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美国STEM教育任重而道远

发布者: 绍兴文理学院元培学院   发布时间: 2017-11-12 16:32

  STEM教育是美国近年来教育政策的重点议题。然而,美国各州的STEM教育从经费投入、师资配备、合作交流平台和教学设施配备等方面都面临诸多难题。

  STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四门学科英文首字母的缩写,其中科学在于认识世界、解释自然界的客观规律;技术和工程是在尊重自然规律的基础上改造世界、实现对自然界的控制和利用、解决社会发展过程中遇到的难题;数学是技术与工程学科的基础工具。

  STEM教育是美国近年来十分关注的教育政策议题,因为它是美国突破经济发展中的瓶颈、以科技带动经济增长和增强国际综合竞争力为目的的一次全国范围的长期战略性行动。

  为了落实这一战略性行动,美国联邦政府、国家科技委员会和美国联邦教育部先后出台了多项政策法规来推动STEM教育。2017年1月,美国总统特朗普就任后,承诺将采取措施促进STEM教育,提升女性修读STEM相关专业学位的比例。

  STEM教育政策

  2010年,美国联邦政府颁布了《美国竞争再授权法》,将增加财政拨款支持 STEM教育写进法案。同年,美国国家科技委员会发布了《着眼于美国未来的K—12科学、技术、工程和数学教育》的报告,探讨STEM教育的国家目标和战略计划,指明了联邦政府在落实STEM教育上所应承担的责任以及此后几年采取的措施。2012年,美国联邦教育部推出了旨在促进STEM师资培养的尊重项目,计划在4年内培养1万名优秀教师。

  2015年10月,美国时任总统奥巴马签署了《STEM教育法》,美国的STEM教育由此奠定了它在美国学校教育中的核心地位。该法重申了STEM教育的重要性及战略规划目标,提出“增加投入培训数学、科学教师、鼓励社会机构开展STEM教育、拓展校外教育活动等”。

  为了响应美国联邦政府的教育号召,美国各州也将STEM教育的推广作为重要日程,纷纷制定发展STEM教育的战略蓝图或战略行动计划,来落实STEM教育,例如马里兰州的“STEM教育行动计划”、加利福尼亚州的“STEM教育蓝图”、俄勒冈州的“STEM战略计划”、密苏里巴尔的摩的“STEM学习生态系统计划”等。如今,全美已有20多个州开始部署STEM教育的战略行动计划,并结合本州实际情况制定了不同的发展目标,比如马里兰、爱达荷等14个州将发展目标确定为培养合格的STEM师资;科罗拉多、内华达等8个州将发展目标定位于激发学生学习STEM的兴趣;俄勒冈、华盛顿等6个州则致力于促进教育平等,缩小STEM教育的学业差距。

  美国STEM教育协会一项数据显示,目前美国已有45个州根据共同核心标准制定了严格的数学课程标准,26个州联合推出了统一的科学课程标准,其他各州根据本州学生的学业水平实际,采取了不同的课程标准。美国各州努力对照课程标准,不遗余力地促进STEM教育的全面铺开。

  然而,纵观美国各州的STEM教育现状,目前从经费投入、师资配备、合作交流平台和教学设施配备等方面都面临诸多难题。

  STEM教育难题

  近年来,美国经济形势低迷,使得各州纷纷削减公共财政预算,即便是处于优先发展地位的基础教育也不能幸免,发展面临巨大的经费缺口,比如阿拉巴马州致力于为STEM教育培训教师及管理者的“数学与科学技术计划”就因为缺少资金支撑而陷入停滞的局面,几百所学校排队等着参加该项目,因为该项目已为近半数的阿拉巴马中小学培训了2万名专业教师及管理人员。如果有足够的资金,该项目还可以继续再培训2万多名新教师,为更多学生提供数学及科学方面的支持。

  在美国,除了政府资助外,非营利性组织、大学、企业也会参与STEM教育的推广,比如巴尔的摩市的“项目引路计划”就为STEM教育发展提供了大量的人力与物力支持,并设置了专门的工业咨询委员会,成员主要是来自洛克希德·马丁公司和诺斯罗普·格鲁曼公司的工程师以及该市9所公立中小学的教师。虽然“项目引路计划”在支持学校的STEM教育方面起到了一些补充性作用,但是目前面临的最大难题是学校财政预算的经费缺口。

