美国STEM教育的发展、特征及启示

（喀什大学教育科学学院，新疆喀什844000）

21世纪注定是信息化与国际化、个性化与自由化相互交织的一个时代。当前阶段，以美国为首的“互联网+”时代的发展不断深入到社会的各个领域，促进了一批新型产业的创造与发展。如互联网教育、互联网3D打印技术、互联网金融等，这些新兴的互联网产业不断开拓的背后有一个重要的因素就是美国政府积极地倡导教育工作者对中小学学生进行STEM（science科学、technology技术、engineering工程、mathmatics数学）教育。因此，对美国政府来说，对STEM教师培养的大刀阔斧的实施是从国家战略的角度考虑到STEM教育是科技创新、国家发展的核心力，是国家能在全球化与科技化的竞争中取得领先的关键一步。正因为意识到这一点，美国联邦政府大力倡导STEM教育，实施了STEM教育的发展战略。为此，本文着重对美国联邦政府有关STEM教育发展历程的概况及这一教育发展的特点进行剖析，以期对我国现阶段提倡的创客教育改革带来新的启发。

一、美国STEM的发展历程

STEM是源于20世纪80年代美国国家科学基金上的一份《大学的科学、数学和工程教育报告》，可以说这份报告对美国教育产生深远影响，奠定了美国在二十一世纪发展的战略。它首次把科学、数学、技术、工程的教育纲领进行有机的融合，以倡导建议的形式回答了现当代人才与科技“井喷式”的发展对美国教育的挑战[1]。这有利的促使每一个美国政府工作者对这次提议进行了系统性的反思，并积极对其中的关于科学、技术、工程、数学的教师教学情况进行了系统的调研，得出美国现阶段的教育发展普遍存在着忽视对学生科技创新能力的培养，尤其是学生动手操作能力不强，创新性思维匮乏等特点，这对社会现行的创新技术、科技进步与面对新形势下人才的培养有很大的影响，必须对此进行改进。STEM教育并不是把科学、技术、工程、数学四者之间简单的相互联系一起，而是通过一系列的统筹与整合来促进STEM对人才培养的需求，更好地培养学生的创新能力与动手操作能力。

到20世纪90年代，随着美国STEM教育的不断实施，美国政府把STEM作为K12（从幼儿园到中学）、大学、研究生不断学习的一个重要的涵盖到不同学科课程知识的政策、项目或实践。到了21世纪之后，美国总统小布什不断把STEM教育应用到不同的文件与政策的实施当中，体现了当时STEM教育在美国的教育当中的如火如荼的态势。在2007年，颁布《国家竞争法》中规定，在未来三年当中要对STEM教育的研究投资提高到433亿美元以不断激励研究者对STEM进行深入研究。同年，美国政府又颁布了《国家行动计划:应对STEM教育系统的紧急需要》的纲要确立了科学、技术、工程、数学教育的崇尚地位。奥巴马上任后，颁布了《美国振兴及投资法案》，在这个法案里着重强调了STEM教育的重要性，为达到STEM教育的目标去实施“为创新而教”及“尊重的项目”的十年规划，以确保美国的教育在世界上的领导地位。2011年纽约布鲁克林区政府与IBM公司签署了一项关于《职业技术学校高中预备学校》（Pathways in Technology Early College H igh school）教学计划的项目，该项目的课程主要集中于关于STEM教育的培养形式促进学生具有科学的创新素养，通过新的教育法案势必会大大促进科技人才的不断产生。如以教育改革而著称的田纳西州早就闻风而动，斥资500万美元以促进本州的STEM教育的发展。在2014年，美国教育部把对STEM教育战略付诸于州，以希望各个州在发展与创造STEM教育中能有不同的实施与规划。2018年7月，美国总统特朗普签署了《加强21世纪的职业与技术教育法》（Strengthening Career and Teachnical Eduction for the 21stCentury Act）这是特朗普任期第一次签署的对美国联邦产生深远影响的教育法案，这一法案将给予各州每年提供高达10亿美元的拨款用于支持职业教育与STEM教育的相互融合[2]。这一法案将会有助于弥补科技与技术人才在职业教育的培养上与实际的技能素养之间的鸿沟，它的灵活性体现在允许各州为本州相关的STEM教育设定绩效的目标，而不是要求按照现行法律与联邦教育部联合制定的目标，为美国教育的发展打上了一针“强心剂”。

