王雨婷　王萍

摘? ?要：大學預科卓越研究計劃（Pre-college Research Excellence Programs，PREP）是美國田納西州中學生的非正式STEM項目的重要一環(huán)，旨在促進全州范圍內(nèi)非正式STEM學習的可持續(xù)發(fā)展，實施以科學與工程實踐為基礎(chǔ)的職業(yè)導向計劃。文章分析了PREP的項目目標、項目內(nèi)容和項目特征。PREP項目對我國推進學習校外STEM學習活動，開展STEM視域下的非正式STEM學習研究與實踐，具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：美國 非正式STEM學習 PREP 課外學習

一、引言

推行STEM教育是美國保持科技領(lǐng)先和國際競爭力的重要戰(zhàn)略之一。多項研究表明，越早發(fā)現(xiàn)學生的STEM興趣并讓學生參與STEM學習，學生在未來選擇STEM相關(guān)專業(yè)的可能性越大，在未來科技創(chuàng)新相關(guān)領(lǐng)域取得卓越成就的可能性越大。學生在校內(nèi)和校外所接受的教育對于發(fā)展學生STEM學習動機和興趣都具有積極影響[1]。2018年，美國的田納西州發(fā)布了修訂后的《STEM戰(zhàn)略：田納西州的K-12 STEM提案》，指出要從課程和教學、學生成就、教育工作者的專業(yè)發(fā)展、建立社區(qū)和高等教育的伙伴關(guān)系四個優(yōu)先領(lǐng)域推進STEM教育[2]。田納西大學諾克斯維爾分校的大學預科卓越研究計劃（Pre-college Research Excellence Programs，PREP）是其中一項重要的非正式STEM學習項目[3]。本文通過分析其項目目標、項目內(nèi)容、項目特征，旨在為我國STEM教育在非正式教育領(lǐng)域中的研究和實踐提供借鑒。

二、PREP概述

PREP是面向田納西州中學生的研究型計劃，由田納西大學諾克斯維爾分校主導，通過政府、企業(yè)、非營利組織、基金會等不同組織間的相互合作與配合，共同促進全州范圍內(nèi)非正式STEM學習的可持續(xù)發(fā)展，實施以科學與工程實踐為基礎(chǔ)的職業(yè)導向計劃。

（一）PREP內(nèi)容框架

PREP由田納西州科學奧林匹克競賽（Tennessee Science Olympiad）、南阿巴拉契亞科學與工程博覽會（Southern Appalachian Science and Engineering Fair）、州長科學與工程學院（Governor’s School for the Sciences & Engineering）、田納西州青少年科學與人文研討會（Tennessee Junior Science and Humanities Symposium）以及虛擬科學俱樂部（Virtual Science Club）五個子項目構(gòu)成，如圖1所示。PREP針對不同學段的學生開展了類型多樣的活動。

1. 田納西州科學奧林匹克競賽

田納西州科學奧林匹克競賽是美國科學奧林匹克競賽的州級錦標賽之一，旨在提高科學教育質(zhì)量，增加學生對科學的興趣，并為學生和教師在科學教育中的杰出成就提供認可。

針對K-6年級，小學奧林匹克科學競賽（Elementary Science Olympiad）項目為學生、教師和家庭提供在教室、俱樂部、社區(qū)等環(huán)境中探索STEM世界的機會[4]。例如，舉辦科學奧林匹克趣味日和趣味夜（Science Olympiad Fun Day and Fun Night），父母和孩子共同參加有趣的STEM團隊活動，并邀請地質(zhì)學家、博物學家、建筑師等，讓父母和孩子近距離接觸科學家，激發(fā)孩子對科學的興趣。針對K6-12年級，由15名學生組成團隊參與競賽，培養(yǎng)他們的團隊精神和問題解決能力。競賽科目包括科學、生物學、化學、物理學、數(shù)學、工程學等多個領(lǐng)域。優(yōu)勝者可以參加更高級別的科學奧林匹克競賽錦標賽。

