美國STEM教育探析及其對我國中學物理教育改革的啟示

潘延雙

摘要：1986年，美國提出了STEM教育，在美國各界力量的支持和幫助下，STEM教育經過了三十余年的發展，形成了系統性的協調機制和法律政策，在培養學生科學素養、綜合能力等方面取得了良好的成效。本文通過分析美國STEM教育的特點，得出對我國中學物理改革帶來的啟示。

關鍵詞：STEM教育;教學改革;課程整合

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）19-0111-02

當今社會，科技創新型人才對國家的發展有著至關重要的作用，科技實力、創新能力及競爭力是一個國家綜合能力的重要體現，也是一個國家未來的希望。因此，如何培養出創新型人才已成為各國教育領域的重要課題。近年來，美國的STEM教育在培養學生創新能力、科技能力等方面起到了良好的效果，受到了教育界的廣泛關注，使STEM教育成為科學教育的重要形式之一。借鑒美國STEM教育的經驗，對我國中學物理教育改革具有重要的指導作用。

一、何為STEM教育

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）的英文單詞首字母的縮寫，于20世紀80年代由美國發起。STEM教育是將上述四門學科整合在一起，組成一個新的教育形式，使各個學科相互融合、相互滲透，以達到培養創新型人才的目的。STEM教育不是四門學科知識的簡單組合，而是以問題為教學主線，與社會環境緊密聯系，對各學科知識進行融合，通過對學生進行系統化的訓練和指導，培養學生的知識技能、科學素養，提高學生的學習興趣及個體競爭力。

二、美國STEM教育的特點

（一）政府部門的強大支持

自提出到現在的三十幾年中，STEM教育在美國各界引起了廣泛的關注。美國政府和各州政府在STEM教育中投入了大量的物力財力，制定了一系列的法律政策，推進STEM教育的變革和發展。美國社會的政界、教育界、社區、學校及相關群體共同努力確保STEM教育的順利實施及其連貫性。在政策方面，自1986年提出后，STEM教育就一直受到美國政府的重視，不斷在報告和法案中提及。財政方面，美國政府分別在2006年、2007年確定投入1360億美元、433億美元到STEM教育及其相關的研究中，近幾年，也都有大量的資金投入到STEM教育的改革和發展中。

（二）STEM教育師資力量的有效保障

美國為了保證STEM教育的教育質量，花費了大量的精力培養STEM教育的教師以及在職教師教學技能的提高。美國國會在2015年通過了《2015年STEM教育法》等，這些立法為推動STEM教師數量的增加及其專業發展提供了法律保障。美國政府及各州在STEM教師培訓計劃中也投入了大量的經費，為STEM教育的開展提供了經濟保障。另外，為了改變STEM教師數量急缺的狀況，各州紛紛提高教師的待遇水平及工作環境，挽留優秀教師以及吸引STEM專業的畢業生。政府及相關組織還大力支持多元機構進行STEM教師培訓，近年來，美國STEM教師培訓項目層出不窮，有效地促進了STEM教師的專業成長，保證了STEM教師的數量。

（三）全面的STEM教育支持系統

美國的STEM教育在社會各界的關注下，得到了充分的發展。除了政府的政策和法律保障，還有高等院校的STEM理論研究、與STEM教育相關的各種專業協會、非營利組織的社會機構等都對STEM教育的開展提供了必要的支持。遍布在全國范圍的STEM教育的專業機構構成了全國STEM教育的支持系統，例如：STEM教育委員會負責協調各聯邦機構的STEM教育項目，編制STEM教育資助清查年度報告，制定STEM教育的五年規劃;STEM教育聯盟是由全美600多個機構、企業、協會等組成的全國性機構，來推動STEM教育政策的制定和實施，旨在提高國會、政府對STEM教育的重視;全國STEM中等學校聯合會的使命是促進STEM教育，為教育者提供專業發展和在線學習的機會，為學生提供學習體驗，并及時向決策者提供STEM教育的信息，促使其做出調整和決策。

三、美國STEM教育對我國中學物理教育改革的啟示

物理學是自然科學的基礎學科，與生活、科學、技術、社會緊密相關。在最新的物理課程教育改革中，希望通過物理知識的學習，培養學生的綜合素養和能力。但是在我國應試教育的背景下，中學物理教學很少和其他學科、社會生活、科學技術聯系起來，物理教師僅教授物理課本上的知識，隔離了物理知識與其他學科、科技生活的聯系。美國STEM教育的出現和發展對中學物理教學中加強各學科之間的聯系有著積極地啟發作用。結合STEM教育發展的特點，對我國中學物理教學改革具有一定的引導意義。

（一）國家、社會需要加強中學物理教學中的STEM教育

任何一種教育形式或教育模式的改革都需要國家政策、社會力量的保證。STEM教育不僅是一種教育改革，甚至成為促進科技發展的重要原因。STEM課程的發展與推廣，是國家未來必定要推動的。因此，政府需要提供一定的法律保障，促使STEM教育的推廣和實施。基于美國的STEM教育的發展經驗，結合我國中學物理教育的實際情況，推行STEM教育還需要得到社會各界力量的支持。我國人口眾多，僅僅依靠政府的力量推行STEM教育的進程是相當緩慢的，這就需要充分調動和利用各種社會資源力量，完善社會機構的資助政策和體制，吸引各界力量參與到STEM教育的發展和改革中。

（二）促進STEM教師隊伍建設，保障充足的教育力量

STEM教師隊伍的建設對于在中學物理教學中推行STEM教育的質量起著至關重要的作用。為了高質量的推行STEM教育，確保學生是由受過良好培訓的STEM教師教授，既要增加受過良好培訓的STEM教師的數量，也要提高STEM教師培訓的質量。首先就要培養一批專業知識扎實、專業素養優越的教師隊伍，加強對教師知識能力、科學素養的培育，對相關教師進行專業的STEM教育的培養。建議高等師范院校開設STEM教育課程，提高職前教師的專業能力和綜合素質。積極開展在職教師的STEM教育培訓，啟發在職教師在日常教學中能夠逐漸的推行STEM教育;加強各層次教師之間的互動交流，通過教學經驗分享、物理公開課、優質課展示等形式，帶動廣大教師互相學習、共同提高。

（三）確保STEM教育體系的連貫性

STEM教育是一個連續的體系，不僅要進行跨學科的學習和研究，而且必須考慮到與中小學教育的相互銜接和相互之間的影響作用。經過三十余年的發展，美國STEM教育從最初關注的高等教育，已經逐步擴展到中小學以及幼兒園階段，這說明STEM教育是一個長期、連續的過程。學校的教育、學生的成長是一個連續性的發展過程，STEM教育的實施也需要根據學生在不同學習階段的學習任務去設定相應的教學目標，從而保證合理有序地推進STEM教育，搭建好中小學教育和高等教育之間的連接橋梁，實現STEM教育中適應社會的高素質人才的可持續發展。

四、結語

STEM教育下的培養模式，符合當今社會對人才的培養需求，通過各學科知識的有效整合，以研究性學習為主要的學習方式，培養學生的探究能力，提高學生的科學素養。在中學物理教學中，要充分利用身邊的教學資源，創造性的推進STEM教育，讓STEM教育真正走進中學物理課堂，促進學生的全面發展。我國中學物理教學改革已進行了多年的探索，并取得了一定的成果，但是如何延續和深化中學物理課程改革，如何培養學生的批判性思維和應用所學知識的實踐能力，需要我們參考借鑒美國STEM教育的發展歷程，從STEM教育中吸取更多有益的經驗和方法。

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