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美国STEM教育发展动因与路径

发布时间: 2020-07-22 15:20:41


STEM是Science(科学)、Technology(技术)、Engineering(工程)和Mathematics(数学)这四个英文单词的首字母缩写。STEM教育是以其所涉及的四门学科为中心,以四门学科知识跨学科融合为特点,让学生在具体的探究活动中应用所学习到的四门不同学科知识解决实际问题的教育。美国是STEM教育的发源地。自20世纪60年代开始,美国就十分重视STEM教育,现如今更是将STEM教育提升到国家战略的高度。我们不禁会有这样一个疑问,美国为何会如此重视STEM教育呢?要回答这一问题,还需要从美国STEM教育形成的历史背景说起。

强化理工科教育

第二次世界大战后,美国的科技发展迅猛,给美国经济带来了繁荣。但科技发展带来的负面影响也在20世纪60年代全面爆发。其中,最为严重的是环境恶化。环境破坏与污染导致多起死亡事故,引发了民众强烈的不满与恐慌。民众通过示威游行给美国政府施压,要求政府必须立即着手解决环境恶化问题。此外,随着苏联的军事实力与科技创新实力在不断加强,在美苏冷战期间,苏联不仅率先发射了第一颗人造地球卫星,而且还率先将宇航员加加林送入太空。太空争夺战的失利,让美国惶恐不安,伴随着欧洲与日本的迅速崛起,美国经济却急转直下。这一系列不争的事实,使得美国开始对上述问题进行深度反思。

美国认为,科技的负面影响之所以频发,主要是由于不重视理工科教育,没有深入了解科技的社会效应。经济状况每况愈下,也是因为教育投入不足,教学质量下滑,尤其是不够重视科学、技术、工程与数学等理工科教育致使创新动力不足引发的恶果。鉴于此,美国政府开始重视并致力于通过制定一系列政策文件、法案来推动理工科教育的改革。在此背景下,美国推出了STEM教育,并将其视为推动理工科教育改革的“利器”。

美国STEM人才缺口大

随之而来的问题是,美国为何要通过STEM教育来强化理工科教育?从根源上来看,这主要是因为当时的科学、技术、工程与数学之间联系日益密切,科学教育、技术教育、工程教育与数学教育培养的单一类型人才已无法满足社会发展对复合人才的需要。随着科学、技术、工程和数学学科日益融合,美国对具备STEM素养的复合型人才的需求与日俱增。据美国商务部的数据显示,美国STEM职业的增长率为17%,而其他职业的增长率仅为9.8%。美国国家科学基金会也曾指出,在1960年仅有110万劳动者从事STEM相关工作,而在21世纪初这一数值已接近600万,预计到2022年将增加至900多万。

然而遗憾的是,美国STEM人才一直严重短缺,时至今日仍然没有得到有效的改善。据美国劳工统计局的统计,2013年美国STEM人才短缺近120万人,而2018年短缺人数已高达240万。在美国短缺的STEM工作岗位中,有2/3都需要高等教育文凭。然而,美国大学授予STEM相关学位的毕业生人数根本无法满足其实际需要。美国大学学士学位获得者中仅有不到1/3毕业于STEM相关学科,而中国与日本等国家这一数值比例都超过了50%。以科学学士学位获得者的数量为例,美国这一数值在全球范围内仅排第17位。由于本国缺乏足够合适的STEM人才,美国不得不大量雇佣国外的STEM人才。

让美国更加担忧的是,美国STEM人才流失严重,STEM后备人才也严重不足。据美国教育部数据显示,仅有16%的中学生对STEM相关职业感兴趣,而57%的中学生在毕业前就对STEM相关领域失去了兴趣。如若不能有效控制并改善潜在STEM人才的流失状况,美国将永远无法从根源上解决STEM人才缺乏的问题。此外,美国中学生的STEM熟练程度也不容乐观。2015年,经合组织发布的PISA报告显示,美国中学生科学水平在71个参评国家中排名第24位,而数学水平仅位列第38位。

为此,美国不得不通过制定一系列政策文件与法案、加大教育的经济投入等措施来推广与普及STEM教育。美国相关职能部门先后发布了《本科的科学、数学和工程教育》《准备与激励:为了美国未来的K-12科学、技术、工程和数学教育》《联邦政府STEM教育五年战略计划》等一系列文件来推动STEM教育的实施与发展。美国政府不仅颁布了《STEM教育法案》,在《美国竞争法》中批准了43亿美元的STEM研究与教育计划资金,而且还在《美国竞争力计划》中明确表示要照顾女性、少数族裔等群体学生,鼓励他们修读STEM相关学科。

为了更有针对性地从根源上解决STEM人才流失问题,美国还于2008年建立了100所STEM中学,在奥巴马执政阶段又追加了1000多所。这些STEM学校旨在培养学生对STEM的兴趣,发展学生的STEM专业特长,以期有更多的学生在高等教育阶段能够选择修读STEM相关专业。除此之外,美国还要求其他K-12阶段的普通学校也要开设STEM教育项目或课程。为了保障普通学校STEM教育项目的成效,美国各州教育厅会定期对其所管辖学校的STEM教育进行认证。

激发学生创新能力

接踵而至的问题是,美国如此重视STEM人才目的何在?为何会将STEM教育提升到国家战略的高度?当今,以知识为基础的经济是在创新驱动下发展的。而创新的基础往往取决于STEM领域的知识基础是否足够扎实,大多数创新都需要对科学、技术、工程与数学等领域知识有较好的把握。为了在这个以信息为基础的高科技社会中取得成功,学生需要将其在STEM中的能力发展到远远超出过去认为可接受的水平。”从这个意义上可以说,美国之所以如此重视STEM人才,大力推行STEM教育,是因为STEM人才是维持国家稳定和经济持续增长的关键所在。

美国之所以会举全国之力来发展STEM教育,就是因为其已经深刻认识到,学校的STEM教育对于激发学生在STEM职业生涯中的兴趣有着非常重要的作用,如果STEM教育没有得到应有的改善,美国不仅无法提升其科学与数学等学科成绩的世界排名,而且也无法培养出足够多的STEM人才。简而言之,美国大力推行STEM教育,是为了让更多的学生接触STEM教育,使更多的学生对STEM职业保持兴趣并拥有良好的STEM素养,成为潜在的下一代创新者。

 (作者:范文翔 杭州师范大学教育学院)