21世紀(jì)是知識(shí)與經(jīng)濟(jì)全球化的時(shí)代，各國(guó)為了應(yīng)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)壓力和創(chuàng)新人才的需求，越來(lái)越重視基礎(chǔ)教育改革，尤其是始于上個(gè)世紀(jì)80年代的STEM教育。歐美一些國(guó)家正在大力提高STEM教育的質(zhì)量，為未來(lái)世界競(jìng)爭(zhēng)儲(chǔ)備足夠的專業(yè)人才。近年來(lái)，已有較多文獻(xiàn)關(guān)注美國(guó)STEM教育的相關(guān)分析，但是對(duì)其他國(guó)家STEM教育的分析還不多。本文從STEM教育的內(nèi)涵入手，重點(diǎn)對(duì)英美兩國(guó)STEM教育的發(fā)展現(xiàn)狀、課程改革、組織和實(shí)施進(jìn)行異同分析，據(jù)此對(duì)我國(guó)科學(xué)教育改革提出幾點(diǎn)啟示。

一、STEM教育的內(nèi)涵

隨著STEM教育的發(fā)展和日趨成熟，對(duì)其內(nèi)涵的解釋也逐步清晰。STEM是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)首字母的縮寫，該學(xué)科的建立是基于與其他學(xué)科的融合而形成一個(gè)新的整體。有研究者總結(jié)，STEM教育倡導(dǎo)各學(xué)科之間的互動(dòng)和跨學(xué)科的聯(lián)系，其教學(xué)重點(diǎn)放在真實(shí)的內(nèi)容和問(wèn)題上，采用融合的教育方法，幫助解決人類現(xiàn)實(shí)世界存在的問(wèn)題。國(guó)際學(xué)生評(píng)估的科學(xué)專家組計(jì)劃主席Rodger W. By?bee認(rèn)為一個(gè)真正的STEM教育應(yīng)該增加學(xué)生對(duì)工作發(fā)展的理解，并提高其對(duì)技術(shù)利用的能力，因此他倡導(dǎo)STEM教育在基礎(chǔ)教育階段應(yīng)當(dāng)介紹更多的工程教育。也有研究者認(rèn)為，STEM教育是綜合了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的特點(diǎn)，將知識(shí)的獲取、方法與工具的利用，以及創(chuàng)新產(chǎn)生的過(guò)程有機(jī)統(tǒng)一，促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)形成的教育?？傊?，STEM教育集成了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門學(xué)科，注重實(shí)踐與探究，在綜合學(xué)習(xí)的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的STEM素養(yǎng)和21世紀(jì)技能。

二、英美兩國(guó)STEM教育的發(fā)展現(xiàn)狀

1.英國(guó)STEM教育的發(fā)展現(xiàn)狀

工程和科學(xué)行業(yè)是影響英國(guó)整個(gè)經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要因素，相關(guān)技能的不足，將一定程度上威脅到英國(guó)整體實(shí)力的提升。

約克大學(xué)的工業(yè)化學(xué)中心對(duì)學(xué)生科學(xué)態(tài)度評(píng)估的研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)生16歲以后對(duì)科學(xué)的興趣漸漸降低，并缺少參與科學(xué)活動(dòng)和選擇科學(xué)職業(yè)的良好意識(shí)。STEM技能對(duì)英國(guó)經(jīng)濟(jì)來(lái)說(shuō)是根本，英國(guó)工商業(yè)聯(lián)合會(huì)（CBI）報(bào)告指出，40%的雇主很難招募STEM技能人才。英國(guó)的工程教育也存在不足，工程師數(shù)量緊缺。2005年P(guān)ISA評(píng)估結(jié)果顯示，英國(guó)中學(xué)生科學(xué)能力遠(yuǎn)高于國(guó)際平均水平，但很多學(xué)生的成就較低，英國(guó)所面臨的挑戰(zhàn)是確?？茖W(xué)的教學(xué)能夠滿足所有層次學(xué)生的需求。2012年P(guān)ISA結(jié)果顯示，英國(guó)學(xué)生的數(shù)學(xué)表現(xiàn)處于平均水平，科學(xué)表現(xiàn)略高于平均水平。2011 年TIMSS評(píng)估結(jié)果顯示，在數(shù)學(xué)和科學(xué)上，10歲、14歲學(xué)生的表現(xiàn)與2007年相比都有明顯退步，英國(guó)教育部認(rèn)為這與數(shù)學(xué)和科學(xué)在義務(wù)教育中長(zhǎng)期不被重視有關(guān)。因此，在最近一次課程改革中，英國(guó)加大資金支持以改善這兩個(gè)科目的教學(xué)。

