美國STEM 教育政策及其啟示*

張 志 袁 磊

（1.湖南第一師范學院信息科學與工程學院，長沙，410205；2.廣西師范大學教育學部，廣西桂林，541004）

美國STEM 教育的發展已逾30 年，從歷史發展的角度來看，美國制定STEM 教育政策是出于軍事和經濟安全的考慮。美國認為，實施STEM 教育能使其保持領先的國際地位[1]。此外，美國STEM 教育的發展受科技、文化等因素的影響，以提高美國勞動力的綜合素質和培養復合型科技人才為首要目的[2]。作為STEM 教育的開拓者，美國從1986 年發布《本科科學、數學和工程教育》報告開始，相繼出臺多條STEM 教育政策。除國家層面的政策以外，一些州的政府也出臺了相應的STEM 教育政策，如美國印第安納州在國家層面的《STEM 教育五年戰略計劃》頒布后，制定了《印第安納州科學、技術、工程和數學（STEM）行動計劃》[3]，旨在培養具備STEM 素養的學生。

經過三十余年的發展，美國的STEM 教育已經走在世界的前列，因此具有一定的可借鑒性。本研究從STEM 教育政策視角對美國2011 年以來發布的9 份STEM 教育政策進行文本分析，探究美國STEM 教育的發展特點及趨勢，以期更好地促進我國STEM 教育的實施與發展。

一、美國STEM 教育政策的歷史演變

隨著美國對人才培養要求的不斷提高，其STEM 教育經歷了“STS”“STEM”“STEAM”三個階段。為保證政策文件的前沿性，本研究選取近十年來美國各機構頒布的有代表性的9 份STEM 教育政策，詳細政策文件如表1 所示。

表1 近十年美國出臺的STEM 教育政策

1.從知識學習到注重學生綜合素質提升

STEM 教育在發展之初的學習重點是學生對科學、數學、技術等理工科知識的掌握，忽視了對學生動手實踐能力的培養。《STEM2026：STEM 教育創新愿景》提出了要使各年齡段的學習者都享有優質STEM 學習體驗的目標[13]。由此可見，美國的STEM教育在逐漸完善，除了傳授基本的學科知識外，更注重學生的批判性思維、創造性思維等綜合素質的提升。知識學習通常表現為一種學習結果，綜合素質則多體現在學習過程中，這也使得教育評價的方式發生了相應的變化。

2.從解決實際問題到STEM 專業人才培養

STEM 專業人才是指接受了STEM 專業教育、熟練掌握并能應用科學文化知識的人。一直以來，美國的STEM 教育都十分關注教學與現實世界的聯系，強調學生問題解決能力的培養。當前，美國已經意識到STEM 專業人才的培養在提升國家綜合競爭力方面具有重要作用，因此，美國STEM 教育委員會于2018 年頒布了《制定成功路線：美國STEM 教育戰略》，該戰略指出開展STEM 教育是為了培養更多的STEM 行業的從業者[14]，接受了專業教育的人員從事STEM 相關行業更具優勢，具有更高的科學文化與技術水平。

3.從學校教育到學校—社區—企業聯合教育

學校是實施STEM 教育的主要場所，但STEM教育僅依靠學校教育是遠遠不夠的，還需要企業、社區以及其他相關組織機構的支持。在此背景下，美國政府越來越注重與社會組織機構之間的合作，在美國聯邦政府的號召下，先后有近千個社會組織機構參與到STEM 教育中來，并取得了一定的成效。美國嘗試打造一個STEM 學習生態系統，從內容上說，該學習生態系統包含課內STEM 課程和課外STEM 項目；從參與主體上來說，它包含了K-12 學校、高等教育機構、企業、社區、家庭等組織機構[15]。打造STEM 學習生態系統的目的是集合社會非營利機構的力量，共同推進STEM 教育的發展。

