美国STEM 教育对中国高等教育课程改革的启示

张 尧，刘晓凤，孙 娟，宋新杰，吴元锋*

（1.浙江科技学院生物与化学工程学院，杭州 310023；2.浙江工业大学食品科学与工程学院，杭州 310014）

STEM 教育虽然是科学、技术、工程和数学（science，technology，engineering and mathematics，简称STEM）这四个学科整体的首字母缩写，但其包含着整个社会哲学。STEM 教育以现实生活中接触的具体事物为基础，以日常生活中未解决的问题为导向，有目的地培养可以适应社会发展的、全方位的人才[1]。本文将以美国STEM教育提出的背景、理念、内容、政策演变和挑战为基础，从中汲取宝贵经验，最终思考并总结出该教育理念对我国高等教育课程改革的启示。

一 STEM 教育提出背景和特点

（一）STEM 教育提出背景

STEM 教育最早由美国提出，21 世纪以来进入瓶颈期的科学技术发展让美国政府逐渐意识到国家科技人才是国家发展的推动力，人才的严重匮乏和缺失造成了社会发展的止步不前。经过美国政府，特别是美国经济部门对劳动者素质及教育部门对科技人才培养制度深刻反思，最终形成了当今受到世界各国一致认同、重视和追捧的跨越不同学科、涵盖多个领域的STEM 教育理念[2]。

（二）美国STEM 教育主要特点

1 坚实有力的实施机构

STEM 教育委员会的成立为美国STEM 教育战略的实施提供了坚实有力的保障。该机构坚实有力地推进STEM 教育战略的实施，它是NSTC 中非常重要的一个可以跨部门管理的委员会，可以同时在多个社会组织和政府部门间进行统筹协调[3]。

2 有效的协调机制

美国政府建立了带头合作机构和考核评估体系两大协调机制：首先指定出部分特定的带头机构和合作机构用于STEM 战略优先投资部分，同时建立了特殊的投资机构组合，达到既能够跨越机构界限又协调一致的效果，提高了教育资金和技术的利用效率。带头机构的功能不仅体现在提高机构相互间合作和协调的关系，也体现在明确各个机构的责任，为了实现联邦教育投资的最大利用率而形成机构间战略互利共赢的机构组合[3]。其次严格的考核评估体系和要求将考核评估的结果及时地向公众公开。STEM 教育委员会对美国教育投资框架进行了精心研究设计并保证其能够不断地进行更新完善，促进监督机制有效运行。两个机制有利于“目标统一、公平公正、责权分明、考评客观”的机构合作模式的形成，有利于有效、统一和稳定的增强STEM 教育战略的实施[4]。

3 精细化的过程管理

联邦政府投资的五个重要教育领域政府分别制定了用来保障STEM 教育战略顺利推进的具体实施路线图和短、中、长期三个阶段目标[5]。制定的阶段目标要做到精细化和具体化；保证切实结合各个机构的任务与优势。为了各阶段目标能够顺利完成，实施路线图要制定得既周密又详细。同时确定工作的重点和难点、选取动态标准进行监控，通过时间节点上的标志性事件进行了解，不断优化投资机构组合，最终做出及时有效的决策。联邦政府依靠精细化的过程控制，掌握STEM 教育战略在实际实施过程中的具体情况，从而及时做出调整以应对时局发展的需要，有效保证STEM 教育战略是在预定的轨道上向着目标运行。

二 中国高等教育课程改革的现状及存在问题

中国高等教育课程革新的内容可以简单概括为“全体，全面，全民”。全民是指教育课程改革要面向人民主体，其目标是促进国民素质的普遍提高。中国新课改实施以来，取得了一定的成果，但仍存在着问题[6]。

1）在课程改革理念上，没有树立实现教育普及全民的远大目标[7]。新课改倡导教育要面向全体人民，因此，要从根基抓起，促进国民素质的普遍提高；要以“取其精华去其糟粕”的态度对待中华民族传统文化，同时也要打开国门学习吸取国外先进文化和先进经验，充实课堂，灌输先进思想，培养创新精神；重视培养少数优秀者和拔尖人才，虽然对社会主义的中国来说，人民是党和国家的主人。但是少数优秀人才的培养也是有必要的，他们是引领社会发展的领军人物，也是引领中国走向世界强国的重要力量；既要提高全体劳动者的素质，又要注重专家学者型人才的培养。

2）通过对近几年来学者们对于课程改革初步的研究，表明从古至今，关于课改的理论和与之相关概念的认识依旧没有完全达成一致[8]。在教学研讨时，不同的学者有不同的生活背景，因此也会有个人的感情色彩充斥在里面；有的甚至忽视了各个理论基础之间的统一，不能够深入、具体、全方位地对相关学科理论和域外引介理论进行考察和论证[9]。起支撑作用的准确、具体、科学的理论基础得不到保证，课程改革的实践就找不到最终的落脚点，如同无根之木没有任何可靠根基。