2.美國(guó)STEM教育的發(fā)展現(xiàn)狀

美國(guó)擁有的科技人力資源占全球的比例逐步縮小，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力正在下降。為了應(yīng)對(duì)這種危機(jī)，聯(lián)邦政府、國(guó)會(huì)、大學(xué)、公司、非營(yíng)利性組織和咨詢機(jī)構(gòu)積極參與，一系列重要的法案、議案、研究報(bào)告紛紛出臺(tái)，支持STEM教育改革。奧巴馬上臺(tái)之后，對(duì)教育進(jìn)行了一系列改革，尤其重視K-12及本科階段的STEM教育，教育改革的方向也從政策制定更多地走向如何開(kāi)展教育實(shí)踐和教師發(fā)展等核心問(wèn)題上。可見(jiàn)，STEM教育已是美國(guó)教育的重中之重。

雖然備受重視，但是STEM教育、STEM人才的現(xiàn)狀卻讓人擔(dān)憂。目前美國(guó)培養(yǎng)具有STEM專業(yè)知識(shí)的學(xué)生、教師和專家數(shù)量不足。STEM學(xué)位授予率保持在17%左右，在24國(guó)中排在第20位。

2005年全國(guó)教育進(jìn)步評(píng)價(jià)（NAEP）評(píng)估結(jié)果顯示，美國(guó)總體上只有三分之一的中學(xué)生數(shù)學(xué)和科學(xué)水平達(dá)到了國(guó)家要求。2007 年TIMSS評(píng)估結(jié)果是數(shù)學(xué)水平?jīng)]有提高，科學(xué)水平略有提高。2009 年P(guān)ISA測(cè)試結(jié)果顯示，美國(guó)學(xué)生的科學(xué)和數(shù)學(xué)由中下水平提升到中等位置，這跟美國(guó)不斷提高STEM教育是分不開(kāi)的。2012年P(guān)ISA測(cè)試結(jié)果顯示，美國(guó)學(xué)生的數(shù)學(xué)和科學(xué)水平均低于OECD的平均水平，美國(guó)工程和技術(shù)人才缺口大，K-12工程和教育發(fā)展不足，而工程教育又能夠充分利用科學(xué)和數(shù)學(xué)知識(shí)，因此美國(guó)特別重視科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育。2011年最新發(fā)布的TIMSS數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)學(xué)生的數(shù)學(xué)與科學(xué)表現(xiàn)持續(xù)超過(guò)全球平均水平，排名優(yōu)于平均值，但仍比不上新加坡、韓國(guó)等亞洲國(guó)家與地區(qū)。

3.英美STEM教育發(fā)展現(xiàn)狀總結(jié)與分析

STEM教育關(guān)系到國(guó)家在世界經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，英美兩國(guó)都意識(shí)到STEM教育的重要性，尤其是通過(guò)國(guó)家、學(xué)校和社會(huì)的共同努力來(lái)提高基礎(chǔ)教育階段STEM教育的質(zhì)量。綜合兩國(guó)的現(xiàn)狀，STEM教育對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐探究能力的水平將產(chǎn)生深刻的影響，雖然仍存在技術(shù)和工程教育不足、STEM人才匱乏等挑戰(zhàn)，但兩國(guó)在STEM教育方面都積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此，我們需要對(duì)英美兩國(guó)的STEM教育改革進(jìn)行分析比較，為我國(guó)基礎(chǔ)教育改革總結(jié)更多的經(jīng)驗(yàn)。

