美国科学教育战略举措的经验与启示*

■ 王颖 范佳萍 李倩倩

1 中国科学院科技战略咨询研究院 北京 100190

2 中国科学院大学公共政策与管理学院 北京 100049

3 中国科学院大学 北京 100049

1 引言

随着世界百年未有之大变局和新一轮科技革命加速演进，围绕科技制高点和高端人才的竞争空前激烈，科学教育的重要地位和作用日益凸显。2021 年，习近平主席在“科技三会”上强调，“要更加重视人才自主培养，更加重视科学精神、创新能力、批判性思维的培养培育”。目前，我国进入新发展阶段，经济结构、人口结构发生深刻变化，全要素生产力增速放缓，迫切需要技术密集型的创新驱动经济社会发展[1]。改革与发展我国科学教育，提升全民科学素养，培养具有科学精神的创新人才，成为实现中华民族伟大复兴的基础性和战略性事业[2]。

科学教育是与传授科学知识、提升科学素养、培育科学精神、培养科技人才有关的教育活动。第二次世界大战后，美西方等发达国家一直将发展科学教育视为国家战略。布达佩斯召开的首届世界科学大会（1999 年）呼吁各国政府把改进各级各类科学教育作为重中之重。从各国实践来看，世界科技强国、教育强国均将科学教育作为国家战略。从20 世纪80 年代起，主要发达国家将科学教育作为国家发展优先事项，持续制定国家科学教育战略规划。尤其是美国从20 世纪50 年代起持续实施科学教育国家战略，这使其雄霸全球科学中心与人才中心百年之久，打破了日本学者对于科学中心每70～90 年会进行转移的理论预见[3]。相比之下，我国科学教育体系建设尚处于起步阶段。研究剖析美国发展科学教育的战略举措，构建符合我国国情、具有中国特色的科学教育体系，是我国建设科技强国、教育强国的重要战略突破口。本文采用政策文本分析方法对近年来美国实施科学教育的政策主题、政策工具等进行量化统计分析，结合挖掘的举措重点，深入探讨美国推进科学教育的实施路径，凝练对我国科学教育发展和改革的启示和建议。

2 美国科学教育政策量化分析

美国科学教育改革起源于20 世纪50 年代美苏冷战期间。1957 年，苏联发射了第一颗人造地球卫星，极大地刺激了美国。美国为了应对苏联成功发射人造卫星对国家安全造成的日益增长的威胁，开始重视培养顶尖的军事与科技人才，开启了以科学课程现代化为主要特征的大规模科学教育改革[4]。20 世纪80 年代，美国逐渐意识到科学教育不足造成科技人才严重短缺，于是科学教育的侧重点转向培养高素质的科技人才，以提升国家竞争力。1986 年，美国国家科学委员会（National Science Board，NSB）提出由科学（science）、技术（technology）、工程（engineering）与数学（mathematics）组成的STEM 教育，由此美国逐渐形成了以STEM 为核心的科学教育体系。进入21 世纪，美国加紧推进科学教育的战略化进程，将科学教育上升到国家战略高度。从2013 年开始，每5 年制定1 份科学教育国家战略规划，统筹推进美国科学教育战略目标、实现路径、资源协调等。迄今为止，美国已发布2份国家科学教育战略规划，美国国会、联邦政府机构等也纷纷出台STEM 相关法案，加大STEM 项目支持等，形成了美国科学教育的政策体系。

