STEM教育的国策分析与实践模式.docx

摘要近年来，由于科学技术的发展，STEM教育受到世界各国的普遍关注和追捧。美国开展STEM教育已逾30年。本文对实用主义哲学背景下的美国STEM教育溯因探源，从国家教育理念与政策取向、实施方略、课程建设、教学探索和STEM生态发展等视角归纳分析国际上STEM教育的主要实践模式，并提出针对中国STEM教育发展的四层架构、整合机制、学科建设方法论、能力建设和学习生态系统发展等方面建议。关键词FTEM教育;国策分析;实践模式;实用主义;创造能力一、STEM教育的政策分析：溯因探源从国策层面强烈关注STEM(SeienCe,Technology,EngineeringandMathematics)的现象发端于美国，并历经三十余年发展到现在，这主要根源于深入美国的实用主义思维，即美国认为实施STEM教育能够从一定程度上解决其所面临的国家安全和经济安全问题，保持领先的国际地位。(一)基于实用主义哲学的教育国策实用主义哲学(实用主义的英文是Pragmatism,原意是“行动)产生于19世纪70年代，是美国的一种主流思潮，主要代表人物有开创者查尔斯皮尔斯(ChaHeSSanderSPeirCe)、集大成者杜威(JohnDewey)等。实用主义注重行动和效用，已渗透到美国人的思维中，对法律、政治、教育和艺术等领域产生了广泛而深刻的影响。例如美国建国初的独立宣言和宪法，均是修修改改，照顾各方利益相互妥协的结果，就是实用主义哲学思维的一种体现。在美国多元竞争的文化传统中，尤其是在进步时代(PrOgreSSiVeEra)以后，人们更加注重社会的公平性，也更为理性，往往本着实用主义的原则开展连续性、合作性和尝试性的变革，注重事物和行为的实际作用和效果，达到解决问题的目的。著名教育家杜威将实用主义哲学与美国教育实际相结合,建立了实用主义教育思想和理论。他认为，经验是有机体和环境相互作用的结果。杜威认为“一切学习来自经验"，提出了儿童中心主义，认为教育即生活，教育即生长，教育即经验改造。他指出，人的知识与行为应该是合一的，反对单纯地以知识为中心的教育，鼓励儿童通过探究活动获得知识和经验。杜威的实用主义教育思想和方法论，尤其是民主主义与教育对美国教育界的影响非常大,使美国教育从以赫尔巴特主义为主导转向以杜威主义为主导的新阶段。美国的STEM教育政策从历史发展看，是根源于军事与经济安全的国家目标。其目标除了整合科学、技术、工程、数学外，还包括培育博识的民主公民与高素质的公民。美国把STEM摆在重要位置，首先因为STEM教育攸关国家安全。美国教育改革和国家安全报告认为，美国教育失败对国家安全造成五大威胁，损害了美国经济增长与竞争力、美国人的身家安全、美国知识资产储备、美国的全球意识、美国的团结与凝聚力;报告提出了为安全服务的四项技能：科学期望、技术期望、外语期望、超越核心素质的创造思维;最终提出三条核心建议，在攸关国家安全的学科必须实现教育预期目标，做结构性变革来为学生提供好的选择，启动国家安全就绪审计法，确保学校与政策制定者为结果负责并提升公众意识。在国际数学与科学评测趋势(TlMSS,四年一次)中，美国的排名落后于很多国家。这更加引起了美国对于数学和科学教育的关注3。此外，STEM教育对社会经济发展和国家竞争力是至关重要的。美国商务部报告(2010乂4指出：社会对STEM人才的需求越来越大，STEM工作的薪资水平更高，STEM人才对国家竞争力、经济增长和总体生活水平有特别大的影响，STEM工作是适应未来的，对国家的技术创新和全球竞争至关重要。实际上，STEM素养现在己经成为许多领域的核心素养，而且在大多数教育层次上，STEM受教育者的薪酬超过未接受STEM教育的学生。