如何建設(shè)一所成功的STEM高中？*——美國(guó)STEM高中的類型與建設(shè)框架述評(píng)

董澤華

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如何建設(shè)一所成功的STEM高中？*——美國(guó)STEM高中的類型與建設(shè)框架述評(píng)

董澤華

（華東師范大學(xué) 課程與教學(xué)研究所，上海 200062）

STEM高中是發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新能力、培育未來(lái)信息社會(huì)人才的重要學(xué)習(xí)環(huán)境。為此，文章首先聚焦于分析美國(guó)STEM高中的發(fā)展背景，總結(jié)了目前美國(guó)STEM高中的三種主要類型，包括精英式STEM高中、包容式STEM高中和職業(yè)技術(shù)式STEM高中。隨后，文章重點(diǎn)介紹了美國(guó)STEM高中的“設(shè)計(jì)—實(shí)施—成果”建設(shè)框架、“學(xué)習(xí)核心環(huán)境”建設(shè)框架、“學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境”建設(shè)框架和“八大必要元素”建設(shè)框架并分別進(jìn)行了述評(píng)。最后，文章針對(duì)我國(guó)STEM高中的建設(shè)提出了相關(guān)建議，以期發(fā)展我國(guó)的STEM教育，推動(dòng)我國(guó)基礎(chǔ)教育的改革。

美國(guó)；STEM高中；建設(shè)框架

一 美國(guó)STEM高中的發(fā)展背景

1 冷戰(zhàn)時(shí)期的科技精英競(jìng)爭(zhēng)需求

1957年，蘇聯(lián)成功發(fā)射人類歷史上第一顆人造地球衛(wèi)星，引發(fā)了美國(guó)社會(huì)強(qiáng)烈的危機(jī)感。美國(guó)隨即頒布《國(guó)防教育法》，核心內(nèi)容之一就是強(qiáng)調(diào)與國(guó)防相關(guān)的數(shù)學(xué)和科學(xué)教育，重視對(duì)科技人才的培養(yǎng)，鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)技術(shù)，投身于國(guó)家的科技、國(guó)防事業(yè)。20世紀(jì)80年代，美國(guó)諸多地區(qū)紛紛建立科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的專業(yè)高中[1]，以培養(yǎng)國(guó)家急需的科學(xué)技術(shù)人才。此段時(shí)期，STEM高中更多地是為了服務(wù)于美國(guó)的政治需求，以搶占和維持美國(guó)軍事科技的霸主地位。美國(guó)“核動(dòng)力海軍之父”Rickover[2]就認(rèn)為自己之所以能成功地建設(shè)世界領(lǐng)先的美國(guó)核動(dòng)力海軍，主要得益于美國(guó)當(dāng)時(shí)對(duì)數(shù)學(xué)和科學(xué)精英教育給予了前所未有的重視和投入?？梢哉f(shuō)，美國(guó)在冷戰(zhàn)時(shí)期對(duì)科技競(jìng)爭(zhēng)的需求、對(duì)科技精英的重視，是產(chǎn)生STEM高中最為直接的因素。

