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《绘制成功之路:美国STEM教育战略》解读及启示

发布时间:2019-08-08    来源:《世界教育信息》2019年第11期
导读
2018年12月,美国发布了《绘制成功之路:美国STEM教育战略》,目的在于提升美国国民的STEM素养;提升STEM教育的多样性、公平性和包容性;为社会发展提供具备STEM素养的劳动力。战略提出了四条实现路径:发展和丰富战略伙伴关系;帮助学习者参与学科融合的学习;提升学习者的数字素养;以公开制和问责制运作。启示我们在制定STEM教育规划时应注重系统规划,持续发展;多方联动,跨界合作;构建标准,注重评估。
  21世纪以来,世界各国认识到经济繁荣和国家安全比以往任何时候都更加依赖于科技创新能力,而科技创新能力又取决于能否确保公民终身获得高质量的科学、技术、工程和数学(STEM)教育。美国、英国、德国等发达国家都从国家战略高度制定了STEM教育政策。2018年12月4日,美国国家科学技术委员会发布了《绘制成功之路:美国STEM教育战略》(Charting A Course for Success: America’s Strategy For STEM Education)[1],描绘了未来5年美国STEM教育的路径与内容,旨在确保所有美国人获得优质的STEM教育,以保持美国STEM创新和就业在全球的领先地位。解读该战略的背景和内容,可为我国STEM教育政策制定与实施提供一定参考。
 
  一、背景
 
  (一)现实背景:美国STEM教育总体水平有待提升
  根据美国国家科学技术委员会《2018年科学和工程指数报告》,尽管美国国民的STEM基本技能在过去20年中稍有改善,但仍落后于许多国家。2006-2015年,美国15岁青少年在数学技能方面的得分总体低于国际平均水平,在科学技能方面达到或略高于国际平均水平[2]。调查显示,只有20%的高中生准备在大学学习STEM专业课程[3]。美国科学和工程(S&E)学士学位仅占全球总数的10%,而美国雇主对STEM学位毕业生的需求却持续增长。此外,并非所有的美国人都能获得STEM教育[4]。女性、残障人士、非洲裔、西语拉丁裔、土著印第安裔在S&E教育和就业方面的比例明显不足。调查显示,尽管女性占人口总数的一半,但具备STEM素养的女性劳动力占具备STEM素养的劳动力的比例不到30%;少数族裔占人口总数的27%,但具备STEM素养的少数族裔劳动力仅占具备STEM素养的劳动力的11%[5]。此外,不同地理位置的美国人访问互联网的程度也存在差异,在2400万无法获得基本互联网服务的美国人中,有83%的人口生活在农村或部落社区。[6]
  (二)政策背景:美国政府对STEM教育的重视由来已久
  美国对STEM教育的重视应该可以追溯到苏联发射第一颗巨星之后。从1983年的《国家处于危机之中:教育改革势在必行》到21世纪发布的一系列法律、报告,这些政策从愿景、内容、主体、实施路径、经费保障等不同方面引导着美国STEM教育的发展。尤其是2010年的《美国竞争再授权法》,以法律的形式明确了支持STEM教育的机构及其职责。为回应该法律要求,美国于2011年成立了国家科学技术委员会STEM教育委员会(Committee on STEM Education,CoSTEM)。该机构在时任总统奥巴马的支持下,牵头组织跨部门合作,起草国家STEM教育推进策略,于2013年发布《联邦STEM教育五年战略规划》。该规划阐述了联邦STEM教育的进展,描述了五个STEM教育重点投资领域的初步实施路线图,以及可能有助于联邦机构实现目标的短期、中期和长期策略。
  2018年,特朗普政府发布的《绘制成功之路:美国STEM教育战略》可视为2013年《联邦STEM教育五年战略规划》的延续与发展。这两个规划既有相似之处,如都强调伙伴关系以及成员对STEM的重视程度,又具有值得关注的独特之处。[7]
 
