STEM教育的前期政策报告

1983年，美国优质教育委员会出版了著名的报告《国家在危急中，教育改革势在必行》，主要针对美国中小学（K-12年级）的教育问题及其改革，揭开了美国始于上世纪80年代的教育改革序幕。1986年3月，美国国家科学基金会（NSF）发布了名为《本科科学、数学和工程教育》的研究报告，可视为美国高等教育领域中与《国家在危急中》具有同等地位的著名报告，也被认为是美国STEM教育方面的第一份报告。时隔10年，美国国家科学基金会在1996年又发表了名为《塑造未来：科学、数学、工程和技术本科教育新期望》的报告，对1986年报告公布10年来的美国科学、数学、工程和技术领域本科教育进展进行回顾和总结，并针对新的形势和问题提出明确的政策建议。同年，国家科学院的国家研究委员会（NRC）还公布了名为《从分析到行动：科学、数学、工程和技术本科教育》的研讨会报告。

需要特别指出的是，第一，最初提出STEM教育，着重针对的是大学本科教育，也即重点关注本科科技专业人才的培养，这与竞争力人才培养密切相关。第二，四个学科领域的名称排列最初依次是科学、数学、工程和技术（sciences， mathematics， engineering， and technology），其英文缩写为SME&T。也就是说，在上世纪90年代的文献中还未见有STEM排列的英文缩写。但在由Project Kaleidoscope机构于2002年编辑的《支持本科科学、技术、工程和数学的行动建议》的报告中，则可以看到STEM一词的出现和多次使用，其中最为显著的是报告标题即为STEM的排列。

尽管1996年的《塑造未来》报告在探讨SME&T教育连续体时提及过中小学教育，即“本科SME&T教育依赖于来自K-12年级的学生……同时还为K-12年级教育系统培养教师”，但真正且全面论及美国中小学STEM教育的重要政策研究报告，就笔者目前所见，是2007年美国国家科学基金会发布的《国家行动计划：应对美国STEM教育体系的重大需求》和美国州长协会发布的《拟定STEM教育议程》两份重要文献。阅读和研究这些最早主要涉及中小学STEM教育的报告，可以看到美国当前中小学STEM教育的不利现状、实施STEM教育的积极意义以及STEM教育的未来走向等基本内容。

《国家行动计划》在分析行动计划的背景时指出：“美国拥有世界上最具创新性和技术性的经济，然而其STEM教育体系却无法保证所有美国学生作为21世纪的劳动力获得成功所需要的技能和知识”，“在当前的教育体系中，美国学生未能掌握获得成功所必备的STEM知识”，“其危险之处就在于美国人或许没有足够的科学、技术或数学知识，因此既无法对我们周围正在形成的知识经济作出重大贡献，也无法从中充分受益。”《国家行动计划》认为必须解决如下两个方面的挑战，而这些挑战也正是目前美国中小学STEM教育的问题之所在。

第一，当前美国的STEM教育在横向上（各州之间）和纵向上（各年级之间）都不协调。在横向上，不同学校体系中的STEM内容标准以及这些内容的讲授顺序大不相同，有关成功的指标和对成功的期望也不尽相同。在纵向上，学生在校的STEM学习几乎很少有系统性或者根本没有系统性。学生在小学和初中的学习过程中并未掌握好主要的概念，这就影响到他们在高中时掌握系统的概念，而且许多高中提供的课程还没有启发性和系统性，缺乏严谨性，并且是过时的、没有预见性的。由此产生的直接后果就是近30%的高中毕业生进入大学时没有做好课程准备，抑或进入工作岗位时缺乏雇主所要求的数学、科学和技术技能。

第二，美国长期缺乏做好充分准备、能够有效教授STEM学科的合格教师。受过STEM专业训练的人员通常并不选择教师职业，中小学教师在接受职前培训时没有获得足以从教的STEM知识技能。对于接受过STEM专业训练的人来说，相比于教师行业，就业市场为非教师职业提供了更高的工资和更好的工作环境。

