全球化时代美国教育的STEM战略

1、文档来源为 :从网络收集整理 .word 版本可编辑 .欢迎下载支持 6 全球化时代美国教育的 STEM 战略 文 / 秦炜炜 2007 年 6 月 22 日，美国师资培训学院协会( The American Association of Colleges for Teacher Education, AACTE) 发布了一份有关美国教师教育的进展报告： STEM 师资培养 赢得全球竞争的金钥匙( Preparing STEM Teachers: The Key to Global Competitiveness )。这 项报告向人们展示了近一两年来美国各州在 K-12 教育中实施的科学、技术

2、、工程和数学 ( science, technology, engineering, and mathematics ， 以下简称 STEM )教育项目的详细信息 和进展状况。美国教师教育学院协会( AACTE )是一个由高等教育研究机构和其他组织自 发组成的全国性协会旨在为教师和中小学领导提供高质量的职前与继续教育以促进中小学 学生的学习。 以 AACTE 为代表的教师教育界也开始关注在日趋激烈的全球竞争中美国面临 的严峻挑战。 一、STEM 教育战略的时代背景与现实需要 2002年，美国政府颁布的不让一个孩子掉队法案(No Child Left Behind, NCLB )成 为21 世纪

3、美国教育改革宏伟蓝图。 NCLB 对于美国教育质量的提高发挥了重要的作用。 NCLB 法案要求每一间教室都有高水平的教师授课， 并运用基于研究的教学方法来优化学生的学习 效果，还要求每年对低年级学生的阅读和数学水平进行评估。 世界经济论坛(the World Economic Forum )发布的20062007年度全球竞争力报告 (Global Competitiveness Report 2006 - 2007)中，美国的国家竞争力排名从第一滑落到第六， 位居瑞士、芬兰、瑞典、丹麦和新加坡之后。为此，2006年1月 31日，美国总统布什在其国 情咨文中公布了一项重要计划“美国竞争力计划(

4、American Competitiveness Initiative, ACI ) ”。ACI计划提出了两大目标：在基础研究方面领先世界；在人才和创造力方面领先 世界。为此，该计划提出了四条主要措施：对基础研究的投资加倍；使税收减免永久化；加 强学校的数学与科学教育；加强对工人的培训。其中 STEM 教育方面，“美国竞争力计划” 鼓励学生主修科学、技术、工程和数学(STEM) 领域，并不断加大科学、技术、工程和数学 教育的投入，培养学生的科技理工素养(STEM literacy )。 ACI 颁布的同时，美国政府成立 了由美国教育部长玛格丽特斯佩林斯(Margaret Spellings )

5、挂帅的学术竞争力委员会 (Academic Competitiveness Council, ACC )，旨在通过对美国正在开展的 STEM 项目的评估 提高美国在全球科学、技术、工程和数学( STEM )领域的竞争力。 美国竞争力计划”的出台和美国政府对 STEM 教育的重视同样具有充分的现实理由。 据统计， 在过去的 20年中，美国高等教育机构的注册人数从1983年的1260万增加到 2001年的 1570万。然而， 在工程和科学领域， 注册人数和完成学位人数稍有下降。而攻读科学和工程 的研究生或从事科学和工程职业的人员的保持率已经下降到28。此外， 美国学生在多项国 际国内 STEM 评

6、估中表现不好也是导致美国政府倚重 STEM 教育的现实原因。尽管学生的平 均分在不断增长，但在 2005年美国国家教育进步评估 (National Assessment of Educational Progress, NAEP)中四年级和八年级只有约 1/3的学生达到熟练水平(proficient )。而且12年 级的科学课程成绩从 1996年到2005年都在下滑，只有 18%的学生达到“熟练”水平。经济合 作与发展组织的国际学生评估项目( Program for International Student Assessment of the Organization for Economi

7、c Cooperation and Development )对 15岁学生进行评价的结果显示， 美国学生在科学素养和数学素养方面均低于OECD的平均水平。据研究，美国高中数学测试 成绩从二十世纪70年代初期以来几乎没有提高。种种统计表明，近年来美国K-12学生在发 达国家行列中科学与数学水平明显退步。 美国许多用人单位在谈及求职者的缺点时认为他们 的毕业生缺乏数学、计算机和问题解决的技能。 二十一世纪， 美国的经济增长取决于美国的创新思想以及将这种思想转化为创新产品与 创新服务的能力。美国科学界、 工商界、 教育界已经达成共识：美国在全球市场上的创新力 和竞争力与美国的公立学校能否充分保障学

