美国STEM 教育政策及其启示*

张 志 袁 磊

（1.湖南第一师范学院信息科学与工程学院，长沙，410205；2.广西师范大学教育学部，广西桂林，541004）

美国STEM 教育的发展已逾30 年，从历史发展的角度来看，美国制定STEM 教育政策是出于军事和经济安全的考虑。美国认为，实施STEM 教育能使其保持领先的国际地位[1]。此外，美国STEM 教育的发展受科技、文化等因素的影响，以提高美国劳动力的综合素质和培养复合型科技人才为首要目的[2]。作为STEM 教育的开拓者，美国从1986 年发布《本科科学、数学和工程教育》报告开始，相继出台多条STEM 教育政策。除国家层面的政策以外，一些州的政府也出台了相应的STEM 教育政策，如美国印第安纳州在国家层面的《STEM 教育五年战略计划》颁布后，制定了《印第安纳州科学、技术、工程和数学（STEM）行动计划》[3]，旨在培养具备STEM 素养的学生。

经过三十余年的发展，美国的STEM 教育已经走在世界的前列，因此具有一定的可借鉴性。本研究从STEM 教育政策视角对美国2011 年以来发布的9 份STEM 教育政策进行文本分析，探究美国STEM 教育的发展特点及趋势，以期更好地促进我国STEM 教育的实施与发展。

一、美国STEM 教育政策的历史演变

随着美国对人才培养要求的不断提高，其STEM 教育经历了“STS”“STEM”“STEAM”三个阶段。为保证政策文件的前沿性，本研究选取近十年来美国各机构颁布的有代表性的9 份STEM 教育政策，详细政策文件如表1 所示。

表1 近十年美国出台的STEM 教育政策

1.从知识学习到注重学生综合素质提升

STEM 教育在发展之初的学习重点是学生对科学、数学、技术等理工科知识的掌握，忽视了对学生动手实践能力的培养。《STEM2026：STEM 教育创新愿景》提出了要使各年龄段的学习者都享有优质STEM 学习体验的目标[13]。由此可见，美国的STEM教育在逐渐完善，除了传授基本的学科知识外，更注重学生的批判性思维、创造性思维等综合素质的提升。知识学习通常表现为一种学习结果，综合素质则多体现在学习过程中，这也使得教育评价的方式发生了相应的变化。

2.从解决实际问题到STEM 专业人才培养

STEM 专业人才是指接受了STEM 专业教育、熟练掌握并能应用科学文化知识的人。一直以来，美国的STEM 教育都十分关注教学与现实世界的联系，强调学生问题解决能力的培养。当前，美国已经意识到STEM 专业人才的培养在提升国家综合竞争力方面具有重要作用，因此，美国STEM 教育委员会于2018 年颁布了《制定成功路线：美国STEM 教育战略》，该战略指出开展STEM 教育是为了培养更多的STEM 行业的从业者[14]，接受了专业教育的人员从事STEM 相关行业更具优势，具有更高的科学文化与技术水平。

3.从学校教育到学校—社区—企业联合教育

学校是实施STEM 教育的主要场所，但STEM教育仅依靠学校教育是远远不够的，还需要企业、社区以及其他相关组织机构的支持。在此背景下，美国政府越来越注重与社会组织机构之间的合作，在美国联邦政府的号召下，先后有近千个社会组织机构参与到STEM 教育中来，并取得了一定的成效。美国尝试打造一个STEM 学习生态系统，从内容上说，该学习生态系统包含课内STEM 课程和课外STEM 项目；从参与主体上来说，它包含了K-12 学校、高等教育机构、企业、社区、家庭等组织机构[15]。打造STEM 学习生态系统的目的是集合社会非营利机构的力量，共同推进STEM 教育的发展。

