科幻元年的STEM教育

STEM教育在中國悄然發展了很多年，並進入一個模式多元、競爭環境複雜的時代。

文｜倪同學

在經典的科幻電影《2001 : 太空漫遊》中，有一個意象：一塊來自外太空的石頭。這塊石頭的特別之處在於，人們窮盡了所有的測量手段，其“長、寬、高”之比都是“1：4：9”，沒有分毫誤差。這塊石頭在人類歷史的各個階段，從史前到太空時代，用不同的方式影響著人類。

這個意象的名字叫做“獨石”。

就測量這件事來說，人類一直在尋更為精確的手段。如對於時間的測量，目前最為精確的原子鐘是我國的“3D量子氣體原子鐘”，900億年誤差不超過一秒。能夠測量時間，便能夠根據電磁波的速度測量距離。GPS衛星定位便是利用了這一原理，將原子鐘搭載在衛星上，於是才有了現在影響我們生活的車載導航、地圖app等。我們將科幻構想運用在了現實。

以上，我們就完成了一個簡化版的STEM教育中的“S”——“Science”。從一部電影出發，講到“測量”，再講到GPS衛星定位的原理。當然，對於小朋友來說，這一過程會更簡單直白，生動形象。現實中的STEM教育，大多數還會有一個交付呈現物，如使用樂高積木搭成的物體等。

科幻，一直是一個不溫不火的話題。從8年之久的百度指數來看，近年呈現逐漸下降的趨勢。直到春節檔的國產科幻片“流浪地球”的上映，將科幻再一次推上了熱點。我們務實的國人，在以經濟建設為中心的時候，抽出了點時間，將視線投向了廣袤深邃的太空。

（圖：科幻和STEM的百度指數。STEM逐年上升，科幻在春節期間迎來小高潮）

其實，在今年的春節檔中有兩部科幻型別的電影。除了流浪地球之外，還有一部“瘋狂的外星人”。但贏家顯然是流浪地球，吳京憑藉這部影片百億封神，而王寶強則恐將票房對賭失敗。這似乎也說明，國人已經不再僅僅滿足喜劇影片中有“科幻元素”，而是向“硬核科幻”的審美過渡。

於是，一部超出所有人預期的，真正意義上媲美好萊塢特效的科幻電影，開啟了所謂國產電影的“科幻元年”。而與此同時，STEM教育也在中國悄然發展了很多年，並進入一個模式多元、競爭環境複雜的時代。

科幻和STEM教育，在我們的視角看來，是一件事物的一體兩面，一個務虛，一個務實。科幻讓人勾起對浩瀚宇宙的無限景仰從而反思自身的存在的意義，STEM教育則將宇宙法則灌輸至未來建築師的大腦中並形成創造力。仰望星空的同時腳踏實地，為了有朝一日真的能將地球推離太陽系，我們將篳路藍縷。

環視STEM教育市場，我們會發現S、T、E、M每個“子品類”都有眾多玩家。如去年的高潮賽道“少兒程式設計”，就屬於“T”—“Technology”這個品類，而全民參與之後被政策限制的奧數，則是“M”—“Mathematics”。各個子品類中也會有所交叉，如“S”—“Science”中為了掌握科學知識會接觸到技術手段，“E”—“Engineer”中通過工程實現的時候可能用到數學。在STEM的發源地美國，STEM的原意便是不分離的，一堂課程經過精心設計，綜合了S、T、E、M等各個方面。那麼，究竟什麼是好的STEM教育？

美國學者艾布特斯（Abts）使用“元學科”（meta-discipline）描述STEM，他認為STEM是代表科學、技術、工程和數學等學科的統整的知識領域，它們存在於真實世界中，彼此不可或缺、互相聯絡（Morrison，2006）。傳統的分科教學將知識按學科進行劃分，並不反映我們生活世界的真實性和趣味性（Morrison，2009）。分科教學（如物理、化學）在科學、技術和工程高度發達的今天已顯出很大弊端。[1]