2 全球化時(shí)代的創(chuàng)新人才發(fā)展需求

在全球化創(chuàng)新浪潮中，STEM教育是美國(guó)培養(yǎng)世界創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)者的重要方式。但是，當(dāng)前美國(guó)并未在STEM領(lǐng)域擁有足夠多的學(xué)生、教師和專業(yè)人員，難以有效地參與并引領(lǐng)以科技為基礎(chǔ)的全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展浪潮[3]。美國(guó)21世紀(jì)全球經(jīng)濟(jì)繁榮委員會(huì)于2003年通過(guò)對(duì)理工科學(xué)位論文授予的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，59%的工程學(xué)位授予了外國(guó)學(xué)生，與德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，美國(guó)學(xué)生選擇科學(xué)、工程等理工科學(xué)位的人數(shù)明顯少于前面兩個(gè)國(guó)家[4]。鑒于此，美國(guó)頒布了一系列科技創(chuàng)新人才的培養(yǎng)戰(zhàn)略計(jì)劃和報(bào)告，從國(guó)家層面推動(dòng)STEM教育的發(fā)展，如2006年頒布的“美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力計(jì)劃”、“創(chuàng)新美國(guó)”，2007年頒布的“迎擊風(fēng)暴”和2010年頒布的“培養(yǎng)和激勵(lì)：為美國(guó)的未來(lái)實(shí)施K-12年級(jí)的STEM教育”等。這些戰(zhàn)略計(jì)劃和報(bào)告都聚焦于美國(guó)K-12階段的STEM教育系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)其對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要意義。2010年，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)的Obama要求美國(guó)教育系統(tǒng)在未來(lái)十年內(nèi)至少新建1000所STEM學(xué)校，其中包括200所高中?？梢哉f(shuō)，在美國(guó)，建設(shè)STEM學(xué)校特別是STEM高中，既是培養(yǎng)學(xué)生STEM素養(yǎng)、提升學(xué)生創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)，也是為大學(xué)輸送STEM人才、增加投身于STEM專業(yè)和職業(yè)人數(shù)的重要通道[5]。

二 美國(guó)STEM高中的類型

美國(guó)STEM高中的發(fā)展有悠久的歷史，出現(xiàn)了不同類型的STEM高中。根據(jù)美國(guó)國(guó)家研究院（National Research Council）對(duì)美國(guó)STEM高中的介紹，目前美國(guó)STEM高中主要有三類[6]：

1 精英式STEM高中

精英式STEM高中（Selective STEM-focused Schools）作為美國(guó)傳統(tǒng)的老牌STEM高中，擁有相當(dāng)長(zhǎng)的發(fā)展歷史。這類高中主要關(guān)注STEM中的一種或多種學(xué)科，以學(xué)生的測(cè)驗(yàn)成績(jī)和學(xué)術(shù)成就作為生源選擇標(biāo)準(zhǔn)。精英式STEM高中具有比較嚴(yán)格的學(xué)生篩選標(biāo)準(zhǔn)，招生對(duì)象往往是那些在STEM領(lǐng)域有天賦且對(duì)STEM學(xué)習(xí)有較強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的學(xué)生。另外，精英式STEM高中實(shí)施高標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)方案，通過(guò)提供專家教師、先修課程、先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和科學(xué)家式的學(xué)徒制培養(yǎng)等高質(zhì)量教育，讓學(xué)生順利獲得STEM的相關(guān)學(xué)位，并在未來(lái)勝任STEM的相關(guān)職業(yè)。

精英式STEM高中的發(fā)展歷史較長(zhǎng)，主要出現(xiàn)了州立寄宿高中、獨(dú)立高中、校中校、半日制學(xué)校[7]等四種類型。其中，州立寄宿高中面向整個(gè)州，從各區(qū)縣選拔具有STEM天賦的學(xué)生，為了方便不同地方學(xué)生的學(xué)習(xí)，該類學(xué)校為學(xué)習(xí)STEM課程的學(xué)生提供住宿；獨(dú)立高中一般位于大都市，為當(dāng)?shù)刈钣蠸TEM才華的學(xué)生服務(wù)；校中校，顧名思義，就是在學(xué)校內(nèi)部開設(shè)STEM專業(yè)班，以城區(qū)高中居多，在這類學(xué)校就讀STEM班的學(xué)生可以選修非STEM課程，而對(duì)STEM感興趣的非STEM班的學(xué)生也可選修STEM課程，其課程學(xué)習(xí)相對(duì)較為靈活；半日制學(xué)校往往位于經(jīng)濟(jì)不太發(fā)達(dá)、教學(xué)資源相對(duì)匱乏的地區(qū)，該類學(xué)校通常將在STEM學(xué)習(xí)中表現(xiàn)優(yōu)秀的高中生接過(guò)來(lái)進(jìn)行半日的STEM課程學(xué)習(xí)，其余時(shí)間則在學(xué)生自己所屬的高中學(xué)習(xí)。