2.1 美国科学教育政策文本收集

本文以美国科学教育国家战略报告、进展评估报告、相关法案、教育项目等作为政策分析研究对象，通过关键词“science education”“STEM”检索美国白宫科学技术政策办公室、美国国会、美国白宫管理和预算办公室、美国联邦拨款项目管理办公室、美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）、美国教育部（Department of Education，ED）、美国能源部（Department of Energy，DOE）等官方网站，收集科学教育政策信息。1989—2022 年，美国发布了科学教育标准、STEM 教育投资进展报告、STEM 教育战略规划报告、STEM 教育战略规划进展评估报告以及实施指南，共计12 份文件（表1）。美国国会STEM 教育的提案，从2010 年起数量持续攀升（图1），其中包含已颁布的《2010 年美国竞争再授权法》（America COMPETES Reauthorization Act of 2010）和《每一个学生成功法案》（Every Student Succeeds Act，ESSA）等。联邦政府各部门逐年加大对STEM 项目的投资，由2011 年29.1 亿美元[5]增长至2021 年39.1 亿美元[6]，2021 年联邦机构中投资金额最多的是美国国家科学基金会、美国卫生与公众服务部（Department of Health and Human Services，HHS）和美国教育部，如图2 所示。本文共收集美国科学教育规划报告和重要标准文件12 份、美国国会提出的法案711 份和2021 年评估的160 个科学教育项目相关信息，进行量化分析。

图1 美国国会STEM 教育提案数量Figure 1 Number of STEM education bills introduced by the U.S.Congress

图2 2021 年美国联邦政府机构教育投资金额Figure 2 The STEM education investments by U.S.federal agencies in 2021

表1 美国科学教育规划报告及重要标准文件Table 1 Reports on the U.S.science education strategic plan and documents of science education standards

2.2 基于文本挖掘的政策分析框架

为了识别美国推行科学教育的重点举措和各举措之间的协同作用，本文对美国科学教育政策的内容进行分析，通过主题分析模型挖掘科学教育政策体系的重点内容，利用文本共现网络进一步厘清各举措之间的作用关系。具体研究思路：首先，对收集的政策信息进行文本预处理，包括分词、去除停用词、无意义词等，形成政策文本语料库；其次，计算词频- 逆文档频率（term frequency-inverse document frequency，TF-IDF），运用隐含狄利克雷分布（Latent Dirichlet Allocation，LDA）主题模型，得到政策重点主题语料集；再次，通过专家判断，本文确定的政策主题数目为4，形成美国科学教育在培养对象、参与主体、具体举措和学科领域方面的关键词。最后，本文抽取了政策文本关键词之间的共现关系。共词分析是内容分析法的一种，主要是对一组词两两统计其在同一个文件中出现的次数，以此为基础，对这些词进行聚类分析，从而反映出这些词之间的亲疏关系，分析这些词所代表的STEM 教育布局规划的结构特点[7]。一般地，关键词共现次数与词义联系之间的关系成正比关系，即共现次数较多的词之间的关系往往体现热点问题[8]。基于美国科学教育政策量化分析思路如图3 所示。

图3 基于美国科学教育政策量化分析思路Figure 3 Quantitative analysis approach of U.S.science education policy

2.3 基于主题模型的政策重点分析

根据美国科学教育政策文本信息，通过LDA模型对政策重点信息进行分类，得到科学教育培养对象、参与主体、具体举措、学科布局等4 类政策重点的关键词情况（表2）。

表2 美国科学教育政策重点内容关键词表Table 2 Key words in U.S.science education policy documents

在科学教育的培养对象方面，主要覆盖5 类人群：①本科生、研究生、博士后；②社区学院/大学教师；③K-12 教师；④PreK-12 学生；⑤非正式教育/继续教育STEM 学习者。在科学教育的参与主体方面，主要包括：大学/社区学院、K-12学校，还包括社区、研究机构/实验室、企业、博物馆/图书馆/天文馆、政府部门等，突破了传统教育局限于学校课堂的模式，体现了社会多元主体参与科学教育的格局。在科学教育的具体举措方面，政府推动科学教育最重要的举措是加大投资力度，拨款、补贴、贷款、投资被提及约4,000 次，其他重要举措包括基础研究、应用研究、K-12 课程、高等教育的课程培训、合作关系、建立国家标准等，旨在为学生构建一个立体的STEM 教育生态系统。在科学教育的学科布局方面，出现频次最高的关键词依次是工程、数学、能源、计算素养、计算机科学、数字科学和跨学科等。这与STEM 教育战略规划提出的“培养计算素养”和“让学生参与学科的融合”相契合，旨在通过富含计算技能和数字技术的STEM 教育，推动学生建立计算素养。同时，政策文件充分展现提升多样性、公平性和包容性的原则，特殊教育、少数族裔、妇女和低收入群体等关键词在政策文本中也被多次提及。

