吉爾·韋爾納

印第安納州的教育體系是由294個獨立學區(qū)組成的教育綜合體，為全州約100萬學生提供服務。印第安納州是一個地方自治州，州教育廳為學區(qū)提供課程標準和指南，各學區(qū)則可以靈活決定如何在教學中實施這些課程標準。

印第安納州存在的STEM教育績效問題

我們注意到，印第安納學生與美國以及世界上其他國家同齡學生的激烈競爭需求在不斷增長。2013年，83.6%的印第安納州四年級學生和80.8%的八年級學生通過了印第安納州教育進步測試——ISTET+數(shù)學考試。而根據美國國家教育進步評估NAEP，只有52%和38%的學生能夠對知識的掌握達到精通水平。NAEP和ISTET+等評估結果讓我們意識到，印第安納州存在STEM教育績效問題。

通過分析數(shù)據，我們更容易發(fā)現(xiàn)問題所在：從1998年到2008年，印第安納州小學的科學課時間從每周的三小時下降到兩小時，即每天只有24分鐘。女性只占獲得STEM學位和認證的27%，這一數(shù)據比2001年下降2%，并且黑人和西班牙裔學生分別只有4%和2%。從就業(yè)前景來看，計算機科學能夠為STEM相關行業(yè)提供70%的就業(yè)增長，但在2014年，印第安納州只有507名學生參加了AP計算機科學考試，平均得分為2.5分。其中，只有19名亞裔美國學生參加考試，并且只有4名學生取得3分或3分以上的成績，只有70名女學生參加了考試。

從社會需求和教育機構得到的啟示

一個由100多位來自商業(yè)和產業(yè)的CEO組成的非營利組織——CTE（Change the Equation）有以下發(fā)現(xiàn)：（1）在印第安納州，平均每個空缺的工作崗位，就有5個待就業(yè)人員競爭，但對于STEM職業(yè)，2.4個空缺崗位卻對應1個待就業(yè)人員。（2）印第安納高等教育機構中，只有12%的大學所頒發(fā)的學位和證書涉及STEM領域。（3）印第安納州即將升入大學的高中畢業(yè)生中，有64%的學生需要補習數(shù)學，補習花費高達每年16，225，502美元。（4）印第安納州只有一半的科學教師認為，他們已經擁有了教授科學所需要的資源。

另一項來自美國“項目引路”機構（Project Lead The Way，簡稱PLTW）的數(shù)據表明，印第安納州參與該機構學習的高中生中，高達97%的學生打算攻讀四年制或者更高的學歷。PLTW是目前美國最大的非營利STEM教育項目提供者，它為全美K12階段的學生和教師提供具有創(chuàng)新性的學習體驗，鼓勵學生參與基于活動的、基于項目的和基于問題解決的學習。

我們還發(fā)現(xiàn)，完成職業(yè)和技術教育CTE（Career & Technical Education）項目學習的學生更容易畢業(yè)，并獲得更多的大學學分。其中，大多數(shù)CTE證書都是STEM領域的，并且至少有2300名印第安納州商業(yè)和工業(yè)代表積極參與到了本地的CTE項目中。他們有的為學生提供建議，有的為學生提供設備，有的則為學生提供在工作中學習的機會，包括實習、現(xiàn)場訪問、嘉賓演講等。

印第安納州哥倫布市的EcO15項目，則正在為學生提供一條從學校到職業(yè)生涯的發(fā)展路徑，并且已經培育了K12、工業(yè)與商業(yè)和高等教育的緊密合作關系?！癐-STEM資源網絡”聯(lián)盟，則通過印第安納州科學計劃和數(shù)學-科學伙伴關系基金，在印第安納州的129所學校實施了一門旨在提高學生讀寫能力的探究式科學課程。課程實施效果表明，學生的科學素質和英語語言的藝術表現(xiàn)均得到了明顯改善。

印第安納州STEM教育計劃

成功的設計與成功實施離不開K12、高等教育、州教育廳以及商業(yè)與社區(qū)這四個實體對共同的STEM教育愿景的彼此協(xié)調運作。為此，我們分別從這四個方面制定了印第安納州的STEM教育工作計劃。

1. K12

K12階段的教育者主要負責以下工作：第一，打通從幼兒園到職業(yè)生涯的路徑，包括實習和合作。第二，提供一體化的基于探究的課程，包括現(xiàn)實世界的問題和項目。第三，培養(yǎng)高等教育、社區(qū)、工商業(yè)的合作伙伴關系。第四，為學生、教師和工作人員提供協(xié)作環(huán)境。第五，給學生提供課后參與STEM項目的機會。第六，擴大CTE和STEM的供給。第七，制訂方案以支持和容納更多的學生參與CTE項目中的STEM學習等。

2. 高等教育

在高等教育階段，從教師準備和職業(yè)準備兩部分設定計劃的框架。

（1）教師準備：為高素質STEM教育人才創(chuàng)建輸送渠道，為STEM教師開發(fā)和提供專業(yè)的學習機會，將課程內容和教學方法更新為以研究為基礎的最佳實踐。

（2）職業(yè)準備：為K12階段的學生提供具有大學水平的學習機會，設置當前的課程內容和要求，使其與商業(yè)、工業(yè)的實際需求相協(xié)調。給學生提供雙重學分機會，即學生在高中階段就可以得到大學的學分。此外，還應為學生提供實習和職業(yè)培訓輔導等。

