新兴社会科学思维网络（NESST）：通过STEM教育共同创造变革性的未来合作

新兴社会科学思维网络（NESST）：通过STEM教育实现共同的变革性未来之合作 卡罗尔 · 奥唐奈1*， 凯瑟琳 · 彼得森 · 布兰查德1， 凯瑟琳 · J · 斯特罗姆2Amy D 'Amico1, Alexa Mogck 1Rachel Alcazar 3, Victoria Brennan 4Ayman Elsayed 5, Ange Fitzgerald6, Eliana Greenbaum 7, Enja Osman 8Mariana Sepiurka9 Abstract 影响网络被构建以应对复杂的社会或环境问题，并且通常需要最大化个体组织（从幼儿园到大学，K-16）的人力和财务资源、影响力和规模。然而，与文献中描述的现有网络模型不同，旨在解决诸如气候变化和生物多样性丧失等复杂新兴社会科学问题的网络本身也应该是动态变化的。本文通过批判性分析概述了一种影响网络——即新兴网络——的变化理论，其结构、功能和目的基于其成员及其所处世界不断变化的需求；并且，其成员跨越国界、学科和代际，为共同的变革性未来进行教育。我们将这一理论应用于一个名为“新兴社会科学研究网络”（NESST）的案例研究，该网络汇集了致力于以联合国可持续发展目标（SDGs）中概述的未来为目标改变教育方式的人们。通过复杂理论和涌现性的视角，我们重新构想了K-16科学、技术、工程和数学（STEM）教育以及可持续发展目标17（SDG 17）和目标4.7（SDG 4.7）背景下协作式STEM教育的未来，并展示了它们可能的样子。 政策和做法建议 • 为实现联合国可持续发展目标 ，紧急网络，其结构、功能和目的基于成员的新兴需求以及世界变化的需求，可以汇聚跨越国界、学科和世代工作的年轻人士、教育者、科学家、研究人员、社区领导者及博物馆和文化专业人士，共同为共享的变革性未来进行教育。 •新兴网络，通过复杂理论的视角及其涌现的概念，可以帮助个人和组织应对联合国可持续发展目标中列出的当今最大全球挑战。网络促进涌现社会科学思维（Network for Emergent Socio-Scientific Thinking，NESST）便是其中一个涌现的网络的例子。 关键词影响网络、新兴趋势、复杂性理论、批判性分析、可持续发展导向的STEM教育、社会科学思维 Introduction Equip current and future generations to meet their needs using a balanced and integrated approach to sustainable development.50] 。迄今为止 ， 实施可持续发展教育的结果好坏参半 [45]. 2023年，史密森科学教育中心（SSEC）和盖洛普联合进行的一项全球调查显示，来自五个国家的教师在将可持续发展教育（ESD）主题融入STEM教学方面存在广泛的差异，并且许多教师完全避免涉及联合国可持续发展目标（SDGs）中概述的复杂社会科学和技术话题。[44].调查还发现，在哪些国家将社会科学主题（如气候行动、清洁能源、清洁用水、可持续社区以及消费和生产）纳入学校课程方面存在高度 variability。在接受调查的五个国家（巴西、加拿大、法国、印度和美国）中，来自集中式教育体系（如巴西和印度）的教育工作者更有可能报告在其课程中纳入了可持续发展教育（ESD）主题，而来自分散式教育体系的教育工作者则不太可能这样做 [7,39]. 尽管存在这种变异性，教育工作者一致认为，ESD（环境与可持续发展教育）非常重要，因为它通过将学习与STEM（科学、技术、工程和数学）内容联系起来，使学习更具意义。 STEM 教育促进可持续发展 在过去的几十年里，“ STEM 教育”运动从教授科学、技术、工程和数学这四个相关学科的理念发展成为一项全球可持续性努力，包括在从幼儿教育到博士后教育的所有发展阶段，在正式和非正式教育环境中进行的教学和成人教育活动。