美国STEM教育的探析及启示_李慧

收 稿 日 期 ：２０１６－０６－１０ 基金项目：中国博士后科学基金第５９批面上资助（２０１６Ｍ５９１６９２）；上 海 师 范 大 学 人 文 社 科 研 究 一 般 项 目 （Ａ－０２３０－１５
－００１０３３） 作者简介：李 慧，河南洛阳人，上海师范大学生命与环境科 学 学 院 师 资 博 士 后 ，教 育 学 院 博 士 后，主 要 从 事 生 物 课 程 与
中 图 分 类 号 ：Ｇ５１１ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００４－８６３４（２０１６）０５－０１４４－（０９） ＤＯＩ：１０．１３８５２／Ｊ．ＣＮＫＩ．ＪＳＨＮＵ．２０１６．０５．０１８
美国 ＳＴＥＭ 教育的探析及启示
李 慧１，２，王 全 喜１，张 民 选２
（１．上海师范大学 生命与环境科学学院，上海 ２００２３４；２．上海师范大学 国际与比较教育研究院，上海 ２００２３４）
当今美国仍处 于 世 界 创 新 的 领 先 地 位，美 国 国内对 ＳＴＥＭ 领域的职业岗位需求颇大，但却面 临公民中缺少合 格 求 职 者 的 困 境，导 致 美 国 不 得 不雇用其他 国 家 的 求 职 者，［１］这 显 然 不 利 于 维 护 美国公民的 利 益 和 社 会 稳 定。 同 时，其 他 国 家 的 科技腾飞与赶超致使美国在科技创新领域的优势
教 学 论 、比 较 教 育 研 究 。 王全喜，河南台前人，上海师范大学生命与环境科学学 院 教 授，植 物 种 质 资 源 开 发 中 心 主 任，主 要 从 事 水 生 生 物学研究。 张民选，江苏吴江人，上海师范大学国际与比较教育研 究 院 教 授，教 育 部 国 际 教 育 研 究 基 地 主 任 ，主 要 从 事 比 较 教 育 、教 育 政 策 等 研 究 。
从 ＳＴＥＭ 教育诞生至今，美国政府相继出 台 了多项政 策 和 法 案 推 动 ＳＴＥＭ 教 育。 为 了 扩 大 ＳＴＥＭ 教 育 机 会，２００８ 年 新 建 了 １００ 所 包 容 性 ＳＴＥＭ 高 中 学 校 （ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ ＳＴＥＭ ｓｃｈｏｏｌｓ），［２０］ 不以 筛 选 ＳＴＥＭ 专 业 高 分 学 生 或 培 养 精 英 为 目 标，重在发展 学 生 的 ＳＴＥＭ 专 业 特 长，帮 助 学 生 做好 在 ＳＴＥＭ 院 校 成 功 学 习 所 需 的 数 学 和 科 学 经验准备。［２１］除在德克萨斯州 （Ｔｅｘａｓ）、俄 亥 俄 州 （Ｏｈｉｏ）、北 卡 莱 罗 纳 州 （Ｎｏｒｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ）等 各 州 建 校外，还 建 立 了 多 个 州 联 合 的 ＳＴＥＭｘ 网 络。［２２］ 奥 巴 马 总 统 执 政 后 ，又 发 布 增 设１０００ 多 所 ＳＴＥＭ 学校，其中 包 括 ２００ 所 高 中 学 校，［２３］以 提 高 广 大 美国民众的 ＳＴＥＭ 素养，应对未来国家面临的 能 源、健 康、环 境 和 安 全 的 挑 战。２０１５ 年 第 一 部 有 关 ＳＴＥＭ 教育 的 法 案 正 式 落 地，《２０１５ＳＴＥＭ 教 育法》（ＳＴＥＭ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ａｃｔ ｏｆ ２０１５）对 ＳＴＥＭ 教育的概念做了明确说明，指出 ＳＴＥＭ 教育是科 学 、技 术 、工 程 、数 学 等 学 科 的 教 育 ，还 包 括 计 算 机
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第５期 上海师范大学学报（哲学社会科学版） ２０１６年
