爱尔兰科学基金会内部设有16个研究中心，围绕爱尔兰社会的各个顶尖领域展开，旨在促进研究者和工程师的合作，解决实际问题。这些研究中心接受爱尔兰科学基金会的支持和赞助，承担了一部分的教育和公众参与的责任，他们在各自现有工作和合作的基础上展开了相关的项目和活动。以其中的几个研究中心为例，人工智能(AI)驱动的数字内容技术研究中心的开心数学(HappyMaths)项目是由一个围绕数学游戏的研究团队展开的，在新冠肺炎疫情期间远程给中小学生开设了一个关于代码、密码和数据加密之间联系的研讨会[19]。先进材料与生物工程研究中心提供了都柏林圣三一学院(TrinityCollegeDublin)等高等教育研究机构及产业方面的资源，学校可以通过邮件与该研究中心取得联系，获得参观虚拟实验室的机会，还可以获得一手的工具包，其中就各个模块放置了教师笔记、PowerPoint演示文稿、视频、课程链接和实验[20]。Confirm智能制造研究中心在中小学开展了未来工厂(FactoriesoftheFuture)、乐高机器人 (LegoRohotics)、增强现实艺术(AugmentedRealityArt)等项目，有效整合了研究内容和STEM教育，也促进了产业界、学校和研究中心的合作，类似“数字孪生”(DigitalTwin)主题的研讨会也促进了研究者、产业和主要利益相关者之间的交流[21]。Lero研究中心与都柏林圣三一学院、爱尔兰国立局威大学(NUIGalway)等高等教育机构合作，为过渡年的女生创办了夏季Codeplus编程营[22]，学生可以通过邮件申请参与。MaREI研究中心积极参与科技活动周、科技节和工程师周等活动，举办了社区开放日、互动展览、研讨会、工作坊、公开演讲等活动。[23]2.探索中心发挥地区场馆的教育功能爱尔兰科学基金会探索初级科学与数学项目拥有一个探索中心网络，中心网络通过开发和提供支持小学科学课程和非正式STEM学习的认证讲习班，为小学生提供在课外参与基于探究的STEM教育的机会，还有与来自不同学科的科学家和工程师会面的机会。中心网络包括散布在爱尔兰各地的动物园、国家公园、解说中心、天文台、实验室和水族馆等场馆和机构[24]，为当地学生提供校外STEM学习机会。例如，阿玛天文台和天文馆(ArmaghObservatoryandPlanetarium)带领学生在沉浸式数字剧院中穿越宇宙，还提供了与天文相关的工作坊和互动展览，帮助学生更多地了解他们周围的世界和宇宙。香农航空博物馆(ShannonAviationMuseum)通过研讨会向学生介绍飞行背后的科学知识，鼓励他们通过自己的经验来学习。学生可以通过有趣的飞行模拟器体验来测试这些理论，然后进行交互式的“请触摸”航空博物馆之旅。CIT黑石城堡天文台(CITBlackrockCastleObservatory)为0~6岁的学生提供工作坊，以培养他们对太空的好奇心，并增进他们对科学的理解。参观溪流学校(Streamschool)的学生可以通过参加实地考察旅行，享受河流生态学的动态课程，这是由河流水族馆、“工作”流域模型和其他展览和演示共同构成的课程。三、启示(一)进一步发挥企业的社会责任爱尔兰非常强调企业的社会责任和担当，设置了爱尔兰社区中的企业(BusinessintheCommunityIreland)之类的公共咨询机构，为学校提供与企业接触的机会，公司可以通过该机构以学校商业合作伙伴的关系为学校的师生提供STEM学习机会[25]。目前我国的互联网、医疗、信息通信等行业的公司也承担了一部分的企业责任。例如，腾讯设置了“腾讯青少年科学小会”[26]，联合清华大学、中国科学技术协会致力于推广权威的科学知识；针对粤港澳大湾区的学生开设了腾讯青年营，营员在暑假一周的时间走访大湾区的顶尖机构，与优秀青年代表对话，并参与实践。百度也通过以赛促学的一系列活动，如“百度之星”“中国高校计算机大赛——人工智能创意赛”“IKCEST国际大数据竞赛”[27]等，给高校学生和编程爱好者提供了展示知识与能力的平台。目前我国优秀的企业已经承担了一些社会责任，但是在地区和规模上还可以进一步扩大影响。爱尔兰的许多校外STEM竞赛活动最早来源于企业，后来因为参与人数逐渐增多，扩散到全国各地，成为一种知名度较高的社会活动。我国的企业界可以根据自身的特点和所在的地区，积极参与当地社会事务，发展内部员工的志愿文化，联动当地政府机构和相关组织部门，充分发挥企业的社会责任。发挥企业社会责任并不是一个强制的事情，但是却存在很多隐性的益处。比如爱尔兰国家标准局(NationalStandardsAuthorityofIreland)通过了一项业务工作责任标记(BusinessWorkingResponsiblyMark)，该标记基于国际标准组织(InternationalStandardOrganization，ISO)的ISO26000条目[28]，获得该标记的公司可以在政府招标、品牌推广等方面获得支持，爱尔兰许多领域的顶级公司都获得了该标记。我国相关部门可以通过类似的标记或者奖项，鼓励企业积极承担社会责(二)进一步发挥公共科技文化机构的社会功能爱尔兰的社会场馆主要是通过爱尔兰科学基金会的探索中心发挥作用。我国各地的社会场馆和科技文化机构，它们作为现有的公共科技文化资源，可以充分发挥自身的教育功能，为中小学提供良好的校外教育和指导。以上海为例，上海有丰富的社会场馆，包括上海博物馆、上海科技馆、上海天文馆等，这些场馆已经发挥了一些校外教育的功能，如上海科技馆设置了科学总动员的教育活动，针对中小学的学生开设了3D打印创客课堂、STEM科技馆奇妙日[29]等活动。上海天文馆设置了公共科学的栏目，包括针对亲子家庭的数字实验室。[30]相关部门可以发起倡议，鼓励学校与当地的场馆和科技文化机构积极建立关联。(三)进一步扩大重大科技活动与赛事的影响力我国目前已经有全国中小学信息技术创新与实践大赛、中国青少年机器人竞赛、全国少年人工智能创新挑战赛等。这些赛事已经具备了一定的社会影响力且每年定期开展，部分赛事还提供一些课外学习资源，如全国中小学信息技术创新与实践大赛提供了在线学习资源，包括3D智能作品创作、机器人格斗[31]等。中国青少年机器人竞赛已经联动了政府机构、行业协会、各级各类学校，举办了机器人综合技能比赛、机器人创意比赛、FLL机器人工程挑战赛、VEX机器人工程挑战赛等。[32]目前这些赛事已经能够联动社会各方参与进来，也具备了一定的社会影响力，对照爱尔兰各项赛事举办的情况来看，存在几个可以继续完善的地方。