3）三维目标流于形式。为了改变应试教育思想下学生只会读书，缺乏生存交往技能的现状，经过研讨学者们提出了对课程目标修改的具体方法：确立三维目标[10]。众多课程目标的总结指出，尽管学者们将教育课改的三维目标称为课改的不良后果，但三维目标的确立的确给学生的学习带来了乐趣，而且也将枯燥的书本知识和社会生产、学生生活、生态环境联系在了一起。但不可避免的是也有不少地区教学过程中的三维目标教育流于形式。由此可见，课程改革实践过程中的混沌现象在一定程度上是由三维目标在理论上的模糊不清导致的，这点是需要注意并进一步修正的。

4）缺少原创欠缺深度。这一问题背后的主要原因是国民盲目地崇洋媚外，面对西方思想总是盲目崇拜，缺乏对本土文化的自信、缺失立足国情的意识；在推进改革策略的过程中不能立足学校特点，适应社会发展，融合本土文化、缺少促进学校发展的理性思考、存在一次只完成一项任务的观点；对于高等教育课程改革理论的支撑方面，创造型人才的缺失导致传承和引进的教育理论中同时缺少原创成分[7]。

三 中国高校教书育人工作者面临的挑战

（一）综合文化知识

大多数的教育工作者都在教授“自己的专业学科”时感觉得心应手，而且认为当时的授课也是最系统的。但如果需要进行综合化教学，就会感觉到知识的匮乏，因为在我国传统思维中一直坚持“术业有专攻”，大家接受的教育也是单一的[11]。从业后编制的教育制度为其提供了稳定的生活，同样也失去了进取求知的欲望，只知道“我有一杯水就给学生一杯水”，而不是教会学生寻找源头活水。

（二）融会贯通的教学方法

虽然对各个学科基本理论的认识大多数老师已经发展出独一无二的教学模式，但是无论什么学科，教学方法总是有许多共同的元素。比如，对研究中的各种元素形成更加深入、准确地理解是科学研究的最主要目标，为满足实用性和美学这两个方面的特定条件和共同需求而开发出一个新产品是技术和工程的目标。可以“解决问题”的有效方式是两类学科同时需要的，但有所不同的是处理和评价任务的方式。

四 美国STEM 教育对中国高等教育新课改的启示

我国进行高等教育新课改以来，国民素质总体水平得到明显提高，但也存在着一些不令人满意的地方。不同于美国，中国借鉴STEM 教育理念进行本土化尝试的目标则是更希望面向全体学生，凸显出育人价值[12]。这引起了学者们对于中国高等教育课程还存在哪些不足，应该进行哪些革新，如何将美国STEM 教育与中国高等教育新课改进行融合的思考[13]。

（一）基于STEM 教育的课程改革过程中稳扎稳打，不能急于求成

美国实行STEM 教育改革也经历了一个漫长的历程。通常一项新制度的颁布必定会使国民感到不适，对于教育者和受教育者而言，他们已经习惯了之前的教育制度和教学模式。例如，我国从事教育的工作者一般习惯了传统的教育模式即做知识的灌输者，备好一节课之后，教师在今后的教学中只需要简单地改变一下小细节。而一旦实行了新政策，所有的备课都要全部推翻，要重新认识课本、重新关注学生、甚至要重新设计教学。此时他们就会产生抵触的心理，容易表现在只是表面上响应了新制度，实际教学中仍然我行我素。决定着我国进行教育改革将是一个漫长过程的另一个重要原因，那就是根深蒂固的应试教育思想。因此，必须要从实际教学着手，稳扎稳打，循序渐进地将基于STEM 教育的教育课程改革落到实处。

（二）从源头抓起，用严格的制度保证基于STEM 教育课程改革的进行

美国STEM 教育改革之所以能取得成功，很大程度上是由美国严格的规章制度、强有力的实施机构决定的。这种严格到几近苛责的法律制度，让美国这个“鱼龙混杂”的多民族、多政党的国家井然有序。那对于这种苛刻严格的教育制度，为什么人们却仍然能遵守呢？美国的孩子成长环境是自由的，虽然有种“散养”的感觉，但孩子却能够很自觉地遵守规则，这是因为其从小就养成了遵守规则的习惯，美国的父母愿意花大把的时间给孩子讲好规则，但在惩罚之前却不会给犯错的孩子解释的机会。也正是这样，美国的公民都能够接受法律的制约。这也为严格的法律制度的施行打下了坚实基础。