5(二)保持国际领先地位的人才理念美国促进科学协会(AAAS)联合美国科学院、联邦教育部等12个机构，于1985年启动了一项面向21世纪、致力于科学知识普及的中小学课程改革工程一一“2061计划(1985年恰逢哈雷彗星飞经地球附近，那时入学的孩子还可能看到哈雷彗星2061年再次归来），其目的是帮助美国人了解科学、数学和技术，让美国当今的儿童一一下世纪的主人能适应2061年时科学技术和社会生活的急剧变化。（“2061计划项目的中文介绍资料参见网站）它代表着美国基础教育课程和教学改革的趋势，体现着美国教育界对于中小学生科学素养、数学知识和技术能力的关注。自20世纪80年代以来，美国制定发布（实行）了近二十项与STEM教育相关（包含全部相关和部分相关）的政府报告及政策（如表1），对STEM教育的关注度越来越大。STEM最早是由本科的科学、数学和工程教育（UndergradUateSCienCe,MathematicsandEngineeringEducation）于1986年提出，该报告针对大学本科教育中存在的问题，提出了要重视科学、数学和工程教育，为国家的发展做好准备。该报告被普遍视为美国STEM教育的开端。随后的历任政府（布什、奥巴马、特朗普等）都对STEM教育非常重视。2006年1月31日，美国总统布什发布美国竞争力计划，提出培养具有STEM素养的人才是全球竞争力的关键。此后，STEM教育逐步受到重视。2011年美国总统奥巴马推出新版的美国创新战略，开展“创新教育运动,加强STEM教育，动员全国力量支持所有的美国学生发展高水平的STEM知识和技能。美国总统奥巴马对于STEM教育的呼吁，进一步引起了美国以及世界各地对STEM教育的广泛关注。特朗普于2017年9月25日签署总统备忘录，宣布每年至少投资2亿美元用于STEM教育项目8,提供高质量的STEM和计算机科学及编程课程，培养儿童的STEM知识和技能，以获得高薪工作。表1美国STEM教育政府报告/政策时ft!WIWS*buj*r<2OM.11IWMIW41全艮科学«IMy小19964次：ARK?.手,IIYID技代第a“ft*XMBIJI艮0色，力计IO3007J(MO网改打”升":应“JU科学.技术,【<w<三11ta三w>2007大H倒日机会联育R伐遥技案.KftOH学之融注N金2009.1IiWll所育美H学生的科学.枝代,ItffttTlt20.30112011哎M华及<11Mft育：认科学Jt<.rfYlk学的死也青注3011330IS.IZI0个学1MJftU<ESSA>>201214(niM3026：Sme0tl*)3017二、STEM教育的实践模式：国际观察美国关注STEM教育己逾30年，尤其是近年来积极开展STEM教育，这也让世界各国有识之士增强了STEM教育对于未来国家竞争力影响的认识，并在国策层面有所行动，例如,英国、德国、日本、澳大利亚、芬兰等国家在近几年内也开始关注STEM9,并进行了政策部署和研究项目的实施。英国为了解决STEM技能短缺问题，2002年提出了为了成功的科学工程技术（SETforSuccess）,2017年发布的工业发展战略绿皮书再次强调STEM教育的重要性，国家科学学习网络还专门开展STEM专业教师发展的网络。德国为应对高质量MlNT（MathematiClnfOrmatikNatUrWiSSenSChaftTeChnik）劳动力缺乏的状况，2008年提出了德累斯顿决议，将MlNT教育列为教育发展的重要目标，2012年举办了“国家MlNT论坛，发布了MINT展望一一MINT事业于推广指南。日本未曾在正式的政府文件中提出STEM一词，而是以一种局部的、潜在的方式实施，在小学阶段侧重STEM研究人才的培养，增加学生对STEM相关学科的兴趣和热情，高中阶段实施STEM精英教育。