主要联邦机构投资项目所采取的举措侧重点不同，本文绘制了2021 年投资金额最多的前三家联邦机构NSF、HHS 和ED 资助的项目名称高频词云图（图4），分析了项目关于培养对象、学科领域和具体举措的概况。分析结果显示，NSF 资助的项目主要通过课程培训（59%）、支持学生参加项目研究（41%）、举办竞赛（14%）和提供实验实践机会（14%）等举措推动科学教育，其中一半项目资助高等教育阶段学生（50%），其次为K-12教 师（27%）和PreK-12 学 生（14%）。HHS 资助的项目主要通过资助学生参加生物医学领域课程培训（73%）和项目研究（68%），积累临床经验，主要培养高等教育学生（80%），少量项目也为PreK-12 学生（10%）和K-12 教师（8%）提供生物医药领域学习机会。ED 资助的项目主要通过课程培训（82%）、项目研究（18%）和奖学金资助（18%）的方式培养学习者在数学和科学等领域的基础能力，培养对象主要为PreK-12 学生（64%）和高等教育阶段学生（18%）。大多数项目的目标是提升学习者的理工科综合能力，培养公民计算素养作为STEM 教育战略的重要路径之一，受到各联邦机构的高度重视，在由NSF、HHS 和ED 资助的项目中，有较高比例的项目直接或间接地支持了计算素养路径，其中NSF 占比为95%，HHS 占比为33%，ED 占比为91%（图5）。

图4 2021 年NSF、HHS 和ED 资助项目名称高频词云图Figure 4 Wordclouds of high-frequency words of projects funded by NSF, HHS, and ED in 2021

图5 2021 年NSF、HHS 和ED 资助项目关于培养对象、学科领域和具体举措的分布Figure 5 Distribution of projects on targeted audience, disciplinary areas , and specific measures funded by NSF, HHS,and ED in 2021

2.4 基于共现网络的举措方式分析

本文绘制了培养对象、参与主体、重点举措和学科领域等4 个主题关键词节点之间的共现关系（图6）。其中，节点越大表示该词语出现次数越多，两节点之间连边越粗表示共同出现的频次越多。可以看出，“拨款/补贴/贷款/投资”“工程”“本科生/研究生/博士后”和“大学/社区学院”等多个关键词与其他词的共现程度较高，“拨款/补贴/贷款/投资”与“学校”，“拨款/补贴/贷款/投资”与“基础研究/应用研究/创新研究”，“学校”与“K-12 学生”等关键词之间两两共现度较高，这表现出联邦机构对不同主体的投资分布。各主体所面向的培养对象各有侧重，并且采取的举措也依据自身优势资源而不同。总体特点是美国STEM 教育领域拨款分布仍集中于研究和课程培训，学生与老师并重，重视高等教育，在学科布局方面重视国防、工程和数学领域，拨款针对的教育主体以中小学学校、企业和高校为主。

图6 美国STEM 教育高频关键词聚类网络关系图Figure 6 Clustering network diagram of high-frequency keywords in U.S.STEM education