昂立STEM的創始人Triston向我們演示了這樣一堂課。這堂課的主題叫做“視覺暫留”，首先播放一段小朋友耳熟能詳的動畫片，提出一個問題：動畫片為什麼會動？之後用一個特製的VEX教具（歐美系的教育機器人器材）“走馬燈”演示，所謂的動畫，其實是很多靜態畫面以每秒至少24幀的速度連續運轉所形成的效果。明白了這個原理之後，老師會要求學員一把正面畫了人、反面畫了一匹馬的扇子，通過快速旋轉來實現“人騎馬”的效果，讓小朋友進一步明白“視覺暫留”的道理。之後開始要求學員動手製作這把扇子。手工完成之後，只是個開始：小朋友需要用樂高積木、程式語言等做一個軟硬體結合的專案，即通過機器讓扇子自動旋轉。其間用到了“齒輪傳動”的概念，通過大齒輪帶動小齒輪的方式進行旋轉，這裡就涉及了數學上圓的周長、半徑等概念。最終通過小組協作，完成作品。科學、技術、工程、數學等學科內容貫穿始終。

我們看到這裡的STEM教育有幾個明顯的特點：交叉學科、PBL（Project-based Learning，基於專案的學習）、觸達真實世界。和傳統的K12教育不一樣的是，這裡沒有標準答案，而是教會小朋友如何理解和塑造這個世界。

這是一件'正確'的事情。

在創辦昂立STEM之前，Triston曾是英孚教育和精銳教育的核心高管，深諳K12培訓的賺錢之道，然而卻選擇了一個看似道阻且長的創業方向。在他看來，應試教育的培訓機構普遍在“販賣焦慮”，為了讓家長更多地買單，進行超前教學。小朋友越是學不會，家長越是焦慮，越是更多地買單，於是陷入了一個極為惡劣迴圈中。“揠苗助長”這一成語便是形容這種現象，而“劇場效應”［2］則形象地說明全民刷題並沒有對社會進行帕累託優化。

此外，應試教育還有一個特點就是“標準答案”，然而真實世界是充滿Chaos的，顯然這種教育方式存在著問題。在早期，作為“拓荒者”的角色時，面臨著的是一片無人區。課程怎麼設計？老師怎麼培訓？都必須要一點點摸索。美國的STEM教育相對發源較早，但由於國情、文化的差異，其課程體系難以匹配國人的需求。於是一切只能原創。

昂立STEM在完全ToC的市場中快速成長，是一件很難得的事情。另一家成規模的早期探索者寓樂灣，則是通過進入公立學校來開啟市場。寓樂灣已經成立了5年之久，脫胎於新東方線上的團隊，完全建立了屬於自己的競爭壁壘。在今天，全國已經有6000多公立學校開設了寓樂灣的STEM課程，並和私立學校、培訓機構、圖書館等開展了廣泛合作。雖然以全國數以十萬計的中小學、幼兒園來看，滲透率還是比較低，但趨勢正在不可逆地發生。

在寓樂灣的CEO劉斌立看來，STEM教育已經度過了蠻荒期，正在迎來精細化運營的時代。今天的國際學校、頂尖私立學校等，非常看重STEM課程本身，科技產品、教學效果等等都在考量範圍內。隨著政策的越發清晰，市場的需求訊號越發明確，頭部玩家已經跑出來，STEM教育市場已經到了理性期。他認為，對於為學校提供STEM教育服務的機構來說，其能夠建立競爭優勢的關鍵因素在於兩點：

1. 注重技術的教育性，而非技術的領先性。例如3D印表機、無人機這些硬體，並非是越貴越好（家長承擔額外成本），而是越適合越好（產品-市場匹配）。

2.STEM課程體系的寬度和深度。這裡的承載點便是教研和師資，在今天的STEM教育人才嚴重匱乏的時候，師資的培訓便顯得尤為關鍵。

我們能夠看到，這些公司已經在對教育的理解和詮釋上，到了非常深入的地步，並且做出了積極的探索。多鯨資本的研究團隊認為，中國的發展已經到了一個新的時期，浩浩蕩蕩的工業化歷史程序基本完成，我們的教育也到了一個拐點，從原先培養標準化的技術型人才，到了培養個性化的創新型人才。低端製造業正在向東南亞遷移，在國際舞臺的競爭中，我們將通過科技驅動發展國力，這一切都離不開STEM教育，當然也離不開科幻帶給我們的啟蒙意義。