2. 南阿巴拉契亞科學與工程博覽會

南阿巴拉契亞科學與工程博覽會是國際科學與工程博覽會的官方附屬區(qū)域博覽會之一[5]，為東田納西州23個縣的初中和高中學生提供了展示STEM領(lǐng)域各種類型研究成果的機會，并能夠得到專業(yè)科學家和工程師的指導和評價。在活動中，學生提出一個可以驗證的問題，并開展探究式學習。通過實驗收集和分析數(shù)據(jù)，培養(yǎng)批判性思維技能。在此過程中，學生能夠在一定程度上體驗成為科學家的感覺，有助于培養(yǎng)他們對STEM學習的興趣，并將STEM領(lǐng)域作為其未來職業(yè)發(fā)展方向。

3. 虛擬科學俱樂部

虛擬科學俱樂部是南阿巴拉契亞科學與工程博覽會和田納西大學諾克斯維爾分校聯(lián)合舉辦的項目[6]，旨在提供免費的虛擬編程活動，幫助學生和教師共同發(fā)展 STEM技能。虛擬科學俱樂部通常每月舉行兩次會議。第一次會議由來自STEM領(lǐng)域的客座演講者主持，演講者包括大學教師、STEM專業(yè)人員及南阿巴拉契亞科學與工程博覽會參與者。第二次會議則針對人文科學、自然科學、物理科學、工程和數(shù)學四個研究領(lǐng)域進行詳細的分組討論，每個研究領(lǐng)域的分組討論室都有導師進行指導，包括1名田納西大學研究生、至少1名科學和工程相關(guān)專業(yè)人士、至少1名南阿巴拉契亞科學與工程博覽會董事會成員。

4. 田納西州青少年科學與人文研討會

田納西州青少年科學與人文研討會是一項由美國陸軍、海軍和空軍部門的研究辦公室聯(lián)合發(fā)起、國家科學教學協(xié)會與全國領(lǐng)先的研究型大學合作管理的項目，旨在通過挑戰(zhàn)和吸引學生參與 STEM 來推動國家的科學和技術(shù)進步[7]。田納西州青少年科學與人文研討會是48 個區(qū)域性青少年科學與人文研討會項目之一，為高中生提供了在公共論壇上展示原創(chuàng)科學研究并競爭獎學金的機會，為參與者提供了實踐研討會、小組討論、職業(yè)探索和訪問研究實驗室的機會。

5. 州長科學與工程學院暑期項目

州長科學與工程學院項目是一個為期4周的暑期大學體驗項目，為學生提供5個大學學分①，并讓他們在田納西大學諾克斯維爾分校的環(huán)境中接觸科學學科，以滿足田納西州公立和私立高中的十一年級和十二年級的頂尖學生的需要。[8]

州長科學與工程學院暑期項目的課程包括了公共課程和選修課程兩大類型，既培養(yǎng)了學生的綜合STEM素養(yǎng)，又滿足了不同學生的需求與興趣。公共課程包括“STEM技能”和“社會學中的STEM”兩門課。“STEM技能”以項目式學習為載體，包括編程、3D建模、3D打印、移動應用開發(fā)等其他支持STEM技能發(fā)展的主題，旨在培養(yǎng)學生的計算思維?！吧鐣W中的STEM”將人文科學融到了STEM之中，致力于培養(yǎng)學生的寫作能力和表達能力。選修課程包括生物學、化學、工業(yè)與系統(tǒng)工程、材料科學與工程、數(shù)學、物理等多個研究領(lǐng)域。課程采用項目式的形式開展，學生通過“做中學”獲得理論知識和實踐性知識，以解決現(xiàn)實生活中實際存在的問題，在提升學生學習興趣的同時發(fā)展創(chuàng)造性思維。