二、美国STEM教育的特征

在美国STEM教育当中，学科的特点是十分突出且鲜明的，这四门课程之间相互统筹，整合成了培养学生学习掌握基本知识与技能的培养方式，即跨学科性、实践性与创造性的特点。

1.跨学科性

知识作为一种不可辨别、无法界定的一种学习形态。学科教学知识的划分与界定对进一步探究知识的深奥与效益有极大的促进作用，同时对于科学研究、探究自然与人文学科进一步发展有着极大的推进功效。可其中亦有着让教育研究者和教师的困扰，例如如何让学生所学的知识运用到实践中去解决现实中的问题等。因此分科教学在物理、化学、工程、科学之间的“分家”反映出现实当中的无趣性与非真实性，让学生感觉学习无味，教师的教学乏味。因此，针对这一问题，美国政府积极地整合与统筹相关学科之间的知识，实施取消分科教学课程的计划，STEM就在这种情况下应运而生了，而跨学科性也因此成为了STEM教育的最重要的特征之一。正如美国著名学者艾布特斯对美国实施的STEM计划这样说道，“STEM教育的诞生不是偶然，而是在现实当中进行的与实际生活相互联系的教育形式，没有哪一种教育形式像代表在科学、技术、工程、数学之间相互整合与统筹的计划了，这是一种彼此相互依存、相互联系的完美的结合”[3]。所以这种跨学科的趋势，让教育工作者不仅仅是关注与理解某一学科的知识，而是教会了让学生在把握住问题的关键上，学会了从多学科的角度深入挖掘这一知识在解决现实中的问题或即将发生的问题中找到提供实践性的策略。

2.实践性

美国STEM教育在推行中会考虑把多学科知识融入到学生的实际生活、国家的教学目标、现实社会的问题、国家未来发展战略当中。在STEM教育模式中，把学生的自由实践作为学生参与社会实践的一项重要考核标准，鼓励学生将社会上的问题场景带到校园中来，不仅仅主张学生通过自学来学习抽象的知识，而且还要求学生进行参与动手实践的过程。把问题的活动相关设计“渗入”到具体实践当中更能激发学生的学习动机，满足学生的情感需求，增强学生的成就感。STEM教育模式提供了学生动手做的体验，当学生把自己的成果用自己的实验展示给其他学生，就形成了对问题的再加工的过程，引起了其他学生对其解决问题的反思，提高学生对问题解决的强烈的心里导向，通过想象创造、建构设计、发现合作、动手解决问题，让学生在参与体验当中学习知识，增长自己的见闻，科学地解决实践过程当中产生的问题。这种在参与和体验中学习的方式让学生养成了科学的探究精神，对学生以后的生活与工作产生了有益的影响。

3.创造性

如果说跨学科性与实践性作为STEM教育的特点能够说明美国STEM教育培养学生的学习方式与解决现实当中问题能力的话，那么创造性就是培养学生的思维能力。在STEM教育当中，学生的学习结果包括学生发挥想象力创造出来的作品，通过这样的作品来传达出对知识的理解与运用，使其达到知识与技术的相互融合与迁移的效果。把内化学习与学生的外化实践表现相互联系一起，使学生在创造当中获得成就感，激发了学习的乐趣，保持了继续创造的乐趣。因此，STEM教育成功的关键就是学生在学习与生活中始终保持一颗不断创造的心。美国学者莫里森认为创造是不断建构的过程，也使学习持续不断地产生动力。STEM教育[4]强调学生应该具备分析新技术的能力，了解新技术发展的方向，让自己的创造通过与同学们的分享来激发自己的创意。因此，STEM教育时刻把创造性融入到学习的各个环节当中，增强了学习与建模的能力。

三、美国STEM对我国的启示

美国作为21世纪最大的发达国家，为了保持在国家经济、政治、文化上的领导与绝对发言权，不断深化对STEM教育的实施，加大对STEM的投入，培养了大量的专业人才。这对我国在进一步实施与探索理工科的专业人才培养模式，提高师资水平等有诸多的参考和借鉴意义。