二、美國STEM 教育政策的特征

對美國最近十年STEM 教育政策文本編碼后可產生5 個子節點，表2 為各子節點中參考點的分布情況和參考依據。

表2 STEM 教育政策子節點的材料來源及參考點數量

1.以培養學生的綜合素養和能力為根本目標

通過對美國STEM 教育政策的梳理總結發現，美國的STEM 教育特別注重培養學生的綜合素養和能力，具體表現為問題解決能力、自主創新能力、深度學習能力和適應未來能力，搜集的政策文件中與之相關的有6 個，參考點的數量為21。“綜合素養和能力”參考點的數量最多，這也說明美國實施STEM教育的初衷是提升學生的綜合素質和能力，為未來的就業做足準備。《總統備忘錄》《2015 年STEM 教育法案》等文件均提到了加強綜合素養的培養。

2.以開發多學科交叉的STEM 課程或項目為前提

“跨學科”是STEM 教育的典型特點，從最初關注理工學科知識的學習，到后來人文、藝術課程的融入，都體現了“跨學科整合”的理念。上述國外STEM 教育政策中體現“多學科交叉STEM 課程或項目開發”的政策材料有8 個，參考點數量為17。開發多學科交叉的STEM 課程或項目是發展STEM 教育的前提。美國聯邦政府2018 年發布的《制定成功路線：美國STEM 教育戰略》指出，政府將大力支持跨學科STEM 教育項目，讓學生使用跨學科的知識和方法來解決問題，從而促進教育創新。這些跨學科的STEM 項目通過工程設計、科學探究的活動形式，將其他學科知識有機結合，學生既學習了各學科知識，又能提高自己的動手實踐能力。

3.以多方合力為手段促進STEM 教育長期發展

有多個STEM 教育政策文件提到了“多方合力”“STEM 教育生態系統”等概念，與之有關的政策文件有7 個，參考點數量為12。STEM 教育是一項較為復雜的教育工程，要得到長期有效的發展，離不開社會各界的支持。美國率先提出了構建STEM 教育生態系統的概念，該生態系統的組建需要聚集政府部門、高校與學術機構、企業、STEM 專門機構等社會機構的力量，即“多方合力”。美國印第安納州開始嘗試整合基礎教育、高等教育、企業和教育管理部門，協同開展STEM 教育，發揮他們在課程設置、教育研究、資源支持等方面的作用，為STEM 教育提供有效的系統支持。

4.重視教學評價方式創新

教學評價是STEM 教育的最后一個環節，也是關鍵環節。教學評價方式的選擇直接影響到評價的科學性和可靠性，因此，一些國家在教學評價方式上進行創新，以尋求教育創新的突破口。與“創新教學評價方式”有關的政策文件有5 個，參考點數量為14。美國聯邦教育部在《用技術支持STEM 學習的九個維度》中提出了“嵌入式評價”的概念，將數字評估嵌入STEM 教學中[16]，技術作為對學生進行評價的主體，可以為學生提供能夠幫助其改進的課堂表現等信息。《制定成功路線：美國STEM 教育戰略》指出，聯邦政府各機構應公開STEM 項目績效和成果，為之后的政策制定提供方向。

5.關注教育公平

教育公平一直是教育領域關注的重點問題。美國的STEM 教育體現了教育公平的理念，并為實現教育公平采取了相關舉措。如開發面向所有學生的STEM 課程、整合學校—家庭—社區力量等[17]。通過這些措施，學生能夠持續參與STEM 教育中的探究學習。

幼兒、婦女、殘疾人、少數人種和族裔等弱勢群體是解決教育公平問題要重點考慮的對象。這類人群通常生活貧困，社會地位較低，在接受教育時往往面臨差別對待的問題，從事工程領域、科技領域等STEM 相關行業的比例總體偏低。為了實現教育公平，美國發布了《STEM2026：STEM 教育創新愿景》，針對教育公平問題重點提出了保障弱勢群體STEM 教育質量的建議：加大幼兒STEM 教育的資金投入，完善基礎設施，為幼兒STEM 教育實施提供保障；重視女生參與STEM 教育的數量和質量，從而增加女性STEM 相關行業從業者的比例。讓更多弱勢群體接受高質量的STEM 教育，能夠有效提升他們的學科知識和綜合技能，從根本上實現教育公平。