这一运动已经成长为一项国际性的运动，旨在促进和平与人类进步。42]. 在 1989 - 1991 年 ， STEM 的概念由 Charles E. Vela 提出 [42它随后在2000年代初由美国国家科学基金会和医学研究所普及，以强调培养更具科学素养的公民以及为未来劳动力做准备的重要性。21]. 然而，通过更加针对性的STEM教育努力来提高科学素养和多元化STEM workforce 的愿景难以实现。[\[\]]35低质量STEM教学实践、严格的评分体系以及未能提供足够的学生支持的结合，导致了许多STEM本科学生，尤其是那些不太可能成为STEM劳动力代表的学生，转专业或退学。 学生到当地社区和世界 [44为了将STEM教育与环境素养教育（ESD）相结合，来自德国、美国和智利的教育专家共同撰写了一篇论文，旨在推动在K-12教室中将ESD融入STEM教学。其目标是赋能当前及未来的世代，运用STEM技能和反思性推理来解决复杂的可持续发展问题。40]. 作者推广了一种他们称之为“可持续发展STEM教育”（STEM4SD）的方法，并将其置于跨学科框架之内——承认复杂的全球挑战需要将价值观、伦理和世界观融入STEM教学中，以培养未来一代的能力[40] 。同一组的后续论文描述了为什么影响网络- 旨在解决复杂的社会或环境问题 - 对于实现 STEM4SD 至关重要 [30]. gether [17,33]. In the mid - 2010 's, states across the U. S. began to adopt new college and career ready K - 12 science stand - dards based on theK - 12科学教育框架 ，这要求对 STEM 的教学方法进行重大改变 [36]. 该框架提供了一个整合的STEM教育愿景，在这个愿景中重新关注了核心概念（即每个年级内容学习中的关键点）、科学和工程实践、跨学科概念（如系统和模式），以及学生驱动的学习机会。目标是促进这种整合的STEM教育模式。框架旨在确保所有学生积极参与科学和工程实践，并将跨学科概念应用于深化对核心学科思想的理解。重点在于基于 Inquiry 的 STEM 教育以及为应对21世纪的需求做好准备。st世纪劳动力正在全球兴起 [13,20,26]. Purpose 利用融合理论与涌现现象的理论框架，本文采用批判性分析方法，重新构想SDG 17（目标合作伙伴关系）和SDG 4（优质教育）背景下，K-16阶段STEM教育的合作模式，特别是针对SDG 4中的具体目标。 同时 ， 可持续发展教育 (ESD) 正在全球取得进展 [11]. ESD 有两个主要目标：首先，通过改变知识、技能、价值观和态度来促进更加可持续和公正的社会；其次，赋能和 4.7(可持续发展和全球公民) 。它概述了我们对一种新型影响网络的理论 -紧急网络-其成员跨越国界、学科和世代，致力于从可持续发展（SD）的角度重新思考STEM教育，并满足在SDG中概述的共同变革未来的教育需求。以示例说明，我们描述了一个名为“新兴社会科学思维网络（NESST）”的案例研究，并概述了NESST创始成员识别的五大支柱如何受到复杂理论和涌现的影响。我们探讨了为什么需要新兴网络来实现STEM4SD，赋予参与新兴网络的青年和教育者发言权；并且，我们描述了为什么新兴网络的结构、功能和目的不是预定义的，而是基于其成员的不断变化的需求以及日益依赖STEM知识、技能、价值观和态度的世界的需求。 一个复杂系统的关键特征是持续的非均衡状态，这引入了不确定性与差异的度量，迫使系统作出响应［因此它们具有动态性质）。然而，复杂系统需要just适量的不平衡 ， 以免陷入完全混乱。 Waldrop [55它将这种“恰到好处”的配方称为“混沌边缘”，即“系统中的组件永远不会完全稳定，也不会完全陷入混乱……生命有足够的稳定性来维持自身，又有足够的创造力来称其为生命”（第12页）。