美國“STEM高中”啟示錄

魏寧

在美國，有一類專門面向對STEM領域有興趣、有特長，并且立志成為未來STEM領域高端人才的學校，也就是人們常說的“STEM高中”。那么，這些專門培養STEM人才的學校是如何做的呢？

首先，STEM高中會在S（科學）、T（技術）、E（工程）、M（數學）四個學科為學生提供非常具有挑戰性和專業難度的課程，目的就是先為學生打下堅實的科學、技術、工程和數學基礎。這種難度有時候堪比大學，甚至不少學生認為，“STEM高中”畢業生的水平比大學生還要高。以技術、工程方面的課程設置為例：培養出8名諾貝爾獎得主的紐約布朗克斯科學高中大概是美國STEM高中里最富盛名的，該校對技術、工程基礎的技術制圖課程要求很高，學生要學習工程制圖、電腦制圖乃至建筑畫圖等。紐約另一所知名的“STEM高中”——布魯克林科技高中則是引入了高校的專業課程，如電子工程、軟件工程、工業設計、媒體傳播學以及工程學等。北卡羅來納州科學和數學學校（NCSSM）在技術、工程方面設置的課程多達21門，涵蓋了計算機科學、數據庫、高級編程、機器人技術以及“工程—機械”“工程—電子”方向的課程，具有相當的專業深度。

在四個學科打下堅實的基礎后，“STEM高中”再采用課題研究、導師制項目，甚至參與一些學術性研究項目的方式來綜合運用STEM領域知識與技能解決相關問題。

有人會說，美國的這些“STEM高中”大多屬于精英學校，他們的這種“先專深、再綜合”的做法有多少可借鑒性呢？在我看來，問題不在于具體的操作方式，而是這種做法背后的理念。那就是：要想有效地把科學、技術、工程、數學四門學科綜合起來，讓它們之間產生新的“化學反應”，就必須深入把握每一門學科的本質，掌握每一門學科的知識、原理、思想、方法，理解每一門學科是如何影響其他學科的。比如，如果缺乏工程學的基本知識和方法，就難以有效地連接數學、科學與技術三門學科。而對一個不會數學建模的人來說，數學與技術的綜合又從何談起呢？

相比之下，我們更多的是利用校本課程、研究性學習、綜合實踐活動、夏令營、科技競賽等平臺，在一個統一的情境下混合四門學科來實施STEM教育。場面雖然熱鬧，實際效果卻未必理想。這樣做的目的是為了讓大多數學生體驗STEM教育的方式，目的本身倒無可厚非，但如果是為了培養真正的STEM人才，總有點花拳繡腿的感覺。

那么，美國“STEM高中”的做法能否“拿來”呢？能！

首先，從宏觀政策層面，隨著國家對STEM的重視，我們自己的“STEM高中”建設會逐步提上日程——2012年深圳科學高中的建立就首開了國內“STEM高中”的先河。

其次，在現有條件下，我們同樣可以從美國“STEM高中”的做法中獲得啟示。那就是：從中學主流課程切入開展STEM教育。我們的科學、技術、數學課程雖然在深度上可能不如美國的“STEM高中”，但畢竟進行了長時間的專業訓練。我們完全可以從科學、技術、數學課程入手，從兩兩學科的綜合開始起步。譬如嘗試“科學—數學”“科學—技術”“技術—數學”的綜合，這在我國課程標準的要求中也多有涉及。以此為基礎，慢慢引入工程思想，實現STEM能力的綜合。

當STEM教育能真正滲透進科學、技術、數學等主流課程的時候，當學生們能在堅實的學科基礎之上再擁有綜合能力的時候，STEM教育才能以更扎實的方式為未來社會培養出這個領域的尖端人才。或許，這樣的嘗試并不遙遠。