2 包容式STEM高中

為了更好地應(yīng)對(duì)信息社會(huì)的快速發(fā)展，旨在讓所有人都能學(xué)習(xí)STEM的包容式STEM高中（Inclusive STEM-focused Schools）應(yīng)運(yùn)而生。不同于精英式STEM高中對(duì)學(xué)生入讀有較高學(xué)習(xí)要求，包容式STEM高中面向所有學(xué)生，特別是那些在STEM學(xué)習(xí)中表現(xiàn)較差的學(xué)生。包容式STEM高中沒(méi)有明確的入學(xué)選拔要求和標(biāo)準(zhǔn)，只要學(xué)生對(duì)STEM感興趣，就可以入讀包容式STEM高中學(xué)習(xí)STEM課程[8]。由于包容式STEM高中服務(wù)于所有學(xué)生，因此它的目標(biāo)也是從全體學(xué)生出發(fā)，提高所有學(xué)生學(xué)習(xí)STEM的興趣，并為未來(lái)從事STEM的相關(guān)職業(yè)做好準(zhǔn)備。包容式STEM高中注重人的可發(fā)展性，信奉STEM人才可以進(jìn)行后天培養(yǎng)。因此，包容式STEM高中在一定程度上彌補(bǔ)了精英式STEM高中只面向小部分天才學(xué)生群體的缺陷，大大拓寬了美國(guó)STEM教育的覆蓋面。

3 職業(yè)技術(shù)式STEM高中

職業(yè)技術(shù)式STEM高中（STEM-focused Career and Technical Education Schools）關(guān)注科學(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)課程，主要分布于地區(qū)的教育中心、綜合高中或職業(yè)學(xué)院。以實(shí)用為取向的職業(yè)技術(shù)式STEM高中重在發(fā)展學(xué)生的STEM技能，使其能夠順利地進(jìn)入與STEM相關(guān)的就業(yè)崗位，其首要目標(biāo)是培養(yǎng)技術(shù)熟練的工人，故在開學(xué)之初，就要求學(xué)生選擇好未來(lái)的職業(yè)方向。與此同時(shí)，職業(yè)技術(shù)式STEM高中也要求學(xué)生主修與職業(yè)技術(shù)相關(guān)的學(xué)科，讓學(xué)生為接受高等教育和進(jìn)入職場(chǎng)做好充分準(zhǔn)備[9]，并幫助具有輟學(xué)風(fēng)險(xiǎn)的學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)。值得一提的是，職業(yè)技術(shù)式STEM高中的少數(shù)族裔學(xué)生所占比例較低[10]。

綜上所述，作為美國(guó)科技人才之重要培育和孵化場(chǎng)所的STEM高中，已形成了較為成熟的發(fā)展類型，這為美國(guó)K-12階段STEM教育的普及奠定了基礎(chǔ)。

三 美國(guó)STEM高中的建設(shè)框架

一所成功的STEM高中應(yīng)具備哪些要素？如何評(píng)估一所STEM高中的學(xué)習(xí)環(huán)境是否適合開展STEM教育？為此，美國(guó)STEM教育的研究者紛紛提出了STEM高中建設(shè)框架，舉例如下：

1 “設(shè)計(jì)—實(shí)施—成果”建設(shè)框架

Means等[11]從“設(shè)計(jì)（Design）—實(shí)施（Implementation）—成果（Outcome）”三個(gè)角度來(lái)構(gòu)建STEM高中的建設(shè)框架，如圖1所示。在該建設(shè)框架中，情境、系統(tǒng)因素和不可預(yù)料的副作用等影響著STEM課程的設(shè)計(jì)、實(shí)施和成果，且設(shè)計(jì)、實(shí)施和成果三者之間又互相發(fā)生作用。

