STEM教育与中国经济高质量发展

中国劳动经济学会就业促进专业委员会课题组

【提  要】STEM教育对经济发展具有重要的促进作用。一是通过培养STEM人才提供高质量劳动供给，从而推动质量变革;二是通过人力资本积累提高劳动生产率，从而推动效率变革;三是通过知识资本持续积累推动技术创新，从而实现动力变革。经验证据表明，发达国家的STEM教育与工业化水平正相关，STEM促进了国民经济增长和区域经济发展，STEM教育与创新活动密切相关。

中国STEM教育取得了不小成就，支撑了中国产业竞争力达到了较高水平。但是和进一步提升农业、制造业和服务业的竞争力，实现经济高质量发展的新的更高要求相比，与发达国家STEM人才状况相比，中国目前的STEM人才状况尚存在差距。主要表现是：STEM人才总量不足，STEM人才结构与产业发展需求不匹配，尖端和前沿性STEM人才严重匮乏。这就要求中国今后必须进一步加大STEM人才培养力度。

【关键词】  STEM教育;创新型国家;高质量发展

中共十九大报告指出，“我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期，建设现代化经济体系是跨越关口的迫切要求和我国发展的战略目标。必须坚持质量第一、效益优先，以供给侧结构性改革为主线，推动经济发展质量变革、效率变革、动力变革，提高全要素生产率”。推动高质量发展，必须全方位提高国民经济各产业竞争力。产业竞争力决定于很多因素，其中人才是举足轻重的因素。

在人才当中，STEM（Science、Technology、Engineering、Mathematics，即科学、技术、工程和数学教育）人才能否满足产业发展需要，又是重中之重。只有成为科技人才大国，中国才能真正发展成为创新型经济强国。

我国目前STEM教育取得了不小的成就，支撑了我国产业竞争力达到了较高水平。但是和实现经济高质量发展、建设现代化经济体系的新的更高的要求相比，与发达国家的STEM人才状况相比，我国目前的STEM人才状况尚存在差距。此外，目前发达国家都对STEM人才培养给予了高度重视，旨在抢占国际产业和技术竞争的主动权。这种激烈的国际人才竞争，也要求我国做出有效应对。

在这样的背景下，我国今后应在现有基础上进一步发展STEM教育，扩大STEM人才规模，提高STEM人才供给结构和产业发展需求的匹配度，培养一批具有世界领先水平的STEM人才，为提升产业竞争力、建设现代化经济体系和实现高质量发展，提供强大的人才支撑。

一、STEM教育促进经济高质量发展的内在机制

一切经济活动，从根本上讲，都是以人的劳动为动力和以人的需要为目的的社会经济活动（范先佐，2015），满足人的需要和提高人的生活水平是经济发展的根本目的。经济高质量发展就是以高效率高效益生产方式为全社会持续而公平地提供高质量产出的经济发展。经济发展质量变革、效率变革、动力变革是推动经济高质量发展的根本途径。这些变革都离不开劳动力、人力资本技术水平等生产要素的作用，而这些要素都和教育培养的劳动力和人才密切相关。劳动力、人才市场和供求规律把现代教育与现代商品经济联系了起来，人才成为了现代教育与现代商品经济联系的中间环节或关键环节（黄济、王策三，2012）。从这个意义讲，STEM教育能够促进经济高质量发展。从变革角度看，STEM教育通过培养STEM人才提供高质量劳动供给，从而推动质量变革;STEM教育通过人力资本积累提高劳动生产率，从而推动效率变革;STEM教育通过知识资本持续积累推动技术创新，从而推动动力变革（如图1所示）。

（一）STEM教育通过培养STEM人才提供高质量劳动供给

作为生产要素的组成部分，劳动人口，尤其是专业化分工的劳动人口对经济增长有重要影响。亚当·斯密强调，劳动生产力上最大的增进，以及运用劳动时所表现的更大熟练、技巧和判断力似乎都是分工的结果。阿林·杨格则进一步指出，分工既是市场扩大的原因又是市场扩大的结果，劳动分工和市场规模两者相互依赖、相互促进、循环累积，形成自增强、正反馈、循环因果的动态的报酬递增和网络效应，经济也就在这二者相互促进的动态循环中不断增长（Allyn， 1928）。STEM领域是高度专业化分工的领域，需要专门的STEM人才才能胜任。从职业归属来看，STEM职业包括科学家、工程师、数学家以及相关领域的技术人员和管理人员，同时还包括理工科的专任教师。从行业分布而言，STEM职位的行业分布广泛，己有研究表明，实用工具、服务业、建筑业、采矿业和制造业是STEM密集度最高的五个部门。在所有公用事业部门的工人中，约有27%的人具有跨领域的STEM高水平知识，并且至少有44%的人拥有至少一个领域的高级STEM知识。在建筑行业中，具有高水平STEM知识的工人也占很大比例：17%具有跨领域知识，并且38%具有至少一个领域的知识。正是通过赋予劳动者专门的STEM技能，STEM教育促进了劳动分工，从而起到了推动经济增长的功效。

