澳大利亚实施STEM教育的经验述评

万鑫 陈凯 林佳依

在澳大利亚《STEM学校教育国家战略2016—2026》（下文简称《澳大利亚STEM国家战略》）背景下，昆士兰州提出STEM发展路线图，关注STEM课程开发、STEM教师培养和STEM学习三个层面的筹备，旨在提高当地的STEM教育，培养STEM的科技人才，来满足社会的需求。这种模式对我国当今工程教育课程改革具有借鉴意义。

《澳大利亚STEM国家战略》的概况

1.提出背景

澳大利亚的产业调查显示，STEM素养日益成为澳大利亚企业关注雇员所需的核心能力，对于促进国家创新和提升国民生产力而言非常重要。为发展幼儿与中小学STEM教育，澳大利亚政府提出基础教育阶段应侧重于培养儿童的学习兴趣与好奇心，并夯实基础知识，在学习过程中注重提升科学素养，依据以上理念颁布了多项政策。2015年颁布的《澳大利亚STEM国家战略》为澳大利亚发展STEM基础教育提供了一份综合全面的计划。除此之外，《激励所有澳大利亚人发展数字素养》与《国家创新与科学议程》通过各类项目与专项拨款，配合国家数字技术课程的实施，引领幼儿与中小学STEM教育的实践性发展，旨在通过学前教育阶段的STEM项目提升儿童兴趣，并强调中小学STEM教育需夯实理科课程基础知识。

2.基于STEM教育的五个行动领域

针对当前STEM的现状和要求，澳大利亚政府也需要在国家的某些特定领域做出行动，力求改变当前STEM力量不足的现况。《澳大利亚STEM国家战略》关注以下五大领域：

（1）增强STEM教育的监控与提早干预。在澳大利亚，很多学生对STEM感兴趣，但是并没有转化为参与STEM的行动力，导致最终与STEM职业无缘。此外数学在STEM学科之中属于基础学科，大多数在3年级数学素养偏低的学生无法获得可持续发展，到9年级会更落后于其他人，导致进入大学后难以攻读许多的工程学位。所以需要更广泛地监控学生STEM学习进程，有必要对他们采取早期干预手段，为他们以后的STEM生涯之路打好基础。

（2）关注STEM教师发展。高质量的教学是提升学生 STEM参与度的关键，而STEM教师必须具备支持学生学习STEM的学科知识、思维、能力和自信心。澳大利亚的相关研究显示，一些小学教师缺乏教科学和数学的学科基础，不能有效地支持STEM教学。澳大利亚各地都在开展支持STEM教师发展的重要活动，目前关注点主要放在推广卓越STEM教师示范做法，以及实施国家职前STEM教师教育标准，并且增加STEM教师的职业吸引力以鼓励更多优秀人才进入STEM教师队伍。

（3）拓展校内优质的STEM教育机会。学校通过有效的课程资源、教学方法和评价体系，促进学生积极参与STEM学习，并不断改善课堂学习结果。这些优质的STEM教育机会包括提升学生STEM相关学科知识的资源，以及问题解决和批判性思维的能力。

（4）促进学校与高等教育、社会企业的有效合作。澳大利亚的STEM教育由国家层面做出努力，集合社会力量在STEM社会经济中发挥关键作用。目前已经有大量合作项目集合了中小学、企业和高校科研院所的努力，支持学生参与STEM学习。澳大利亚还加大政府层面的协调力度，以扩大这些合作计划的覆盖面。

（5）试图构建专业化机构推动STEM。澳大利亚试图在州一级层面更好地进行STEM的教育和推广协调，推动专业化机构支持STEM教育的政府策略，表现政府部门对来自民众的STEM发展意见的反馈与改良实践。

那么澳大利亚在州一级如何推进STEM教育呢？后文以昆士兰州为例详细介绍。

昆士兰州的现状

昆士兰州注重STEM教育，有较深的历史渊源。1996年，昆士兰大学便意识到科学力量的重要性，在全校范围内开展了针对工程教育的课程改革，试图找到一种工程教育和工程实践相结合的新型课程体系。经过不断的探索与努力，2012年3月该课程体系被英国皇家工程院遴选为国际典范，被誉为世界上最好的工程教育实践之一。

在1992年到2012年的20年间，进入12年级的澳大利亚学生总体数量增加了16%，但是学习科学和数学的学生却下降了8%，更多的学生选择了非科学的学科。性别方面，到2015年昆士兰州选择STEM科目的11年级和12年级学生人数超过20万人，其中48%是女性，52%是男性。