圖1 “設(shè)計(jì)—實(shí)施—成果”建設(shè)框架

圖2 “學(xué)習(xí)核心環(huán)境”建設(shè)框架

①設(shè)計(jì)維度，即STEM高中的整體規(guī)劃，主要包括學(xué)校目標(biāo)、學(xué)校治理和學(xué)術(shù)結(jié)構(gòu)、學(xué)生的入學(xué)要求和選擇、課程和教學(xué)、校內(nèi)外合作。其中，學(xué)校目標(biāo)包括選拔具有STEM潛質(zhì)的學(xué)生，吸引廣大學(xué)生學(xué)習(xí)STEM課程，抑或讓學(xué)生做好STEM領(lǐng)域的職業(yè)準(zhǔn)備；學(xué)校治理和學(xué)術(shù)結(jié)構(gòu)決定學(xué)校實(shí)施STEM教育的質(zhì)量；學(xué)生的入學(xué)要求和選擇保障了STEM高中的生源；課程和教學(xué)包括學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式；校內(nèi)外合作則指學(xué)校與其它單位（高校、科技館、博物館甚至工廠等）的合作。

②實(shí)施實(shí)踐，包括支持性結(jié)構(gòu)、教師選聘和專業(yè)發(fā)展、課堂的評(píng)價(jià)實(shí)踐。其中，支持性結(jié)構(gòu)主要有導(dǎo)師輔導(dǎo)、學(xué)術(shù)咨詢、獎(jiǎng)學(xué)金激勵(lì)等，能促進(jìn)學(xué)生取得良好的STEM學(xué)業(yè)成就；選聘專業(yè)的STEM教師，并提供持續(xù)的專業(yè)發(fā)展空間，能穩(wěn)定發(fā)展STEM教師隊(duì)伍，從而保障STRM教學(xué)的質(zhì)量；課堂的評(píng)價(jià)實(shí)踐則應(yīng)綜合采用多種評(píng)價(jià)方式，如表現(xiàn)性評(píng)價(jià)、檔案袋等。

③學(xué)生成果，即STEM高中發(fā)展效果，特指學(xué)生短、中、長(zhǎng)期的STEM學(xué)業(yè)成就。其中，短期成果主要包括測(cè)評(píng)成績(jī)、學(xué)習(xí)STEM課程知識(shí)量、STEM相關(guān)榮譽(yù)和獎(jiǎng)勵(lì)等；中期成果包括畢業(yè)率、高校入學(xué)率、STEM職位數(shù)等；長(zhǎng)期成果則包括學(xué)生修讀高校STEM專業(yè)數(shù)量及其畢業(yè)率、最終從事STEM職業(yè)數(shù)量等。

“設(shè)計(jì)—實(shí)施—成果”建設(shè)框架的代表性研究者還有Peters-Burton等[12]，他們認(rèn)為一所成功的STEM高中不能僅限于應(yīng)用了多少新科技，更重要的是為所有學(xué)生提供促進(jìn)STEM學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。結(jié)合已有的研究成果，Peters-Burton等最終提煉出STEM高中建設(shè)的十大關(guān)鍵要素，分別為：STEM課程、革新教學(xué)策略和項(xiàng)目學(xué)習(xí)、整合創(chuàng)新的技術(shù)運(yùn)用、混合正式/非正式學(xué)習(xí)、真實(shí)世界的STEM合作、高校預(yù)備課程、具備能夠講授STEM的教師、包容性的STEM使命、管理結(jié)構(gòu)、支持弱勢(shì)學(xué)生。

