2021年10月4日-6日，諾貝爾三大科學獎逐一揭曉。
美國科學家戴維·朱利葉斯和阿德姆·帕塔普蒂安因發現讓人能感受到溫度和觸碰的感受器，讓人進一步認識人體內部的複雜系統而獲得諾貝爾生理學或醫學獎。
日裔美籍科學家真鍋淑郎、德國科學家克勞斯·哈塞爾曼和義大利科學家喬治·帕裡西榮膺2021年諾貝爾物理學獎，“以表彰他們為我們理解複雜物理系統所作出的開創性貢獻”。
德國科學家本亞明·利斯特和美國科學家戴維·麥克米倫因開發一種精確的分子構建新工具——有機催化而獲得2021年諾貝爾化學獎。
三大科學獎雖研究領域有所不同，但無一例外指向了同一關鍵詞，那就是“複雜”。諾貝爾獎為何今年突然青睞複雜系統研究了？
簡單歸納，原因無非有兩點。
一方面，複雜系統研究涉及從生命、宇宙到人類社會等一系列意義重大的課題。從此屆諾貝爾獎融入了對人類發展起決定性因素的重大事件的考量，以表彰獲獎者對人類命運的思考和關懷這點就可窺見端倪。
另一方面，複雜系統研究難度非常之高，它介於混沌與秩序的邊緣，當從不同的尺度去看一個複雜系統，它既可能從大量的無序中產生有序，又可以從大量的有序中，產生出混沌現象。因此這就需要研究者對理論工具有深度、透徹的把握和理解，在系統思考之外，還需要以跨學科思維，合理運用一系列數學、物理、生物、化學等工具，去摸索其中的規律，進而得出結論。因此，能夠在複雜系統研究上取得進展，意義自然非同一般。
英國著名物理學家霍金曾稱“21世紀將是複雜性科學的世紀”。複雜性科學的理論和方法將為人類的發展提供一種新思路、新方法和新途徑，但複雜性科學不是一門具體的學科，它分散在眾多學科中，這就要求人們打破傳統學科界限，尋找各學科之間的相互聯絡，進而建立相互協作、融合的機制，在創立的新的理論框架體系內，運用新的思維模式來理解自然界帶給人類的問題。
那麼，什麼型別的教育才符合複雜性科學人才的培養標準呢？
跨學科、創新性、實踐性、辯證思維
四位一體
STEM教育成為當代人才培養的關鍵路徑
從教育目標來看，STEM教育自出現伊始，就在於培養學生的STEM素養。所謂STEM素養，就是學生在科學、技術、工程和數學領域以及相關交叉領域中運用個人關於現實世界執行方式的知識的能力。
在認知層面，支援可持續發展與學術能力。跨學科可以打破學科壁壘，助力學生實現不同領域的知識整合，在情境中獲得新知識，掌握新技能。
在行為層面，增強創造性思維與理解能力。例如完成一項專案，不僅是簡單地完成既定目標，還要考慮專案進行過程中可能面臨的困境與挑戰，如何與人類及周邊環境實現和諧統一，評估在未來可能會產生的影響等。只有深刻理解，才能不被盲目絆住腳步，專案也才能具備可持續性，實現優勢最大化。而這一過程，離不開創造性思維與出色的理解能力。
在態度層面，提升主動性與創新人格。跨學科學習是一個不斷探索外在世界的過程，學生要在明確的規劃中，作出假設，進行多種不同方案的嘗試，做出總結並進行適當調整。探索過程中，學生不僅能夠體驗自主、自省、自知、自信這一成長曆程，還能塑造出更加健全的人格。
總而言之，STEM教育使得學生的綜合素質培養脫離了科學素養、技術素養、工程素養和數學素養的簡單拼接，昇華到對學科的靈活運用能力，把所學零碎知識與機械過程轉變成探究真實世界相互聯絡的不同側面的綜合能力。
以艾科思科學教育課程《保護鳥寶寶》為例：
課程以築造一個保溫又堅固的鳥巢這一學習任務入手，讓學生了解鳥巢的種類、結構以及製作材料，在製作過程中，學生會在老師的帶領下，實地考察鳥寶寶的生存環境，結合周圍的生態環境，綜合考慮氣候、地理、材料配比等因素對鳥巢保暖度、牢固度以及排水效能的影響程度。在課堂的這一延伸部分，學生們對生態保護有了更系統、全面的認識，同時激發了持續探索、學習的熱情，也在實踐中鍛鍊了操作能力，提升了創新能力。
以“工程”問題或任務為活動主線
促進理解跨學科概念
據相關資料統計顯示，在20世紀獲得諾貝爾自然科學獎的466位頂尖科學家中，具有學科交叉背景的人數佔總獲獎人數的41.63%。從1901年到2000年間，諾貝爾獎在物理、化學、醫學與生理學領域共產生334項成果，其中有137項成果來自多學科交叉融合領域。1901-2016年，具有不同學科背景的諾貝爾獎合作獲獎人數從35%增長至87.6%。
正因如此，跨學科概念愈發受到各國的重視，如何培養跨學科思維也成為人們關注的重要話題。在STEM教育中用“工程”問題或任務作為活動的主線，成為了最能體現跨學科，又能順應現代科技社會發展需求的一種教學方式。
利用工程過程解決問題時，各學科間趨向自然關聯與合成，這符合人類面對真實環境的真實情境實際解決問題的常態模式。在實際操作過程中，半開放式的任務要求以及實現方法，不但更加趨向於真實工程專案不斷出現的限制與約束條件，還能為學生留存極大的創造空間，潛移默化中提升學生的創造能力和問題解決能力。
當然，現實問題是複雜的。面對複雜的問題或任務時，還需要進行層層分析與思考，梳理出相關脈絡，形成逐步解決問題的計劃和步驟。只有這樣，學生才能真正獲得解決問題的方法與途徑，理解和形成解決複雜問題的思維模式，理解學科之間的關聯、對話和合作，理解跨學科的真正內涵，如那些科學大咖一般，在“複雜”中探尋到隱藏的奧秘。