8、生 STEM 素养直接相关( NGA， 2007)。正是基 于对美国 STEM 教育面临的严峻现状的认识，美国科学院、美国州长协会和企业高等 教育论坛等组织在近期的报告中都强调了STEM 教育的紧迫性。美国国家科学委员会 (National Science Board, NSB )在介绍其 2006年科学与工程评估指标中就指出确保美国全 球科技的领导地位对于国家繁荣与安全的重要意义。NSB 主席写道：大学预科 STEM 教育 就是确保科技领导地位的基础， 因此作为一个国家它必须得到高度的重视和优先发展。 为了 在 21 世纪全球化竞争中继续保持美国的全球竞争力和创新力，在美国从政府到学术组织都

9、 开始倡导对 K-12 学生的创新意识和变革能力的培养， 其主要途径就是对 STEM 素养的进一 步培育。因此，2006财政年度，美国教育部共设立105个STEM项目，投资31.2亿美元。 2007 财政年度，美国政府又斥资 3.8 亿美元资助本国的中小学数学和科学教育， 特别是 STEM 教育领域，投入经费约 34.7 亿美元( U.S. Department of Education, Report of the Academic Competitiveness Council, Washington, D.C., 2007. p81 )。 二、STEM 素养的内涵 美国州长协会( Nat

10、ional Governors Association, NGA )便是 STEM 教育变革中的重要组 织之一， 致力于通过提高美国的创新能力加强美国在全球经济中的竞争地位。2007年， NGA 拟定了一项题为 “创新美国： 拟定科学、技术、工程与数学议程 ( Innovation America: Building a Science, Technology, Engineering and Math Agenda )”共同纲领， 其中就当前美国实施 STEM 教育战略的背景、现状、问题和相应的策略进行了详细阐述。 NGA 认为美国现行基础教育 并没有为学生提供良好的 STEM 教育从而为他

11、们毕业后的工作与进一步深造做好准备。现有 K-12核心课程的概念有些过时，缺乏严格的课程标准，学校培养目标与高等学校、职业技 术学院的要求以及工作岗位的实际需求相去甚远。最后，文件还指出在美国缺乏教授STEM 课程优秀师资队伍， 难以保证相应的教学质量。 同时， 美国国内 STEM 教育成就还存在种族、 性别与社会地位的差距。所有这些问题都是目前美国STEM教育面临的重要现实问题。 美国州长协会在共同纲领中指出当今世界只有具有 STEM 素养人才才能在以知识经济 时代的激烈竞争中赢得胜利。他们认为 STEM 素养是一种有关个体在科学、技术、工程和 数学领域及其交叉领域运用个人关于世界运行方式的

12、知识的能力。诺贝尔奖物理学奖获得者 Leon Lederman 认为知识经济时代具有 STEM 素养的人在同他人 (包括跨国) 协同工作时适 应和接受由新技术引起的变化， 能预见他们的行动可能产生的多层次影响， 并向不同的听众 有效地表达他们复杂的思想， 更重要的是发现创造性的问题解决方法。 STEM 素养包含了科 学素养、技术素养、工程素养和数学素养等部分。 1. 科学素养( Scientific literacy )是一种运用科学知识和过程(如物理、化学、生物科 学和地球空间科学) 理解自然界并参与影响自然界的有关决策， 主要包括三大领域： 生命与 卫生科学、 地球与环境科学、 技术科学

13、(OECD Scientific Literacy: The PISA 2003 Assessment Framework )。 2. 技术素养(Technological literacy )是指使用、管理、理解与评价技术的能力。学生 应当知道如何使用技术， 了解技术的发展过程， 具备分析新技术如何影响自己、 国家乃至整 个世界的能力。技术是对自然环境的革新与改造以满足人们的现实需要(ACT, Inc., 2006 )。 3. 工程素养( Engineering literacy )是指对技术的工程设计与开发过程的理解。工程课 程是基于项目， 整合了多门学科的知识， 使得难以理解的概念与学生