《拟定STEM教育议程：州级行动之更新》在详尽分析“系统中的薄弱环节”前简明扼要地强调了美国各州都十分关注的如下五大问题（其中四大问题直接与中小学教育相联系）：一是各州的数学标准和科学标准不一致，二是合格的一线数学教师和科学教师缺乏，三是大学的STEM学习缺乏准备，四是未能激发学生对数学和科学的兴趣，五是高等教育体系未能满足STEM工作的需求。

这样的STEM教育现状显然与美国社会赋予STEM教育及STEM人才的重要意义相脱节，因为“在21世纪，由于我们面临全球化和知识经济带来的优势和挑战，科学和技术创新已经变得日益重要。为了能在信息化和高度科技化的社会中取得成功，所有学生必须发展STEM教育素养，而且要远远超出过去所认可的程度，尤其需要在国家教育体系的各个层次中日益强调技术和工程教育”。

因此，确保国家STEM教育体系的连贯性以及确保学生由受过良好培训且高效的STEM教师教授，就成为《国家行动计划》针对当前美国STEM教育体系面临的两大挑战而提出的两项主要建议。而美国州长协会在其2011年的《拟定STEM教育议程：州级行动之更新》报告中则提出了各州STEM议程的两大目标：一是增加准备进入大学在STEM 领域深造以及在这些领域寻求职业发展的学生数量（尽管这一目标表面看是针对高等教育的）；二是提升全体学生掌握STEM基础知识的精熟度，包括那些未来不会从事STEM工作或不会进入相关专业深造的学生。《拟定STEM教育议程》认为，这两大目标均旨在提升美国经济的全球竞争力。“一支缺乏充足的STEM技术熟练者的劳动力队伍，在“发现”“创新”“迅速适应”成为成功的必备要素的经济全球化背景中，将因缺乏竞争力而面临财富停滞甚至减少的境况。为了确保美国不致落后，州长、教育领导者和各级政策制定者都在呼吁全国的学校——下自幼儿园上至大学，均以STEM教育为新的重心。”

此外，美国总统科技顾问委员会在2010年向总统提交了《培养与激励：为美国的未来实施K-12年级STEM教育》报告，提出美国政府最应采取的明确行动建议，以确保美国在未来几十年内保持STEM教育的领袖地位。报告提出的建议主要集中在如下方面：

第一项，关于教师。在未来10年招收和培养10万名优秀的STEM教师，并通过创建STEM名师团队，确认和奖励最优秀的5%的STEM教师。（建议2和建议3）

第二项，关于学生。通过非正式教育环境让学生创建计划和寻找灵感，联邦政府将支持开发一系列高质量的基于STEM的课外项目和拓展性日常活动。（建议5）

第三项，关于学校。未来10年创建1000所专注STEM教育的新学校，其中200所高度专注STEM教育的新型高中以及800所专注于STEM教育的初中和小学。（建议6）

第四项，关于课程标准。支持各州主导在STEM学科开发共同核心标准，以实现标准共享。（建议1）

第五项，关于教育技术。运用技术以推动创新，要实现K-12年级教育技术的效益，要对研究和开发进行积极投资，以创建普适的技术平台，以及精心设计并通过验证的综合性“深度数字化”教材范例。（建议4）

第六项，关于国家领导。确保联邦层面的更有力的领导和一致的策略与协作，以支持K-12年级的STEM教育创新。（建议7）

综合以上若干重要政策报告内容及其所提之建议，我们至少可以看到美国中小学STEM教育未来的基本走向以及一些量化目标：

一是确保STEM教育体系的连贯性。STEM教育体系的连贯性意味着STEM科目所教授的内容、教授的时间与教授的对象是一致的——横向上，在各州之间是一致的；纵向上，从“前幼儿园”阶段到大学或职业学院的各个年级也是一致的。

