引领美国STEM教育走向成功

摘   要：当今，新兴科技逐渐显现出其颠覆性的本质，创新成为推动发展、应对未来挑战的重要方式。为保持最具竞争力经济体的地位，特朗普政府于2018年12月4日发布了一项STEM教育五年计划（2019-2023年）——《绘制成功路线：美国 STEM 教育战略》。该战略基于所有美国公民都将终身受益于高质量STEM教育的愿景，介绍了联邦政府未来五年的STEM教育战略，是引领美国STEM教育走向成功的“北极星”。我国正由制造大国走向创造大国，培养公民的创新能力刻不容缓，美国与时俱进的STEM教育战略对我国STEM教育发展具有一定的借鉴意义。

关键词：STEM教育 生态系统 计算思维 美国

科学、技术、工程和数学（Science，Technology，Engineering and Mathematics，STEM）学科一直是美国创新性成果和变革性技术进步的源泉，是其保持最具竞争力经济体地位的有力工具。在过去的25年里，STEM教育已经从四个学科的交叉重叠演变为对21世纪经济至关重要的、更具凝聚力的知识库和技能集。STEM教育提供了一种跨学科的学习方法，使严谨的抽象概念与现实世界的应用相结合，支持学生在学校、社区、职场等多元环境中运用STEM技能。STEM教育不仅赋予学习者批判性思维、高阶思维、问题解决能力、设计和推理技能，还涵盖如毅力、适应能力、合作、组织、责任心等行为特征。

提高所有公民的数字素养和培养高质量的STEM劳动力不仅是国家进步的需要，也是时代发展的要求。我国正逐渐从“制造大国”向“创造强国”转变，建立创新人才储备库，提高在多元化、协作、开放等创新驱动力上的能力至关重要。对于如何从教育领域切入，与政府、企业、学校协同创建STEM生态系统，美国STEM教育战略可为我国提供一定借鉴和参考。

2018年12月4日，白宫发布了新的STEM教育五年计划——《绘制成功路线：美国 STEM 教育战略》（Charting a Course for Success： America’s Strategy for STEM Education，以下简称《战略》）[1]，该计划由美国国家科学技术委员会（National Science and Technology Council，NSTC）的STEM教育委员会（Committee on STEM Education，Co STEM）制定。《战略》以所有美国公民都将终身受益于高质量STEM教育为愿景;通过发展和丰富战略伙伴关系，让学生融入学科，培养计算素养，以透明化和问责制运行四大路径;逐步实现坚实STEM素养基础，提升STEM教育的多样性、公平性和包容性，为未来STEM就业做好准备三大目标（见图1）。

一、美国STEM教育现状

美国STEM教育行业由一些公共和私营部门组成，为学习者提供各类教育和培训，并在所有经济部门研究与开发STEM教育。美国STEM教育和培训层次多、覆盖广，从学龄前到高中，从本科到博士后，涵盖技术教育、实习、学徒制、社区学院和再培训计划。虽然美国由各州实施K-12教育，但联邦政府在促进教育卓越方面也发挥着重要作用，包括支持和推广有关教学和学习方面的最新成果以及促进教育平等。联邦机构通过持续支持高等教育进步和STEM研究，激励下一代STEM学习者不断深化学习，支持多元化STEM人才的就业，不断增强国家研发企业的活力和核心競争力。

细数美国几十年来的STEM教育文件，从1986年的《本科的科学、数学和工程教育》到2006年的《美国竞争力计划》、2013年的《STEM教育五年战略计划》、2016年的《STEM 2026：STEM教育中的创新愿景》、2017年的《总统备忘录》，再到《战略》，可以看出美国对STEM教育的重视程度。联邦政府始终追求STEM教育的质量和公平，将培养全体国民的STEM素养作为最高目标，但是美国的STEM教育仍落后于一些国家。

根据美国国家科学委员会（National Science Board）的2018年科学和工程指标（Science and Engineering Indicators 2018，以下简称指标）[2]，美国人的STEM技能在过去20年中略有改善，但仍然落后于一些国家。根据指标，2006-2015年，美国15岁学生在数学技能方面的得分低于国际平均水平，科学技能方面持平或略高于国际平均水平。最近对准大学生进行的测试数据表明，只有20%的学生准备参加STEM专业所需的课程[3]。指标也显示，在过去的15年中，印度和中国的科学和工程（S&E）学士学位数量超过了美国。这两个国家共计颁发了全球近一半的STEM学位，印度占25%，中国占22%。相比之下，美国S&E学士学位仅占全球总数的10%，而美国雇主对STEM学位毕业生的需求持续增长。[4]

并非所有美国人都能平等接受STEM教育。女性、残障人士和少数族裔群体在科学技术教育和就业方面的代表性明显不足[5]。正如指标显示，虽然女性占人口的一半，但她们占STEM就业人口的比例不到30%。同样，少数族裔占美国总人口的27%，但只占STEM就业人口的11%。退伍军人也面临参加STEM教育和职业的障碍。来自不同背景的美国人在STEM教育方面也会受到地区差异的影响。[6]

2018年的相关联邦战略计划和报告就提出了STEM教育在实现国家目标方面的重要性，包括国家安全、人工智能、网络安全、量子信息科学和先进制造业。毫无疑问，STEM教育仍然是美国教育的重中之重。

二、《战略》的三大目标

（一）坚实STEM素养的基础

当所有美国人都能从STEM教育中受益，在STEM相关的职业生涯中取得成功，并主动为社区贡献力量时，国家就会更加强大。STEM素养取决于所有美国人都能终身获得高质量STEM教育。即便是非STEM行业从业者，对STEM和相关技术的基本理解和运用也能帮助其充分参与现代社会发展。