國際視域下的STEM眾籌式學習行動初探（四）

劉黨生

● 與STEM國際趨勢的同步（美國篇）

1.STEM究竟始于何時

大陸媒體和業界都公認STEM始于美國。最常見的提法援引2009年1月11日，美國國家科學委員會（National Science Board）代表NSF（美國國家科學基金會National Science Foundation的縮寫）發布致美國當選總統奧巴馬的一封公開信，其主題即是《改善所有美國學生的科學、技術、工程和數學（以下簡稱STEM教育）。明確指出：國家的經濟繁榮和安全要求美國保持科學和技術的世界領先和指導地位。大學前的STEM教育是建立領導地位的基礎，而且應當是國家最重要的任務之一。委員會敦促新政府抓住這個特殊的歷史時刻，并動員全國力量支持所有的美國學生發展高水平的STEM知識和技能。

然而，就目前學術追溯的結果來看，STEM的起因遠比這個時期要早得多，甚至可以回溯到上世紀的80年代，而真正從法律文獻層面來認定STEM教育，卻又遲至2011年。

早在1986年，美國國家科學委員會就發表過《本科的科學、數學和工程教育》報告，該報告首次明確提出“科學、數學、工程和技術”教育的綱領性建議，從而被視為STEM教育的開端。

1996年，美國國家科學基金會發表了題為《塑造未來：透視科學、數學、工程和技術的本科教育》報告，并提出今后的“行動指南”。報告針對新的形勢和問題，對學校、地方政府、工商業界和基金會提出了明確的政策建議，包括大力“培養K-12教育系統中STEM教育的師資問題”。

2006年1月31日，美國總統布什在其國情咨文中公布一項重要計劃——《美國競爭力計劃》（American Competitiveness Initiative，ACI），提出知識經濟時代教育目標之一是培養具有STEM素養的人才，并稱其為全球競爭力的關鍵。

2007年8月2日，美國參眾兩院一致通過了《美國創造機會以有意義地促進技術、教育和科學之卓越法》（又稱作《美國競爭法》）。《美國競爭法》一共包括8個部分，其中第六部分的標題即為“教育”，主要涉及教師教育、STEM教育、外語教育和本科生研究生獎學金等4個方面。美國對STEM教育的重視，極大程度上反映了美國社會的一種共同關注趨勢。

2007年10月30日，美國國家科學委員會發表《國家行動計劃：應對美國科學、技術、工程和數學教育系統的緊急需要》報告，提出的行動計劃主要包括兩個方面的措施：一是要求增強國家層面對K-12階段和本科階段的STEM教育的主導作用，在橫向和縱向上進行協調;二是要提高教師的水平和增加相應的研究投入。這一報告顯示了STEM教育從本科階段延伸到中小學教育階段，希望從中小學就開始實施STEM教育。

在2009年NSB代表NSF發布致美國當選總統奧巴馬的一封公開信以后，美國教育部統計數據顯示，美國生產的科學與工程方面的博士數量的全球份額正從20世紀70年代高于50%的水平下降到2010年的15%。正是中國、印度、韓國等國家加大在教育、技術和研發方面的投資，使得美國感到自己已經不再是世界創新的產權絕對擁有者，直接導致美國經濟的領袖地位受到挑戰。

2011年，奧巴馬總統推出了旨在確保經濟增長與繁榮的新版的《美國創新戰略》指出，美國未來的經濟增長和國際競爭力取決于其創新能力。“創新教育運動”指引著公共和私營部門聯合，以加強科學、技術、工程和數學（STEM）教育。

2011年，美國國家科學院研究委員會發布了《成功的K-12階段STEM教育：確認科學、技術、工程和數學的有效途徑》的報告，報告認為在中小學實施STEM教育的目標主要有三個：一是擴大最終會在STEM領域修讀高級學位和從業的學生人數，并擴大STEM領域中女性和少數族裔的參與度;二是擴大具有STEM素養的勞動力隊伍并擴大這一隊伍中女性和少數族裔的參與度;三是增強所有學生的STEM素養，包括那些并不從事與STEM職業相關工作的學生或繼續修讀STEM學科的學生。

美國州長協會在2011年12月又針對STEM教育行動發布了《制定科學、技術、工程和數學教育議程：州級行動之更新》報告，分析了該協會2007年提出的行動議程中的弱勢之處，重新提出“實施州級STEM議程”的各項具體措施。