进一步，本文分析了大学/社区学院、企业、研究机构/实验室、K-12 学校、社区以及博物馆/图书馆/天文馆等6 类主体在学科领域、培养对象、重点举措方面的共现关键词（图7）。其中，大学/社区学院主体在学科领域主要集中于量子科学、计算机科学、国防、航天等，培养对象主要面向“K-12 学生”和“本科生/研究生/博士后”。这表明高等教育机构对培养这些学科领域的人才具有较高重视程度，并且面向广泛的培养人群，涵盖了从基础教育到本科生和研究生阶段的学生。与之相比，企业主体在学科领域布局主要集中于人工智能、信息技术、能源等，培养对象主要是“本科生/研究生/博士后”“企业家/创新者”。企业主体更加注重人工智能、信息技术和能源等学科领域的布局，并且更加关注与现实应用相关的技能和人才创新能力的培养。研究机构/实验室主体是6 个主体中与“基础研究/应用研究”共现关系最强的主体。学科领域布局主要集中于国防、航天、能源、工程等，培养对象主要面向“本科生/研究生/博士后”。社区主体主要面向群体是“K-12 学生”和“劳动力”，发挥其服务社会功能，注重基础教育阶段科学素养和职业培训。K-12 学校主体在学科领域主要集中于数学、计算素养等，培养对象主要针对“K-12 学生”。K-12 学校将重点放在培养学生数学能力和计算素养方面，在基础教育阶段培养学生的科学技术基本素养，为未来学习做好准备。博物馆/图书馆/天文馆主体和各类培养对象之间的联系比较均衡，没有明显的学科领域偏重。

图7 美国科学教育不同参与主体与具体举措、培养对象、学科领域关键词的共现网络关系图Figure 7 Co-occurrence network diagram of the keywords related to different stakeholders, specific measures, targeted audience, and disciplinary areas in U.S.science education

3 美国科学教育政策特征分析

3.1 明确制定科学教育的国家战略，全面推进国家科学教育系统实施

美国高度重视科学教育在教育、科技、人才战略布局中的重要地位和作用，已将科学教育提升到维护国家安全的高度来制定政策。美国从奥巴马时期将科学教育作为国家教育发展优先事项，分别于2013 年和2018 年出台了STEM 教育“五年战略规划”，提出科学教育发展的战略目标、行动路径、核心内容等。2018 年，新版规划提出的战略目标是“美国要在STEM 领域的国民素养、发明创造和劳动力就业方面成为全球领导者”，从战略伙伴、学科融合、计算素养、运行透明度与责任等4 个途径确保美国STEM 教育获得成功；2019—2021 年连续3 年发布进展评估报告，促进STEM 战略按照规划实施。

美国科学教育得以有效地综合性谋划和体系化推进，与其具有层级分明的管理机构以及各部门间的协同合作密不可分。2011 年，联邦政府依据《2010 年美国竞争再授权法》成立了STEM教 育 委 员 会（Committee on STEM Education，CoSTEM），隶属于美国国家科学技术委员会（图8），其主要职能是制定美国科学教育“五年战略规划”，定期开展项目审查和评估，建立信息公开机制和问责机制，推进规划落实。CoSTEM 下设STEM 教育协调委员会（Federal Coordination in STEM Education，FC-STEM）和6 个跨机构工作组（Interagency Working Group, IWG），统筹协调美国商务部、美国国防部、美国能源部等14 个成员单位工作落实。美国白宫科学技术办公室分别于2020 年12 月和2021 年12 月发布了《联邦STEM 教育战略规划进展评估报告》，其中公布了CoSTEM 对前一财年成员机构投资的STEM 项目的评估结果，以确保投资项目实现教育战略规划目标。

图8 STEM 教育委员会（CoSTEM）的组织架构Figure 8 Organizational structure of the Committee on STEM Education (CoSTEM)

3.2 发挥校内外不同主体的优势，构建正式和非正式教育协同育人生态

发展和丰富战略伙伴关系是美国实现科学教育目标的首要路径。美国的STEM 教育政策设计中强调政府联合学校、科研机构、企业、科技社团等社会各界，汇聚多方资源，构建社会多元主体参与的STEM 教育模式，将学校正规学习和非正式学习的机会融为一体。正式和非正式科学教育的协作有效丰富了课堂学习活动和资源，形成了科学教育共同体。校外机构、校外项目等相较于规范化的学校内科学教育，提供的均是较为松散的非正式科学教育，更加突出富含科学知识、科学文化的场景设计，重视激发学习者的自我导向性。