三、美國STEM 教育政策對我國STEM教育的啟示

通過上述對美國STEM 教育政策文件的分析，我們可以清晰地了解到，STEM 教育在學生綜合素質和綜合能力培養方面發揮重要作用，將會成為未來教育的發展趨勢。

1.加強頂層設計，完善STEM 教育政策

美國為實現貫通各個學段的STEM 教育，協同各州力量制定STEM 核心課程標準[18]。當前，我國一些省份已出臺STEM 教育的相關政策，例如，2017年，江蘇省印發了《江蘇省STEM 教育項目學校建設指導意見（試行）》，明確指出將人文、藝術、社會歷史等知識融入課程內容，培養學生的綜合素養，這是教育改革的一次有意義的嘗試和探索，為其他省份的STEM 教育發展提供借鑒。但是，我國目前還沒有專門的STEM 教育管理部門，也沒有制定完整的STEM 教育實施方案，這成為我國STEM 教育發展的一大阻礙，在今后的發展中，我國政府部門要加強頂層設計，制定國家層面和區域層面的STEM 教育政策[19]，以便更好地引導我國STEM 教育長期發展、科學發展。

2.變革教學方式，提升學生STEM 素養

STEM 素養包含科學素養、技術素養、工程素養和數學素養，概括來說，STEM 素養是指個體綜合運用數學、科學、技術、工程和計算機等學科相關知識、技能和方法，創造性地解決綜合問題的能力[20]。

對學生STEM 素養的培育是實施STEM 教育的核心目標，也是檢驗STEM 教育效果的重要指標。因此，我國在開展STEM 教育時，應緊緊圍繞STEM 素養這一關鍵問題，從多個方面考察學生的學習效果。教師應更加關注學生STEM 素養的培育，主要表現在文化基礎知識、自主發展和社會參與三個方面，采用的教學方式應從特定方式向多樣化轉變。基于項目的學習（Project-based Learning）、基于問題的學習（Problem-based Learning）都是培養學生STEM 素養的有效方式。基于項目的學習通常以小組合作的形式展開，小組成員須共同完成某一特定的項目任務，以此提升學生的合作學習能力；基于問題的學習要求學生具備一定的問題意識，從身邊真實存在的問題入手，經過自主探究，培養學生的問題解決能力。作為STEM 素養的重要組成部分，技術素養主要體現在對人工智能、虛擬現實等新一代信息技術的應用上。

3.強調證據導向，提高STEM 課程開發質量

學習者在學習過程中運用相關證據進行科學探究活動，以解決實際問題，有利于培養學生的科學意識和科學素養。基于證據的學習關注學生能力層面的評價，使學習的結果更具有可檢驗性，這與STEM 教育的目標是相吻合的。余勝泉等人構建了證據導向的STEM 教學模式，該模式要求學生理解問題和邏輯背后所包含的學科知識和學科原理，通過推理、論證、假設和驗證，建構起不同知識之間的聯系[21]。未來，我們在設計STEM 教學活動時，應有意識地應用證據導向的STEM 教學模式，讓學生樹立嚴謹的科學態度。

4.構建教育評價體系，創新STEM 教育評價方式

隨著STEM 教育在我國的快速發展，構建科學、合理的STEM 教育質量評價體系顯得尤為重要。目前，國內學者對STEM 教育評價的研究相對較少，在評價方式的選擇上沒有創新，因此需要借鑒國際STEM 教育評價的經驗，構建一套完備的STEM 教育評價體系。

李艷燕等人從STEM 課堂教學出發，構建了STEM 教育質量評價指標體系，包含課堂環境、課程結構、教學內容以及學生表現等四個指標[22]。與傳統課程評價不同，該評價體系較為全面地評價了STEM 教育中的各個要素，突出對學生表現的評價，如問題解決、活動探究、工程設計、討論交流等方面，主要以量表的形式展開評價，收集學生學習的數據。在信息技術高速發展的時代，我們可以采用大數據、人工智能等新型技術手段進行數據收集，輔助STEM 教育開展，使得教育評價更加及時、準確。