  许多教师反映,很难与相关学科教师展开有效的交流与合作,因此也使专业技能发展受限,不能为学生提供有效的指导与建议,同时学生也失去了了解与接触科技相关行业的机会。因为STEM教育具有跨学科特性,所以教学模式应依据教育者之间的合作而适时做出调整,同时,STEM课程的综合性特征也需要学科之间更多关联、信息共享。

  根据美国课外学习网络组织(MOST)、马里兰州的一个致力于青少年发展的机构2014年进行的一项调研,许多STEM教师与同行之间缺乏交流,他们渴望有一个平台,探讨教学中遇到的疑难困惑,促进思维与观念的融合与创新。有的教师表示,他们对虚拟的网络平台或亲自参与的培训、工作坊、社交活动等交流方式都很感兴趣,但是缺乏一种持续有效的系统支持,因此他们希望通过强化学校与其他合作机构的伙伴关系,来构建一种健康持续的教育生态系统。

  在师资方面,美国一项全国性的调查数据显示,美国八年级数学教师中有数学专业本科学位的比例为30%,科学教师有科学专业本科学位的比例为48%。另外,根据美国学术竞争力委员会(ACC)的数据,近10年来,美国数学与物理专业的学位授予持续下降,尽管生物和计算机专业的学位获得者在增加,但是整个STEM学位的授予情况依然没有好转,一直徘徊在17%左右。另外,总统科技委员会发布的报告显示,每年的数学与科学教师的缺口是2.5万人,近四成从教不到5年的教师计划转行。而且,最优秀的STEM专业学生会选择其他高收入行业,因此吸引与留住优秀毕业生也是美国教育领域迫切需要解决的问题。

  教师需要利用各种教学设施激发学生的求知欲望,培养他们的动手操作能力,而缺少配套的教学设施将会使得课程的教学效果大打折扣。

  现在美国40%学校的教学设备是满足上个世纪工业经济时代的技艺要求,而不适合知识经济时代的STEM教育。许多学校不具备必需的教学设备、教学用具以及教学媒体。因此,对于STEM教育者来说,一个共同的目标就是让教室普遍配备高科技设施,让学生在STEM的学习中能够使用一些最新的设备例如笔记本电脑、软件以及机器人零部件或3D打印机来强化学生掌握技术的能力,并通过技术的融合来激发创新思维,从而更有效地实施STEM教育。

  探索应对措施

  近年来,面对这些问题,美国各州也在逐步采取措施,消除STEM教育发展中的各种障碍。首先各州所要着重解决的问题是增加教育投入,丰富教育资源。当然,公共经费的削减已是无力改变的情形,经费的增加需要拓宽融资渠道,增加私人或社会捐助。

  学校还需要加强与政府、企业和社区的合作,尽可能丰富校外STEM教育资源,例如阿拉巴马州推行的数学与科学项目就在积极寻找社会捐助,经过一番努力,得到了通用电气基金会的经费支持。

  教师的专业能力也是近年来各州急需解决的一个问题,佛罗里达和爱达荷等14个州都将教师的专业能力提升确定为STEM教育的重点发展目标,他们采取了多种措施来促进教师的专业发展,比如尽可能提供高质量的教师专业发展项目,增加具有研究经验的优质教师数量,让教师更多参加浸入式的专业发展活动。

  合作平台和教学设施也是顺利推行STEM教育不可或缺的基础,美国已有不少州出台了《21世纪建筑计划》,对传统的学校建筑及教学设施进行改造与完善,为STEM教育的落实提供配套的高科技设备,比如巴尔的摩市在其《21世纪建筑计划》中就明确提出此次教学设施改造的重点是“增加STEM课程的科技含量及在教室中配备STEM学习系统”。STEM教育者之间的交流合作需要一种长效机制来保障,一些州正在酝酿成立STEM教育联盟,促进不同组织机构的教育者交流合作。

  (作者吴慧平系武汉大学教育科学学院副教授;雷晓晴系武汉大学硕士研究生)








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