经济高质量发展需要形成与之相适应的高質量人才供给体系，表现为劳动人口与岗位需求的匹配。从STEM岗位需求发展历史来看，自第一次工业革命以来，STEM职位占所有职位的比例增加了一倍，从1850年的不到10%增加到2010年的20%。其中工程是最突出的STEM领域;所有工作中的11%（1350万）需要高水平的工程知识。紧随其后的是科学领域（1200万）。高级数学与计算机相关知识则构成了数百万个工作岗位（分别为7.5%和5.4% ）。许多工作需要在多个STEM领域中具有较高的知识水平，所以各个STEM领域百分比之和超过了20 %。STEM职位需求非常广泛，其中有一半是在制造业、医疗保健或建筑行业。安装、维护和维修职业占所有STEM工作的12%，是最大的职业类别之一。即使在建筑和生产等领域的其他蓝领或技术工作，也经常需要STEM知识（Rothwell， 2013）。随着国家的工业化和城市化水平提升，经济社会发展对STEM人才的需求将会持续增长。有研究表明，近年来美国的STEM工作岗位的年增长率（或预期增长率）显著高于全美工作岗位的年增长率（Sheey，  2012） 。STEM教育在促进STEM技能分工的基础上，提供了所需要的STEM人才，增加了劳动供给，这将成为推动经济高质量发展的重要力量。

（二）STEM教育通过人力资本积累提高劳动生产率

人力资本是指人们在正式教育和非正式教育过程中形成的能够创造个人和社会经济福祉的知识、能力和综合素质。舒尔茨首次从理论上系统阐述了人力资本对经济增长的关键作用，并指出教育在人力资本形成中的影响（Schultz， 1962）。卢卡斯随后构建了通过学校教育进行人力资本积累的模型（Lucas， 1988），将人力资本分为两部分，一部分直接用于生产，一部分用于人力资本积累，积累的结果作为整个社会的人力资本水平纳入了增长模型，保证了经济增长的长期可持续性。特别是在一个国家的劳动力数量不再增长，而劳动力成本不断上升的情况下，即“刘易斯转折点”到来时，劳动生产率的提高就成为经济增长的重要源泉之一。随着经济社会的发展，不仅在传统STEM职业中，而且在几乎所有工作领域和职位类型中，都需要与STEM教育相关的核心认知知识、技能和能力（Rothwell， 2013），  STEM教育将成为提升人力资本存量的主要途径。Rao等人的研究显示，  STEM技能可以通过改进其操作和使用，在增加物质资本对生产力的贡献方面发挥作用，拥有更多STEM技能的人可以从最新的设备中获得更多，比如更好地微调软件，STEM技能在了解和应用最新设备方面也很重要（Rao etc.， 2001）。

衡量人力资本重要性的方法之一是工资水平。因此，工资水平也常被作为劳动生产率的重要指标。STEM教育对经济发展的重要性中一个常被引用的证据是由具有STEM技能证书的工人或在STEM职业工作的工人所支配的工资溢价较高。经济学理论认为，在均衡状态下，对工人和资本的支付与其在竞争市场中的生产力相等。较高的小时工资意味着工人每工作一小时对产值的贡献更大。在其他条件相同的情况下，随着工人获得更多的人力资本，他们的生产力也会随之提高。据美国商务部数据分析，持有STEM学位的人平均工资高出26%，而且失业的可能性较小。不论他们从事的是STEM还是非STEM的职业，持有STEM学位的人总体上享有更高的收入。 Hango研究也得出了类似结论（Hango， 2013 ） 。

2010年，加拿大25=34岁之间主修STEM领域的大学毕业生年薪中值为59300美元，而非STEM专业的年薪中值为52200美元。英国一项对需求、供给和STEM职业的回报率的研究表明，STEM毕业生的收入往往高于非STEM毕业生，且在物理科学、数学、计算和工程领域的工资回报率要高于平均工资水平。加拿大2010年的一项研究表明，劳动生产率水平与一个行业中持有STEM学位的人的比例正相关。我国也有研究得出了“STEM学科门类毕业生收入略占优”的结论。从这个意义上讲，STEM教育提高了劳动生产率。

（三）STEM教育通过知识资本积累推动技术创新

知识积累是现代经济增长的新源泉（Romer， 1986 ）。这源于知识资本特有的性质，一方面知识在生产过程中是不会被消耗掉的，是用之不竭的，因而具有客观上的非竞争性;另一方面知识具有一定外溢效应或正外部性，所以知识往往被视为公共知识。这两个特性决定了知识的边际收益是递增的，这是经济持续增长的源泉。在经济活动中知识资本持续积累往往表现为技术创新，技术创新是新的或改进的产品或工艺的来源，是生产函数中最重要的因子。教育具有科学知识增值的功能，表现为教育能够促进知识的物的载体向生命载体运动，并在这一过程中不断发展了人的创造能力和研究能力，为知识的创造提供了方法和手段（鲁洁、吴康宁，2001）。OECD研究显示，教育系统在支持创新中起着广泛的作用，因为知识型社会依赖于经济和社会各个领域的高素质和灵活的劳动力。教育通过培养创新人才，促进知识创新和科技进步，推动生产过程中的技术进步和产品不断更新，从而实现了经济发展的动力变革。STEM教育是技术创新的驱动力，没有科学、技术、工程和数学方面的知识，基于科学和技术的创新是不可能的。当代知识生产进入了一个新阶段，从以往学科界限分明、主要基于大学或大型政府实验室的研究人员驱动型科学，日益转向多学科交叉、基于分布式知识网络、问题导向的科学（Bonaccorsi，2008）。在这种背景下，跨学科的STEM教育对推动技术创新具有独特价值。