科 学 的 教 育 。２０１６ 年 ，奥 巴 马 政 府 已 获 得 超 过 １０ 亿美 元 的 私 人 投 资 用 于 提 升 ＳＴＥＭ 教 育，有 ３０ 亿美元的总统预算用于ＳＴＥＭ 专项，相比于２００８ 年，美国每年新 增 工 程 师 达 ２５０００ 名，同 时，高 等 院校 也 做 出 ３５０ 多 项 承 诺 用 于 帮 助 女 性、少 数 族 裔等弱势 群 体 学 生 获 得 ＳＴＥＭ 学 位。［２４］２０１７ 年 将 重 点 提 升 ＳＴＥＭ 教 育 质 量，增 加 获 取 严 格 ＳＴＥＭ 课 程 的 机 会，消 除 歧 视，为 弱 势 群 体 学 生 提供ＳＴＥＭ 学习机会。此外，美国还制定了２０２２ 年新增１００万 ＳＴＥＭ 毕业生的目标，鼓励所有学 生参与 ＳＴＥＭ 教 育，以 满 足 国 家 对 ＳＴＥＭ 劳 动 力的需求和培养出具有 ＳＴＥＭ 素养的公民。［２４］
摘 要： 全 球化加速了创新驱动经济发展升级，刺激美国将 ＳＴＥＭ 教育提升到了国家 战略高度，并通过立法提升全民的 ＳＴＥＭ 素养。历经近３０年的发展，ＳＴＥＭ 教育受到全美各 阶层的广泛关注。基于一体化 全 方 位 立 体 式 的 建 设 模 式，ＳＴＥＭ 教 育 发 展 迅 猛，也 带 动 了 课 程建设与评价、教师教育、职业教育等变革，对国 内 教 育 改 革、经 济 发 展、社 会 公 平 和 人 力 资 源 储备产生了积极影响。美国的 ＳＴＥＭ 教 育 实 施 对 中 国 开 展 ＳＴＥＭ 教 育、发 展 科 学 教 育 和 培 养创新型人才具有启示作用。借 鉴 美 国 ＳＴＥＭ 教 育 成 功 经 验，中 国 需 要 走 ＳＴＥＭ 教 育 本 土 化路线，加强学校教育各学段中科技创新人才培养体系的连贯性 ，强化政府在教育与人才战略 中 的 积 极 导 向 作 用 ，加 快 立 法 建 设 ，鼓 励 企 业 界 等 社 会 单 元 积 极 参 与 到 教 育 发 展 与 人 才 建 设 的 工程中。 关键词： ＳＴＥＭ 教育；美国；本土化；人才政策
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李 慧，王全喜，张民选：美国 ＳＴＥＭ 教育的探析及启示
能 和 素 养 ，培 养 职 业 兴 趣 以 提 升 个 体 的 竞 争 力 。［３］ ＳＴＥＭ 教育 诞 生 于 美 国，在 近 ３０ 年 的 发 展
历程中逐 渐 完 善 与 成 熟。 中 国 对 ＳＴＥＭ 教 育 的 研究主要以美国为范式，通过介绍美国 ＳＴＥＭ 战 略的相关政 策、法 案，剖 析 了 美 国 推 行 ＳＴＥＭ 教 育的动机、ＳＴＥＭ 教育 的 内 涵 及 其 实 施 的 组 织 保 障等。 随 ［４］［５］ 着 对 ＳＴＥＭ 教 育 的 研 究 不 断 深 化， 国内 学 者 逐 渐 将 美 国 ＳＴＥＭ 教 育 与 中 国 教 育 相 结合，分 析 ＳＴＥＭ 课 程 建 设、［６］教 学 实 施 与 评 价、［７］Ｋ－１２ 与 高 等 教 育 的 衔 接、［８］大 学 ＳＴＥＭ 教育 等 ［９］ 问题，得出对中国科学教育、创新人才 培 养的启示。另有学者从信 息 技 术 课 程 变 革、［１０］跨 学科整合模式 等 ［１１］［１２］ 角 度 研 究 ＳＴＥＭ 教 育 理 念 在课程整合 方 面 的 价 值。 本 文 从 教 育 现 状、教 育 公平 和 教 育 形 式 等 方 面 梳 理 美 国 ＳＴＥＭ 教 育 的 演进历程，分 析 ＳＴＥＭ 教 育 对 美 国 的 教 育 改 革、 经济和社会发展 的 贡 献 及 影 响，从 教 育 发 展 与 人 才战 略 的 关 系 视 角 提 炼 美 国 ＳＴＥＭ 战 略 落 实 的 成功经验，为中国 教 育 发 展 以 及 人 才 政 策 提 供 启 示与借鉴。
２ ０ １ ６ 年 ９ 月 上海师范大学学报（哲学社会科学版） 第４ ５卷 第５期 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｙ ＆ Ｓｏｃｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
Ｓｅｐｔ．，２ ０ １ ６ Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．５
一、ＳＴＥＭ 教育的产生背景与演进