例如，在STEM活动中，学生需要应对一些不和谐的概念以产生有意义的学习，因此引入一定程度的矛盾是必要的——但如果过多，则可能会导致学生的挫败感和/或失去兴趣。 复杂的系统也嵌套—they既是较小网络的一部分，同时也处于更大层级的复杂结构之中，并且具有流动性和渗透性的边界，这使得不同系统之间能够进行互动和信息交换。[10] 。因此 ， 复杂系统的特点是高度连接 [34], 两者兼而有之：它们由多个相互作用的异质的人类和非人类元素组成，同时也在其他相连系统的影响下形成并被这些系统所影响——所有这一切同时进行。[/]10] 作为例证，教室是更大学校系统内的子系统，而这些学校系统又属于学区系统和政策系统的一部分。尽管系统间的交互具有不确定性，但系统内及系统间各元素的行为往往会形成反馈循环 [8]， 或交换信息以响应纠正或放大行为的特定系统行为。 理论框架 可持续发展目标中概述的许多目标可以归类为 “复杂性条件下的邪恶问题 ” [第 975 页 ，1,54], 在人类和非人类（环境）元素之间实现平衡。在本节中，我们借助复杂性理论和涌现的概念作为理论视角，解释为何需要 emergent 网络来汇聚致力于 STEM4SD的教育工作者、青年和其他合作伙伴。 复杂性理论 这篇论文植根于复杂性理论, 一种看待世界运行通过复杂系统或动态、不断进化的星座或网络的视角[\]46,48]. 复杂系统由许多异质元素组成——既有人类因素也有非人类因素，并且这些元素以不可预测的方式相互作用，似乎产生了自发的现象（或emergences）从混乱中 [46,48例如，人类社会活动，如教育，以及SDG议题，如气候变化和生物多样性损失，都是由包含众多不同参与者的复杂系统产生的。这些系统通过局部互动，共同产生了不能简化为其组成要素的涌现行为[。9] 。我们特别借鉴了社会科学学者理论工作的见解 [例如 ，6,10,31,46,48] 谁将复杂性概念应用于人 由于高度的连接性和集体行为，复杂系统去中心化——不存在一个核心实体控制整个系统。因此，它们被视为“自我组织”或自组织系统[32] ， 尽管像 Haraway [这样的科学技术研究学者19在互动、系统变化和失衡形式的推动下，这种集体组织或同生（强调共造过程的合作部分）不应被贴上“自动化”的标签（自我），而是应称为“同生的”（sympoietic）。这种协同组织或同生过程产生了一系列新的emergences. 类和环境活动。根据这些学者的观点，复杂系统具有若干重要特征，对于理解其运作机制至关重要：它们存在于混沌边缘, are嵌套的, 多孔的, and互连,are自组织， 并产生集体emergences. Emergence Emergence， 这被认为是区分复杂系统和非复杂系统的最重要特征 [5指复杂适应系统中集体科学现象或行为的集合，在其更为简单的个体部分中不存在。涌现的概念被应用于理解物理、生物、精微艺术和慈善等多个领域的新型发展。 从量子物质中新有序态的发现到鸡蛋煮熟、鸟类集群（例如椋鸟）、蚂蚁群体行为、婴儿意识的发展、早期宇宙的最新测量结果，或全球气候变化——涌现现象无处不在。[57] 。出现是整个 [的共同进化9],不是累加或累积的行为或活动，而是系统中不可归因于个别元素且无法从初始条件预测的 qualitative 上不同的行为或活动 [34,46,48]. 通过其连接的程度。他们还具有一种中心性，成员以某种方式相互连接：集中化、去中心化或分布式 [3]， 在网络中具有关键和中央特定节点 - 工作 [30].然而，在这一关键分析中，我们主张一种由复杂性理论和涌现理论启发的新类型影响网络。紧急网络- 其结构和功能来自其成员 ， 他们合作解决复杂的紧急问题。 尽管大多数社会影响网络类型主要关注功能（行动或操作）或目的（网络存在的原因或结果），[12,30,43] ， 我们认为紧