  二、内容
 
  《绘制成功之路:美国STEM教育战略》主要由五部分构成:美国STEM教育的愿景、目标、管理行动、实现路径、国家内部合作战略。以下将介绍目标及实现路径部分。
  (一)目标
  美国政府认为,国家的成功需要一支具备STEM素养的现代化劳动力队伍,以及擅长驾驭高科技、数字化工具和互联网世界的美国公民。STEM技能是美国繁荣与安全的引擎;计算思维、问题解决能力、创新等STEM素养对于制造智能产品、改善医疗保健水平、保护国家安全至关重要。美国STEM教育的愿景是让所有美国人都可以终身获得高质量的STEM教育,使美国成为全球STEM素养、创新和就业的领导者。基于这一愿景,《绘制成功之路:美国STEM教育战略》设定了以下三个具体目标。
  1.打造坚实的公民STEM素养
  确保每个美国人都有机会掌握基本的STEM概念,为提升自身STEM素养构筑坚实的基础。优质的STEM教育可以帮助公民在与STEM相关的职业生涯中取得成功。对于未从事STEM领域相关工作的人来说,STEM素养也是其充分参与现代社会的先决条件。例如,STEM教育所教授的思维方法和问题解决技能可以被迁移应用到其他领域; STEM素养能帮助个体在健康和营养、娱乐、交通、网络安全、财务管理等方面做出明智的选择;STEM素养能够帮助公民更好地进行批判性分析,提出创新的解决方案,应对瞬息万变的技术变革。
  2.在STEM教育中增加多样性、公平性和包容性
  高质量的STEM教育还应重点关注在STEM领域和就业中未获得充分服务和代表性不足的群体。目前,并非所有美国公民都能获得高质量的STEM教育机会,隐性偏见(implicit bias)阻碍了“所有美国人终身获得高质量STEM教育机会”这一目标的实现;农村和城市的人力、物力和财力资源分配差异也不利于目标的实现。然而,无论个体的地理位置、种族、性别、社会经济地位、父母受教育程度、残障状况、学习挑战如何,其都应该有机会掌握STEM技能和方法。《绘制成功之路:美国STEM教育战略》明确期望各级STEM教育政策和实践机构秉承包容和公平的价值观,禁止出现任何形式的歧视。
  3.为社会发展培养具备STEM素养的劳动力
  构建拥有丰富的STEM知识及技能的美国人力资源体系,对于维持与支持国家创新基础至关重要,具体领域包括农业、能源、医疗保健、信息通信技术、制造业、运输业、国防、人工智能、量子信息科学等。相关机构应创造真实的学习经历,鼓励和帮助学习者选择STEM领域的相关职业。联邦和其他STEM领域的研发和培训机构应投资支持该领域的本科生、研究生、技术人员、研究人员,以及潜在的具备STEM素养的劳动力。
  (二)实现路径
  针对以上目标,《绘制成功之路:美国STEM教育战略》提出四条实现路径,设计出配套方法,每种方法设有一系列具体目标和联邦为实现这些目标而采取的优先行动,并附有相应的典型案例及资源供参考。这些路径将为教育者、雇主和社区赋权,使各级学习者和整个社会受益。
  1.发展和丰富战略伙伴关系
  该路径的重点是加强现有的关系,并在教育机构、雇主和社区之间建立新的战略伙伴关系。这意味着学校、高校、图书馆、博物馆和其他社区资源将汇集在一起,形成STEM生态系统。学习者将与雇主、实习生、学徒一起获得基于工作的学习体验及丰富的研究经历。战略伙伴关系还意味着教育界将融合正式学习与非正式学习,融合核心学业课程和应用技术课程,帮助学习者为高等教育做准备。
  2.帮助学习者参与学科融合的学习
  该路径关注复杂的、需要学习者付出主动性和创造力的现实问题与挑战,旨在使STEM学习变得更有意义且鼓舞人心。它通过让学习者参与跨学科活动来促进创新和创业,如基于项目的学习等;要求参与者使用不同学科的知识和方法识别和解决问题;通过使用创新的、量身定制的教学方法,帮助学生解决富有挑战性的数学问题。此外,该路径还致力于教会学习者使用多学科知识解决现实问题。
  3.提升学习者的数字素养
  该路径致力于帮助学习者最大限度地适应数字设备和互联网给社会带来的彻底改变,并利用这一变化。数字素养赋予人们利用工具查找信息、回答问题和分享观点的能力,人们需要懂得如何负责任地、安全地使用这些工具。该路径旨在扩大数字平台在教学和学习中的使用:帮助人们随时随地开展学习;进行个性化教学;通过虚拟现实体验活动等提高课程吸引力。
  4.以公开制和问责制运作
  该路径要求联邦政府在STEM项目、投资和活动中开展公开的、以证据为基础的实践和决策,并通过其他利益攸关方的补充做法,促进整个STEM生态系统对该项目进展情况进行集体监测,以保证国家目标的实现。该路径绘制了一份表格,标识出参与STEM教育项目、投资和活动的联邦部门和独立机构,并指出各机构所需达成的目标。公开制和问责制运作旨在实现以下五个目标:在不同的STEM实践社区中促进和推广循证实践;报告代表性不足群体的参与率;使用通用度量标准衡量项目进度;公开发布战略规划的绩效和成果;制定联邦实施计划并跟踪进展情况。
 