自苏联第一颗 人 造 卫 星 发 射 成 功，美 国 就 深 刻意识到科技人 才 是 国 家 竞 争 力 的 核 心 要 素，在 整个 ２０ 世 纪，美 国 通 过 发 展 教 育 提 升 科 学、技 术 和工程领域的创 造 力，推 动 了 本 国 的 经 济 增 长 与 繁 荣 ，一 跃 成 为 全 球 科 技 创 新 大 国 ，奠 定 了 其 作 为 世界经济强国的领导者地位。随着自由市场经济 的 发 展 与 冲 击 ，经 济 全 球 化 势 不 可 挡 ，科 技 创 新 变 得日益重要，几乎 所 有 的 创 新 领 域 和 职 业 都 离 不 开 ＳＴＥＭ 知 识 与 技 能，［１３］相 比 以 往，美 国 联 邦、 各州 和 地 方 政 府 需 要 更 多 的 ＳＴＥＭ 领 域 专 家 来 驱动创新以维持国家在全球经济中的竞争地 位，［１］于是提出 实 施 ＳＴＥＭ 教 育、培 养 ＳＴＥＭ 人 才 ，以 应 对 ２１ 世 纪 知 识 经 济 的 挑 战 。［１４］
在 世 界 多 极 化 、经 济 全 球 化 背 景 下 ，科 技 创 新 成为驱动经济发 展 的 关 键 动 力，科 技 人 才 是 国 家 科 技 实 力 、创 新 实 力 和 国 家 竞 争 力 的 重 要 体 现 ，因 此 ，培 养 科 技 人 才 、提 升 创 新 能 力 成 为 各 国 教 育 的 重要内容。近年来，ＳＴＥＭ 教 育 被 视 为 培 养 学 生 科技创新能力的有效方式受到世界各国的广泛关 注。 ＳＴＥＭ， 即 科 学 （Ｓｃｉｅｎｃｅ ）， 技 术
（Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、工程（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）和 数 学 （Ｍａｔｈ－ ｅｍａｔｉｃｓ）四 门 学 科 的 简 称，于 ２０ 世 纪 ８０ 年 代 末 由 美 国 科 学 基 金 会 联 合 科 学 家 、技 术 家 、工 程 师 和 数学家共同提出，但 ＳＴＥＭ 教育并非上述四门 学 科 的 简 单 组 合 ，而 是 一 种 贯 通 学 科 知 识 、联 系 真 实 世 界 、以 问 题 为 导 向 、形 成 严 谨 的 和 系 统 化 学 习 经 验的学习 方 式， 通 ［１］［２］ 过 训 练 解 决 问 题 所 需 的 技
不再突出。更令人 担 忧 的 是，近 年 来 美 国 Ｋ－１２ 年级 学 生 对 ＳＴＥＭ 学 科 知 识 掌 握 的 熟 练 程 度 没 有明显进步，［１５］美国中小学 学 生 在 数 学 和 科 学 方 面 的 表 现 处 于 国 际 中 等 偏 下 水 平 ，在 ３４ 个 国 家 中 数学和 科 学 成 绩 分 别 排 名 第 ２６ 位 和 第 ２１ 位，阅 读能力 位 居 第 １７ 位。［１４］全 国 不 同 群 体 学 生 对 ＳＴＥＭ 的 兴 趣 及 取 得 的 相 关 成 就 存 在 较 大 差 异，［１４］美 国 高 等 院 校 ＳＴＥＭ 专 业 学 生 培 养 情 况 与重 要 的 国 际 竞 争 者 间 也 存 在 着 一 定 的 差 距。 数 ［１６］［１７］ 据 显 示，美 国 学 士 学 位 获 得 者 中 约 ３０％毕 业 于 科 学 和 工 程 领 域，而 在 日 本 和 中 国 相 应学位获 得 者 的 比 例 超 过 ５０％。［１８］从 世 界 范 围 看 ，美 国 对 每 一 位 学 生 的 投 入 是 最 高 的 ，却 未 换 来 较好的表现，特别 是 在 运 用 高 阶 思 维 解 决 数 学 问 题方面存在 明 显 弱 势。［１９］据 美 国 统 计 局 ２０１３ 年 公布的数据显示，在未来五年 ＳＴＥＭ 领域的就业 机 会 将 增 长２１．４％ ，而 整 个 就 业 市 场 增 长１０．４％ ， 即使 不 在 ＳＴＥＭ 领 域 就 职 的 学 生 也 将 被 迫 参 与 一 些 复 杂 议 题 ，这 些 议 题 需 要 较 高 的 科 学 能 力 ；也 就是说，无论 是 否 就 职 于 ＳＴＥＭ 领 域，所 有 学 生 都将成为 ＳＴＥＭ 产品的消费者。因此，美国不仅 要培养 ＳＴＥＭ 专 业 人 才，更 需 要 具 有 ＳＴＥＭ 知 识 和 素 养、能 够 在 市 场 经 济 中 做 出 明 智 决 策 的 公 民 。［１］