14、生活密切相关， 激发学 生解决问题的兴趣。工程设计是把科学与数学原理系统地、创造性地用于实践的结果。 4. 数学素养( Mathematical literacy )指学生在发现、 表达、 解释和解决多种情境下的数 学问题时进行分析、推断和有效交流思想的能力。 科学、技术、过程与数学素养是一个多学科交叉的研究领域，它囊括了科学、技术、工 程和数学四大领域，但 STEM 素养并不是科学素养、技术素养、工程素养和数学素养的简 单组合，而是把学生学习到的零碎知识与机械过程转变成一个探究世界相互联系的不同侧面 的过程。一个 STEM 课堂的特点就是在“杂乱无章（ intellectually mess

15、y ）”的学习情境中强 调学生的设计能力与问题解决能力。 这一复杂的学习情境包含了多种学科， 其问题可能涉及 纳米技术、生物医学和天体生物学等知识。一个 STEM 课堂上教师可能提出一个问题，然 后要求学生组成一个班级范围内的探究小组开展原创性研究。 在研究过程中， 学生被要求使 用技术搜集、分析数据， 并设计、测试和改进一个解决方案， 然后与其他国家的同伴交流研 究成果。 STEM 课程学习中，学生需要花费更多的课外时间，比如在工程师的指导下，组装 一个可以爬楼梯的机器人。 三、STEM 教育实施策略 美国州长协会（ NGA ）提出了就美国各州如何推动 STEM 教育的发展在“创新美国： 拟

16、定科学、 技术、工程与数学议程” 的共同纲领达成了共识。 在经济全球化的推动下技术和 技能已经“铲平（flatten）” 了整个世界（托马斯弗里德曼世界是平的语，2006）。当 前，集问题解决和创新发明能力于一身、 具有自信和区域性思维能力的人才是推动美国各州 创新能力的重要基础。要建立有效 STEM 政策体系各州需要建立一系列 STEM 教育的内容 标准、评估体系、教师培养与认证标准，并开发出新模型以支持K-12 学校有效的 STEM 教 育。 NGA 的 STEM 议程提出各州主要从三个方面建立一套 STEM 教育体系： 1. 将各州 K-12 学校 STEM 教育的评估标准与中学后的教育

17、与工作要求加以对应 各州通过参与国际学生评测项目（ PISA ）和国际数学与科学趋势评测研究 （ TIMSS ），实现 STEM 教育评估标准与国际接轨。 将 STEM 教育要求与知识经济时代学生中学后的各种发展出路（ postsecondary pathways）加以对应。 把小学、初中、高中层次的 STEM 教育计划进行整合，为 K-12 学校创建一个 有机结合的 STEM 教育体制。 2. 增强各州在 STEM 教育体制上的一致性以提高各州 STEM 教育的教 /学能力 对各州 K-12 学校的 STEM 教学的有效性进行评估，为学生的中学后发展做好 准备。 支持各州 K-16 学校数据

18、系统的持续发展以跟踪学生的 STEM 教育状况，从而 为教育工作者提供相应的数据支持以提高 STEM 教育质量。 支持有效地招聘和培养 STEM 教师模型的建立。 通过拓展 STEM 课外学习机会提高学生的学习兴趣以支持他们课外的 STEM 课 程学习。 对 STEM 师资预备和培训机构建立问责制( accountability system )进行评估。 支持对教师实施基于市场的和绩效多元化互补式培训。 各州建立 STEM 教育中心并通过一系列政策实现州内和州与州之间 STEM 教学 的提高。 3. 支持 STEM 教育的创新实践模型以发现 STEM 教育实践中的优秀示范项目并加以 推广 建立或扩大 STEM 教育的专业中学典范，包括大学预科学校、特许学校、学区 特许学校等多种 K-12 学校。 支持 STEM 教育，特别是有关技术与工程教育的各种标准、评估体系以及课程 的设计与开发工作。 根据各州 STEM 教育的各项标准和评估指标，支持高质量 STEM 课程的开发， 各学区自愿使用。 复兴职业技术教育( Career Technical Education, CTE )，使之成为所有学生中学 后发展出路(postsecondary pathways)的又一选择，特别是加强STEM教育中 的高薪、