STEM 教育的各主体立足于自身在教育系统中的使命与定位，参与到STEM 教育活动中，共同构成全流程、立体化的科学教育生态，推动正式和非正式的科学教育，拓展和丰富每一个学习者的教育和职业过程。政府机构的职责是制定和实施教育机构管理、互动和交流的指导方针，对其他主体进行调控。资助机构一般有公共资金或私人资金两个来源。其中，公共资金通常来自支持教育战略规划的联邦政府机构，例如，美国教育部、美国能源部和美国国家科学基金会等。私人资金也发挥着重要作用，例如，梅琳达·盖茨基金会和霍华德休斯医学研究所长期致力于推动科学教育发展。大学和科研机构面向K-12 学生，提供教学和研究的教师资源和基础设施服务；面向本科生和研究生提供研究经验和实习机会，使其更好地过渡为合格的劳动力。科技社团通过协调多领域专家，参与国家科学教育标准制定，开展STEM职业培训和资格认证承担社会公共责任。2021 年，美国科学促进会（American Association for the Advancement of Science，AAAS）在美国国家科学基金会“改善本科STEM 教育计划”（Improving Undergraduate STEM Education，IUSE）的支持下，为主要教育工作者、研究人员和评估人员提供传播创新和基于实证的实践机会。企业界联合政府部门、大学、基金会等通过举办STEM竞赛活动、培训、设立奖学金和提供实习机会等参与科学教育。Google 能够长期保持创新活力与其注重STEM 教育关系密切。Google 在计算机科学、人工智能和工程等领域开发“教育工作空间”为K-12 学生和教师提供免费课程、教学工具和图书馆资源，设置研究生奖学金项目，并通过“学徒制”和实习项目帮助毕业生进入职场做好准备。

3.3 制定科学教育国家标准体系，促进跨学科知识融合式学习

美国以制定科学教育“标准”为核心，牵引科学教育范式改革。美国从20 世纪80 年代启动了“2061 计划”，历时11 年，先后建立起科学知识体系框架《面向全体美国人的科学》，与人的认知能力结合出台《科学素养的基准》，发布第一版《国家科学教育标准》。2011 年，美国科学教育的改革同样是先制定《K-12 科学教育框架：实践、跨学科概念、学科核心思想》；2013 年，基于该知识框架出台了《下一代科学标准》，该标准作为21 世纪美国进行科学教育的纲领性文件，也成为世界各国研究与学习的对象。

当前，新一轮科技革命突飞猛进，科学研究范式正在发生深刻变革，学科交叉融合不断发展。打破学科界限，构建跨学科知识融合的科学教育标准，是科学教育改革的关键，也被美国视为实现国家科学教育战略目标的重要路径之一。美国在《K-12 科学教育框架》和《下一代科学标准》设计中，进行了跨学科整合，打破了数学、科学、技术和工程学科之间的壁垒，将不同学科知识融合为一个相互联系、融会贯通的整体。科学标准制定中将“科学探究/科学实践”作为科学教育的基本范式，已经成为当今科学教育的引领性方向，强调学习者在学习环境中发挥认知主体的作用，帮助学生将不同科学领域中相互关联的知识组成连贯的、条理清晰的、基于科学的对客观世界的认知，其增强学生对科学核心概念和共通概念的深层次理解，提升跨学科交叉的知识融合和创造能力。截至2022 年，美国45 个州和特区（学生人数占美国学生的71%）的教育标准受到《K-12科学教育框架》和《下一代科学标准》的影响；其中20 个州和华盛顿哥伦比亚特区（占美国学生36%以上）已经采用了《下一代科学标准》，24个州（占美国学生35%）根据《K-12 科学教育框架》中的建议制定了自己的标准[9]。2013 年，《下一代科学标准》发布以后，英国、德国、法国、日本以及欧盟等国家和地区，均不同程度地对科学教育标准或科学课程标准进行了调整和变革。