近些年來，美國國家年度教師獎似乎對STEM教師格外“偏愛”。2008～2013年間，6位獲獎者當中有一半是STEM教師。今年5月的教師紀念周里，美國教育部部長阿恩·鄧肯接見的5名教師代表中，亦有3位是科學教師。美國總統奧巴馬在2013年的國情咨文中提出的兩個教育目標，其中之一即為“培育新一代的STEM人才”。確實，近年來，STEM教育已是美國教育的重中之重，其受重視的程度有目共睹。

2013年4月9日，美國下一代科學課程標準的最終版在歷經兩年時間的編撰、通過兩輪的征求公眾意見稿后，終于如期發布。該標準的顯著特點就是將科學和工程的實踐部分提到顯要位置，主張減少K-12科學教育理論知識的覆蓋面，增加學生動手操作的機會，以利于科學探究和工程設計的融會貫通。

2.STEM在美國的教育實施側重點

◇NSB旨在促進科技進步，增進國民健康、國家繁榮和民眾福祉。NSB確定的STEM教育系統的基本要素包括：

——民眾、學生及家長的積極參與。新的行政系統為復蘇美國STEM教育開啟了一扇窗。它需要國家領導的關注。這包括總統及其管理部門應該盡早并時常向公眾強調夯實教育基礎的重要性，尤其是STEM教育對所有學生的重要性。必須要喚起公眾的意識;家長的理解尤其重要。總統應該號召所有家長運用他們在各個層面的影響力——家庭、學校和社區，帶來我們所期望的變化;家長、政府、商業和企業、私人和公共基金會、社會名人、科學家和工程師、媒體和其他利益相關者之間應組成各種聯盟，共同關注這一需求，并在當地合作采取相關策略，為所有學生提供高質量的STEM教育。

——明確的教育目標和評估機制。美國教育系統分散管理的特征導致學區課程呈現易變性。盡管這是美國教育系統的優勢，但缺乏一致性也會導致地區間嚴重不平衡，給那些經常在學區間流動的學生帶來不便;因此，管理部門應明確指出學生應該掌握的核心概念和技能，并對個體在學習上的差異做出反應。州和地方學區在確保本學期學生掌握了核心技能和概念的前提下，可以改編具體的課程，以便更好地反映出地區背景和個體學生需求。聯邦政府應該幫助開發評估機制，促進學生在STEM領域的學習，培養學生的批判思維、溝通以及解決問題的能力。同時應該設計一些有挑戰性的問題，甄選出能力較強的學生。

——高素質的教師。具有奉獻精神的高素質師資隊伍是確保所有學生接受高質量STEM教育的核心因素。管理部門必須發展創新機制，與國會和州政府進行合作，分配財源，給STEM教師支付合適的酬勞，以應對勞動力市場的競爭。繼續給某些項目提供穩定的資助，如NSF的“羅伯特·諾伊斯教師獎學金項目”，幫助STEM本科專業的學生和STEM專家成為基礎教育領域的科學和數學教師，解決師資短缺的問題。

——給教師提供世界一流的資源和支持。即使是最好的教師也需要教學材料、技術和資源專家的支持。聯邦政府應采取行動來檢測在教育中應用技術的最佳方式。應建立由在職和退休的專業人員組成的“科學團隊”，在課堂、學校和社區等各個層面幫助教師。強化課堂學習的暑期和校外項目也可以利用這種支持性的科學團隊。應開發經同行評估的有關STEM教材和最佳實踐方式的網絡資源，甄別出經證實是有價值的、高效率的教學材料和實踐方式。這種資源可以包括其他國家開發的、被證明是有效的材料和實踐方式。應開發讓教育者和政策決策者都了解的網絡資源，該網絡資源應匯集與教育實踐相關的認知科學研究和STEM教育領域的研究。同時，應該提高對同行評審的資助經費，并且必須提高對學習問題和STEM教學研究的資助經費。

——盡早接觸科學。兒童接觸STEM概念越早，他們在今后的生活中越能游刃有余。STEM的核心理念和思想應該包含在（提前教育）和其他各種早期教育計劃中。應該優先考慮提高小學STEM教育的范圍和質量。總統應該經常運用他的領導力，積極鼓勵家長和社區成員支持這些目標。

——交流、協作和合作。地區的卓越、國家的和諧以及STEM教育的全球相關性只有在所有利益相關者的共同參與下才能實現，家長是其中最重要的成員。各類組織應該推動基礎教育學校體系、2年制和4年制高校、非正式的科學教育組織、工業和商業界之間的交互活動，推進21世紀所需的STEM技能的發展。應該加強和推廣相應機制，讓聯邦政府協調STEM教育研究和大規模的教育活動，并向國家和地方教育機構進行宣傳。