澳大利亚为了改进学校的科学、数学和信息技术教学与学习，2015年12月发布了STEM学校教育国家战略2016-2026»,2016年起在“国家创新与科学进程中实施“小小科学家计划与“让我们学会计算培训计划，以确保澳大利亚儿童具备未来就业所需的数学与科学技能，培养未来的科学家与数学家。芬兰发起了以1.UMA数学和科学教育发展项目为代表的全国性STEM教育促进项目，设立了1.UMA国家中心，以“专业共享为原则，在校外针对319岁的儿童和青少年量身打造STEM学习和教育活动，促进STEM教育研究和教师发展。从国际总体发展视角看，当前STEM教育研究和实践仍然以美国为主，其他国家大多处于起步阶段。国际上的STEM教育实践表现为五个特征（如图1所示），从国家教育理念层面看，体现出“能力为本的特点;从实施策略方法看，体现出“整合为要的特征;从实践应用层面上，主要以“项目引领为抓手;从课堂教学探索中，具有“继承创新的特色;从STEM生态发展的视角看，表现出"多方力量"的共同努力。生态发展多方合力多方合力生态发展图1国际STEM教育实践特征模型（一）国家教育理念：能力为本STEM教育表现出“能力为本的特征，即在跨学科的基础上，培养学生的问题解决能力、自主创新能力、深度学习能力和适应未来能力。10这类似于能力本位教育（CompetencyBasedEducation,简称CBE,产生于二战后）的核心理念，即从职业岗位需求出发确定能力目标。美国对保持国际竞争力人才的关注，英国为解决STEM技能短缺问题，德国解决MINT劳动力缺乏状况，澳大利亚面向未来就业的STEM教育行动，中国对劳动者创新能力的迫切需求等，都是对以能力为本的STEM教育行动的有力阐释。美国STEM教育国家研究院，简称NisE（TheNationallnstituteforSTEMEducation）,为实施STEM教育的教师、学校和地区颁发证书。应用一个能力本位的、学术性引领的在线学习平台，通过对三大领域（创造学习环境、建立科学理解、让学生参与到科学与工程实践中），共15种（对STEM学习必要的）教师行为的熟练程度进行论证，用以认证教师STEM教育专业技能。11美国新课标CCSS（全称CommonCoreStateStandards,制定了清晰连贯的学习目标，阐明学生在K-12阶段的每个年级层次中应该学会的数学、英语、社会历史、科学技术等知识与技能，帮助学生为当今全球经济环境下的大学、职业和生活做好准备。目前，美国己有四十二个州采用该标准）12与美国下一代科学标准NGSS（全称TheNextGenerationScienceStandards,是基于K-12科学教育框架的，主要有三个维度：学科核心概念、科学与工程实践、跨学科知识，强调不同学科的整合）13相互呼应，均体现出对“能力为本的特别重视和密切关注。（二）实施策略方法：整合为要当前国内外的主流教育体系中，科学、技术、工程和数学四门学科在K12学校教育中通常作为分科课程进行教学。实际上，这四门学科紧密相关，因此很容易作为跨学科的综合课程来对待。例如，Thronburg空间探索中心（）为中学生提供了对四门学科进行无缝整合的STEM教育项目。从STEM教育发展的视角考虑，四门学科从内在关系上的深度无缝整合尤为重要。STEM教育课程也将以一种跨学科的、整合型的新型课程的形式存在。STEM教育涉及科学、技术、工程和数学四门学科，从相互关系看，四者具有内在关联性。DaVidD.Thornburg研究口4认为（如图2所示），科学是研究”发现的世界，而工程关乎“造物的世界。科学包含科学方法（提出假设并进行验证的过程，这是在多个年级水平中教会学生的），工程包含更灵活的创造和革新方法（这些在工程领域是必需的，但难以量化和教授）。我们还需认识到的是，工程师同时需要应用科学方法，科