2 “學(xué)習(xí)核心環(huán)境”建設(shè)框架

Marshall[13]從學(xué)生學(xué)習(xí)STEM這一核心出發(fā)，建構(gòu)出成功的STEM高中所應(yīng)具備的學(xué)習(xí)環(huán)境。在Marshall看來(lái)，形成這樣的學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)遵循九大原則：①創(chuàng)造條件，發(fā)展一套能培養(yǎng)創(chuàng)新型人才和領(lǐng)導(dǎo)者的生態(tài)系統(tǒng)；②確保學(xué)習(xí)是一系列愉悅的體驗(yàn)；③個(gè)性化的學(xué)習(xí)方式；④全社區(qū)的參與；⑤鏈接進(jìn)入全球公共領(lǐng)域；⑥整體發(fā)展學(xué)生的學(xué)科知識(shí)、思維習(xí)慣和認(rèn)識(shí)；⑦發(fā)展綜合的跨學(xué)科思考能力；⑧在課程、教學(xué)和評(píng)價(jià)中創(chuàng)造一種整體而又真實(shí)的場(chǎng)景；⑨確保學(xué)生有足夠的時(shí)間和合適的地點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

基于上述九大原則，Marshall提出了“學(xué)習(xí)核心環(huán)境”建設(shè)框架，如圖2所示。該框架主要由三種學(xué)習(xí)環(huán)境和一個(gè)集合中心組成：①第一種學(xué)習(xí)環(huán)境是探究和研究實(shí)驗(yàn)室、多學(xué)科學(xué)習(xí)中心；②第二種學(xué)習(xí)環(huán)境是培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)意識(shí)、系統(tǒng)思維的全球領(lǐng)導(dǎo)力和社會(huì)創(chuàng)業(yè)機(jī)構(gòu)；③第三種學(xué)習(xí)環(huán)境是關(guān)注學(xué)生創(chuàng)造性構(gòu)思能力、想象力的創(chuàng)新孵化器和設(shè)計(jì)工作室；④集合中心則能全面體現(xiàn)上述三種學(xué)習(xí)環(huán)境所代表的領(lǐng)導(dǎo)力、創(chuàng)新和知識(shí)，通過(guò)為學(xué)生、教師、STEM專家提供更為寬廣的活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，來(lái)分享、整合和利用三種學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)全球創(chuàng)新學(xué)術(shù)團(tuán)體的智慧力、想象力和創(chuàng)新力，從而發(fā)現(xiàn)、識(shí)別并解決教育工作者共同關(guān)心的STEM問(wèn)題。

“學(xué)習(xí)核心環(huán)境”建設(shè)框架既是描繪理想的STEM高中的框架，也是評(píng)估一所STEM高中是否成功的代表性框架之一。Marshall認(rèn)為，一所成功的STEM高中應(yīng)為學(xué)生在學(xué)習(xí)STEM的過(guò)程中創(chuàng)設(shè)上述三種學(xué)習(xí)環(huán)境，并且強(qiáng)調(diào)這三種學(xué)習(xí)環(huán)境不是割裂的，而有其集合中心——這一中心正是實(shí)現(xiàn)STEM教育的歸宿之所在。

3 “學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境”建設(shè)框架

Erdogan等[14]基于生態(tài)隱喻（Ecological Metaphor）理論，構(gòu)建了“學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境”建設(shè)框架，來(lái)描繪成功STEM高中的三大關(guān)鍵元素——活動(dòng)者、行動(dòng)、情境因素，如圖3所示。

圖3 “學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境”建設(shè)框架

①活動(dòng)者（Actors），包括學(xué)生、教師、社區(qū)領(lǐng)導(dǎo)者和榜樣。其中，學(xué)生是學(xué)習(xí)STEM的主體，是生態(tài)框架的核心；教師作為另一重要活動(dòng)者，實(shí)施關(guān)鍵的STEM教學(xué)策略，以促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)；社區(qū)領(lǐng)導(dǎo)者由學(xué)校管理人員、家長(zhǎng)等組成，支持教師工作，參與決策制定，營(yíng)造獨(dú)特的學(xué)校文化；榜樣包括大學(xué)教師、實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員、企業(yè)領(lǐng)袖等STEM相關(guān)領(lǐng)域的專家，作為重要的動(dòng)機(jī)因素引領(lǐng)著高中教師的教和學(xué)生的學(xué)。