1.更新观念是加强理工科之间相互合作的基础

理工科教育的改革首先要加强观念上的转变，长期以来，一些偏执己见、墨守成规、固步自封的思想总是困扰着教育的大胆改革，在理工科的教育当中片面的思想影响了学科的进步，因此加强理工科的教育是我国教育在发展与进步当中需要不断探究的一项课题。美国是一个重视人力资本的国家，尤其是把理工科的进步与发展当成保持世界霸权的关键。从1996年开始，当美国国家科学基金会把科学、技术、工程、数学作为一项国家重要的教育政策来促进国家的经济发展的时候，已经在意识领域略胜于其他发达国家。在其后的经过20多年的发展，尤其是奥巴马政府上台后，把STEM教育提高到历史最高的舞台，带来了新世纪美国在科技、军事、天文等一系列成果。因此，行为的改变首先来源于思想的解放，教育领导者应该改变陈旧的观念，形成多方互动，“举国上下一盘棋”，把理工科教育的进步与发展与个人、组织和国际的未来日益联系起来，树立命运共同体的责任与担当的意识，把理工科人才的建设纳入到与政府、社区、学校、家庭等多方的合作与发展当中，创建与日俱增的人才交流机制，构造服务与合作的团体，共同推动其进步。

2.提高教师、学生与群众的积极参与性是发展理工科教育的有效途径

“大众创业，万众创新”的时代已经到来，首先需要考虑的条件是教师能否培养出高素养的创新性人才，尤其是理工科的学生，如何提升理工科学生的专业素养，实现人力强国之梦已成为了当今社会亟待解决的问题。在美国STEM教育中，美国政府积极地加强对STEM教育的投入，扩充STEM教师的队伍，其中不仅有国会、联邦、学校、基金，而且还有社会群众积极地参与进来，一方面鼓励更多的在校学生或毕业生加入到STEM探究与创造中来，另一方面美国实行招募教师的方法让优秀STEM教师充实到教师队伍中来。为此，我国可以尝试着提高学生对理工科的兴趣，积极地鼓励学生和群众参与到理工科学生的学习与创造当中；其次，我国理工科教师的数量少于人文科教师的数量，应该招聘在专业知识，专业素养能力较强的教师，扩充理工科教师队伍。

3.确保教育的平等与关注弱势群体是理工科教育突破的重点

对于弱势群体而言，美国STEM教育一直以来都想在女性教育与幼儿教育方面有所突破，无论是从教育政策上，还是教育的范围上都在不停地努力把民主与平等纳入到美国STEM教育当中来以实现美国教育的公平。在STEM教育当中把女性、残疾人、少数族裔学生纳入到教育的对象当中，为他们提供特殊的优待和服务，鼓励他们积极地参与到教育当中，营造了公平的教育机会和平等的教育氛围。然而，我国的理工科教育却存在着与之相反的情况，随着学习的深入，理工科的女性比例减少，积极性参与度不高。因此在理工科教育当中就存在着很大的性别差异，这样的现象并不是我国教育在理工科方面歧视或贬低女性参与教育，而是这种严重的性别失调和区域失衡造成的，为此，推动我国女性和弱势群体等在理工科教育的成长与突破带有不利的影响，改变这一现象已经成为一种刻不容缓的任务。所以，我们不仅仅鼓励弱势群体参与理工科教育，而且增加弱势群体在关于理工科教育方面的优势，提供更多帮助弱势群体就业的机会与岗位，塑造一个适合弱势群体在理工科教育当中不断创造的环境氛围。

四、结语

随着美国STEM教育的不断推进，美国政府形成了一套STEM教育的经验，以跨学科性、实践性、创造性的特点培养了大量的理工科人才，因此，学习和借鉴他们的成功经验可为我国在探究理工科教育方面提供参考和指导的价值，但由于我国人口众多，地区差异不同，在学习中一定要立足于中国的国情，以去伪存真的态度审视其发展之道，为我国在进一步发展理科教育开拓广阔的空间。