二、美国STEM 教育政策的特征

对美国最近十年STEM 教育政策文本编码后可产生5 个子节点，表2 为各子节点中参考点的分布情况和参考依据。

表2 STEM 教育政策子节点的材料来源及参考点数量

1.以培养学生的综合素养和能力为根本目标

通过对美国STEM 教育政策的梳理总结发现，美国的STEM 教育特别注重培养学生的综合素养和能力，具体表现为问题解决能力、自主创新能力、深度学习能力和适应未来能力，搜集的政策文件中与之相关的有6 个，参考点的数量为21。“综合素养和能力”参考点的数量最多，这也说明美国实施STEM教育的初衷是提升学生的综合素质和能力，为未来的就业做足准备。《总统备忘录》《2015 年STEM 教育法案》等文件均提到了加强综合素养的培养。

2.以开发多学科交叉的STEM 课程或项目为前提

“跨学科”是STEM 教育的典型特点，从最初关注理工学科知识的学习，到后来人文、艺术课程的融入，都体现了“跨学科整合”的理念。上述国外STEM 教育政策中体现“多学科交叉STEM 课程或项目开发”的政策材料有8 个，参考点数量为17。开发多学科交叉的STEM 课程或项目是发展STEM 教育的前提。美国联邦政府2018 年发布的《制定成功路线：美国STEM 教育战略》指出，政府将大力支持跨学科STEM 教育项目，让学生使用跨学科的知识和方法来解决问题，从而促进教育创新。这些跨学科的STEM 项目通过工程设计、科学探究的活动形式，将其他学科知识有机结合，学生既学习了各学科知识，又能提高自己的动手实践能力。

3.以多方合力为手段促进STEM 教育长期发展

有多个STEM 教育政策文件提到了“多方合力”“STEM 教育生态系统”等概念，与之有关的政策文件有7 个，参考点数量为12。STEM 教育是一项较为复杂的教育工程，要得到长期有效的发展，离不开社会各界的支持。美国率先提出了构建STEM 教育生态系统的概念，该生态系统的组建需要聚集政府部门、高校与学术机构、企业、STEM 专门机构等社会机构的力量，即“多方合力”。美国印第安纳州开始尝试整合基础教育、高等教育、企业和教育管理部门，协同开展STEM 教育，发挥他们在课程设置、教育研究、资源支持等方面的作用，为STEM 教育提供有效的系统支持。

4.重视教学评价方式创新

教学评价是STEM 教育的最后一个环节，也是关键环节。教学评价方式的选择直接影响到评价的科学性和可靠性，因此，一些国家在教学评价方式上进行创新，以寻求教育创新的突破口。与“创新教学评价方式”有关的政策文件有5 个，参考点数量为14。美国联邦教育部在《用技术支持STEM 学习的九个维度》中提出了“嵌入式评价”的概念，将数字评估嵌入STEM 教学中[16]，技术作为对学生进行评价的主体，可以为学生提供能够帮助其改进的课堂表现等信息。《制定成功路线：美国STEM 教育战略》指出，联邦政府各机构应公开STEM 项目绩效和成果，为之后的政策制定提供方向。

5.关注教育公平

教育公平一直是教育领域关注的重点问题。美国的STEM 教育体现了教育公平的理念，并为实现教育公平采取了相关举措。如开发面向所有学生的STEM 课程、整合学校—家庭—社区力量等[17]。通过这些措施，学生能够持续参与STEM 教育中的探究学习。

幼儿、妇女、残疾人、少数人种和族裔等弱势群体是解决教育公平问题要重点考虑的对象。这类人群通常生活贫困，社会地位较低，在接受教育时往往面临差别对待的问题，从事工程领域、科技领域等STEM 相关行业的比例总体偏低。为了实现教育公平，美国发布了《STEM2026：STEM 教育创新愿景》，针对教育公平问题重点提出了保障弱势群体STEM 教育质量的建议：加大幼儿STEM 教育的资金投入，完善基础设施，为幼儿STEM 教育实施提供保障；重视女生参与STEM 教育的数量和质量，从而增加女性STEM 相关行业从业者的比例。让更多弱势群体接受高质量的STEM 教育，能够有效提升他们的学科知识和综合技能，从根本上实现教育公平。