STEM技能可以为其他人带来积极的溢出效应或外部性经济，即创新能带来巨大的社会效益，超过通过工资衡量的私人福利，从而实现知识资本的持续积累。知识和思想与大多数商品和服务截然不同，一个人使用一种思想时并不妨碍另一个人也使用这个想法，一旦知识存在，它可以使许多人受益。加拿大科学院理事会研究指出（CCA，2015） ，STEM人才是推动创新的重要条件。创新型企业更倾向于使用具有STEM技能的人才，掌握STEM技术的工人和研究人员可以通过开发新产品和生产工艺在创新中发挥重要作用，而拥有STEM知识的企业家可以认识到创业的机会，创业公司更愿意在拥有專业STEM技能的地区（集群）投资研发，以更有效地补充其投资（Head etc.， 1999） 。

二、STEM教育促进经济高质量发展的经验证据

（一）STEM教育与工业化水平正相关

通过分析美国、英国、德国、芬兰、澳大利亚、以色列、日本、韩国等国家STEM教育资料以及比较同时期经济社会发展状况，研究发现，STEM教育的发源与经济发展阶段直接正相关。一般来说，工业化水平达到一定程度，产业发展主要依靠工程科技能力和创新能力，需要大量科技人力资源时，STEM教育就必然成为社会需要。而且，一国经济增长越依赖于科技和创新，STEM教育就越重要。

从美国的情况来看，其对STEM教育的认识最敏锐、采取的措施最全面，这与美国自二战结束后长期居于世界经济中心、始终引领全球技术进步的发展状态是有直接关系的。20世纪60年代初，美国就开始逐步开展STEM教育;到了20世纪末期，其首先提出了STEM教育理念，强调科学和技术的集成、整合;进入21世纪，美国着力推动STEM教育从高等教育向基础教育拓展，并最早将此提升为国家战略，专门立法推进实施。这一发展轨迹与美国经济的发展是紧密相关的。

从欧洲一些老牌工业化国家的情况来看，制造业基础雄厚的国家，科学教育在相当长时间里领先世界。例如，英国作为工业革命的发源地，于19世纪中期就开始“科学运动”，不仅科学技术长期在世界处于领先地位，其科技教育也领先各国。德国建立强大稳固的制造业体系，很重要的原因在于其建立了强大的技术教育体系。进入21世纪以后，欧洲这些强国都感受到缺少STEM人才成为制约国家经济发展的主要因素。因此，各国政府纷纷出台加强STEM教育的政策，将STEM教育作为关系未来发展的国家战略来考虑。

从亚洲等新兴工业化国家的情况来看，这些国家在工业化的过程中都高度重视科学、工程、技术等专业教育。STEM相关教育水平高，则有利于形成工业化、现代化所需要的人力资源。日本、韩国的发展经验己经充分证明了这一点。例如，从1960年到1975年，日本GDP增长了3倍，而同期的教育投资增长了10倍。一些国家没有认识到STEM教育的重要性，主要原因在于其工业化、现代化水平不高，经济发展对高技术劳动力的需求不强烈。

（二）STEM教育与经济增长正相关

从整个国民经济发展来看，STEM教育促进了GDP的增长。基于美国人口调查局的数据分析表明（Langdon etc.， 2011），与STEM系列领域相关的就业是现代经济的基本面，日益壮大的STEM劳动者队伍正是美国经济活力的核心。过去50年来，美国的GDP增长至少有一半要归功于科学和工程。在STEM领域中，工程知识与出口的相关度最高，电子计算机知识则与发明和技术工人联系最为紧密。美国高等教育的增长以及相应的科学、技术、工程和数学专业大学生人数比例的增加，促进了研究的快速发展与企业的成长，从而带来了良好的经济发展、不错的工作岗位和新技术驱动下生机勃勃的新工业。从医疗到机械，这些行业的巨大进步，均源自学习或钻研STEM领域的人（Sianesi， etc.， 2002 ）。2012年，美国总统办事机构在给奥巴马的报告中也指出，整个20世纪，科学、技术和高等教育就是美国经济的驱动力。

从区域经济发展来看，STEM促进了城市经济发展。布鲁金斯学会的研究表明，越是积聚了更多STEM人才的大都市，其经济在创新、就业岗位增长、专利申请、工资水平和出口等方面的指标就越高。在以STEM为基础的经济体中，就业增长、就业率、专利、工资和出口等在各种经济指标上均表现出色。相比较而言，STEM知识比例高的城市，经济状况胜过STEM知识比例低的城市，这些城市人均发明数量更高，失业率更低，在经济衰退期和复苏初期的工作损失也更少，GDP中出口份额更高，平均家庭收入和平均工资也更高。更高的STEM技能与更高的人均专利（创新的指标）、较低的失业率、较高的收入以及较高的出口占国内生产总值（GDP）的比例（衡量國际竞争力的指标）密切相关。如果强劲的大都市经济表现吸引或创造出更多的STEM工人，则可以实现良性循环（Rothwell， 2013）。

