美国STEM教育及其对我国小学教育改革的启示

张思宇　朱成科

摘 要 美国STEM教育已经成为世界科学教育的重要形式，通过对美国STEM教育在政府大量投入、学科课程的整合、系统性地培养STEM教师、组建教育联盟等方面的分析，对我国小学教育改革带来诸多的启示：我国小学教育应整合各学科课程建立“STEM教育本土化模式”，培养具有“STEM科学素养”的复合式教师队伍，政府、社会与学校形成合力培养学生学习STEM的兴趣。

关键词STEM教育 小学教育 课程整合

STEM教育将科学、技术学、工程学和数学四门学科（Science、Technology、Engineering、Mathematics）组成一个全新的教育形式，把这四门不同领域的学科整合在一起，课程之间相互融合、相互渗透，是旨在培养复合式人才的跨学科整合教育模式。美国在K—12教育阶段改革进程中，越来越看重STEM教育的融入，并逐渐作为国家发展的一个重要策略。从奥巴马的讲话中可见一斑：“我们如何教育好下一代，尤其是如何提高科学、技术、工程及数学的教育水平，直接关系到未来企业的领导者、科学家和教师的人才造就问题。”[1] 本文对美国STEM教育的发展进程及其实施特点进行剖析，并指出对我国小学教育改革的启示。

一、美国STEM教育的发展历程

在20世纪80年代，美国为了提高对世界的领导地位，建议加强K-12教育阶段的各门学科素养，尤其强调应更多关注技术素养和工程素养在K-12教育阶段的渗透，更新了对STEM 教育的认识，美国国家科学委员会为此发表了被视为STEM教育开端的《本科的科学、数学和工程教育》报告，该报告对“科学、数学、工程和技术教育”提出总体性建议，同时也为美国STEM教育未来的发展奠定了基础。

2007年是美国STEM教育发展的一个重大转折点，对美国的整个教育系统有很深的影响，美国各个层面的部门都提出了与STEM教育相关的法案、报告以及行动纲领，将STEM教育提到前所未有的高度。如，美国国家科学委员会颁布的《国家行动计划：应对美国科学、技术、工程和数学教育系统的紧急需要》报告，提出了STEM教育在中小学教育阶段国家层面的主导作用，尤其提出加强提高美国STEM教师的专业水平、科学素养的培养和与之相关的研究投入，希望从K-12阶段就开始实施STEM教育。同时，美国国家科学院研究委员会发布了《成功的K-12阶段STEM教育：确认科学、技术、工程和数学的有效途径》报告，在此报告中提出了在K-12阶段关于STEM教育的主要目标。这些报告及法案足以证明美国对K-12教育阶段融入STEM教育的重视程度。

2011年2月，奥巴马总统在关于2012年预算的法案中对中小学教育作了进一步的明确，加大了对STEM教育的投入，并加强美国在21世纪对世界的领导力。他指出，21世纪是知识与经济时代，当我们的学生离开高中时，应该有扎实的STEM基础及各个领域的基本素养，为他们的下一阶段教育以及就业做好准备。除了以上这些以外，还有很多重要的报告及法案，对教师科学素养的培养、STEM教育等诸多方面都提出了明确的建议，也为STEM教育发展倾注了动力。

二、美国STEM教育的实施特点

1.通过政策与财政两方面着手推动STEM教育的发展

纵观美国STEM教育的发展历程，无论是在政策上还是在财政方面，美国政府在STEM教育的投入上都是巨大的。政府从政策和财政两个宏观层面着手，综合地、动态地、全面地、发展地通过理论联系实践步步推进STEM教育改革。在此过程中可以看出，自1986年之后的二十几年间，STEM教育持续不断地出现在美国政府的报告及法案中。在财政方面，2006年，美国总统签署发布了一个金额高达1360亿美元的报告——《国家竞争力计划：在创新中领导世界》，2007年美国颁布了《国家竞争力法》，该法案提出从2008年到2010年将投入433亿美元到STEM教育及相关研究中。奥巴马政府在2014年關于2015年STEM教育的预算同比2014年增添了3.7%，金额为29亿美元。其预算投入到中小学教育的金额为3.2亿，占总数的11.034%。

