这一讲我们接着讲STEM教育的历史，介绍与STEM发展历史密切关联的NASA及其工作，以期继续从历史的演变中自然地领会到STEM教育的概念本义。

3. NASA在近50年对STEM的探索中逐步使得STEM逼近了科学规律明确化和意义清晰化

NASA（图1）成立之后，最初其明确的主要任务就是完成美国太空竞赛的任务而使其处于世界的空中霸主地位。但更应该强调的是，NASA还特别被要求以最为有效的方式使用科学与工程完成这一任务。为什么要这样强调，以及怎样才算最为有效，这是我们在此时需要重点关注和透视的问题。

图1　美国国家航空航天局（NASA）总部的LOGO标志建筑

从第二次世界大战的经验中，美国已经尝到了顺应科学、技术、工程与数学等学科紧密协作的规律，通过组织各界别专家协作实现竞争发展的好处（可以说此前人类没有明显认识到这种规律），而苏联人造地球卫星的出现，更使得美国感到苏联同样已感受到和利用了这种规律的强大，甚至走在了前面，因此美国感受到了巨大的压力。在这种认知和巨大的压力之下，美国采取了进一步强化这种协作的持续性推进，所以苏联的人造地球卫星实际上给美国起到了一个导火索和触发器的作用。因此，一种如何更好地形成这种协作，从而在组织上更为高效地实现发展推进的认识越来越在美国更高的层面和层次上被提出，继而逐渐深化认识和研究，直至达成了一种有关几个学科间的联系方法论的理论高度的规律性认识。

随之而来的是，在以NASA为主承担的任务型工作中，美国众多专家界别或学科界别持续在组织框架下的合作性工作中自然体验、感知和进一步深入探索了这些学科之间整体的耦合规律。这个阶段的主要成就包括，美国将第1个宇航员送上了月球（图2），其在与苏联的太空竞争中逐渐占据较大优势并积累了众多的技术发展领先成果。可以说，没有NASA的这些大型工程任务，当时人类已取得的科学、技术和数学的发展是难以找到更为合适的耦合性应用载体的。所以，这样的载体充分地关联了各个学科，不仅极大地促进了各学科自身的发展，而且在学科间形成了学科各自孤立时不可能产生的促进效果。正是这些耦合，与科技相关的各学科才能合起来发挥巨大的现实推进作用。也正是这种耦合，使得美国经历了一个从实践到理论认识反复循环地认识科技实现竞争高效发展规律的早期阶段。这其中充分说明，学科间面向现实任务的耦合才能真正牵动科技与应用的高速高效发展，因为它为人类认知的发展提供了内在的驱动力；而通过规律性地组织STEM模式发展科技和形成竞争优势，一定能形成内在的高效性发展。于是，通过这个过程人们逐渐领悟到了在推动世界进步的创新组织框架中，STEM的内在联系性是不可或缺的。这也自然导致这一阶段成为美国推进STEM发展的历史上第1个关键里程碑阶段。当然，这一阶段有关STEM的总体认识水平还没有完全凸显出来（仍有“犹抱琵琶半遮面”的感觉）。

图2　第1个登上月球的宇航员在月球上的历史留影

最需强调的是，NASA在这一阶段及接下来的时间中（总体算起来约40〜50年）已经开始并逐步加强性地直接做了大量STEM教育工作（图3）。这主要是因为，在这一阶段科技竞争的发展中，美国更为准确地认识到了大规模培养科技后备人才的重要性。“二战”后和冷战期间，美国的科技发展规模日趋壮大，需要的相关科技人才规模因此逐步增大，而且他们在实践中发现，所需的高水平后备人才更主要的不能只是一种单学科学习型的人才，也不能只是光会理论而无法实施理论实现实际成果的人才。利用综合性的任务或者模仿综合性的任务实施，这些后备人才的培养是具有明显的突出效应的，正好可以解决无目标学习和“纸上谈兵”式学习科技的问题。于是由NASA主要负责的相关教育活动总是直接将教学与NASA的任务本身关联，或直接嵌入，或间接模仿，学生仿佛置身真实的目标环境，学习成效明显，大大超过常见的课程性教学。例如，NASA在活动中总是安排学生通过观摩、体验甚至直接参与项目（图4），让学生近距离接触太空先进科技。其中，学生深入太空基地，学习前沿太空科学技术，进行各种空间模拟操作，展开智力与体力的训练经历，同时还顺其自然地培养了实事求是、追求科学真理的思维能力，学生通过这一过程往往可以收获新的自我，建立突出的能力，形成良性的成长，更多的还有建构了对未来从事科学的兴趣性和志趣性意愿，不知不觉会在今后选择进入科技研发领域工作，并有能力承担更具科技高度复杂性的工作。

图3　NASA在发展科技竞争的同时，开展了大量的STEM式科学教育活动

图4　学生在NASA的实验室中可以直接接触真实的科研条件与设备

逐渐地，NASA这样的教育活动由大学延伸至中小学。每年，NASA直接投入巨额经费和大量资源，策划和开展众多活动，科学家等高科技水平人群积极直接参与教学和指导，吸引力逐年递增，参与学生人数逐年递增，并进一步直接在美国的中小学开展长期持续的推进，逐步将教学规范化甚至课程化，使得美国很多中小学数学教育、科学教育课程和活动较传统的科学教育有了更为接近现代STEM的模式和过程。由于这样的教学并加上长期坚持，就使得美国的科技人才队伍保持了足够的强大和领先，形成了其国家性的世界霸主地位实力。

在这一人才培养过程中，我们看到，NASA的探索使得美国将STEM的规律从相对模糊推进到了相对清晰。我们应该特别关注NASA采用这样的培养方式背后隐含的更为深刻的道理。首先，如果需要不断为相关科技工程任务输送高级后备人才，那么这种人才往往在类似“二战”和太空工程任务的实现过程中进行实境培养最为合适。其次，以任务为牵引，其中的学习过程如果通过各个学科按照近似STEM学科间耦合的规律性联系起来，让后备人才经历一种案例式的协作性学习显得特别有效。再次，从很小的时候就让学生进入实境性学习，带着任务驱动性，学生的成长最为扎实和有效。其实，这其中正是蕴含了如下的规律性启示：科技相关各学科只有联系起来才对实现应用最有效；实境工作中培训最有效；知道为什么而学最有效；学科间关联起来产生的学习效果最有效；关联起来解决问题最终在人才间形成交互促进对人才成长和水平迈向高度最有效。