（三）STEM教育与创新发展正相关

创新活动与经济增长密切相关，STEM人才尤其是高端STEM人才聚集的地方，是一个国家内部创新相对活跃的地方。Atkinson等人研究发现（Atkinson， etc.， 2010 ），美国人均收入增长的90%来源于创新，而这种创新很大程度上来源于经过STEM教育的劳动者。美国商务部发现，自第二次世界大战以来，技术创新因素己占美国经济增长的75 %。 STEM教育与很多高科技产业的关系密切。例如，宇航事业中，除太空站安装、维护仪器需要用到工程技术知识外，太空航行和太空研究也需要前沿的STEM知识。太空航行和太空研究中的人机互动、远程驾驶、遥控驱动都需要掌握大量STEM知识。据2013英国创新调查显示（Hooker， etc.，2014），平均而言，英国创新型企业中12%的员工拥有科学或工程学位，而非创新型企业的这一比例只有4%。一项直接针对STEM员工的研究发现（Zucker， 2006），某一特定区域或集群内某一领域的“明星”科学家和工程师的数量对该领域内公司成立的可能性有很大影响。

STEM对创新影响的最直接证据来自于关于技术移民的研究。有研究表明，移民所带来的专利占美国专利的24%，是美国人口所占份额的两倍。与非移民相比，移民的专利优势完全是由于移民不成比例地拥有科学和工程领域的学位。利用美国专利商标局和人口普查局的汇总数据，以及美国大学毕业生调查的个人数据，发现外国移民对专利申请具有积极溢出效应。移民毕业生在人口中所占比例每上升1个百分点，人均专利增加9%至18%。换言之，除了STEM工人数量的基本增长之外，就发明水平而言，人均专利代表着一种积极的溢出效应或利益。Hunt等人的研究表明（Hunt， etc.， 2010），作为科学家和工程师的移民，或者受过研究生教育的移民，比人均移民增加的专利更多。STEM技能人才流入对国内创新产生了积极的溢出效应，STEM技术移民推动了创新。

三、当前阶段我国经济高质量发展提出的新要求

我国目前所处阶段经济发展的主要任务，除了一般意义上经济增长之外，还必须着力实现经济的高质量发展。中共十九大报告指出，“建设现代化经济体系，必须把发展经济的着力点放在实体经济上，把提高供给体系质量作为主攻方向，显著增强我国经济质量优势。”改革开放以来我国农业、制造业、服务业都得到了长足发展，在国际市场上的竞争力也不断增强，在全球价值链当中的地位日益提高。但与高质量发展的要求相比，与其他发达国家相比，我国农业、制造业、服务业的竞争力仍然需要进一步提高。

（一）高质量发展要求提高我国农业的竞争力

我国人均耕地面积只有0.1公顷，仅是世界平均水平的一半。随着条件变化，我国农业生产各类要素成本逐渐升高，土地流转费用增加、农资成本上升、人工成本上升等，推动我国农业生产成本迅速攀升。这导致我国土地密集型大宗农产品竞争力低下、生产成本逐年增加、利润率不断下降。2004年以后，我国农产品贸易呈逆差态势，并且这一态势在未来相当长的一段时间里难以逆转。近年来我国小麦、大米、玉米的国内价格比关税配额内进口完税价格高30%以上。这表明我国农业成本己全面超越其他主要农产品生产国。同时，我国农业生产还付出了较大的生态环境代价。

（二）高质量发展要求提高我国制造业的竞争力

国家工信部部长苗圩曾指出，全球制造业已基本形成四级梯队发展格局：第一梯队是以美国为主导的全球科技创新中心;第二梯队是高端制造领域，包括欧盟、日本;第三梯队是中低端制造领域，主要是一些新兴国家;第四梯队主要是资源输出国，包括OPEC（石油输出国组织）、非洲、拉美等国。在全球制造业的四级梯队中，中国处于第三梯队，中国只是制造业大国，成为制造强国尚需时日。

中国工业竞争力的差距具体表现为几个方面。一是制造业劳动生产率低下。目前中国制造业劳动生产率仅为美国的4.38%、日本的4.37%和德国的5.56%。从产品增加值率看，中国仅为26%，与美国、日本及德国相比，分别低23、 22和11个百分点，甚至低于很多发展中国家的水平。二是关键技术、核心技术缺乏，创新能力不强。目前，中国很多出口产品科技含量不高、附加值较低，核心技术、关键部件、基础材料等严重受制于人。比如，中国己成为具有重要影响力的世界电子产品制造大国，但每年进口集成电路芯片近2千亿美元;中国高速动车组等成套装备制造水平已位居世界前列，但几乎所有的主轴轴承基本依赖进口，两项分别占成本比重高达30%-50%;为大飞机等国家重大专项配套的基础研究条件、材料、工艺、技术装备能力不足。三是尚处于国际产业链分工中低端，在全球价值链中的贡献与受益不对称。据亚洲开发银行调查显示，在苹果公司iPhone手机的全球生产链中，新增加价值的33.5%归于日本，16.8%流向了德国，而承担最多生产任务的中国只获得了其中的3.6%。此外，我国产业结构还面临很多问题，如产能过剩、结构效益低、技术进步动力不足以及对环境损害严重等问题。各次产业内部结构也存在问题。

在我国制造业与发达国家尚有较大差距的背景下，发达国家又开始抓住这一轮技术革命机遇，推动“再工业化/工业化”（见表1）。这进一步凸显了我国产业加快转型升级的意义。与此同时，一些发展中国家也在加快谋划和布局，谋求新一轮竞争中的有利位置。譬如，越南、泰国、马来西亚、墨西哥等国依靠资源、劳动力等比较优势，开始在中低端制造业上发力，试图以更低的成本承接劳动密集型产业的转移。如今，在发达国家的货架上，越来越多的货物标上“Made in Central America""Made in ASEAN"。