②行動(dòng)（Actions），包括交流、伙伴支持、指導(dǎo)、評(píng)價(jià)四種協(xié)作行動(dòng)。其中，交流在課堂內(nèi)外都可以進(jìn)行，越是平等的交流，越有助于學(xué)生學(xué)習(xí)；伙伴支持應(yīng)聯(lián)合教師、社區(qū)領(lǐng)導(dǎo)者和榜樣的力量，共同為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)支持；指導(dǎo)主要是教師、社區(qū)領(lǐng)導(dǎo)者和榜樣向?qū)W生提供學(xué)習(xí)、就業(yè)方面的指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生積極的思維，解決STEM的關(guān)鍵問(wèn)題，并以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的形式鼓舞學(xué)生從事STEM專業(yè)；評(píng)價(jià)包括終結(jié)性評(píng)價(jià)和過(guò)程性評(píng)價(jià)，一方面重視形成性評(píng)價(jià)，讓學(xué)生及時(shí)跟進(jìn)和調(diào)整學(xué)習(xí)目標(biāo)，另一方面發(fā)展多元的終結(jié)性評(píng)價(jià)形式（如開放式問(wèn)題、論文、匯報(bào)等），以全面、公正地評(píng)價(jià)學(xué)生。

③情境因素（Contextual Factors），主要指學(xué)習(xí)環(huán)境。一所成功的STEM高中，應(yīng)將正式學(xué)習(xí)環(huán)境（圖3中的矩形部分）和非正式學(xué)習(xí)環(huán)境（圖3中的橢圓部分）有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。在非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生依托校外資源，獲取相關(guān)STEM知識(shí)進(jìn)行STEM學(xué)習(xí)。正式學(xué)習(xí)環(huán)境包括嚴(yán)謹(jǐn)課程、教學(xué)策略、先修課程和技術(shù)運(yùn)用。其中，嚴(yán)謹(jǐn)課程應(yīng)具有課程標(biāo)準(zhǔn)、主題內(nèi)容和評(píng)價(jià)方式，教學(xué)策略應(yīng)以STEM浸入式項(xiàng)目學(xué)習(xí)為主，先修課程是為學(xué)生的大學(xué)做好準(zhǔn)備的課程，技術(shù)運(yùn)用則指教師將信息技術(shù)資源應(yīng)用到整個(gè)教學(xué)實(shí)踐之中。

“學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境”建設(shè)框架能夠幫助STEM政策的制定者從更宏觀的視角出發(fā)，制定和實(shí)施解決STEM學(xué)校問(wèn)題的策略，明晰STEM學(xué)習(xí)環(huán)境中活動(dòng)者及其行動(dòng)的具體特征，妥善處理不同STEM學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)活動(dòng)者的不同影響，全面反映了STEM生態(tài)系統(tǒng)中各活動(dòng)者之間復(fù)雜而又緊密的關(guān)系，從而改善STEM高中的生態(tài)系統(tǒng)。

4 “八大必要元素”建設(shè)框架

Laforce等[15]以美國(guó)20所STEM高中作為研究對(duì)象，采用“自下而上”的調(diào)查研究，總結(jié)出STEM高中建設(shè)的八大必要元素，它們分屬于教學(xué)元素、非教學(xué)元素和支持性元素三類。

教學(xué)元素主要指為實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)業(yè)成就目標(biāo)的教學(xué)實(shí)踐，涵蓋四大必要元素：①個(gè)性化的學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)應(yīng)該圍繞每位學(xué)生獨(dú)特的能力和興趣，包括教師的教學(xué)基于學(xué)生的學(xué)習(xí)需求、教師有自由的教學(xué)時(shí)間、學(xué)生學(xué)習(xí)自主；②基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生通過(guò)解決問(wèn)題來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，包括學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科的學(xué)習(xí)，外部伙伴支持教學(xué)、教師促進(jìn)學(xué)生參與真實(shí)世界的實(shí)踐；③嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)，通過(guò)聚焦于內(nèi)容和過(guò)程的教學(xué)，發(fā)展學(xué)生的高階思維；④職業(yè)、技術(shù)和生活技能，要求學(xué)生在教學(xué)體驗(yàn)活動(dòng)中靈活運(yùn)用未來(lái)在大學(xué)、職場(chǎng)和生活中經(jīng)常用到的STEM技能。

