張思宇　朱成科

摘 要 美國STEM教育已經(jīng)成為世界科學教育的重要形式，通過對美國STEM教育在政府大量投入、學科課程的整合、系統(tǒng)性地培養(yǎng)STEM教師、組建教育聯(lián)盟等方面的分析，對我國小學教育改革帶來諸多的啟示：我國小學教育應整合各學科課程建立“STEM教育本土化模式”，培養(yǎng)具有“STEM科學素養(yǎng)”的復合式教師隊伍，政府、社會與學校形成合力培養(yǎng)學生學習STEM的興趣。

關(guān)鍵詞STEM教育 小學教育 課程整合

STEM教育將科學、技術(shù)學、工程學和數(shù)學四門學科（Science、Technology、Engineering、Mathematics）組成一個全新的教育形式，把這四門不同領域的學科整合在一起，課程之間相互融合、相互滲透，是旨在培養(yǎng)復合式人才的跨學科整合教育模式。美國在K—12教育階段改革進程中，越來越看重STEM教育的融入，并逐漸作為國家發(fā)展的一個重要策略。從奧巴馬的講話中可見一斑：“我們?nèi)绾谓逃孟乱淮?，尤其是如何提高科學、技術(shù)、工程及數(shù)學的教育水平，直接關(guān)系到未來企業(yè)的領導者、科學家和教師的人才造就問題?！盵1] 本文對美國STEM教育的發(fā)展進程及其實施特點進行剖析，并指出對我國小學教育改革的啟示。

一、美國STEM教育的發(fā)展歷程

在20世紀80年代，美國為了提高對世界的領導地位，建議加強K-12教育階段的各門學科素養(yǎng)，尤其強調(diào)應更多關(guān)注技術(shù)素養(yǎng)和工程素養(yǎng)在K-12教育階段的滲透，更新了對STEM 教育的認識，美國國家科學委員會為此發(fā)表了被視為STEM教育開端的《本科的科學、數(shù)學和工程教育》報告，該報告對“科學、數(shù)學、工程和技術(shù)教育”提出總體性建議，同時也為美國STEM教育未來的發(fā)展奠定了基礎。

2007年是美國STEM教育發(fā)展的一個重大轉(zhuǎn)折點，對美國的整個教育系統(tǒng)有很深的影響，美國各個層面的部門都提出了與STEM教育相關(guān)的法案、報告以及行動綱領，將STEM教育提到前所未有的高度。如，美國國家科學委員會頒布的《國家行動計劃：應對美國科學、技術(shù)、工程和數(shù)學教育系統(tǒng)的緊急需要》報告，提出了STEM教育在中小學教育階段國家層面的主導作用，尤其提出加強提高美國STEM教師的專業(yè)水平、科學素養(yǎng)的培養(yǎng)和與之相關(guān)的研究投入，希望從K-12階段就開始實施STEM教育。同時，美國國家科學院研究委員會發(fā)布了《成功的K-12階段STEM教育：確認科學、技術(shù)、工程和數(shù)學的有效途徑》報告，在此報告中提出了在K-12階段關(guān)于STEM教育的主要目標。這些報告及法案足以證明美國對K-12教育階段融入STEM教育的重視程度。

2011年2月，奧巴馬總統(tǒng)在關(guān)于2012年預算的法案中對中小學教育作了進一步的明確，加大了對STEM教育的投入，并加強美國在21世紀對世界的領導力。他指出，21世紀是知識與經(jīng)濟時代，當我們的學生離開高中時，應該有扎實的STEM基礎及各個領域的基本素養(yǎng)，為他們的下一階段教育以及就業(yè)做好準備。除了以上這些以外，還有很多重要的報告及法案，對教師科學素養(yǎng)的培養(yǎng)、STEM教育等諸多方面都提出了明確的建議，也為STEM教育發(fā)展傾注了動力。

二、美國STEM教育的實施特點

1.通過政策與財政兩方面著手推動STEM教育的發(fā)展

縱觀美國STEM教育的發(fā)展歷程，無論是在政策上還是在財政方面，美國政府在STEM教育的投入上都是巨大的。政府從政策和財政兩個宏觀層面著手，綜合地、動態(tài)地、全面地、發(fā)展地通過理論聯(lián)系實踐步步推進STEM教育改革。在此過程中可以看出，自1986年之后的二十幾年間，STEM教育持續(xù)不斷地出現(xiàn)在美國政府的報告及法案中。在財政方面，2006年，美國總統(tǒng)簽署發(fā)布了一個金額高達1360億美元的報告——《國家競爭力計劃：在創(chuàng)新中領導世界》，2007年美國頒布了《國家競爭力法》，該法案提出從2008年到2010年將投入433億美元到STEM教育及相關(guān)研究中。奧巴馬政府在2014年關(guān)于2015年STEM教育的預算同比2014年增添了3.7%，金額為29億美元。其預算投入到中小學教育的金額為3.2億，占總數(shù)的11.034%。