三、課程改革方面的異同

1.英美兩國(guó)課程改革的相同點(diǎn)：教學(xué)理念與方法上的一致性

（1）教學(xué)理念以大概念為標(biāo)準(zhǔn)。大概念就是構(gòu)成一個(gè)知識(shí)領(lǐng)域的核心概念。用準(zhǔn)確的邏輯依據(jù)和框架來(lái)發(fā)展學(xué)校課程，包括STEM課程。最終實(shí)現(xiàn)STEM教育目標(biāo)：STEM素養(yǎng)、21世紀(jì)技能、STEM的工作愿景、興趣和參與性以及連接STEM學(xué)科的能力。

（2）注重在真實(shí)情境下的實(shí)踐性教學(xué)。STEM教學(xué)注重將實(shí)際生活中的實(shí)例引入課堂，在科學(xué)探究過(guò)程中通過(guò)問(wèn)題引發(fā)科學(xué)、工程和技術(shù)的實(shí)踐。美國(guó)廣大的STEM學(xué)校也一直踐行突出實(shí)踐的真實(shí)情境教學(xué)，與世界頂級(jí)名校及本地知名企業(yè)建立長(zhǎng)期合作關(guān)系。2013年美國(guó)新一代科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的顯著特點(diǎn)就是將科學(xué)和工程的實(shí)踐部分提到顯要位置，主張減少K-12科學(xué)教育理論知識(shí)的覆蓋，增加學(xué)生動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，以利于科學(xué)探究和工程設(shè)計(jì)的融會(huì)貫通。在英國(guó)新的課程改革中，也運(yùn)用探究式教學(xué)模式和情境化課程來(lái)增加學(xué)生的科學(xué)興趣。教師和講師與企業(yè)達(dá)成合作課題，加強(qiáng)和豐富學(xué)校課程，促進(jìn)現(xiàn)實(shí)生活與科學(xué)的溝通。綜合實(shí)踐課程可以使學(xué)生獲得對(duì)每個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力和有效解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生科學(xué)水平和在STEM領(lǐng)域的學(xué)習(xí)成就，推進(jìn)對(duì)STEM領(lǐng)域職業(yè)的追求。

（3）均采用“集成式STEM”的教學(xué)方法。STEM教育的本質(zhì)是在眾多孤立的學(xué)科中建立一個(gè)新的橋梁，為學(xué)生提供整體認(rèn)識(shí)世界的機(jī)會(huì)，通過(guò)把這4個(gè)領(lǐng)域內(nèi)學(xué)科知識(shí)和技能的教與學(xué)整合到一種教學(xué)范例中，使學(xué)生學(xué)習(xí)的零碎知識(shí)變成一個(gè)互相聯(lián)系統(tǒng)一的整體，這樣就消除了傳統(tǒng)教學(xué)中各學(xué)科知識(shí)割裂、不利于學(xué)生綜合使用解決實(shí)際問(wèn)題的障礙，形成一種跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方法。2014年，由美國(guó)國(guó)家工程院和國(guó)家研究委員會(huì)發(fā)布《STEM與k-12教育的整合》，依據(jù)實(shí)證研究，指出綜合的教育模式是K-12教育中開(kāi)展STEM教育的有效方式。2008年，英國(guó)提出的“新課程標(biāo)準(zhǔn)”則體現(xiàn)學(xué)科內(nèi)部、學(xué)科之間的平衡與一致性的特點(diǎn)。