2.通过整合课程培养学生的创新能力

美国以STEM为核心的基础教育阶段的学校正在全面、快速地发展。综合来看，以STEM为核心的主要有精英、全纳和职业技术教育三类学校。美国中小学的课程主要是核心课程和选修课程，其与STEM相关的核心课程主要通过数学、科学以及信息技术课来实现，而职业技术类主要是在高中开设AP和IB这两个数学和科学方面的课程。STEM教育区别于传统教育独立学科的教学，其STEM教育的课程设置强调将各个学科之间交叉整合，强调提升学生的创新能力、合作能力、解决问题能力等，以综合、联系的思维方式解决各种现实问题，还表现于教学方式的多样化，既可基于问题解决的模式，也可以是基于项目的模式。因此，在课程各个方面都体现了动态性、综合性的特点，如生物科学、环境科学、地球科学和综合实践活动等课程。而且STEM课程是不断发展与更新的，体现在学科整合与其他方面，如数学领域内的知识与科学、技术、工程等整合应用的多维度，如科学与数学整合，科学、数学与技术等课程整合，这样开放了知识，反对知识的机械性，有助于学生综合运用知识，在现实生活中实践并拓宽和不断完善自己的知识体系。

3.通过政策调控系统地培养STEM教师

美国教师教育大学协会提出了一份报告——《准备STEM教师：全球竞争力的关键》，该报告所收集的62所大学中有31所大学针对STEM的数学和科学两个领域进行培养，占总数的50%。奥巴马在2012预算法案中声明，在未来十年里将投入8千万美元培养10万高质量的复合式STEM教师。由此可见美国对教师的培养已形成一定的规模，特别是对数学和科学两个领域教师的培养投入大量资金，并系统性地、全面地提高教师的STEM专业素养及科学素养，打造一支全新的STEM教师队伍。

4.关注面向过程的STEM教育学习结果测评将成为趋势

美国的分权式教育体制决定了每个州的评价体系都各不相同。美國众多STEM教育学习结果的评价报告中都注重对科学和数学成绩的评价。如，PISA、TIMSS、NEAP等，其中NEAP是美国国家教育进展评估委员会（The National Assessment of Educational Progress），是唯一一个在国家层面上持续地对小学学生数学、科学能力水平进行STEM教育结果评估和测量的部门。当前，美国仍然无法对STEM教育的结果进行全面而有效的测评。由于学科高度整合，面向结果的评价难度较大，因此在教学过程中是否能够培养学生综合应用多学科知识更重视过程的测评，这种全面的、综合的测评将成为STEM教育测评的重要趋势。

5.通过组建教育联盟共同促进STEM教育的发展

美国STEM教育中最大的亮点是企业界、工商界、科研机构等社会各界力量共同推进STEM教育的发展。奥巴马在2010年9月指出：“国家的成功取决于美国在世界创新中的作用，它取决于今天我们怎么教育学生——尤其是在STEM方面。我们的成功不能单靠政府的支撑，还依赖教师、家长、企业、非盈利机构和更广泛的社区等。”[1] 如，美国社会各界领军人物组建了一个教育大联盟，主要致力于推动K-12阶段STEM教育的发展。

三、美国STEM教育对我国小学教育改革的启示

如今我国面临着提升国际竞争力的巨大挑战，而STEM教育强调培养创新型复合式人才的特点可以给我们带来很多启发。

1.整合各学科课程建立“STEM教育本土化模式”

美国STEM教育主要突出课程整合，而如今我国小学阶段设置的课程仍主要以单学科课程为主。学科课程有利于传承和发展人类文化遗产，便于师生学习，但是它割裂了学科之间的联系，不利于对知识的整体认识与各学科间的综合运用。对此，课程应更加注重各个学科之间的联系，以学生年龄及心理特点为依托，通过对课程进行整合，加强学科间的互相渗透与融合，课程内容要与现实生活紧密联系，培养学生解决问题的能力。对于课程形式，教育教学场所不局限于课堂和学校，可以采用校内和校外相结合的、开放式的教育教学方式，让学生多参加实践活动，如参观科技馆、博物馆等，不断拓展学生的学习机会，开发学生对STEM的兴趣。在此过程中可以激发学生的创造性思维，改变传统课堂教学模式，优化课堂结构，使课堂教学模式更加多元化。我们可以从小学阶段培养学生对科学等各方面的兴趣，设置STEM的相关课程，如科技课、种植实践课、环境科学课、综合实践课等，同时还可开设网络课堂。国家可以创建类似美国的STEM教育学习网站，网站上可以开发一些适合小学生年龄特点、思维方式等的课程供学生学习，组织相关机构开发STEM课程项目。可以建立相关项目数据库，并鼓励地方学校与一线教师开发STEM课程和进行一些相关的教育研究。