20世纪90年代以来，很多澳大利亚在职教师并没有传统科学领域的學科背景，三分之一以上的中学科学教师没有接受过实质性的大学物理教育。因此，STEM教育目前面临的挑战来自学生参与度、实现卓越水平教学目标和教师现有能力等方面。

根据昆士兰州STEM官方数据统计，23%的小学教师没有接受过数学或计算方面的高等教育，26%的教师表示他们在任何一个领域均没有接触过科学研究，80%的数学教师并非数学专业出身，在昆士兰州中只有19%的中学教师具有大学水平的STEM能力，缺乏合格的科学教师很难培养出具有优秀STEM技能的毕业生。就目前政策而言，申请就读教育学位的唯一要求是12年级的英语和数学成绩，导致很多教育学专业的毕业生没有接受过系统的科学教育，这种现象在小学科学教师中尤为普遍。

昆士兰州STEM教育路线

为加强STEM教育水准，提高STEM教学力量，澳大利亚政府从学生、学校、企业、科学教师四个层面以及国家和地区两个方向，制定了发展STEM的实施策略（见下表），展现了澳大利亚政府对STEM相关教育的重视与改善的决心。

在此实施策略指导下，昆士兰州拟定了STEM教育路线图（如下图）。

昆士兰州关于STEM战略计划取得的成效

昆士兰州政府的STEM战略计划主要是为了提升学生的参与度，同时解决STEM教师专业发展问题。州政府在2016年发布举措，要获得昆士兰州的教育学学位，需要在科学、英语和数学三方面共同取得良好的成绩。

虽然这项战略计划取得效果需要的时间较长，但有助于对科学教师素养方面产生根本性的改善，而且准许每个州立学校都可以聘用专业STEM教师。在课程设置和实施方面，确保每所州立学校都可以由专业STEM教师提供数字技术课程，包括编码和机器人技术的教学等。

为推进科学的普及化，澳大利亚将幼儿STEM教育纳入2015年12月7日发布的《国家创新与科学议程》中。《国家创新与科学议程》是澳大利亚面向未来，为促进经济增长，支持创新的重要战略性文件，提出四年内拨款11亿澳元（约52.4亿元人民币）支持24项举措。这24项举措的其中一项即为“提高所有澳大利亚人的数字与STEM素养”。该项举措包括若干行动计划，其中在幼儿STEM教育方面的行动包括澳大利亚早期学习STEM试点、“让我们一起计算”项目和“小小科学家”项目。这几个行动计划和澳大利亚教育与培训部于2009年发布的《早期学习框架》保持一致。

澳大利亚科学院一直致力于改善科学教育，并成功地获得了澳大利亚政府的支持，开发和推广STEM科学。同时，澳大利亚政府设立了彼得·多尔蒂奖，即杰出的STEM教育奖，以此来鼓励学生参加STEM科学活动，力求激发学生的科学创新精神。澳大利亚政府也支持科学家积极地通过电视、广播或社交网络等媒体来讲述他们的科学故事，增强大众对于科学的认知水平;鼓励大专院校主办公开讲座以及研讨会，以此来增加公众的参与度与兴趣。昆士兰州民众对这些活动非常感兴趣，一般会响应号召去参加。

而且昆士兰州政府已制定了多项措施来发展本州的知识密集型行业，其中一项举措是建立更加广泛的校企合作关系。在学校和行业之间建立伙伴关系，这是一个优化和共享知识的重要策略。2004年，昆士兰州政府确立了工业学校计划，延续至今。这是一个以知识转移为目标的战略政策，包含多个部门（即公立学校、天主教学校和私立学校）以及全球和地方学校行业合作伙伴都参与其中，过程中需要对学生的STEM学习进行全面追踪（包括受过高等教育的学生和那些直接进入技术行业工作的人），应用合作关系网络对他们进行详尽的关注与引导。昆士兰州周围有25%的学校开设了跨行业合作，涉及行业包括：航空航天业、制造工程、建筑矿产、能源和旅游业等，力图促进学校和多行业的交融与共同进步。

STEM教育面临的挑战

昆士兰州的STEM教育虽然取得了一定成效，但依然存在着许多的挑战。从根本上讲，昆士兰州的STEM现况得到了好转，但未发生明显改变，其中存在的问题，很值得去思考与解决。