三、美国STEM 教育政策对我国STEM教育的启示

通过上述对美国STEM 教育政策文件的分析，我们可以清晰地了解到，STEM 教育在学生综合素质和综合能力培养方面发挥重要作用，将会成为未来教育的发展趋势。

1.加强顶层设计，完善STEM 教育政策

美国为实现贯通各个学段的STEM 教育，协同各州力量制定STEM 核心课程标准[18]。当前，我国一些省份已出台STEM 教育的相关政策，例如，2017年，江苏省印发了《江苏省STEM 教育项目学校建设指导意见（试行）》，明确指出将人文、艺术、社会历史等知识融入课程内容，培养学生的综合素养，这是教育改革的一次有意义的尝试和探索，为其他省份的STEM 教育发展提供借鉴。但是，我国目前还没有专门的STEM 教育管理部门，也没有制定完整的STEM 教育实施方案，这成为我国STEM 教育发展的一大阻碍，在今后的发展中，我国政府部门要加强顶层设计，制定国家层面和区域层面的STEM 教育政策[19]，以便更好地引导我国STEM 教育长期发展、科学发展。

2.变革教学方式，提升学生STEM 素养

STEM 素养包含科学素养、技术素养、工程素养和数学素养，概括来说，STEM 素养是指个体综合运用数学、科学、技术、工程和计算机等学科相关知识、技能和方法，创造性地解决综合问题的能力[20]。

对学生STEM 素养的培育是实施STEM 教育的核心目标，也是检验STEM 教育效果的重要指标。因此，我国在开展STEM 教育时，应紧紧围绕STEM 素养这一关键问题，从多个方面考察学生的学习效果。教师应更加关注学生STEM 素养的培育，主要表现在文化基础知识、自主发展和社会参与三个方面，采用的教学方式应从特定方式向多样化转变。基于项目的学习（Project-based Learning）、基于问题的学习（Problem-based Learning）都是培养学生STEM 素养的有效方式。基于项目的学习通常以小组合作的形式展开，小组成员须共同完成某一特定的项目任务，以此提升学生的合作学习能力；基于问题的学习要求学生具备一定的问题意识，从身边真实存在的问题入手，经过自主探究，培养学生的问题解决能力。作为STEM 素养的重要组成部分，技术素养主要体现在对人工智能、虚拟现实等新一代信息技术的应用上。

3.强调证据导向，提高STEM 课程开发质量

学习者在学习过程中运用相关证据进行科学探究活动，以解决实际问题，有利于培养学生的科学意识和科学素养。基于证据的学习关注学生能力层面的评价，使学习的结果更具有可检验性，这与STEM 教育的目标是相吻合的。余胜泉等人构建了证据导向的STEM 教学模式，该模式要求学生理解问题和逻辑背后所包含的学科知识和学科原理，通过推理、论证、假设和验证，建构起不同知识之间的联系[21]。未来，我们在设计STEM 教学活动时，应有意识地应用证据导向的STEM 教学模式，让学生树立严谨的科学态度。

4.构建教育评价体系，创新STEM 教育评价方式

随着STEM 教育在我国的快速发展，构建科学、合理的STEM 教育质量评价体系显得尤为重要。目前，国内学者对STEM 教育评价的研究相对较少，在评价方式的选择上没有创新，因此需要借鉴国际STEM 教育评价的经验，构建一套完备的STEM 教育评价体系。

李艳燕等人从STEM 课堂教学出发，构建了STEM 教育质量评价指标体系，包含课堂环境、课程结构、教学内容以及学生表现等四个指标[22]。与传统课程评价不同，该评价体系较为全面地评价了STEM 教育中的各个要素，突出对学生表现的评价，如问题解决、活动探究、工程设计、讨论交流等方面，主要以量表的形式展开评价，收集学生学习的数据。在信息技术高速发展的时代，我们可以采用大数据、人工智能等新型技术手段进行数据收集，辅助STEM 教育开展，使得教育评价更加及时、准确。