2.英美兩國(guó)課程改革的不同點(diǎn)：在課程設(shè)置的關(guān)注點(diǎn)上有所差異

根據(jù)大概念，STEM教育課程的設(shè)置根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)階逐漸加深，英國(guó)強(qiáng)調(diào)將STEM職業(yè)規(guī)劃編入中小學(xué)的課程結(jié)構(gòu)中，美國(guó)則強(qiáng)調(diào)中小學(xué)的課程設(shè)置分為核心課程和選修課程，高中增設(shè)大學(xué)預(yù)備課程，打造數(shù)字化校園。

在英國(guó)，國(guó)家課程將學(xué)生學(xué)習(xí)的4個(gè)關(guān)鍵階段和12個(gè)基礎(chǔ)科目組織起來(lái)，數(shù)學(xué)和科學(xué)被安排在整個(gè)基礎(chǔ)教育階段，注重科學(xué)探究的特點(diǎn)，一旦學(xué)生建立對(duì)科學(xué)的足夠了解，“科學(xué)工作”將進(jìn)一步在關(guān)鍵階段3和4中發(fā)展，以增加設(shè)計(jì)和技術(shù)課程來(lái)鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象，設(shè)計(jì)和制作出能夠解決實(shí)際問(wèn)題的產(chǎn)品。STEM發(fā)展是全校戰(zhàn)略的問(wèn)題，STEM規(guī)劃工具的設(shè)計(jì)能夠幫助學(xué)生在整學(xué)年中構(gòu)建自己的計(jì)劃，平衡跨越STEM課程。

在美國(guó)，與STEM相關(guān)的核心課程主要是數(shù)學(xué)、科學(xué)和信息技術(shù)，技術(shù)類課程主要在高中開(kāi)設(shè)。在推行數(shù)字化校園上，通過(guò)使用數(shù)字化工具、專業(yè)渠道的學(xué)習(xí)資源、業(yè)內(nèi)專家學(xué)者的親身指導(dǎo)，學(xué)生就能夠?qū)?shù)字化資源以專業(yè)的方式融入到自己的學(xué)習(xí)活動(dòng)之中，有望成為新一代STEM專業(yè)人才。

四、STEM戰(zhàn)略的組織與實(shí)施方面的異同

1.英美兩國(guó)STEM戰(zhàn)略的組織與實(shí)施的相同點(diǎn)

（1）有力的政策支持。英國(guó)在2002年出臺(tái)了加雷思·羅伯茨爵士評(píng)論報(bào)告《為了成功的SET》，該報(bào)告重點(diǎn)關(guān)注大學(xué)科學(xué)與工程技術(shù)教育對(duì)人才的培養(yǎng)。2004年由英國(guó)教育與技能部發(fā)布《2004-2014科學(xué)與創(chuàng)新的投資框架》，將STEM教育重心拓展到科學(xué)教師和講師的質(zhì)量、學(xué)生在GCSE階段的學(xué)習(xí)等內(nèi)容上。2006出臺(tái)《STEM項(xiàng)目報(bào)告》，提升資金分配和利用。2007年還發(fā)布了《科學(xué)與創(chuàng)新的評(píng)論報(bào)告》，激勵(lì)年輕人從事科學(xué)和工程事業(yè)。

美國(guó)的立法部門、行政部門以及多個(gè)咨詢機(jī)構(gòu)，均積極參與STEM戰(zhàn)略的制定和實(shí)施，表現(xiàn)出“全國(guó)一盤棋”的高度統(tǒng)一。早在1986年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)發(fā)布《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》（又稱尼爾報(bào)告），被譽(yù)為STEM教育的開(kāi)端。2007年國(guó)會(huì)頒布《國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力法》，為美國(guó)科技人力資源開(kāi)發(fā)和促進(jìn)國(guó)家創(chuàng)新與競(jìng)爭(zhēng)力提供了堅(jiān)實(shí)的法律依據(jù)。2009年和2012年，奧巴馬政府相繼實(shí)施了“為創(chuàng)新而教計(jì)劃”和“新科技教育十年計(jì)劃”。美國(guó)國(guó)家科學(xué)院、國(guó)家研究委員會(huì)和各種專業(yè)協(xié)會(huì)等作為咨詢機(jī)構(gòu)提供研究咨詢服務(wù)。