2.培养具有“STEM科学素养”的复合式教师队伍

教师的专业知识和专业素养对学生起着至关重要的作用，甚至可能影响孩子的一生。因此，首先要培养一支优秀精良的STEM教师队伍，重点培养教师的科学素养，建议在师范院校开展STEM专业，进行STEM专项培养，开设STEM课程，其课程模式与修业年限可以灵活设置。加强对在职教师进行STEM相关培训，选修STEM相关课程，鼓励教师参与创客教育，提高教师的STEM 基本素养及科学素养。其次，教师之间多进行教学经验的交流与实践，建议政府及教育有关部门可开展城乡教师之间的交流会，定期组织名师下乡开展一些教学观摩课，与农村教师面对面交流教学经验。成立“教师一帮一”活动，这样可带动教师相互学习，相互促进，同时使其教育教学观念不断的更新，紧跟时代变化的步伐，形成一种共同成长的氛围。再次，可以让一线教师与高校专家共同合作开发STEM项目，有利于教师实践教学，培养高素质、高技能的训练有素的STEM教师，为我国培养更多的创新型复合式人才，并且使其在STEM领域脱颖而出，以适应全球教育的发展变化。

3.政府、社会与学校合力培养学生学习STEM的兴趣

美国STEM教育是一项巨大的教育改革工程，它所涉及的课程间的整合、学科间的融合与重组、学业测评的变革、各个学段的衔接等都需要进行扎实的系统研究。为此，我们可以借鉴美国的经验，结合我国教育的实际情况发动社会各界力量共同推进STEM教育发展。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》明确指出，要“充分调动全社会力量关心和支持教育，完善社会力量出资兴办教育的体制和政策，不断提高社会资源对教育的投入”[1] 。我们已经意识到不能单靠政府去办教育，需要调动社会各界力量，发挥社会资源的教育功能，让社会各界力量参与到STEM教育中。首先，我国应大力倡导社会各界以本土化的方式组建一个教育大联盟。由于我国的教育是由教育主管部门主导的，因此我们在组建教育联盟时必须考虑我国的实际情况，不能完全照搬美国的经验。可以由教育主管部门来成立STEM教育工作小组带动社会各界参与，推动我国教育的发展，共同关注我国的教育需求，通过媒体大力宣传STEM教育的重要性，凝聚社会各界力量，重视 STEM教育。还可以通过科技及各界领袖人物、科研机构等与学校开展合作，推动学生通过活动进行实践操作，激发其创造思维，培养其学习STEM的兴趣。政府及有关部门应多组织一些与STEM教育相关的活动，让小学生通过多种方式增强他们的实践操作能力、解决问题能力和创新能力等。

一个国家要想提高综合国力、推动科技进步，提高教育质量是主要的途径。我们应认识到STEM教育在未来全球竞争中的决定性作用，当然近几年我国也在以多种方式对STEM教育中的人才培养模式进行探索，如2014年8月，上海科学教育中心在上海市科协的支持下打造了上海STEM云中心等[2]。这种新的教育模式注重学习者的创新意识，是我国教育领域的一个重要发展趋向，不仅对我国小学教育改革有诸多启示，还对整个教育创新有着极其重要的意义。

参考文献

[1] 钟柏昌，张丽芳. 美国STEM教育变革中“变革方程”的作用及其启示[J]. 中国电化教育，2014（4）.

[2] 杨亚平. 美国、德国与日本中小学STEM教育比较研究[J]. 外国中小教育，2015（8）.

[责任编辑：白文军]