二是足够数量的合格的STEM教师。“在未来10年招收和培养10万名优秀的STEM教师，并通过创建STEM名师团队，确认和奖励最优秀的5%的STEM教师”的量化目标由此而被提出。

三是创建特别关注STEM教育的新型学校，即1000所专注于STEM教育的新学校。

四是充分重视非正式教育系统对于促进STEM教育的积极意义，甚至提出了构建包括正规学校教育和非正式教育在内的STEM学习生态系统（STEM Learning Ecosystem）。

STEM教育的国家战略、

立法保障和未来愿景

为了更为有效地确保STEM教育的有序发展，美国国家科学技术委员会在2013年5月公布了尤为关注STEM发展重点和实施路线图的《联邦STEM教育五年战略规划》（以下简称《联邦战略规划》）；美国国会在2015年10月通过了《2015年STEM教育法》；美国教育部则在2016年颁发了展示美国STEM教育未来发展的《2026年STEM教育愿景》。

战略规划。《联邦战略规划》首先明确指出STEM教育对美国科学发展和创新的重要性，并用一系列数据简要阐明美国当前在STEM教育领域存在的不足，强调构建STEM素养社会的重要意义。

《联邦战略规划》特别指出实施STEM教育及其结果的如下战略构想：一是美国拥有合格的、日益多样化的STEM劳动大军，能够在STEM相关产业引领创新并满足STEM教育委员会各联邦机构的人才需求。二是美国学生能够享受极好的P-12年级、大学以及非正式的STEM教育和学习的机会。三是将联邦STEM教育项目建立在证据的基础之上，同时为了在重点领域获得最大效果而对其进行协调。

为了实现这一构想，《联邦战略规划》提出了如下五个STEM教育战略重点领域：一是改进STEM教学，在2020年前，培养10万名优秀的K-12年级STEM教师，并对现有STEM师资力量予以支持。二是提高和维持青少年及公众对STEM的参与度，在高中毕业之前，每年把有真实STEM体验的学生人数提高50%。三是丰富本科生的STEM经验，在未来10年，增加100万名具有STEM相关学位的毕业生。四是改善对过去较少参与STEM领域的群体的服务。在未来10年，增加来自过去较少参与STEM的群体的学生数量，帮助更多学生获得STEM学位，同时提升女性对STEM领域的参与度。五是设计研究生教育，储备未来的STEM人才，为STEM研究生人才提供基础研究和应用研究的专业知识，掌握国家重点领域所需专业技能的机会。

教育立法。美国从立法角度保障教育改革或教育事项的顺利进行，最著名的当属美国国会因1957年苏联人造卫星上天而于1958年通过的《国防教育法》，旨在加强科学、数学和外语教育，这对20世纪60年代和70年代美国基础教育领域的课程改革和教育质量提升产生了十分重要的影响。

2007年8月，美国国会还通过了《美国竞争法》，以确保美国的人才培养并促进国家的创新和竞争力。该法有关教育的内容主要涉及教师教育、外语教育、本科生和研究生奖学金计划以及STEM教育。这是笔者目前所见最早从立法角度涉及STEM教育，或者说在《国防教育法》涉及科学和数学的基础上又增加了技术和工程。时至2015年10月，美国国会更是通过了内容更为具体的《2015年STEM教育法》，从专项立法的角度对STEM教育的实施给予保障，是“一部关于界定STEM教育以将计算机科学包括在内并支持国家科学基金会现有各项STEM教育计划的法律”。该项立法主要涉及如下三方面的内容：

一是对STEM教育作出了明确界定。术语“STEM教育”是指科学、技术、工程、数学等学科的教育，其中还包括计算机科学的教育。二是对非正式STEM教育给予支持，要拨款支持“为改进STEM学习效果和对STEM参与程度而进行的关于创造性校外STEM学习和新出现的STEM学习环境的研究和开发”以及“有关促进非正式STEM教育领域发展的研究”。三是涉及资助参与研究生教育项目的“诺伊斯奖学金计划的修正”，使得此项奖学金项目有助于教师修读与STEM学科相关的硕士学位课程，而《美国竞争法》第511条的条目名即为“罗伯特·诺伊斯教师奖学金项目”。