2.通過整合課程培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

美國以STEM為核心的基礎教育階段的學校正在全面、快速地發(fā)展。綜合來看，以STEM為核心的主要有精英、全納和職業(yè)技術(shù)教育三類學校。美國中小學的課程主要是核心課程和選修課程，其與STEM相關(guān)的核心課程主要通過數(shù)學、科學以及信息技術(shù)課來實現(xiàn)，而職業(yè)技術(shù)類主要是在高中開設AP和IB這兩個數(shù)學和科學方面的課程。STEM教育區(qū)別于傳統(tǒng)教育獨立學科的教學，其STEM教育的課程設置強調(diào)將各個學科之間交叉整合，強調(diào)提升學生的創(chuàng)新能力、合作能力、解決問題能力等，以綜合、聯(lián)系的思維方式解決各種現(xiàn)實問題，還表現(xiàn)于教學方式的多樣化，既可基于問題解決的模式，也可以是基于項目的模式。因此，在課程各個方面都體現(xiàn)了動態(tài)性、綜合性的特點，如生物科學、環(huán)境科學、地球科學和綜合實踐活動等課程。而且STEM課程是不斷發(fā)展與更新的，體現(xiàn)在學科整合與其他方面，如數(shù)學領域內(nèi)的知識與科學、技術(shù)、工程等整合應用的多維度，如科學與數(shù)學整合，科學、數(shù)學與技術(shù)等課程整合，這樣開放了知識，反對知識的機械性，有助于學生綜合運用知識，在現(xiàn)實生活中實踐并拓寬和不斷完善自己的知識體系。

3.通過政策調(diào)控系統(tǒng)地培養(yǎng)STEM教師

美國教師教育大學協(xié)會提出了一份報告——《準備STEM教師：全球競爭力的關(guān)鍵》，該報告所收集的62所大學中有31所大學針對STEM的數(shù)學和科學兩個領域進行培養(yǎng)，占總數(shù)的50%。奧巴馬在2012預算法案中聲明，在未來十年里將投入8千萬美元培養(yǎng)10萬高質(zhì)量的復合式STEM教師。由此可見美國對教師的培養(yǎng)已形成一定的規(guī)模，特別是對數(shù)學和科學兩個領域教師的培養(yǎng)投入大量資金，并系統(tǒng)性地、全面地提高教師的STEM專業(yè)素養(yǎng)及科學素養(yǎng)，打造一支全新的STEM教師隊伍。

4.關(guān)注面向過程的STEM教育學習結(jié)果測評將成為趨勢

美國的分權(quán)式教育體制決定了每個州的評價體系都各不相同。美國眾多STEM教育學習結(jié)果的評價報告中都注重對科學和數(shù)學成績的評價。如，PISA、TIMSS、NEAP等，其中NEAP是美國國家教育進展評估委員會（The National Assessment of Educational Progress），是唯一一個在國家層面上持續(xù)地對小學學生數(shù)學、科學能力水平進行STEM教育結(jié)果評估和測量的部門。當前，美國仍然無法對STEM教育的結(jié)果進行全面而有效的測評。由于學科高度整合，面向結(jié)果的評價難度較大，因此在教學過程中是否能夠培養(yǎng)學生綜合應用多學科知識更重視過程的測評，這種全面的、綜合的測評將成為STEM教育測評的重要趨勢。

5.通過組建教育聯(lián)盟共同促進STEM教育的發(fā)展

美國STEM教育中最大的亮點是企業(yè)界、工商界、科研機構(gòu)等社會各界力量共同推進STEM教育的發(fā)展。奧巴馬在2010年9月指出：“國家的成功取決于美國在世界創(chuàng)新中的作用，它取決于今天我們怎么教育學生——尤其是在STEM方面。我們的成功不能單靠政府的支撐，還依賴教師、家長、企業(yè)、非盈利機構(gòu)和更廣泛的社區(qū)等?！盵1] 如，美國社會各界領軍人物組建了一個教育大聯(lián)盟，主要致力于推動K-12階段STEM教育的發(fā)展。

三、美國STEM教育對我國小學教育改革的啟示

如今我國面臨著提升國際競爭力的巨大挑戰(zhàn)，而STEM教育強調(diào)培養(yǎng)創(chuàng)新型復合式人才的特點可以給我們帶來很多啟發(fā)。

1.整合各學科課程建立“STEM教育本土化模式”

美國STEM教育主要突出課程整合，而如今我國小學階段設置的課程仍主要以單學科課程為主。學科課程有利于傳承和發(fā)展人類文化遺產(chǎn)，便于師生學習，但是它割裂了學科之間的聯(lián)系，不利于對知識的整體認識與各學科間的綜合運用。對此，課程應更加注重各個學科之間的聯(lián)系，以學生年齡及心理特點為依托，通過對課程進行整合，加強學科間的互相滲透與融合，課程內(nèi)容要與現(xiàn)實生活緊密聯(lián)系，培養(yǎng)學生解決問題的能力。對于課程形式，教育教學場所不局限于課堂和學校，可以采用校內(nèi)和校外相結(jié)合的、開放式的教育教學方式，讓學生多參加實踐活動，如參觀科技館、博物館等，不斷拓展學生的學習機會，開發(fā)學生對STEM的興趣。在此過程中可以激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維，改變傳統(tǒng)課堂教學模式，優(yōu)化課堂結(jié)構(gòu)，使課堂教學模式更加多元化。我們可以從小學階段培養(yǎng)學生對科學等各方面的興趣，設置STEM的相關(guān)課程，如科技課、種植實踐課、環(huán)境科學課、綜合實踐課等，同時還可開設網(wǎng)絡課堂。國家可以創(chuàng)建類似美國的STEM教育學習網(wǎng)站，網(wǎng)站上可以開發(fā)一些適合小學生年齡特點、思維方式等的課程供學生學習，組織相關(guān)機構(gòu)開發(fā)STEM課程項目?？梢越⑾嚓P(guān)項目數(shù)據(jù)庫，并鼓勵地方學校與一線教師開發(fā)STEM課程和進行一些相關(guān)的教育研究。

