过去二十年是全球科技猛迅成长的时期，互联网及智能手机的普及，大数据、人工智能、物联网（Internet of Things）、生物科技及新材料等科技的突破，为世界带来就业、财富与希望。为确保国家持续及长远的发展，多国相继推出政策，推动及支援创新与科技的发展，“STEM 教育”（Science, Technology, Engineering and Mathematics Education）正是在这样的背景中孕育出来的。这概念沿自美国，为了培育更多科技人才，政府提出要提升科学教育的素质。因此， STEM 教育是创新与科技政策中不可缺少的一环。
什么是 STEM 教育？这是一个到现在为止仍没有既定定义的概念。有些人强调 STEM 教育是把科学、科技、工程和数学等领域混合一起教学，即所谓“综合教学模式” 。另一些人却把 STEM 教育等同于动手作业（hands-on work），强调要设立制作室（fab lab）。还有人认为 STEM 教育是要把科技及工程注入现有的数理科上，众说纷云。值得欣慰的是很多不同的教育专家正努力研究，尝试以创新的方式教授科学，目的是提高一般学生对自然科学的兴趣及了解（STEM literacy），以及提升学生修读科学和数学的比率及成效，为社会创新与科技发展培养高质素的生力军。
香港正处于经济发展的分叉路上，旧有的经济模式高度倚靠金融、房产、贸易和旅游等支柱行业，已遇上瓶颈。要维持可观的成长，香港需要多元的发展，创新与科技发展是发达国家提高经济质量、增强附加值的唯一途径。经过多年的蹉跎，香港在创新科技上仍然裹足不前，虽然2016年成立了创新科技局（创科局），惟时间尚短，难评成效。
在 STEM 教育上，香港近年也有不少动作。继2016年教育局向各小学发放10万元一次性STEM 教育推广津贴后，2017年《施政报告》也公布将向全港中学发放类似的经费，金额是20万元。民间方面，STEM 教育活动更是多姿多彩，百花齐放。根据“裘槎基金会”的一项研究，过往一年在香港共有超过100个团体，举办超过1000个不同形式的 STEM 课外活动（注一），包括各类科学比赛、展览，以及交流活动。
科学及高等数学修读率低
然而，香港的 STEM 教育却碰上一个严峻的壁垒──高中文凭考试。笔者走访了数间活跃举办 STEM 活动的学校及民间机构，发现虽然有很多学生踊跃参与，但大部分皆是高小或初中学生，中四后学生的参与率大幅下降。有校长无奈地对笔者苦笑说：“有些家长表示，儿子已中四了，要收心准备考试，这些活动要中止了。”这就造成了一个断层。另一边厢，一些没有弄那么多 STEM 活动的校长们却坦然地说：“不是不想搞，而是在现在的高中课程中，根本就没有空间弄任何的 STEM 教育。”
其实，这断层不单表现在高中 STEM 活动的参与率上，更表现在学生在科学及高等数学科目的修读率上。虽然我们的初中生在 TIMSS 及 PISA（注二）等科学及数学国际评核测试中，成绩与邻近经济体的学生相约，皆名列前茅，而且比他们拥有更正面的学习态度，但到高中选科时，我们的学生却不大会选读该等科目。
最明显的例子是高等数学，修读率由新高中第一年（2012）的23%，一直下降至2016的14%（图一），与我们周边的新加坡、新西兰、台湾、韩国及日本的40至80%相比，实在逊色（图二）。更重要的是，以前的会考制度有大概25%的学生修读附加数，现在只剩下14%。要知道，高等数学是很多门科学及科技教育的基石，试问若根基打不稳，如何谈论创意创新，提升教育质素呢？
与此相关，现今社会的科技创新和重大科学及社会难题的解决方法，都需要有跨学科的知识，以利不同学术或专业领域的人才有效合作。有些人倡议用综合科学（integrated science）跨学科方式教授 STEM，这理念可能不错，特别是为提高一般学生的科学素养。然而，对那些醉心于科学、将来打算在科学上深造的年轻人来说，需要的是建立一个更稳固的科学学识基础。假如能够在高中时修读多些科学学科，扩阔知识面，当他们面对难题、需要运用明辨的思考把所学的各类知识融汇贯通时，是非常有利的。
然而， 在新高中制度下，大部分学生只修读两个选修科（注三）。在2016年度，有54%的学生修读一科或以上的理科，但当中大部分只修读一科理科，修读两科理科的学生只有22%，而修读三科的只有4%（图三）。这里不是想说读三科或更多的理科才是好，而是想指出，只读一科理科的学生，将来如果想在科学学术上深造或工作，可能会碰上阻力或需要花很多努力去追赶。在334学制下，虽然大学多了一年学期，但基本上不可能在一年的时间内弥补以往用三年时间浸淫出来的成果。以前的会考制度，除了中英数三科外，一般学生需要修读四科；在新高中学制下， 学生的知识面狭窄了，这不但影响一般中学生的科学素养，也大大影响了大学对科研人才的培训。
教育改革执行过程的异化
前面提到，STEM 教育到目前为止还没有一个既定的模型，但一些重要的目标却逐渐得到持份者的认同，包括：一、培养学生的探究精神；二、协助学生从课堂内与外获得多元的学习；三、训练学生明辨的思维；四、通过论证推理与着手操作，把理论实践。要达到这些目标，教育制度需具备几个有利的条件，除了老师的素质、课程及评核机制的配合以外，更重要的是必须给予老师与同学们充足的教学与成长空间。
可是，在新高中制度下，学校与学生都是为完成课程与准备考试被逼得透不过气，而且大部分都把精力花在四个核心科目（中国语文，英文，通识与数学）上。导致这情况的因素很复杂，包括新高中课程的设计、大学收生政策、香港的应试文化，以及整个创新与科技发展的生态链不配对的问题，这些都在笔者与徐立之教授们团队在港科院的《科学，科技和数学教育与香港创新科技的发展》报告内有详述。
在香港经济转型进入困境之际，创新科技是重新振兴这小城的难得机会，如何培训相关人才是个刻不容缓的挑战。教改的原意是好的，但执行中却产生异化，在教改十周年之际，是时候让我们再审视高中教育及大学收生制度，以作出适当的调整。
（伦嘉欣，港科院的《科学，科技和数学教育与香港创新科技的发展》报告首席研究员）
注一：Lee & Foster, (2017), The Out-of-School STEM Ecosystem in Hong Kong – An exploratory and investigative study 2015/16”, Croucher Foundation
注二： Programme for International Student Assessment (PISA) 是为全球参与国家的15岁学生作的数学或科学测试，当中包括部分中三及部分中四的学生。
注三： 2016年文凭试中，报考4个核心科目加2个选修科目的日校学生比例为69.5%。