非教學(xué)元素特指學(xué)校促進(jìn)STEM教育系統(tǒng)形成和發(fā)展所表現(xiàn)出的情感努力和意愿，涵蓋兩大必要元素：①學(xué)校共同體和歸屬感，主要是為學(xué)生學(xué)習(xí)STEM提供良好的校園文化環(huán)境，包括教職工支持所有學(xué)生的需求、學(xué)生之間相互信任和尊重、學(xué)生參與學(xué)校決策、教職工認(rèn)可學(xué)校的行為和價(jià)值；②外部社區(qū)，代表學(xué)校愿意建立并維系與社區(qū)成員和機(jī)構(gòu)之間的關(guān)系，即學(xué)校主動(dòng)與其它學(xué)校分享發(fā)展策略和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，包括學(xué)校建立和維持本校的社區(qū)存在感、教職工主動(dòng)傳播學(xué)校的理論與實(shí)踐成果。

支持性元素作為基礎(chǔ)性元素，支持教學(xué)元素和非教學(xué)元素發(fā)揮作用，涵蓋兩大必要元素：①教職工基礎(chǔ)，指促進(jìn)教師教學(xué)行為和非教學(xué)行為的有目的的活動(dòng)，包括教職工合作、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)支持教職工成長(zhǎng)和發(fā)展、教職工參與決策制定、共同規(guī)劃學(xué)校時(shí)間；②情境元素，指STEM學(xué)校外部的因素，包括當(dāng)?shù)貏?chuàng)新組織的特點(diǎn)、外部政治和社區(qū)對(duì)創(chuàng)新的態(tài)度。

“八大必要元素”建設(shè)框架是在實(shí)證調(diào)查研究的基礎(chǔ)上總結(jié)得出的，在反映目前美國(guó)STEM高中運(yùn)行模式的同時(shí)，通過(guò)評(píng)估各個(gè)學(xué)校在這些元素上的實(shí)施情況，來(lái)判斷一所STEM學(xué)校的教學(xué)和學(xué)生取得的成果是否匹配，以此來(lái)理解學(xué)生取得STEM成果的前因后果。

四 我國(guó)建設(shè)STEM高中的建議

STEM高中建設(shè)框架的構(gòu)建關(guān)系著STEM高中的發(fā)展質(zhì)量和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。盡管中美教育體系存在差異，但也有著培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、提升基礎(chǔ)教育質(zhì)量的共同需求，因此我國(guó)可從以下幾個(gè)方面借鑒美國(guó)STEM高中的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，以進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)基礎(chǔ)教育的改革：

1 明確培養(yǎng)目標(biāo)，探索STEM教育發(fā)展路徑

一所STEM高中的學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)就好比是一輛車的GPS，如果沒(méi)有正確的定位，那么STEM高中的發(fā)展必將偏離方向。不同于其它類型的高中，發(fā)展STEM高中具有極強(qiáng)的專業(yè)性。學(xué)校只有首先明確了STEM教育培養(yǎng)目標(biāo)，才能進(jìn)行學(xué)校的整體規(guī)劃，并指導(dǎo)STEM課程的設(shè)計(jì)、實(shí)施和結(jié)果評(píng)價(jià)。由于STEM高中有不同的組織形式和類型，因此，明確學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是學(xué)校探索STEM教育發(fā)展路徑的前提，是進(jìn)行具體課程設(shè)計(jì)、實(shí)施和評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。