（二）PREP的特征分析

1. 多樣性

PREP為不同年齡和層次的學生提供了多樣的非正式STEM學習機會，為K-12課堂學習和外部學習機會的整合提供教學和社區(qū)資源，注重以項目為基礎(chǔ)的動手學習和應用。針對小學教育階段，吸引家長和學生共同參加到STEM的課外活動當中，為學生選擇STEM行業(yè)打下基礎(chǔ)。針對中等教育階段，則以暑假夏令營、多種類型的競賽項目形式開展，力圖把STEM的教育與今后的工作相關(guān)聯(lián)，使學生初步了解STEM職業(yè)并獲得適當?shù)膶W術(shù)培訓。

2. 合作性

PREP與很多社會機構(gòu)組織保持著良好的合作關(guān)系，聯(lián)合學生、家長、教師、社區(qū)組織和企業(yè)多方參與，通過信息和資源共享來滿足地區(qū)在STEM教育方面的需求[9]。從功能職責層面看，PREP 的合作者包括課程開發(fā)者、軟件提供商和經(jīng)費捐助者。例如，美國能源部與 PREP合作，為州長科學與工程學院暑期項目的開展和課外活動探究提供了條件;與Ward’s Science公司合作的課程產(chǎn)品，為小學奧林匹克競賽的賽事提供了可靠的賽事項目資源。此外，阿爾伯特·愛因斯坦學會（Albert Einstein Society）、喬治·華盛頓·卡弗學會（George Washington Carver Society）等為南阿巴拉契亞科學與工程博覽會提供充足的資金支持。

3. 真實性

美國《新一代科學教育標準》（Next Generation Science Standards）強調(diào)真實的科學實踐、科學核心概念和跨學科概念的整合，使學生的科學探索與真正的科學家和科學環(huán)境發(fā)生聯(lián)系。PREP強調(diào)解決現(xiàn)實生活中存在的問題，將科學教育嵌入到社會和文化環(huán)境之中，把學生的日常經(jīng)驗和科學理解結(jié)合起來，如環(huán)境問題、倫理和社會問題的關(guān)注，以及發(fā)展學生的批判性思維的技能和社會責任[10]。通過各種形式的STEM特色項目，為學生提供多方面的STEM學習體驗，使他們能夠掌握復雜的STEM技能，嘗試設(shè)計和測試現(xiàn)實生活中STEM問題的解決方案，并以小組合作的形式開展，在合作中形成良好的社會交往能力。[11]

三、啟示

我國非正式STEM教育是學校課堂中科學教育的一個有效補充形式。我們應充分發(fā)揮學校的主渠道作用，積極利用各類社會資源，適當引入校外活動資源，構(gòu)建以學校為主導的多主體協(xié)同體系，促進學生的視野開拓、實踐鍛煉和全面發(fā)展。

1. 借助高校力量，建立區(qū)域合作體

我國的STEM教育大多是以教育輔導機構(gòu)為依托開展，尚且缺少聯(lián)結(jié)學校教育與非正式教育的橋梁。高校組織本身具有雄厚的科研實力與優(yōu)質(zhì)的專家資源，有能力開展優(yōu)質(zhì)的課程和教學資源，可以有效地提升所開展協(xié)作的科學化、專業(yè)化程度[12]。應當構(gòu)建大學—政府—社會—中小學多元主體協(xié)同培養(yǎng)的教育模式，鼓勵更多的高校教育工作者與中小學進行合作項目，為如何在非正式組織中開展教育、如何建立不同組織間的有效協(xié)作作出貢獻。此外，還需要重視當?shù)貙嶋H情況，對已有的科學教育資源、教育機會，所具備的優(yōu)勢與劣勢等進行系統(tǒng)性分析?；赟TEM課程對跨學科、跨人際、跨校際合作的要求，開設(shè)本土化的STEM課程項目。