（2）注重教師專業(yè)發(fā)展。英美兩國(guó)都面臨教師資源匱乏的問(wèn)題，注重教師專業(yè)發(fā)展就成為推進(jìn)STEM教育的當(dāng)務(wù)之急。

在英國(guó)，招募教師和講師來(lái)培訓(xùn)STEM科目，國(guó)家科學(xué)教育中心為教師和技工提供網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，STEM職業(yè)發(fā)展中心支持雇主和教育之間持續(xù)的知識(shí)交流。在美國(guó)，增加中小學(xué)數(shù)學(xué)和科學(xué)的教師編制，提升現(xiàn)有STEM教師技能，組建教師院校聯(lián)盟，分別進(jìn)行傳統(tǒng)型STEM教師培養(yǎng)和混合型STEM教師培養(yǎng)，啟動(dòng)“尊重項(xiàng)目”，打造一流教師隊(duì)伍。

（3）構(gòu)建資源的集合。資源能夠給STEM教育提供有力的保障。在英國(guó)，國(guó)家STEM中心、物理實(shí)驗(yàn)室和電子圖書(shū)館，為教師開(kāi)放優(yōu)秀的教學(xué)資源、研發(fā)材料和專業(yè)發(fā)展的機(jī)會(huì)。在美國(guó)，國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）提供STEM人力資源，眾多科學(xué)院和協(xié)會(huì)、高技能公司和組織提供廣泛的STEM教育咨詢服務(wù)，與STEM相關(guān)的各學(xué)院與教育學(xué)院通力合作，資源共享。

2.英美兩國(guó)STEM戰(zhàn)略的組織與實(shí)施的不同點(diǎn)

（1）資金投入量。由于英美兩國(guó)STEM教育的發(fā)展現(xiàn)狀和政策不同，導(dǎo)致資金投入量不同。不斷加大STEM的投入是美國(guó)扶持科技人力資源開(kāi)發(fā)的重要手段。2008年度財(cái)政預(yù)算5000萬(wàn)美元，2009年度申請(qǐng)1億美元，2010年度計(jì)劃1.5億美元，2014財(cái)政年度投入28億美元，旨在提高STEM領(lǐng)域本科生和研究生的入學(xué)率和教育水平。相比美國(guó)的巨額投入，英國(guó)則略少，在2015年之前，英國(guó)教育部將提供1.53億英鎊用于改善教學(xué)，包含提供大量的獎(jiǎng)學(xué)金，吸引成績(jī)優(yōu)秀的大學(xué)生及研究生進(jìn)入校園從事數(shù)學(xué)及科學(xué)科目的教學(xué)。

（2）支持策略。STEM教育的發(fā)展離不開(kāi)社會(huì)支持，英美兩國(guó)都付出很大努力。英國(guó)注重企業(yè)支持，二千多家不同規(guī)模的企業(yè)與STEM學(xué)校合作，鼓勵(lì)員工成為STEM大使和學(xué)校理事并贊助STEM俱樂(lè)部，強(qiáng)化并豐富了學(xué)校和學(xué)院的STEM教育活動(dòng)，為教師和青少年提供工作實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)。美國(guó)不僅加強(qiáng)與企業(yè)的聯(lián)系，還注重項(xiàng)目支持。例如，2006年聯(lián)邦STEM項(xiàng)目——來(lái)自學(xué)術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力委員會(huì)報(bào)告的研究，由美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生基金會(huì)（NSF)和美國(guó)教育部（ED)共同開(kāi)發(fā)數(shù)學(xué)和科學(xué)合作項(xiàng)目。

