科学教育语境下的科学是指自然科学，它属于经验科学。作为知识的科学是真理体系的一部分，它表现为与经验事实保持一致的、可证伪的精确判断的命题网络；作为方法的科学是指“接受-怀疑-猜想-检验”的认识过程；作为价值的科学是指科学精神，比如，好奇心驱动、独立自主、基于事实等，以及科学研究伦理规范。基于“知识-方法-价值”的理解框架，科学教育的宗旨是培养学生生活世界中的科学素养，即“懂科学、用科学、倡科学”。由此，科学教育的完成形态必然是STEM教育。
完整的科学教育，其目标必然是覆盖所有目标领域的。教育目标主要区分两个领域：能力领域和价值领域。在科学教育中，能力目标呼应的是作为知识、作为方法的科学，价值目标呼应的是作为价值的科学。由于个体的人格是由知识系统、价值系统和情感系统构成，其中情感系统是价值系统的伴随发生物，而知识系统外化的表现就是能力，因此我们说，科学教育并非旨在让学生记住某些科学知识，哪怕这些知识可以被学生用来理解某些现象或推算某些试题的解，而是旨在生成和培养特定的人格。人格的生成离不开真实的生活。因此我们可以换一种说法，科学教育旨在培养学生生活世界中的科学素养，用口号性话语来说，科学教育的宗旨是“懂科学、用科学、倡科学”。
科学教育不是模仿或复刻科学史意义上的科学发现过程，尤其不能针对那些远离学生现实生活的经典科学结论开展所谓的科学再发现。真实的科学发现是自由精神充满激情的创新表现，这种创新的不确定性是通过时间和空间由几代人来化解的。当科学发现转化为知识时，这些知识已经属于冷却了的东西，是需要时刻面临证伪的东西。如果在科学教育中要实现这些经典科学结论的再发现，必然需要通过各种人为设计来消除发现的不确定性，还要压缩时间成本，最终必然会演变为教师引导的科学发现，这种课堂级的科学发现实际上是科学模仿秀，通过科学模仿秀理解的科学必然是一种肤浅且片面的误解。由此可知，科学教育中的发现不是针对经典科学知识的发现法运用。正如正常教学中存在讲授但不存在讲授法一样，科学教育中存在发现，但不存在发现法。教学法本就是一个可疑的概念。还是奥苏贝尔的观点比较中肯，他认为学校教育应该主要采用有意义的接受学习。对于绝大多数经典科学结论还是采用有意义的接受学习比较合适。但科学教育的确需要嵌入某种“发现”，因此探究学习不可避免。探究学习是学生所从事的科学发现的核心环节。但这类科学发现的预期结论最好是与学生生活相关联的结论，是那种学生从中可以看到“生活中的科学”的结论。
由此可知，科学教育就是以科学知识为内容中介形塑教育生活，让科学知识纠缠在特定的过程中——有的被继承、有的被探究所发现，最终用于应对特定的挑战，从而生成和强化特定的能力和价值观。根据这个定位我们便知道，科学教育强调的是“做”而不仅仅是“看”，强调的是个性求新而不是墨守成规，强调的是大胆的探究而不是权威的标准答案，强调的是质疑和批判而不是服从强者(教师或优等生)，强调的是基于事实的严谨细致的论证而不是想当然的“以理服人”，强调的是平等沟通而不是“智识歧视”，强调的是用科学降低生活苦难而不是用科学实现飞黄腾达。
那么一个严峻的问题便呈现出来了。我们如何去寻找那些与学生生活相关联的科学结论，据此设定学生的探究主题呢？要回答这个问题，我们不得不思考：科学教育真的只是单纯地针对科学而展开的吗？
当我们将目标定位在基于科学形塑人格时，当我们拒绝将科学教育极度简化为科学知识的灌输以及科学现象的演示时，以自主学习方式展开的科学探究活动便是科学教育不可或缺的环节，而且它会占用大量的时间。如果我们希望通过真实的、完整的科学探究将科学知识、科学思维、科学精神“活学活用”，那么它所涉及到的便不可能仅仅限于科学本身，探究活动所涉及的材料和特定部件与技术有关，为了降低探究过程的无序性而进行的管理与系统工程有关，对数据进行的各种分析和取舍与数学有关，上述这些方面很可能还涉及其他科学领域的新知识。也就是说，如果不是人为有意的简化和忽略
，科学探究本身就是跨学科性质的。
为了寻找与学生现实生活有关联的科学探究主题，科学教育便不得不涉及另一种探究学习——工程探究。科学探究的结果是某个科学结论，即科学知识；工程探究的结果是某个技术制品或设计方案。与科学探究相比，工程探究更能突显科学知识的学以致用，而且在方法和价值层面上与科学探究没有质的区别。
要知道科学知识的世界是对常识的超越，它已经成为相对独立的世界，与生活世界是存在分界线的。这样的科学本就无法直接回到生活世界。然而，科学世界观的建立不是静观直观的结果，而是通过成功地技术性干预世界而生成的。这也决定了科学可以而实际上也是通过技术与生活世界建立关联的。而系统性的技术干预必然是工程性质的。因此说，无论是科学研究还是科学应用其实都是工程性质的活动。更重要的是，与科学探究主题相比，我们更容易确立与学生现实生活有关联的工程探究主题，而且这类工程探究主题所蕴含着的科学探究主题自然蕴含着与学生现实生活的关联，毕竟科学探究的结论可以立即在工程探究中使用。很明显，经过谨慎设计的工程探究，由于蕴含着特定的科学探究，其本身自然也是跨学科性质的。
当科学教育包含了真实的科学探究和工程探究时，我们很自然地发现，科学教育就是STEM教育。由此我们可以说，科学教育是一种不全则无的跨学科教育，如果仅限于科学，那么科学教育便不完整、不彻底、不协调，难以成功；只有在实践意义上将科学知识与技术、工程以及数学知识整合在一起，才能生成学生生活世界中的科学素养。我们只需要将完整科学教育的应有之义和自然显现的东西，变成自觉的STEM教育。
科学教育的完成形态是STEM教育。从STEM教育的角度和真实的需要出发，我们的思路更加明确：利用与现实生活世界有密切关联的工程探究主题提炼科学探究主题，科学探究主题之外的科学知识，无论如何经典，都采用有意义的接受学习方式，把大量时间安排给科学探究和工程探究。这样才能造就一个充满科学知识、方法和价值的教育生活。在这样的教育生活中，学生可以通过科学探究、工程探究以及其他知识的接受学习，生成真实的科学素养。虽然初期学生的经典科学知识量偏小，但有了真实的科学素养，在后期进入专门的经典科学知识学习时，便几乎只是知识量的积累这样简单的问题了。
STEM教育是科学教育的完成形态，这不是说先有被严重简化了的科学知识传递样式的科学教育，再进入STEM教育阶段，STEM教育不是科学教育的高级阶段。而是说，不按照STEM教育思考科学教育，不根据STEM教育的真实需要引出单学科性质的科学教育活动，科学教育便是没有完成的。
来源丨节选自《中国电化教育》