一是需要纳入行业人员和家长，努力构建一种全社会参与的文化，进一步扩大竞赛的社会影响力。二是在指导者方面，在爱尔兰，担任该类比赛的指导者大多来自行业或企业的志愿者，而我国很多是校内的指导教师，需要进一步建立吸纳行业专业人员成为志愿指导者和参与者的体制。注释：①过渡年是爱尔兰学制中初中结束后的一年，学生可以选择是否参与1年的过渡年，体验真实的工作和生活。参考文献：[1]余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015，21(4)：13-22.[2]艾瑞咨询.2021年中国素质教育行业趋势洞察报告[EB/OL].(2021-06-11)[2021-11-16].https：///Detail/report？id=3795&isfree=0.[3]DepartmentofFurtherandHigherEducation，Research，InnovationandScience.STEMeducationpolicystatement2017-2026[EB/OL].(2017-11-27)[2021-11-16].https：//.ie/en/publication/0e94b-stem-education-policy-statement-20172026/.[4]DepartmentofFurtherandHigherEducation，Research，InnovationandScience.Innovation2020[EB/OL].(2015-12-08)[2021-11-16].https：//.ie/en/publication/d0320e-innovation-2020/.[5]中国教育科学研究院.中国STEM教育白皮书[EB/OL].(2017-06-20)[2021-11-16].https：//web.ict./uploadfile/2018/0507/20180507033914363.pdf.[6]DepartmentofEducation.CWITandteen-turn[EB/OL].[2021-11-16].https：//.ie/en/publication/756dd-STEM-partnerships/.[7]Teen-turn.Devising-camp[EB/OL].[2021-11-16].https：///current-programs/afterschool/devising-camp/.[8]Teen-turn.Technovation[EB/OL].[2021-11-16].https：///current-programs/afterschool/technovation/.//jai.ie/about/#[9]JuniorAchievementIreland.Whoweare[EB/OL].[2021-11-16].https：//jai.ie/about/#.[10]JuniorAchievementIreland.Primaryprogrammes[EB/OL].[2021-11-16].https：//jai.ie/primary-levels-programmes#ourselves.[11]Coderdojo.Project[EB/OL].[2021-11-16].https：///zh-CN/coderdojo.[12]EngineersIreland.Engineersweek[EB/OL].[2021-11-16].https：//www.engineersireland.ie/schools/engineers-week.[13]ScienceFoundationIreland.Scienceweek[EB/OL].[2021-11-16].https：//www.sfi.ie/engagement/science-week/.[14]ScienceFoundationIreland.What’son[EB/OL].[2021-11-16].https：//www.sfi.ie/events/.[15]DepartmentofEducation.IntelIrelandminiscientist[EB/OL].[2021-11-16].https：//.ie/en/publication/756dd-stem-partnerships/.[16]DepartmentofEducation.IntelIrelandballoonrocketlaunch[EB/OL].[2021-11-16].https：//.ie/en/publication/756dd-stem-partnerships/.[17]DepartmentofEducation.LMEricssonINFUSEcasestudy[EB/OL].[2021-11-16].https：//.ie/en/publication/756dd-stem-partnerships/.[18]DepartmentofEducation.Homeschoolcommunityliaisonscheme[EB/OL].[2021-11-16].https：//.ie/en/service/6c72da-home-school-community-liaison-scheme-hscl/.[19]ADAPTResearchCentre.Learn[EB/OL].[2021-11-16].https：//www.adaptcentre.ie/public-engagement/learn/.[20]AdvancingMaterialsforImpact.Inspiringthenextgenerationofscientists[EB/OL].[2021-11-16].http：//ambercentre.ie/education/#nanowow.[21]Confirm.Education，PublicEngagement&Training[EB/OL].[2021-11-16].https：//confirm.ie/epe/.[22]Lero.Education&publicengagement[EB/OL].[2021-11-16].https：//lero.ie/epe/software