3.4 将计算素养作为STEM 教育核心内容，适应数字化时代的人才需求

美国深刻意识到数字化时代培养公民计算素养对培养高质量创新人才具有举足轻重的作用。2018 年，美国发布的新版国家科学教育战略规划首次将“数字素养”和培养学生的“计算思维”作为STEM 素养的核心内容，提出将计算技能、计算思维、数字素养融入全面的教育体系中，使每个学习者均能够通过使用数据和逻辑来评估信息、分解问题并制定解决方案。同时，拓展数字教学平台的使用，通过开放式在线课程、远程学习技术、移动学习应用程序以及各种其他数字学习平台等，提升科学教育的多样性和包容性。新技术对教育的影响是巨大的，其改变了传统的学习方式和学习环境。2023 年3 月，GPT4 发布后，可汗学院（ Khan Academy）已使用GPT4 为其人工智能助手“Khanmigo”提供技术支撑，开展STEM 个性化、互动式学习，提升STEM 教育的学习效率和兴趣。

针对“培养计算素养”这一总体路径，CoSTEM 专门设立了计算素养跨机构工作组，致力于促进数字平台使用，推动成员单位开展落实，构建多部门联动推进计算素养的合作机制。2020年联邦STEM 投资清单中，共有119 个项目直接或间接地支持了计算素养路径，并且在2020 财年的总投资额为23.2 亿美元[6]。投资这些项目的机构包含美国国家科学基金会、美国卫生与公众服务部和美国能源部等。STEM 教育协调委员会（FC-STEM）进行意见征询，明确计算素养定义，建立统一标准和精准度量联邦机构的行动。计算素养跨机构工作组协助各机构就计算素养定义达成共识并统一行动方向，推动数字平台建设和工具方法的应用。同时，FC-STEM 促进各机构与教育界合作，提升数字素养和推广网络安全。2020 年11 月，美国国家科学基金会（NFS）发布了数据科学团队计划的提案征集，计划奖励高达1,200万美元[6]。NSF 通过该计划促进公民的数据素养，并为现有劳动力提供数据科学培训。美国国立卫生研究院（National Institutes of Health，NIH）自2018 年通过《NIH 数据科学战略规划》（NIH Strategic Plan for Data Science）以来，将计算技能和负责任的数据使用原则纳入其本科生和研究生的所有课程来提升下一代研究人员的计算素养[9]。美国教育部举办多次网络研讨会，旨在将新兴技术整合到教学实践以及在线和混合教学中。美国国防部为K-12、本科生和研究生提供多种与计算素养相关的计划和活动。联邦部门还为具备计算技能的学生提供实习和就业机会。美国国家海洋和大气管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）通过Pathways 计划雇佣了70 多名计算能力突出的学生。美国各联邦机构高度重视培养计算素养，并积极采取一系列举措推动这一路径的实现。

4 启示建议

近年来，美国明显加大了对科学教育的重视和投入，尤其是美国卫生与公众服务部、美国国防部和美国国家科学基金会资助了大量的科学教育项目，已经将科学教育上升为国家战略。大力发展科学教育成为美国确保其全球竞争力的关键举措。面对党的二十大提出的高质量科技创新人才自主培养的新要求，我国应以推进科学教育改革为牵引，带动我国教育系统性变革，从以传授知识为主转变成以培养创新能力为主的教育范式。我国科学教育改革应以提升全民科学素质和培养科技创新人才为主线，以构建中国特色的科学教育体系和育人模式为着力点，以促进常态化科教协同和校内外协同为支撑，将科学精神培养和科学素养提升贯穿科学教育全过程，融入国民教育体系各领域各环节，推动科学教育实现创新性发展、突破性提升，有力服务世界重要人才中心和创新高地建设，为建设世界科技强国和教育强国奠定坚实基础。