（三）高质量发展要求提高我国服务业竞争力

目前，我国服务业的生产率和竞争力还处于较低水平，突出标志就是服务贸易逆差短期内难以扭转。首先，我国服务贸易占对外贸易总额的比重低，这个比重低于全球平均水平。其次，我国服务贸易逆差規模不断扩大。虽然我国服务出口占国际市场的份额逐年提高，但我国在国际上具有竞争力的服务行业和服务业企业较少。第三，服务贸易结构处于较低端的水平。与西方发达国家相比，我国知识、技术密集型服务在服务出口总额中所占比重不到40%，运输、旅游、建筑服务所占比重接近一半。第四，我国服务出口的总体竞争力不强，一些服务业细分行业的竞争力甚至低于巴西、印度等新兴经济体和发展中国家。

四、STEM人才不足是制约我国高质量发展的重要因素

产业竞争力受到很多因素的影响，其中人才特别是STEM人才，是重要的影响因素。我国基础教育全过程中，STEM课程的份量始终较高。我国高校毛入学率超过40%，各类高等教育在学总规模达3699万人，居全球第一。每年约有700万大学本科及以上学生毕业，其中理工科学生占比较高。工科第一学位授予总量世界第一，工科博士学位授予数量居世界第二位。2000年以来中国获得科学与工程学士学位的人数增长了3倍多，增速己经超过了美国等主要发达国家和地区。可以说STEM教育的发展，支撑了我国以往经济的快速发展。但是，与在本世纪中叶建成社会主义现代化强国的目标相比，与发达国家相比，我国目前的STEM教育仍然存在差距，STEM人才的总量、结构和水平均不能满足高质量发展的需要。

（一）STEM人才总量和结构不能满足需求

我国STEM人才占人口的比重仍然较低。根据《中国科技统计年鉴2018》和联合国教科文组织（UNESCO）的数据，虽然我国研发人员总数量居世界前列，明显高于日本、德国等的水平，但从研发人员占万人就业人员的比重看，我国则处于较低水平。2017年，我国每万名就业人员中研发人员全时当量仅为52人年。而同年瑞典该指标则高达174人年，德国和法国该指标则高于140人年，韩国同年该指标也高达170人年。在研发人员全时当量当中，研究人员全时当量所占的比重，2017年世界主要发达国家均超过50%，韩国、瑞典和日本该比例甚至超过70%，英国、法国和德国超过60%。而同年我国该指标则仅为43.1%。

《中国企业创新调查年鉴2018》的数据表明，在制约企业创新的各种因素中，缺乏人才或人才流失是最主要的原因。而且，越是高技术的制造业和服务业行业，这个因素对创新的制约就越突出。这有力地说明STEM人才缺乏严重制约着企业创新需求。

我国STEM人才的结构也难以适应产业转型升级和提升竞争力的要求。据工业和信息化部等三部委联合发布的《制造业人才发展规划指南》，到2025年，新一代信息技术产业、高档数控机床和机器人等制造业十大重点领域人才缺口近2986万人。教育部有关数据统计表明，自1999年高校扩招以来，我国应届高校毕业生人数从85万人增加到2018年的820万人。虽然高校毕业生人数庞大，但一边是就业形势严峻，大量毕业生找不到合适的工作岗位;另一边却是企业人才缺口巨大，许多岗位招不到合适的人。矛盾的焦点在于毕业生专业结构和技能结构与产业发展的需求存在错位。中华全国总工会有关数据显示，在产业工人队伍中，日本高级技工占比40%，德国则达50%，而中国这一比例仅为5%，全国高级技工缺口近1000万人。主要表现为“四多、四少”：初级工多，高级工少;传统型技工多，现代型技工少;单一型技工多、复合型技工少;短训速成的技工多，系统培养的技工少，“绝活绝技”出现断档。

（二）尖端和前沿STEM人才不足

尖端和前沿STEM人才堪称大国重器，引领着一个国家乃至世界的技术和产业进步方向。长期来看，尖端和前沿STEM人才的数量，对一个国家技术水平、产业竞争力以及在全球价值链中相对位置，发挥着举足轻重甚至是决定性的影响。我国虽然在少数领域有一些尖端和前沿的STEM人才，但总体来说仍然不足。比如，领英的数据表明，2017年全世界大约有22000名拥有博士学位的人工智能从业人员和5400位专家。其中，美国拥有12027人，排名第一;中国仅有619人，仅为美国的二十分之一。再比如，1901年-2014年期间美国获诺贝尔奖人数高达258人，占总获奖人数575人的45%;欧洲获奖人数266人，占46%;日本16人，也占到了3%;中国无一人获奖。从全球顶尖科学家分布看，美国以52.9%的比例占有绝对优势，英、德随后占据近15%的份额，我国仅占4.7%。

（三）全球人才竞争加剧我国壮大STEM人才队伍的压力

全球范围内的产业和技术竞争，加剧了STEM人才的国际竞争，这种背景下，如果我国不能在STEM人才的培养、引进等方面取得相对于发达国家更大的优势和更大的进展，那么产业竞争力的提高将受到更大制约。