（三）与时俱进，不断根据时局更改政策法规

改革是一个过程，美国在实行STEM 教育改革的过程中也不是一帆风顺的，同样也会遇到一些问题。不同的是，在遇到问题之后，美国当局会很快出台一些新的法案来应对这些变化，在保证大方向的前提下，不断调整。改革具有复杂性，在调整教育政策时，也势必会影响社会经济、工业生产、金融市场、就业医疗、劳动保障等，这就决定了改革不能一蹴而就。我们不能将原本的社会体系全部推翻建立一个新的体系，只能是在原有基础上不断调整。所以如何做到在就一个问题展开调整的过程中，在不影响社会正常运作的前提下，有效解决当前问题，需要社会各部通力合作，并且准确把握问题的根源。

（四）充实的课堂内容跨越学科界限

美国进行STEM 教育改革时建立能进行跨部门跨学科管理的新机构，比如史密森学会、国家科学基金会等。虽说STEM 教育策略下的课堂应该是兼容并包的，但也要保证基础学科。除此以外，也要倡导跨越学科的界限。酶学是一门边缘学科，既可以联系生物、物理，也能够贯穿医药、卫生。比如，在研究“有机化学中的塑料制品”这一课题的时候，除了研究塑料制品的主要成分聚合物（聚乙烯、聚氯乙烯）之外，也会联系到塑料制品的普及带来的“白色污染问题”，由此让学生查阅资料，体会科技发展在给人们带来便利的同时，也给人们带来了负面影响。这种讨论让学生意识到不同学科的潜在联系，以及知识与社会的紧密关系，逐渐养成学以致用的求知习惯。

（五）增加教育经费投入

现代社会是信息时代，现代化的生产设备取代了传统劳动力，那是不是只需要研制设备，不需要培养人才了呢？现代教育也同样需要普及现代化信息教学，可以这样简单理解其原因：虽然机器生产取代了劳动力，但机器总是要坏的，那至少要有人懂得维修和维护。所以，现代化的教学至关重要，比如通过网络教学，不仅可以及时更新教育内容，也让远程授课成为可能。比如微课，课堂时间总是有限的，我们不能保证所有学生都能在课堂上高效学习，能掌握所有知识内容，能每一节课都按时出勤。微课就为解决这些问题提供了可能，微课可以让学生在闲暇时间自由学习，不管是作为课前预习还是课下复习，都能提高学生的知识掌握程度。然而，现代化的教育技术需要专业人员开发，现代化的教学设备需要配置，现代化的教师需要有人培训，这些全都需要国家教育投资的支持。

（六）社会各部的统筹协调

除了教学方法在进行跨越学科教学时有所不同之外，不同学校及其他社会机构的工作实践也需做好协调统筹，为了给学生提供具有吸引力的STEM 经验，各机构组织都需要在时间安排、课程与评测统一标准、考试要求、资源与时间的可用性等各个方面，做出适当让步。

五 结束语

STEM 教育融入我国高等教育课程改革对解决大学生实践能力和创新能力不足等问题具有重要意义。因此可以通过以下四种方式使STEM 教育融入我国高等教育课程改革。

1）重视STEM 教育理念与传统文化的传承与融合。中华民族具有悠久的文化历史，在实施STEM 教育教学的过程中，不仅要融合国外先进教育理念，也要充分发掘传统文化，要提取其中精华舍弃其中糟粕，传承并发扬。比如，剪纸、贝雕、糖画等都是中国的传统手艺，但能够将其传承下去的人却来越来越少，可以在学校组建各种社团，让学生利用课余时间学习这些传统手艺，不同专业有共同兴趣的学生聚在一起，拓宽学生的交际圈，互相合作，养成乐于助人的好习惯。

2）开发基于STEM 教育的网络课程。现代社会是信息化的时代，开发基于STEM 教育的网络课程可以让人们在业余时间学习新技术，获得新技能，不断提高自己的受教育水平。同时，基于网络的STEM 课程对于在校学生，也可以随时查缺补漏，巩固知识。

3）建立基于STEM 教育的开放式课堂。要改变传统教学方式，让课堂成为学生畅所欲言的平台，不再是教育工作者的“一言堂”，不再以基础知识为全部教学内容。基于STEM 教育的学校课堂应该是学生的天地，要以学生的求知需要为基础，以适应社会科技发展为目标，以问题为导向，充分激发学生的积极性和学习热情，建立开放式的新课堂。让学生在合作中建立自己的知识框架。

4）提高教师素质，把握STEM 教育理念。华生说：“给我一打婴儿，我可以把他们培养成银行家、强盗或是任何人。”教师行业可以说是一个“良心活儿”，蜡炬成灰的豪情有哪种职业又能比得了呢？所以，STEM 教育中的教师应该受到全社会的尊重。在提高教师地位的同时，也要加强教师队伍的管理，及时更新教师教育教学理念，对教师进行STEM 教育的相关培训，使教师对STEM 教育的含义和方法充分了解和把握，并从思想上接受STEM 教育，从而能够使教师真正将科学、技术、社会等其他学科知识融入到课堂教学中，让中国的STEM教育不再是空想。