◇STEM教育是一種“后設學科”，即這一學科的建立是基于不同學科之間的融合然后形成一個新的整體，將原本分散的學科形成一個整體，由此形成當今日趨受到重視的、跨領域的STEM教育。

◇美國各地推進STEM的行動，落實在操作層面上，有兩個方面的特點非常明顯：

——STEM學校打造數字校園。美國華盛頓州的華盛頓湖學區STEM學校聯合地方高校，共同推出了幾個以項目為基礎、以STEM課程為重點的合作計劃，旨在為本學區的高中生提供數字化的、相當于大學水平的STEM課程。在維吉尼亞州亞歷山大市的托馬斯·杰弗遜科技高中，學生們在13個細分科目的、擁有一流數字化實驗器材和設備的實驗室中進行原創性研究，跟蹤STEM領域的前沿動態。

——注重在真實情境中學習。美國的STEM學校，注重實踐、實習、項目教學法等有效教育策略的踐行。美國新一代科學課程標準將焦點對準工程和技術等實踐領域，有意識地將學生置于問題解決的真實情境之中，引導他們通過持續的動手操作，增進對科學概念的深層理解，是把準了21世紀科學課堂的脈搏。

3.STEM戰略迄今的成效度量

美國州長協會（NGA）提出的就美國各州如何推動STEM教育的發展在“創新美國：擬定科學、技術、工程與數學議程”的共同綱領中達成了共識。各州需要建立一系列STEM教育的內容標準、評估體系、教師培養與認證標準，并開發出新模型以支持K-12學校有效的STEM教育。NGA的STEM議程提出各州主要從三個方面建立一套STEM教育體系。

◇將各州K-12學校STEM教育的評估標準與中學后的教育與工作要求加以對應。包括各州通過參與國際學生評測項目（PISA）和國際數學與科學趨勢評測研究（TIMSS），實現STEM教育評估標準與國際接軌。將STEM教育要求與知識經濟時代學生中學后的各種發展出路（postsecondary ?pathways）加以對應。對小學、初中、高中層次的STEM教育計劃進行整合，以期為K-12學校創建一個有機結合的STEM教育體制。

◇增強各州在STEM教育體制上的一致性以提高各州STEM教育的教與學能力：對各州K-12學校的STEM教學的有效性進行評估，為學生的發展做好準備。支持各州K-12學校數據系統的持續發展以跟蹤學生的STEM教育狀況，從而為教育工作者提供相應的數據支持以提高STEM教育質量。支持有效的招聘和培養STEM教師模型的建立。通過拓展STEM課外學習機會提高學生的學習興趣以支持他們課外的STEM課程學習。對STEM師資預備和培訓機構建立問責制（accountability system）進行評估。支持對教師實施基于市場的和績效多元化互補式培訓。各州建立STEM教育中心并通過一系列政策實現州內和州與州之間STEM教學質量的提高。

◇支持STEM教育的創新實踐模型以發現STEM教育實踐中的優秀示范項目并加以推廣：建立或擴大STEM教育的專業中學典范，包括大學預科學校、特許學校、學區特許學校等多種K-12學校。支持STEM教育，特別是有關技術與工程教育的各種標準、評估體系以及課程的設計與開發工作。根據各州STEM教育的各項標準和評估指標，支持高質量STEM課程的開發，各學區自愿使用。復興職業技術教育使之成為所有學生中學后發展出路的又一選擇，特別是加強STEM教育中的高薪、高技能（high-wages and high-skills）職業培訓。

美國政府對STEM教育的重視再次反映了實用主義教育傳統在美國的深厚根基。對科學、技術、工程與數學教育重視的根本是要確保美國在全球科技領域的領先地位。美國教育對STEM教育重視的另一個重要依據就是許多STEM教育有關的評估報告揭示出許多嚴峻的現實問題。盡管美國的教育在全世界位居前列，但其強烈的危機意識確實令人嘆服。美國的教育界歷來危機意識很強，對自身教育問題的審視和批判從來沒有間斷過。強烈的危機意識對于一個國家教育的改革和競爭力的提高無疑具有重要的作用，一旦將這種危機意識轉化成一種變革教育的動力和創新能力，那就可以說危機意識其實是一筆財富。最后，從美國政府對STEM教育進行的戰略調整來看，美國的教育政策具有濃厚的時代色彩，不同歷史時期，政府會出臺與當時全球經濟發展形勢和時代要求相適應的教育政策，具有一定的動態性和穩定性。深厚的教育哲學傳統、強烈的危機意識和時代感對于一個國家的教育改革都有著重要的影響，如何革故鼎新、與時俱進就成為一國實現特定時期教育改革的重要挑戰。

（未完，待續）