2. 以真實性STEM項目為抓手，打開非正式STEM課程新思路

美國非正式STEM項目旨在讓學生能夠最大程度上感受到科學家的工作，體驗真實的工作環(huán)境和科學研究。通過邀請科學界專業(yè)人士進行指導，讓學生深入了解科學家開展研究時的真實狀態(tài)。通過STEM導師學徒制，吸引更多的教師參與到導師活動中，使教師和學生形成學習共同體。因此，在我們設(shè)計非正式項目活動時，應盡可能打破時間和空間的限制，讓學生有機會接觸最真實的科學工作者的場景，拓寬學生學習的渠道。

3. 創(chuàng)建多方合作伙伴關(guān)系，拓展校外STEM教育的不同形式

校外STEM項目是有效拓展STEM教育發(fā)展的重要抓手，能為STEM教育走向社會提供實踐土壤。我國可借鑒美國PREP的經(jīng)驗，積聚多方力量，尤其是STEM企業(yè)、高校、行業(yè)協(xié)會、非營利組織以及基金會等，充分發(fā)揮各組織資金提供、實踐場所、專業(yè)輔導以及職業(yè)信息指導方面的優(yōu)勢，拓展到高校、社區(qū)、工廠車間以及實驗室等領(lǐng)域。針對不同年齡階段的學習，提供不同類型的STEM活動形式，滿足學生的個別化學習需要。在課堂之外通過組織STEM各類團隊競賽、STEM夏令營和創(chuàng)新與發(fā)明工作坊等活動延伸STEM教育。

注釋：

①PREP設(shè)置了大學預科學分認證體系，即學生可以通過在高中階段參與田納西大學諾克斯維爾分校預科課程的學習，提前獲得大學相應課程的學分。

參考文獻：

[1]卓澤林.超越課堂：美國中小學校外STEM項目的實施和評估[J].中國電化教育，2017（11）：80-86.

[2]Division of College， Career & Technical Education. STEM strategic plan： an integrated K-12 STEM proposal for Tennessee[EB/OL].（2018-01）[2021-11-18].https：//www.tn.gov/content/dam/tn/education/ccte/ccte_stem_strategic_plan.pdf.

[3]The University of Tennessee， Knoxville. Pre-college research excellence programs[EB/OL]. [2021-11-05].https：//prep.utk.edu/.

[4]The University of Tennessee， Knoxville. Elementary school： Tennessee Science Olympiad[EB/OL]. [2021-11-18].https：//prep.utk.edu/elementary-school/.

[5]The University of Tennessee， Knoxville. Southern appalachian science and engineering fair[EB/OL]. [2021-11-18].https：//sasef.utk.edu/.

[6]The University of Tennessee， Knoxville. Virtual science club： southern appalachian science and engineering fair[EB/OL]. [2021-11-18].https：//sasef.utk.edu/virtual-science-club/.

[7]The University of Tennessee， Knoxville. Tennessee junior science and humanities symposium[EB/OL]. [2021-11-18].https：//jshs-tn.utk.edu/.

[8]The University of Tennessee， Knoxville. Governor’s school for the sciences and engineering[EB/OL]. [2021-11-18].https：//gsse.utk.edu/.

[9]陳鵬，田陽，劉文龍.北極星計劃：以STEM教育為核心的全球創(chuàng)新人才培養(yǎng)——《制定成功路線：美國STEM教育戰(zhàn)略》（2019-2023）解析[J].遠程教育雜志，2019，37（2）：3-14.

[10]孫維，馬永紅，朱秀麗.歐洲STEM教育推進政策研究及啟示[J].中國電化教育，2018（3）：131-139.

[11]劉亮亮，李雨錦.美國中小學STEM學習生態(tài)系統(tǒng)研究——以辛辛那提市STEM學習共同體為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2018，28（10）：113-119.

[12]陳舒，裴新寧.正式與非正式科學教育組織的協(xié)作——美國K-12科學教育的經(jīng)驗與啟示[J].全球教育展望，2016，45（1）：84-93.

編輯 呂伊雯? ?校對 娜迪拉·阿不拉江

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