3. 印第安納州教育廳

教育廳的職責包括以下方面：（1）編寫并實施激勵科學教學的相關政策，制訂并實施科學問責措施，創(chuàng)建STEM資源，促進合作伙伴關系。（2）為STEM學校創(chuàng)建認證流程，識別優(yōu)質的STEM項目和教學，擴大對STEM項目和教師的資金投入。（3）根據行業(yè)需要，創(chuàng)建額外的CTE和STEM課程，修訂核心40的文憑認證，以承認學生參與CTE/STEM項目所承擔的額外課程作業(yè)。（4）嘗試開發(fā)六年制高中教育模式，并為學生接受課后學習活動提供贏得學分的機會。（5）制訂方案，在獲得和參與STEM教育方面，促進性別和種族平等。

印第安納州教育廳將繼續(xù)領導這項工作，以促進和改善STEM教育。顯然，如果前進的勢頭停止，那么前述問題將持續(xù)存在。在教育廳廳長格蘭達·利茲的支持下，我們優(yōu)先開展以下STEM工作。首先，實施STEM教育框架，其中包括我們的嵌入式矩陣、需求評估、時間表和評價量規(guī)等。其次，作為STEM行動聯(lián)盟的成員，并在其中發(fā)揮領導作用。STEM行動聯(lián)盟是由印第安納州教育廳、商業(yè)和工業(yè)、K12、高等教育、課后托管項目、非營利組織、博物館以及印第安納教育圓桌會議組成的全州范圍的特別工作組。再次，設計和實施小學階段的STEM整合圖，識別并創(chuàng)建STEM集群和路徑。最后，研究和推進新的STEM政策，比如，推進校外教學項目、核心40的文憑認證、CTE認證以及額外STEM課程作業(yè)之間靈活的學分互認，六年高中教育模式也應為學生提供相關的學位。

4. 商業(yè)與社區(qū)

商業(yè)和社區(qū)則承擔以下職責：首先，為學生和教師提供指導、實習和見習機會，協(xié)助規(guī)劃從幼兒園到職業(yè)生涯的路徑。其次，為教師的專業(yè)發(fā)展提供包括工作機會在內的直接幫助，并向學校提供資源、工具、工作人員等。再次，建立與學校目標和商業(yè)目標相一致的基金項目，支持STEM計劃立法的游說。最后，根據商業(yè)和工業(yè)的區(qū)域性需求來定義職業(yè)準備。

讓其發(fā)生—— STEM教育計劃推進時間軸

印第安納教育廳的STEM教育團隊為所有對SETM教育感興趣的利益相關者提供服務，尤為重要的是為學生提供服務，使其能夠在K12階段接受高質量的STEM教育。為支持整個州的需要，我們一直在建設資源，提供專業(yè)發(fā)展的建議等。以下是我們在行動計劃的框架指引下，過去的幾年所開展的行動，這些行動有力地保障了計劃的落實。

2013年，我們首先創(chuàng)建了STEM實施指南，組織了首次“女孩參與STEM”會議，創(chuàng)建了STEM認證學校的認可項目，并資助8個數(shù)學、科學合作伙伴開發(fā)STEM項目。

2014年，我們舉辦了印第安納第一屆STEM會議，采納新的數(shù)學標準開展教學，為開展STEM教育的學校和教師提供專業(yè)發(fā)展建議，資助12個數(shù)學、科學合作伙伴開發(fā)STEM項目，并與高等教育合作，審查STEM教師的招聘。

2015年，我們審查和修訂了2010年版科學標準，主辦第二屆STEM年度會議，創(chuàng)建STEM行動聯(lián)盟，將首批12所學校認定為印第安納STEM認證學校，并資助8個數(shù)學、科學合作伙伴，以提高本地STEM教師的專業(yè)化發(fā)展水平。

2016年，我們采納新的科學標準，并根據新的科學標準，提升全州的專業(yè)發(fā)展水平。我們舉辦的STEM教育會議專注于在課堂上如何開展教學活動，將第二批10所學校認定為印第安納STEM認證學校，全力推進計算機科學的專業(yè)發(fā)展。

印第安納州STEM教育實現(xiàn)矩陣

印第安納州以矩陣圖的方式將STEM計劃的實現(xiàn)進程劃分為基礎、發(fā)展、成熟和完善四個階段。

基礎——學校提供STEM學習體驗，但這并不作為學校的常規(guī)項目。它包括課外活動，夏令營，學校社團等。

發(fā)展——基于傳統(tǒng)的教育模式，將與STEM相關的、基于問題的學習附加到原有課程中。在一個單元或一個學期結束時，由學校來實施單獨的STEM單元。當然，也包括由工業(yè)或非營利組織提供的短期項目。這些短期項目為學生提供簡化的STEM體驗，以發(fā)展他們在未來職業(yè)發(fā)展中所需的技能。

成熟——采用非傳統(tǒng)的學校教學模式。學校的課程整合進了STEM體驗以及相關技能。STEM項目將可能是學校范圍的，由教師組織的、有紀律的長期項目。這些長期項目是學校常規(guī)課程的補充，或者用來加強教學流程。學生也可以部分時間在學校參與這些長期項目，部分時間在CTE學習基于職業(yè)發(fā)展的STEM課程。學校將與材料、資源和資本提供方保持經常性的合作伙伴關系。

完善——整個學?；驅W區(qū)主動自發(fā)地開展STEM教育。它與傳統(tǒng)教育模式有很大的不同。在學校里，教室將基于工作環(huán)境重新改造，學生致力于解決社區(qū)出現(xiàn)中的問題。由STEM職業(yè)、經歷以及技能來驅動課程開發(fā)。學生為解決問題而進行團隊合作，教師幫助學生團隊提高解決問題能力、提高勞動力技能以及STEM商業(yè)所需的共同技能。學校將與材料、資源和資本提供方保持頻繁互動的合作伙伴關系。