為什麼是美國人率先登上月球？我們在思考這一問題的時候，看到其背後的精神力量。影響現代美國的有兩本書，一本是梭羅的《瓦爾登湖》，個人主義的根源；另一本是安蘭德的《源泉》，描繪了這個世界的“塑造者”們。

（圖：《源泉》封面）

人世間首要的權利便是自我的權利。人類首要的使命就是對自己盡職盡責。他的道德戒律絕不是將自己的首要目標強加於那個叫做他人的人身上。假如他的希望根本是要不依賴他人的話，他的道德職責就是去做他所希望做的事情，包括他的創造能力的全部領域，他的思想以及他的工作，但是並不包括歹徒和惡棍，利他主義者和獨裁者。 是人則獨立思考、獨立工作。是人則不能掠奪、剝削或者統治支配他人——要獨立。［3］

全世界市值最高的科技公司Apple，其聯合創始人Steve Wozniak顯然就是這樣一個“塑造者”。和Steve Jobs一起，在70年代的美國，受到了“科技嬉皮士”文化的影響，發明了當時誰也不知道會有什麼用的世界上第一臺個人電腦。在功成名就的今天，Wozniak似乎不滿足於通過產品來改變世界，而是希望通過影響“人”來改變世界，創立了線上STEM教育平臺——WozU，致力於降低STEM教育門檻，幫助更多人進入科技行業。自幼對科技的興趣，也是他日後能夠創立蘋果的根因所在。Wozniak認為：孩童時期進行STEM啟蒙能夠極大提升創造力。[4]

對主流的應試教育中說“不”，有一個人令人印象深刻，他就是“童話大王”鄭淵潔，通過其寓意深長的童話影響了整整一代人。對待後代的教育上，更是自己寫了十套教材，在家裡教育其子鄭亞旗。這裡我們看到的是安蘭德陳述的普世精神——人之作為人的獨立。

同樣身為作家的郝景芳，通過一篇《北京摺疊》斬獲雨果獎。此後投身教育，創立“童行學院”，也是致力於孩子們的通識教育。這些“塑造者”們，是我們這個物質時代為數不多的獨立意志。我們看到，越來越多的人正在關注一個非常重要的問題：如何去教育我們的下一代。這裡關乎的不僅僅是STEM，而是“Beyond STEM”。

我們在前進，越來越接近教育的本質。X School的創始人Angel也是在這十年中探索“未來教育”。在她看來，現行的主流教育還是以“知識”為主，而鮮有涉及到“能力”的量化。即使市場裡提供STEM教育的培訓機構，也是大多在傳遞STEM中“某個科目的知識”，而非幫助孩子們形成“能力”。一語中的，這是來自另外一個維度上的審視。

說到底，我們的國家究竟能容納多少個洛克？

於是在前進的時候，“STEM”也有了多種衍生，比如“STEAM”。這個“A”就是“Art”——藝術。我們在看的科幻作品，本質也是一件藝術作品。中國人今天的審美水平如何？這個問題想必答案非常清楚，那麼我們將走的路也將也將清晰呈現。

審美之於塑造者們來說至關重要，如喬布斯對極簡主義的崇尚，也是一種留白的審美。最為深刻的資訊，也可以用最簡單的形式表現，如令我感到震撼的一個“點”，存在於一根棍子上的某一個比例處，會形成一個接近於無限不迴圈的小數（聯想到文章開頭說到的“測量”），這一串數字便可以記錄人類所有的文明——把它二進位制化。

X School便是在STEM的基礎之上往前走了一步。區別於早期階段的STEM類課程，X SCHOOL是在IB框架下的國際化STEAM跨學科、綜合型課程。其創始人Angel也曾是K12領域的資深從業者，在上一家教育公司被上市公司併購之後，有了足夠的時間和資本去思考“未來教育”。對於其精心打磨的課程產品，也有著非同一般的自信，有別於絕大多數的教育機構，他們竟然沒有銷售——而是直接通過體驗課進行轉化。

Angel告訴我們，X School的“STEAM+”課堂中有這些特點：

1.關注“教”與“學”的整體過程。在X School的課堂中，小朋友們是一個個“節點“，每個節點在學習過程中的碰撞產生了“知識”，經過課程體系引導之後形成“能力”。每節課孩子們都有機會重新發現自己、發現夥伴。