美國(guó)STEM戰(zhàn)略的實(shí)施推行的是“自上而下”的結(jié)構(gòu)，團(tuán)結(jié)全國(guó)力量加大STEM教育的影響力，注重資金的投入。相比美國(guó)的狂熱，英國(guó)雖有相似之處，但更重視資源集合利用和教師專業(yè)的發(fā)展，從基礎(chǔ)水平來(lái)提升國(guó)民的STEM素養(yǎng)。

五、對(duì)我們的啟示

1.對(duì)教育思想的啟示

STEM教育的每一個(gè)分項(xiàng)在我國(guó)都具有很強(qiáng)的硬實(shí)力。很多大學(xué)也在國(guó)家的支持下開(kāi)設(shè)了許多重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，將技術(shù)、工程的理論知識(shí)融于實(shí)踐。但對(duì)于K-12年齡階段的學(xué)生，在課程之余，他們?nèi)鄙賹?duì)工程、技術(shù)的接觸，從而導(dǎo)致實(shí)際解決問(wèn)題的能力不足。在STEM教育提出之初，人們就意識(shí)到STEM教育不僅對(duì)國(guó)家未來(lái)的創(chuàng)新能力和競(jìng)爭(zhēng)力有決定性影響，而且是社會(huì)進(jìn)步的必要基礎(chǔ)，公民的科學(xué)素質(zhì)直接關(guān)系著21世紀(jì)的社會(huì)文化、價(jià)值取向和民主政治的實(shí)現(xiàn)。對(duì)兒童學(xué)習(xí)能力的科學(xué)研究表明：兒童生而具有強(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力，兒童缺乏的是知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，并不缺乏推理能力；兒童是主動(dòng)的學(xué)習(xí)者，可以在有效的引導(dǎo)下，學(xué)習(xí)更多的基本知識(shí)和技能。因此，我國(guó)需要借鑒西方集成式STEM教學(xué)方法，注重真實(shí)情境的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生探究與實(shí)踐的能力。

2.對(duì)課程改革的啟示

中國(guó)目前的課程體制是分科課程，基礎(chǔ)教育普遍重視科學(xué)類課程卻忽視技術(shù)與工程教育，結(jié)合上述英美兩國(guó)在課程上的差異比較，我們認(rèn)為，我國(guó)的基礎(chǔ)教育改革需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）注重各學(xué)科之間的集成，將工程和技術(shù)的思想融入數(shù)學(xué)和科學(xué)課程中；

（2）在關(guān)注學(xué)科之間集成的過(guò)程中，可以增設(shè)工程操作與設(shè)計(jì)內(nèi)容，增加學(xué)生對(duì)技術(shù)和工程的接觸機(jī)會(huì)；

（3）注重真實(shí)情境的學(xué)習(xí)，采用探究式的教學(xué)方法。

3.對(duì)實(shí)施策略的啟示

相比國(guó)外的“全民總動(dòng)員”，國(guó)內(nèi)對(duì)STEM的認(rèn)可度和參與度還不高。筆者認(rèn)為，我國(guó)在進(jìn)行基礎(chǔ)教育改革過(guò)程中可以結(jié)合英美兩國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，在以下方面做出努力：

（1）鼓勵(lì)校外教育組織和部門對(duì)STEM教育的研究和宣傳；

（2）國(guó)家增加資金支持，鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)新的課程資源，并為學(xué)校配備相關(guān)的設(shè)施；

（3）加強(qiáng)學(xué)校與企業(yè)、博物館之間的聯(lián)系，提高企業(yè)的關(guān)注度，為真實(shí)情境學(xué)習(xí)提供條件。

（本文由教育部人文社會(huì)科學(xué)研究專項(xiàng)任務(wù)項(xiàng)目——“基礎(chǔ)教育階段加強(qiáng)工程技術(shù)教育的國(guó)際科學(xué)教育比較研究與實(shí)踐”資助，項(xiàng)目號(hào)：14JDGC021）

江蘇省南京市東南大學(xué)學(xué)習(xí)科學(xué)中心

（210096）