2 革新教學(xué)和評(píng)價(jià)，整合STEM跨學(xué)科課程

幾乎所有的建設(shè)框架都強(qiáng)調(diào)發(fā)展STEM教育必須重視對(duì)STEM課程的整合，強(qiáng)調(diào)以跨學(xué)科的形式，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科能力?？鐚W(xué)科不是簡(jiǎn)單地融合多個(gè)學(xué)科，而是進(jìn)行兩個(gè)或兩個(gè)以上學(xué)科融合的同時(shí)，又能體現(xiàn)各門學(xué)科的特點(diǎn)，即從不同學(xué)科的視角來(lái)解決某一個(gè)項(xiàng)目或某一個(gè)真實(shí)問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)“有意義學(xué)習(xí)”[16]。實(shí)施STEM教學(xué)就要徹底革新教師的教學(xué)方式，從“學(xué)習(xí)者中心”出發(fā)，采取靈活的教學(xué)方式（如基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)）實(shí)施STEM課程。Laforce等在教學(xué)元素中強(qiáng)調(diào)學(xué)生的個(gè)性化STEM學(xué)習(xí)，更是凸顯了STEM教育的“學(xué)習(xí)者中心”理念。此外，教學(xué)方式的改革要求STEM高中運(yùn)用多種評(píng)價(jià)方式，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3 進(jìn)行協(xié)同合作，打通校內(nèi)外STEM教育

作為一個(gè)學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)，STEM高中的發(fā)展離不開外部資源的支持，需要學(xué)校內(nèi)部和外部社區(qū)通力合作，營(yíng)造一個(gè)富有領(lǐng)導(dǎo)力、充滿創(chuàng)新和知識(shí)的STEM學(xué)習(xí)環(huán)境。這就要求STEM教育的所有參與者以STEM高中為中心進(jìn)行協(xié)同合作，構(gòu)建和發(fā)展有利于STEM教育開展的學(xué)習(xí)環(huán)境。基于此，在學(xué)校內(nèi)部，應(yīng)鼓勵(lì)STEM高中的學(xué)生、教師和學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)者相互合作，共同推動(dòng)校園的建設(shè)與發(fā)展；而在外部社區(qū)，則需要STEM教育利益相關(guān)者意識(shí)到STEM教育發(fā)展的重要性，加大與STEM高中的合作力度，最終打通校內(nèi)外STEM教育，實(shí)現(xiàn)雙贏。

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How to Build a Successful STEM High School?——A Review of Types and Construction Frameworks of STEM High Schools in theUnited States

DONG Ze-hua

Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM) high schools are important learning environment for developing students’ innovation ability and cultivating information society talents. Therefore, this paper firstly analyzed the development background of STEM high schools in the United States, and summarized three types of STEM high schools including selective STEM-focused school, inclusive STEM-focused school, STEM-focused career and technical education school. Then, this paper emphatically introduced and reviewed the “design-implementation-achiecement” construction framework, the “core environment of learning” construction framework, the “ecological environment of learning” construction framework, and the “eight essential elements” construction framework of STEM high schools in the United States. Finally, some suggestions for the construction of STEM high schools in our country were proposed, expecting to promote the development of STEM education and the reform of basic education in China.

the United States; STEM high schools; construction frameworks

G40-057

A

1009—8097（2018）07—0120—07

10.3969/j.issn.1009-8097.2018.07.018

本文受教育部哲學(xué)社會(huì)科學(xué)重大課題攻關(guān)項(xiàng)目“中小學(xué)課程實(shí)施過(guò)程質(zhì)量監(jiān)測(cè)”(項(xiàng)目編號(hào)：16JZD047)、國(guó)家留學(xué)基金管理委員會(huì)項(xiàng)目“國(guó)家公派出國(guó)留學(xué)”（項(xiàng)目編號(hào)：201806140180）資助。

董澤華，在讀博士，研究方向?yàn)镾TEM課程與教學(xué)、STEM生態(tài)系統(tǒng)研究，郵箱為andyzehua@126.com。

2017年12月8日

編輯：小米