  三、启示
 
  (一)系统规划,持续发展
  2010年的《美国竞争再授权法》明确了负责教育拨款的国家科学基金会及其下属机构的职责,约定了项目内容及资助经费规则,以立法的高度为STEM教育实施提供保障[8]。受此支持,2011年美国国家科学技术委员会发布《联邦STEM教育图景》。之后,2013年的《联邦STEM教育五年战略规划》和2018年的《绘制成功之路:美国STEM教育战略》直接对应教育图景中的目标。我国对STEM教育也极为重视,2016年国务院发布的《全民科学素质行动计划纲要实施方案(2016-2020 年)》指出,在高中阶段要鼓励探索开展科学创新与技术实践的跨学科探究活动;2016年,教育部发布的《教育信息化“十三五”规划》指出,有条件的地区要积极探索信息技术在“众创空间”、跨学科学习(STEAM教育)、创客教育等新的教育模式中的应用;2017年,教育部发布的《义务教育小学科学课程标准》倡导跨学科学习方式,建议教师在教学实践中尝试STEM 教育。
  未来我国仍需站在为国家培养创新人才的战略高度,在国家层面进行STEM教育政策的顶层设计,从产业发展、人才培养、各级各类教育职责的角度统筹规划,形成需求、政策、制度、内容、项目、评估、师资、经费相配套的一体化战略,整合全社会的资源,推动STEM教育的可持续发展。
  (二)多方联动,跨界合作
  美国STEM教育委员会由美国联邦教育部、国家科学基金会等14个部门构成。其主要职责是开发、实施和更新STEM教育五年战略规划;每年向总统提交STEM教育财务预算报告;协调STEM教育活动项目,保障相关项目的顺利实施。在《绘制成功之路:美国STEM教育战略》发布当天,美国国家科学基金会宣布向其新成立的数据科学团队提供1000万美元,该团队将为地方、州和国家层面的现有劳动力提供数据科学基础培训,教授新技能并提供新体验。[9]
  我国应建立高效的社会联动机制,整合各类社会资源,打造一体化STEM教育有机生态系统[10]。政府、学校、企业、社会组织、家庭等各方力量应联合起来,发挥各自优势,多元投入、跨界合作;建立基于地域特色的STEM实践社区,倡导区域间合作帮带;鼓励各级各类学校、博物馆、科技馆、青少年宫等社会机构开发、整合、共享课程资源,帮助不同年龄段的学习者实现STEM领域的泛在学习和终身学习。
  (三)构建标准,注重评估
  在前期多方合作及科学调研的基础上,美国STEM教育规划提供了可供后期监测、评估与问责的衡量标准,这在很大程度上提高了政策落地的实效性。目前,我国STEM教育的政策、内容、项目、课程、教学、师资等的标准与评估机制还有待建立。STEM教育规划应明确参与各方在不同阶段的工作目标,这些目标应具备SMART特征——具体的(specific)、可度量的(measurable)、可实现的(attainable)、相关的(relevant)、有时限的(time-based),这将为后期的评估奠定有效基础。此外,应明确相应的评估机制,除对应具体目标外,还应确定由谁来评估、何时评估、采用什么方法和工具评估、如何开展元评估等。
  参考文献:
  [1]White House. Charting a Course for Success: America’s Strategy for Stem Education[EB/OL].https://www.whitehouse.gov/wp-content/uploads/2018/12/stem-education-strategic-plan-2018.pdf ,2018-12-20.
  [2][5]NSF.2018 Science & Engineering Indicators [EB/OL].https://www.nsf.gov/statistics/2018/nsb20181/report, 2018-10-11.
  [3]ACT. The Condition of College and Career Readiness National 2018[EB/OL]. http://www.act.org/content/dam/act/unsecured/documents/cccr2018/national-cccr-2018.pdf, 2018-11-06.  
  [4]NSF. Women, Minorities, and Persons with Disabilities in Science and Engineering[EB/OL].https://nsf.gov/statistics/2017/nsf17310/digest/introduction,2018-10-23.    
  [6]Federal Communications Commission. 2018 Broadband Deployment Report[EB/OL].https://www.fcc.gov/reports-research/reports/bro-adband-progress-reports/2018-broadband-deployment-report, 2018-11-07. 
  [7]Education Dive.White House Releases Five-Year STEM Education Strategy[EB/OL].https://www.educationdive.com/news/white-house-releases-five-year-stem-education-strategy/543540/, 2018-12-28.
  [8]赵中健.美国STEM教育政策进展[M].上海:上海科技教育出版社,2015:40-65.
  [9]NSF. NSF, NASA Announce Commitments to Support White House Strategic Plan on STEM Education[EB/OL].https://www.nsf.gov/news/news_ summ.jsp?cntn_id=297418&org=NSF&from=news,2019-01-16. 
  [10]中国教育科学研究院STEM教育研究中心.中国STEM教育白皮书[R].北京:中国教育科学研究院,2017.
  
  项目基金:江西省教育科学规划一般项目“生态系统健康理论视域下江西省创客教育运作机制的实证研究”(编号:16YB037)

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