1.如何在STEM中改善学生成绩

有关STEM学生成绩的文献提出了几个值得关注的问题：

（1）乡村学生的表现水平大多低于市区学生，这也反映了大多国家的普通问题：教育资源的不均衡分布，很多偏远地区难以普及科学教育。

（2）昆士兰州学校日益扩大的差距与社会经济背景有关，往往在经济发达的大城市学校会优先获得更好的教育资源。比如昆士兰州立大学的STEM教育正如火如荼地进行，可是很多地方大学却并没有开展该项目。

（3）就读高级STEM课程的12年级学生的百分比多年来一直在下降，这和学生对STEM的认识不足有关，也与STEM学科课程的难度和特点有关。因此，科学课程的难度与结构需要课程制定者做出一定的调整与改良。

（4）成绩优异的学生，特别是女生，很多没有优秀的数学成绩，她们往往更加擅长文科与记忆性内容的学习，这就导致了即使了拥有高学历的毕业生，也有可能没有相应的学科基础。

2.如何建立STEM教師队伍

经济合作与发展组织注意到澳大利亚科学和数学教师的供给不足。研究表明这是一个困扰已久的问题，大约60%的中学教师是女性，越来越多的男教师退出STEM教师行业，同时引进男教师的比例也持续下降，性别的失衡会加大建立STEM科学教师队伍的难度，毕竟很多情况下不同性别对于科学学科的认识是不同的。同时，学科比例不均衡的问题也很突出，职前教师往往会偏爱生物科学和通识科学，选择化学、物理等学科的职前教师较少，职前生物科学教师几乎是化学职前教师数量的两倍，是职前物理教师数量的三倍。STEM科学讲究的是跨学科的融合发展，没有合理的学科教师比例，极易造成STEM教育发展的不均衡，导致STEM教育难以快速发展。

3.如何深入思考STEM课程

STEM教育的要素之一是课程。它围绕离散的学习领域构建，需要在整个学习中整合明确的STEM学习进度。当前昆士兰州的STEM教育还有诸多不足，因此规划STEM课程也面临着一些挑战。

第一，STEM被认为是一种有意义的跨学科的学习方法。学校应该解决STEM的学科偏重问题。到目前为止，澳大利亚的教育重点是“M”（数学）。课程的设置和评估的模式向学校传达了STEM未被完全接受的信息。

第二，选择每个学科的内容以及重点放在哪里。STEM的每个组成包括多个子学科。在科学领域，有传统的生物学、化学、物理学以及其他分支，但这些可分为多个相当大的领域。例如，生物学包含分子生物学、细胞生物学、小规模的遗传学和更大规模的动物学、生态学和进化生物学。所以设计者需要考虑这种复杂的学科和子学科模式能否适用于STEM课程教学并融入其中。

第三，考虑在STEM中科学和技术方面的更新。科学与技术的发展速度不断加快，很快会有全新的子学科出现，且随着我们对周围世界的理解加深，学科知识结构也会发生变化，所以需要不断更新教学内容。总之，如果STEM教育要真正实施，课程设计者必须解决这些问题，并确定每个学科所需的知识和技能，以适应未来学科知识和范围的变化。课程设计必须考虑整个课程的有限空间，而且评估系统必须反映STEM教育的广度。

反思和启示

我国于2017年发布的《中国STEM教育白皮书》更注重“人才”“课程”“技术”“教师”“产业”等关键词。联系白皮书对中国STEM教育现状的分析，对比昆士兰州的战略经验，可发现中国STEM教育存在与之类似的问题：

（1）我国STEM教育虽然目前呈现一个非常繁荣的发展态势，但是我们还缺少国家顶层的设计，官方组织的参与力度不够。

（2）师资方面也与昆士兰州相似，大多STEM教师是数学或者科学教师兼职，并未受过STEM方面的专业学习。由于我国的大学没有培养STEM教师的专业，导致专门从事STEM教育方面的人才很少。

（3）STEM课程强调的是跨学科融合，讲究科学、技术、工程和数学的内在逻辑联系，但我国和昆士兰州在STEM课程建设都处于起步阶段，昆士兰州主要关注数理科学层面，而我国的STEM大多限制在机器人技术和创客层面，并非全方位的融合，学科之间难以做到有机串联。

不过澳大利亚给予各个州结合自身实际发展STEM教育的自主权，值得我国借鉴——需要各省市从地方特色发展、区域经济的需要出发，研发出本土化STEM教育计划。此外，我国社会联动机制不够健全，也需要“政府部门—中小学—社会培训机构—科技企业”的联合，孤军作战对STEM教育的发展贡献有限。

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