新冠疫情迫使课程授课方式发生重大变化。
但全球教育需要进行更为彻底的重新思考。
科学、技术、工程和数学对我们的未来至关重要。
新冠疫情迫使超过10亿名学生和青年离开校园，几乎一夜之间引发了历史上规模最大的教育技术（edtech）应用。学校和大学正仓促重新设计教学方式，让各年龄段的学生都能在家学习。虽然这给学生、教师和家长带来了巨大的实际和后勤难题（尤其是女性），但也为重新构想21世纪的学习面貌打开了广阔的机会之门。
个人、组织和社会在这场危机中承受的压力，正在加速第四次工业革命，模糊物理、数字和生物世界之间的界限。我们的教育体系是否在为学生做好准备，让他们迎接一个由人工智能、机器人技术、生物技术、清洁能源或量子计算等颠覆性科学技术进步所驱动的世界？我们是否在鼓励学生批判性地思考，科学、技术和创新如何帮助应对经济、地缘政治、环境或社会挑战，或使之加剧？
在许多行业和国家，最受需求的职业或专业在10年甚至5年前还不存在，而且变化步伐势必加快。如今入学的儿童中，最多有65%将从事目前尚不存在的工作。世界各地的教育体系早在新冠疫情之前就已步履维艰；除非我们改变科学教学与学习的方式，否则它们将继续落后。
教育不再只是代际之间传递明示知识。根据经合组织2030年教育与技能未来项目：“我们需要用一种教育框架取代旧的教育标准，将知识与21世纪所需的创造力、批判性思维、沟通和协作技能结合起来。”这不能靠把课堂从黑板搬到Zoom通话上来实现，而需要彻底改变科学与技术技能的教与学方式，从单向传播内容和死记硬背转向个性化、自主学习。在快速变化的世界里，我们无法预测未来哪些技术会占据主导地位，因此必须教会孩子自学。学生需要的不只是知识，还需要技能、态度和价值观，才能蓬勃发展、塑造自己的未来，并成为更有能动性的全球公民。当前这场疫情让这一点体现得淋漓尽致。
新冠疫情与提升全民科学素养的必要性
新冠疫情引发的许多问题，根源在于科学素养不足。面对疫情，全球迫切需要理解科学，这种需求从未如此紧迫。就在几个月前，大多数非STEM领域的专业人士可能还说不清病毒与细菌、抗原与抗体、DNA与RNA、线性增长与指数增长之间的区别。这些都是高中生物和数学课程教授的概念。但除非继续攻读科学学位，否则这些术语就会被束之高阁，只出现在研究期刊和学术圈中。如今，它们却登上了各大报纸的头条。疫情发生前，81%的美国人叫不出一位在世科学家的名字。如今，科学家已成了家喻户晓的人物，每天出现在黄金时段的电视节目中。
18至19世纪工业革命期间，读写能力不足带来了明显的“社会痛苦”；到了第四次工业革命，读写能力已不能再局限于阅读和写作。新冠疫情发生前，掌握分子生物学的基本知识和流行病学概念，对任何公民来说都完全属于可选项。如今，减轻疫情负担依赖于我们共同承担责任，这些知识可能关系到自己和他人的生死。我们正共同认识到，理解科学对于日常生活有着切实、实用且迫在眉睫的意义。
因此，如果我们希望赋能下一代应对全球挑战，就必须将STEM技能纳入素养的基本定义。现在正是变革教育、缩小学业差距并避免重现工业革命时期“社会痛苦”的时候。素养必须涵盖经合组织所描述的21世纪技能：数学素养、科学素养、数字素养、金融素养等，以及批判性思维、好奇心、创造力、团队合作或跨文化意识等能力和态度。年轻人必须培养这些素养，才能胜任尚未出现的未来职业。
让科学教育普及大众
根据联合国教科文组织的说法，“一个国家要满足人民的基本需求，科学教学是一项战略要务。”然而，STEM教育仍存在不平等。随着技术让学生可以在家与教师联系，其在学习方面的局限也显现出来。新冠疫情暴露了深刻的不平等，不仅体现在数字鸿沟上（没有设备或稳定网络连接的孩子会完全失去学习机会），也体现在谁具备自主学习的能力，以及谁的父母有时间提供帮助。在美国，来自优渥家庭的15岁学生几乎人人都有电脑可用，但来自弱势家庭的学生中，近四分之一没有电脑。此外，STEM教育需要昂贵的实验室设备，才能通过探究和实验开展教学。远程学习环境无法提供这些设备。
当务之急是找到有创意的办法，让所有社会经济背景的年轻人都能在家参与探究式学习。一些成功的软件方案可用于虚拟实验室和虚拟实验，例如科罗拉多大学的 PheT Simulations或哈佛大学的 LabXchange，为用户提供身临其境的虚拟实验室体验。尽管这些方法可能是一个不错的起点，但对学生而言，这种体验就像通过虚拟现实学习骑自行车。学习科学需要亲身投入科学实验过程，并参与探究式和问题导向型学习。为突破体验式科学教育的这一障碍，像Lab4U这样的公司利用智能手机传感器设计并开展科学实验，让世界各地任何拥有智能手机的学生都能用口袋里的便携实验室进行实验。另一个例子是斯坦福大学教授Manu Prakash的Foldoscope，这家公司设计价格极为低廉的纸质显微镜。
与电脑普及情况不同，智能手机的普及率正在上升；在移动优先经济体，许多家庭会先买智能手机，再买电脑。这为激发和鼓励学生以比纯理论课堂更有趣的方式学习科学创造了机会，让他们能够主动掌控自己的学习，并更好地了解自己的学习方式。在智利，学生如今正使用学校的3D打印机，为急救人员和必要岗位工作人员打印口罩。在拉丁美洲和美国，来自低收入社区、使用手机支持的STEM教育工具的学生，追求STEM职业的动力有所增强。
面向现实世界教授科学、技术和工程技能，从未像今天这样重要。在第四次工业革命中，如果我们希望学生解决世界上最大的挑战，就不能让过时的教育体系延续下去。我们必须协调公共政策以及对教育、科学和技术的投资，培养年轻人的21世纪技能，为他们应对不断变化的未来做好准备。