创新愿景。2016年9月，美国教育部联合美国研究所（American Institutes for Research），发布《2026年STEM：STEM教育创新愿景》（STEM 2026： A Vision for Innovation in STEM Education）报告（以下简称《创新愿景》），对美国STEM教育的未来发展提出六大愿景并指出实现这些愿景所将面临的八大挑战。

早在2015年初，美国教育部和美国研究所就组成项目组（project team），开始启动提出STEM教育愿景的项目活动，前后召开过四次 “建构2026年STEM愿景”的专家研讨会。正是在一系列研讨活动以及如何促进STEM教和学最新研究成果的基础上，项目组正式完成了研究任务，提出STEM教育的宏伟愿景，出版了名为《2026年STEM：STEM教育创新愿景》的报告。报告认为提出愿景仅仅只是一个起点，包括决策者、研究者、教育者和产业界领袖们以及更广泛公众在内的利益相关者群体需要在此基础上共同努力。报告提出的六大愿景相互关联，力求在实践共同体、活动设计、教育体验、学习空间、学习测量以及社会文化环境等方面促进STEM教育的发展，确保各年龄段的学生以及各种类型的学习者都能享有优质的STEM学习体验，解决长期存在的STEM教育公平问题，从而保持美国的竞争力。六项愿景的具体名称如下所述：参与度高且网络化的实践共同体；可获取包含特意设计的游戏和风险的学习活动；运用跨学科方法解决“重大挑战”的教育体验；创新技术支持的灵活且包容的学习空间；创新且可操作的学习测量；促进STEM教育多样性和多重机遇的社会文化的形象及环境。

基本上与六大愿景相对应，STEM愿景报告分析了实现这些愿景所面临的八项挑战。这些挑战依次表述为：与促进教育公平密切相关的挑战一；与构建网络化的实践社区密切相关的挑战二；与认同失败和尝试挫折密切相关的挑战三；与幼儿教育密切相关的挑战四；与跨学科学习密切相关的挑战五；与运用新教育技术密切相关的挑战六；与更为全面和包容的评价机制密切相关的挑战七；与排除STEM中的历史偏见密切相关的挑战八。

从揭开20世纪80年代美国教育改革序幕的《国家在危急中，教育改革势在必行》（1983）和《本科科学、数学和工程教育》（1986）的报告开始，到90年代《塑造未来：科学、数学、工程和技术本科教育新期望》（1996）和《从分析到行动：科学、数学、工程和技术本科教育》（1996）的回顾和总结性报告，再到2007年国家科学基金会的《国家行动计划：应对美国STEM教育体系的重大需求》和美国州长协会的《拟定STEM教育议程》，我们基本可以看到美国对STEM教育在基础教育和高等教育领域之关注的大致发展脉络。总统科技顾问委员会此后在2010年和2012年提交给总统的《培养与激励：为美国的未来实施K-12年级STEM教育》和《致力于超越：再培养百万名STEM领域大学毕业生》两份报告，分别涉及了基础教育和高等教育，是对美国前总统奥巴马向科技顾问委员会提出“研制政府最应采取的明确行动建议，以确保美国在未来几十年内保持STEM教育领袖地位”之要求的回应。也正是在以上诸多学术报告和政策文件及其提出的各种建议的基础上，美国国家科学技术委员会在2013年5月公布了尤为关注STEM发展重点和实施路线图的《联邦STEM教育五年战略规划》，而美国国会在2007年通过的《美国竞争法》以及2015年10月通过的《2015年STEM教育法》则对加深认识STEM教育及其实施给予了立法保障；而美国教育部则在2016年颁发了《2026年STEM教育愿景》，为人们展示了一幅美国STEM教育未来发展的美好图景。

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