2.培養(yǎng)具有“STEM科學素養(yǎng)”的復合式教師隊伍

教師的專業(yè)知識和專業(yè)素養(yǎng)對學生起著至關(guān)重要的作用，甚至可能影響孩子的一生。因此，首先要培養(yǎng)一支優(yōu)秀精良的STEM教師隊伍，重點培養(yǎng)教師的科學素養(yǎng)，建議在師范院校開展STEM專業(yè)，進行STEM專項培養(yǎng)，開設STEM課程，其課程模式與修業(yè)年限可以靈活設置。加強對在職教師進行STEM相關(guān)培訓，選修STEM相關(guān)課程，鼓勵教師參與創(chuàng)客教育，提高教師的STEM 基本素養(yǎng)及科學素養(yǎng)。其次，教師之間多進行教學經(jīng)驗的交流與實踐，建議政府及教育有關(guān)部門可開展城鄉(xiāng)教師之間的交流會，定期組織名師下鄉(xiāng)開展一些教學觀摩課，與農(nóng)村教師面對面交流教學經(jīng)驗。成立“教師一幫一”活動，這樣可帶動教師相互學習，相互促進，同時使其教育教學觀念不斷的更新，緊跟時代變化的步伐，形成一種共同成長的氛圍。再次，可以讓一線教師與高校專家共同合作開發(fā)STEM項目，有利于教師實踐教學，培養(yǎng)高素質(zhì)、高技能的訓練有素的STEM教師，為我國培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型復合式人才，并且使其在STEM領域脫穎而出，以適應全球教育的發(fā)展變化。

3.政府、社會與學校合力培養(yǎng)學生學習STEM的興趣

美國STEM教育是一項巨大的教育改革工程，它所涉及的課程間的整合、學科間的融合與重組、學業(yè)測評的變革、各個學段的銜接等都需要進行扎實的系統(tǒng)研究。為此，我們可以借鑒美國的經(jīng)驗，結(jié)合我國教育的實際情況發(fā)動社會各界力量共同推進STEM教育發(fā)展?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》明確指出，要“充分調(diào)動全社會力量關(guān)心和支持教育，完善社會力量出資興辦教育的體制和政策，不斷提高社會資源對教育的投入”[1] 。我們已經(jīng)意識到不能單靠政府去辦教育，需要調(diào)動社會各界力量，發(fā)揮社會資源的教育功能，讓社會各界力量參與到STEM教育中。首先，我國應大力倡導社會各界以本土化的方式組建一個教育大聯(lián)盟。由于我國的教育是由教育主管部門主導的，因此我們在組建教育聯(lián)盟時必須考慮我國的實際情況，不能完全照搬美國的經(jīng)驗?？梢杂山逃鞴懿块T來成立STEM教育工作小組帶動社會各界參與，推動我國教育的發(fā)展，共同關(guān)注我國的教育需求，通過媒體大力宣傳STEM教育的重要性，凝聚社會各界力量，重視 STEM教育。還可以通過科技及各界領袖人物、科研機構(gòu)等與學校開展合作，推動學生通過活動進行實踐操作，激發(fā)其創(chuàng)造思維，培養(yǎng)其學習STEM的興趣。政府及有關(guān)部門應多組織一些與STEM教育相關(guān)的活動，讓小學生通過多種方式增強他們的實踐操作能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力等。

一個國家要想提高綜合國力、推動科技進步，提高教育質(zhì)量是主要的途徑。我們應認識到STEM教育在未來全球競爭中的決定性作用，當然近幾年我國也在以多種方式對STEM教育中的人才培養(yǎng)模式進行探索，如2014年8月，上?？茖W教育中心在上海市科協(xié)的支持下打造了上海STEM云中心等[2]。這種新的教育模式注重學習者的創(chuàng)新意識，是我國教育領域的一個重要發(fā)展趨向，不僅對我國小學教育改革有諸多啟示，還對整個教育創(chuàng)新有著極其重要的意義。

參考文獻

[1] 鐘柏昌，張麗芳. 美國STEM教育變革中“變革方程”的作用及其啟示[J]. 中國電化教育，2014（4）.

[2] 楊亞平. 美國、德國與日本中小學STEM教育比較研究[J]. 外國中小教育，2015（8）.

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