各国特别是发达国家培养STEM人才的新战略具有两方面特点。一是强化技术技能人才国内培养战略（见表2至表5）。这些发达国家通过加强人力资源投资，改革和创新培训体系来培养未来劳动力市场和经济转型升级所需要的技术技能人才。从这些公布的技术技能人才培养计划来看，将STEM教育嵌入职业教育是发达国家的一个非常典型的做法，其将职业教育发展置于更广泛的公共政策视野之下，与积极的劳动力市场、健康和社会福利、行业发展、科技及青年政策相结合。英国2014年推出的国家学院计划，就是依托现有国家职业教育系统，作为继续教育学院和技术学院、中学、高校与雇主之间的联系平台。美国先进制造伙伴关系指导委员会2012年发布《赢得国内先进制造竞争优势》报告，将职业教育培训作为国家制造业创新所研究的主要职能。澳大利亚制造业技能委员会2015年发布《实现可持续发展的制造业》报告，把技能技术人才培养作为制造业可持续发展的基本要素，并根据制造业可持续发展标准开发了若干资格证书和能力单元，发展了相应的制造业可持续发展技能培训包。

二是注重实施引进技术技能人才的国际竞争战略。首先，改革移民政策以吸引和方便STEM类型人才入籍。譬如，英国2008年的新移民法要求移民申请者首先需要获得长期移民签证，但同时规定只要是英国需要的高技术技能人才就可以获得长期就业签证。法国2007年推出人才居留证，旨在接纳科技、经济、体育、文化领域的杰出人才，证件持有人享有和居民相同的工作和福利权利，居留5年以上可申请入籍。德国2000年针对高技能高技术和投资人士推出绿卡工程，仅此一项累计吸引超过百万高技术高技能移民。其次，增加科研教育投入避免人才流失和利用民间组织促成人才回归。法国在德维尔潘任总理时，推出一项鼓励科研、吸引人才计划，累计投入超过240亿欧元。针对海外人才主要生活在美国的现实，德国政府成立了“德国学者协会”，为愿意回国工作的德国学者牵线搭桥。美国《2011创新战略》加大对国家科学基金会、能源部科学办公室等的资助投入，R&D投入达到3%，推进生物技术、基础设施、信息基础方面的建设。再次，通过招收留学生并放宽毕业留学生工作签证限制，吸引外国人才。美国国土安全部于2012年出台政策，用于吸引和保留外国人才，将拥有STEM学科学士、硕士或博士学位的学生签证持有人的毕业后实習期签证延长17个月。法国法律规定，硕士及以上学历留学生毕业后可滞留6个月寻找工作，那些在6个月内找到工作的留学生有权利继续留法工作。

五、发展STEM教育，促进我国经济高质量发展

面对百年未有的大变局，为实现本世纪中叶建成社会主义现代化强国的伟大目标，我国必须进一步大力发展STEM教育，壮大STEM人才队伍，提高STEM人才培养结构与产业发展需求的匹配度，为经济高质量发展提供强有力的人才支撑。

产业竞争力取决于生产要素状况，即劳动力、资本品、自然资源和技术水平。这四类要素的生产率高低，都和从事生产活动的人的技能直接或间接相关。发展STEM教育，培养STEM人才，可以从下面四个渠道提高要素质量和要素生产率，从而推动产业竞争力提升。

（一）以STEM教育提升人力资本

人是生产力中最活跃的因素。大量研究表明，人力资本是决定经济发展绩效的最重要因素之一。作为生产要素的组成部分，人口的数量和质量都对经济增长有重要影响。

从目前情况看，人口数量和劳动力数量的增长明显趋缓，突出表现就是人口老龄化，这是一个全球性挑战。未来30年人口总量增长速度放缓和人口抚养比快速提升将严重影响全球劳动力增速，甚至将加速劳动力供给峰值的到来。根据联合国的预测，全球人口增长速度将由之前一段时期的年均1.5%以上迅速降至1%以下;总人口抚养率过去50年来不断下降的趋势将会逆转为不断上升，由2015年的52.3%上升到2035年的55.7%。劳动年龄人口增长速度将由目前的年均1.0%以上，迅速降至2035年的0.6%左右。

我国人口老龄化的挑战比全球的情形更加严峻。2014年我国15-64岁劳动年龄人口开始下降。根据联合国最新人口预测，我国总人口将在2030年前后出现峰值，之后将持续下降。未来30年我国15-64岁劳动年龄人口将一直呈现下降态势，十年之后还将开始呈现加速下降趋势，下降速度将从目前的年均0.1%加快至0.7%左右，到本世纪中叶15-64岁劳动年龄人口将比目前减少23%左右。如果以15-59岁作为劳动年龄人口标准，这一下降趋势来得更早，也来得更剧烈。

另外，劳动年龄段人口结构老龄化趋势也将越加明显。今后五年劳动年龄人口中50岁以上人群所占比重将提高3.5个百分点。

人口规模减少和人口年龄结构趋于老龄化，将减少农业、制造业和服务业的劳动力供给，特别是青壮年劳动力的供给。这无疑会削弱我国农业、制造业和服务业的竞争力。

在人口数量红利快速消失的背景下，发展教育特别是STEM教育，将普遍而持续地提升人口素质和技能，特别是将提升青壮年劳动力的素质和技能，形成人口质量红利，进而抵消人口数量红利减弱对产业竞争力的不利影响。这是因为在人力资本当中，与经济增长和发展关系最直接的部分，是拥有较高STEM技能的人才。所以，大力发展STEM教育，提升人口的科学和技术能力，将在人口数量红利减少甚至消失的情况下，挖掘人口质量红利，推动劳动生产率提升。特别是，通过扎实而良好的STEM教育，劳动者将具备快速进行技能转换的能力，将具备组合性综合性技能，从而更好地适应当代技术进步、产业升级对人的技能提出的新要求。