2.顛覆性的授課方式。例如導師們不會立刻回答小朋友的問題，而是通過其中的核心問題不斷衍生出子問題，引發小朋友思考並嘗試按照步驟有邏輯的解決問題，從而形成真正“question guided”課堂。

（圖：X School的教學器材、小班課堂）

從STEM到STEAM，再到STEAM+，是人文的注入，也是創造力的覺醒。郝景芳在將實現從太空投向現實社會的時候，不斷思考“未來教育”究竟是什麼樣的。在她看來，未來的中國社會將會是知識經濟時代，是研發和創意成為主流的時代。那麼如何讓孩子學會生產創造力？從創造力的本質來看，是從明確需求出發，尋找本質的解決方案（如經典的馬車和汽車的案例）。於是在給孩子們啟蒙的過程中，一種進入自然、發現問題、尋找解決方案、最終增強實踐和思考能力的教學方法論自然就誕生了。在童行學院中，她一直想要打造的，就是這樣一種面向未來的教育體系，培養未來需要的人才。人文、歷史、科學、藝術，在童行學院的課程體系中融會貫通，所謂通識。在集科幻作家、經濟學家、教育家各種角色於一身的她看來，孩子們需要形成一種“地球觀”：

“地球觀是一種看待事物的視角。只有以地球的視角，才能理解為什麼所有國家都隸屬於同一個生態系統，並不存在從一地之霧霾躲到另一地之清爽，所有的只是地球之霧霾與地球之清爽。只有以地球的視角，才懂得為什麼地球上不同語言文化的人，都要學習共同的知識體系，那些考試分數絕不是人生的終極目標，而只是推動人類進步的人生起點。”

說回到《2001太空漫遊》中的“獨石”，放在今天來看，其實是“智慧硬體”。這裡用“智慧”似乎不太恰當，而是一種一顆星球上頂尖科技實力的對映。哈佛大學腦科學博士韓璧丞創立的Brainco，便以一種科幻的姿態進入我們實現——用腦波來實現資訊傳輸。“意念寫字”已經成為了現實，對有自閉症（Autism）、多動症（ADHD）的兒童教育，將發揮實際的效果。

圖：類Brainco教育智慧硬體，神似電影《瘋狂的外星人》中外星人的頭環

Brainco運用的，是“完全非侵入式腦機介面技術”，其核心原理在於，通過採集大腦中的生物體徵訊號，把生物體徵訊號和人類的意識進行連線和解讀，從而通過外界裝置來讀取大腦中的意識。這是一種相當終極的人機互動形態——去掉了“手”這一媒介。我們可以“科幻構想”，是否有可能直接向大腦上傳資訊，從而完成“教育”這一過程？［5］

圖：腦機介面[6]

It's a long long journey.

嗯，未來教育。

-END-

＊感謝昂立STEM的創始人Triston，寓樂灣CEO劉斌立，X School創始人Angel、Gary等人對此文文字的貢獻。他們都是這個行業的領導者，和新教育時代的塑造者

［1］《奕陽幼教評論·STEM教育專刊》，2017年3月刊，第40期

［2］劇場效應：如果劇院突然著火了，每個人都選擇快速奔跑出去，導致的結果是大家擁堵在大門口，形成了集體的悲劇。寓意是指：個人最求利益最大化會導致集體秩序失衡，最後形成整體悲劇。在教育中的體現，則是不斷延長的上課時間、愈演愈烈的補課、承擔越來越多壓力的老師和家長，全社會無人倖免

［3］《源泉》，洛克的辯護詞。如果覺得這本書太厚，可以直接跳到最後這一段，闡述了安蘭德的核心思想

［4］《從蘋果聯合創始人到教育創業者，Steve Wozniak要押注STEM教育》，36Kr。這樣的平臺在國外還有Udacity、Udemy等

［5］在劉慈欣的科幻作品《鄉村教師》中，直接向大腦中傳遞資訊，是宇宙中高階文明生物的主流方式，而“教師”這一角色則是存在於銀河文明的太古時代

［6］圖片來源：《未來已來，腦機介面是一門怎樣的科技？》，線性資本