4.1 制定我国科学教育改革和发展战略规划

对标我国2035 年基本实现社会主义现代化目标，瞄准建设教育强国、科技强国、人才强国对教育、科技和人才的需求，加强顶层设计，明确科学教育的重要地位作用，对未来我国科学教育发展和改革进行总体部署。一是制定科学教育改革与发展战略规划，发挥国家发展规划的战略导向作用。明确近期与远期目标，明确政府与国家各部门在科学教育中的责任。二是建议成立国家科学教育委员会，作为常设的科学教育统筹协调机制，建立政府部门间、政府与社会、教育与科研协同的工作机制。三是建议加大国家对科学教育的投入，增加科学教育人才的培养规模，支持对多种形式高质量公共教育资源开发；设立科学教育研究专项经费，尤其要加强对科学教育的长期实证研究。

4.2 构建具有中国特色的科学教育标准体系

打破学科界限，构建中国特色的科学教育标准，是科学教育改革的关键，有助于规划我国未来科学教育的行动路线。一是建议破除学科壁垒，根据科学发展的时代特征，按照不同阶段人的认知水平建立知识结构框架，要体现民族的特点，要关注科学和技术的结合，要关注好奇心驱动的科学研究和国家使命驱动的科学研究，构建具有中国特色的科学教育标准体系。二是要明确不同学段的科学教育培养目标，制定为达到此目标所需要的课程标准，要注重大、中、小、幼各阶段的衔接与贯通。三是明确教师职前培养与职后培训标准，指导和支持师范院校、综合大学和科研机构，以及专业机构开展教师培养与培训。四是制定科学素养导向的多元评价标准，要从单一地注重学业成绩和知识考察转向关注学生潜在能力和综合素质表现。

4.3 构建以人的能力培养为核心的教育范式

全球教育趋势正在从近200 年来以知识传授为核心的教育范式转变成以人的能力培养为核心的教育范式。我国科学教育改革应该顺应教育发展规律，尊重人才成长规律，创新人才培养模式。一是改变以知识传授为核心的教育观念，大力推行“探究-参与式”的学习方式。创造真实场景的学习实践，打破学科界限，广泛开展以项目为纽带的、基于任务式的学习，强化科学思维训练、提升解决问题的能力。二是鼓励和支持跨学科或交叉学科人才培养探索与实践，培养学生跨学科学习能力。通过加大培训、奖学金等方式，扩大跨学科研究问题的支持，并将跨学科概念融入基础教育和高等教育阶段的标准体系构建。三是为应对智能化时代的挑战，从基础教育到高等教育各学段，加强学生的计算思维和数字素养培养。鼓励教育研究人员、从业者和技术专家组成跨学科团队，加大提升学生计算素养的课程开发、教师培训、数字平台和产品研发等投入强度和研究支持。

4.4 健全多元主体协同育人的科学教育生态

重视校外学习环境的育人功能，建立校内外主体协同育人机制，纵向贯穿不同年龄段的受众，横向拓展不同学科内容的整合，形成多元协同发展的生态体系。一是明确各级政府、中小幼各级学校、大学与科研机构、科技组织、企业及科技场馆等各类组织在科学教育中的社会责任，鼓励建立校外科学教育基地，打造科学教育的“第二课堂”。二是丰富科学实践资源建设，鼓励科研系统和各类场馆等校外机构，研究开发优质科学教育公共资源与产品，如视频、音频、VR、AR、元宇宙等形式。学校以购买社会服务的形式扩充学习内容，鼓励学校设立科教产品的创新研发中心。三是推出科技成果教育转化激励机制，探索推进国家科技计划项目成果与科学教育的对接机制，建立国家实验室、全国重点实验室、大型科学设施面向各类学校开放与服务的制度。