物质资本品是另一个极其重要的生产要素。经济发展过程的一个直接表现就是人均物质资本拥有量持续增长，即资本深化。资本深化过程的一个重要特点是，人均拥有的物质资本品并非是同样复杂程度的物品的量不断堆积，而是较高技术复杂程度物质资本品的形成和对较低技术复杂度物质资本品的替代。这是因为资本深化既是一个人均量的积累过程，同时也是一个技术含量不断升级的过程。

改革开放以来我国资本深化过程不断推进，目前我国人均物质资本拥有量己经远远超过改革开放初期的水平。根据佩恩世界表9.1版本的数据，2017年我国人均物质资本拥有量是1952年的129倍，是1978年的37倍。但是，2017年我国的人均物质资本拥有量还只分别相当于韩国、日本、德国和美国的43%、41%、32%和40%。由此可见，我国未来实现高质量发展，不断追赶发达国家，还需要继续不断推动资本深化的过程，不断积累物质资本品。

这就是说，一方面，随着我国经济高质量发展和现代化经济体系的建设，各行各业物质资本品的总体复杂程度和技术含量会普遍提升，这要求各行各业劳动者的技能特别是STEM技能也需要普遍提升。另一方面，随着我国各行各业向价值链高端迈进，各行各业中处于世界领先水平或者接近世界领先水平的物质资本品的比重，会日益提高。这对劳动者技能特别是STEM技能的要求也更高。

从农业来看，机械化水平会进一步提高，信息化手段也会更广泛地使用于农副产品生产，农产品检测、储存、物流等环节的自动化程度也会提高。这都要求从事农业生产的劳动者掌握多方位的STEM技能。

制造业作为决定国家综合竞争力的核心产业，在不断攀升价值链的过程中，设备的复杂程度和技术含量更是会大幅度提高。驾驭和操作日益复杂的制造业设备，要求制造业劳动者掌握具有世界领先水平的STEM技能。

服务业作为国民经济产出占比最大、吸纳就业比例最大的产业，资本密集程度和技术密集程度也在持续快速提升。尤其是在信息革命发生以来，服务业业态和技术被深刻重塑。在仓储、物流、餐饮、住宿、科学研究、文化教育、休闲娱乐等众多行业中，日益复杂的、技术含量日益提高的物质资本品正在被广泛投入使用。所以，服務业竞争力的提升也要求其劳动者提高STEM技能。

综合来看，大力发展STEM教育，提升广大劳动者的现代科学技术能力，才能适应提升产业竞争力、建设现代化经济体系和实现高质量发展的内在要求，从而更好地驾驭、使用和维护这些技术复杂度日益升高的物质资本品，生产出更多更好的物质文化产品。

（三）以STEM教育提升单位资源环境消耗的产出

自然资源、能源是重要、稀缺甚至不可再生的生产要素。生态和环境容量也是稀缺的生产要素。正因为这些要素的稀缺性，要积累物质财富，就必须不断提高这些要素的单位消耗带来的产出。

图3-图5是我国自然资源消耗量的价值、颗粒物排放和二氧化碳排放带来的损害占国民总收入的百分比，也反映了单位自然资源消耗和生态环境空间消耗带来的产出。从这三个图可以看出，改革开放以来，我国单位自然资源消耗和生态环境容量消耗带来的产出，有了长足的增长。但是目前和最发达的经合组织国家相比，仍然存在不小差距。未来需要进一步大力提高自然资源和生态环境要素的利用效率。

另外，提高自然资源和生态环境要素单位消耗所带来的产出，也是国际社会对我国的普遍期待。为呼应这种期待，我国积极主动承担应对气候变化的义务，发布《强化应对气候变化行动——中国国家自主贡献》，确定了2030年的自主行动目标：二氧化碳排放2030年左右达到峰值并争取尽早达峰;单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%-65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右。

提高自然资源和生态环境要素单位消耗所带来的产出，涉及农业、制造业和服务业等各行各业，甚至涉及居民的日常消费行为。为了提高自然资源和生态环境要素消耗的产出，在资源环境约束日益增强的前提下，不断扩大生产，积累物质财富，提升人民生活水平，既需要通过STEM教育提升人口作为消费者的科学和技术素养，形成节约型消费模式;更需要通过大力发展STEM教育，提升人口作为劳动力所具有的科学知识水平和技能水平，直接促使劳动者在生产过程中更有效地使用自然资源和生态环境;还需要通过大力发展STEM教育提高劳动者的技能与资源节约型和环境友好型物质资本品的匹配程度;也需要通过STEM教育的发展有力而直接地促进资源节约和环境友好型技术的研发和扩散。

（四）以STEM教育推动知识资本持续积累

技术进步是人均收入持续增长的最根本源泉，是生产函数中最重要的因子。发达国家的技术进步主要依靠自身研发。后发国家在推动技术进步方面有后发优势，可以凭借技术引进和模仿，在一定时期内实现比发达国家更快的技术进步。但是随着发展水平的提升，后发国家最终也必须更多依靠自主创新。

改革开放之初，我国处在低收入国家行列，经过持续追赶，1990年成为下中等收入国家，2010年成为上中等收入国家。但是，我国创新能力不强，科技发展水平总体不高，科技对经济社会发展的支撑能力不足，科技对经济增长的贡献率远低于发达国家水平。据学者测算，目前我国经济增长中科技创新的贡献率大约为40%，而美、日、德等创新型国家科技创新对经济增长的贡献率超过70%。

我国在以往的经济追赶过程中，对发达国家的技术模仿和一定程度的自主创新发挥了重要作用。随着我国与发达国家技术差距的不断缩小，技术上的后发优势相应缩小，我国可以从发达国家模仿的技术逐步减少。

从农业领域看，我国的生物技术、育种技术、病虫害防治技术等均需要追赶发达国家。从制造业领域看，我国尖端设备、工作母机和芯片等核心零部件的技术和发达国家存在较大差距，甚至包括轴承、液压件之类的基础零部件的水平和发达国家也存在很大差距。从服务业领域看，我国的软件、商业模式等和发达国家也存在明显差距。

同时，世界范围内的新技术革命方兴未艾，我国也必须抓住机遇，加快自主创新，才能避免再一次和技术革命失之交臂，错失技术追赶机遇。

党中央高度重视创新，十八届五中全會提出：“坚持创新发展，必须把创新摆在国家发展全局的核心位置，不断推进理论创新、制度创新、科技创新、文化创新等各方面创新，让创新贯穿党和国家一切工作，让创新在全社会蔚然成风。”在四大创新领域中，科技创新处于非常特殊的地位，既是其他领域创新的结果，也是其他领域创新的前提。适应和引领我国经济发展，关键是要依靠科技创新转换发展动力。

由此可见落实创新发展理念和建设创新型国家的急迫性和重要性。而要实现创新发展目标，就必须高度重视科技人才。如果没有创新型人才特别是科技创新型人才，科技创新就是无源之水，创新发展就会沦于空谈。因此，大力发展STEM教育，形成强大的人才队伍，为我国科技和产业升级提供源源不断的动力，至关重要。

总之，大力发展STEM教育，将壮大我国建设创新型国家的人才基础。通过STEM教育可以普遍提升人口的科学和技术素养，提升其融会贯通的能力，适应当代创新的要求。将推动专职研发的科学家、工程师队伍的成长，也会推动普通劳动者的职务发明创造，有力推动科学和技术知识以及加工制造知识的积累。虽然这些积累有一部分在一定时期内会被最初发明的个人或机构所独占，但终归会成为公共知识，从而外溢到全社会，推动形成创新型国家。

大力发展STEM教育，将提高人们对现代化经济体系的适应能力。当代技术进步、产业升级对人的技能提出了两方面新的要求。一是对劳动者技能转换能力的要求越来越高。世界银行发布的《2019年世界发展报告》指出机器人将大量替换成千上万从事重复性工作的低技能岗位，那些从事“可被编码的”重复性工作的工人最容易被取代。在这种背景下，人们必须具备多样化的能力，才能相对容易地获得新的就业机会。二是多维的组合性综合性技能越来越重要，科学知识、制造知识甚至高级消费品的使用知识缺一不可，跨领域交叉而且知识迭代和进步速度很快。这就要求人们具有多门类的科学、技术和工艺知识，而且要具备自我学习的能力。

大力发展STEM教育，也是中国在国际创新型人才竞争中赢得主动的需要。由于中美经贸摩擦和美国的一些战略考虑，美国在大幅缩减我国STEM学科的学生到美国留学和工作的机会。这就要求我国必须更多依靠自己的力量培养STEM人才。此外，我国在条件许可的情况下，可拓宽国际优秀STEM人才来华留学、从事研发活动和就业的渠道，聚天下英才而用之。

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（*本課题为中国教育科学院委托研究项目（课题编号：2018STEM001）;执笔人：欧阳俊、陈昊。责任编辑：崔克亮）

STEM EDUCATION AND HIGH-QUALITY ECONOMIC

DEVELOPMENT IN CHINA

Research Group of Employment Promotion Professional

Committee of China Labor Economics Association

Abstract： STEM education plays an important role in promoting economic development. First， provide high-quality labor supply by cultivating STEM talents， so as to promote quality reform; Second， improve labor productivity through human capital accumulation， so as to promote efficiency reform; Third， promote technological innovation through the continuous accumulation of knowledge capital， so as to achieve power transformation. Experience and evidence show that STEM education in developed countries is positively correlated with their industrialization level. STEM promotes national economic growth and regional economic development， and STEM education is closely related to innovation activities.

China has made great achievements in STEM education， which has promoted its industrial competitiveness to a higher level. However， compared with the new and higher requirements of further enhancing the competitiveness of agriculture， manufacturing and service sector and achieving high-quality economic development， there is still a gap of STEM talent in China compared with developed countries. The main problems are the insufficient amount of STEM talents， the mismatch between the STEM talent structure and the needs of industrial development， and the severe shortage of sophisticated and cutting-edge STEM talents. This requires China to further strengthen STEM talent cultivation in the future.

Keywords： STEM Education; Innovative Country; High-Quality Development