美國STEM教育戰略及其對中國人才培養的啟示

劉若霞 張加民

美國STEM教育戰略及其對中國人才培養的啟示

劉若霞 張加民

美國在科學（science）、技術（technology）、工程（engineering）和數學（mathematics）（簡稱STEM）領域的領先水平奠定了其在全世界的領導地位。奧巴馬上臺以后積極推動教育改革，將STEM教育戰略擺在更加突出的位置，對未來美國人才培養和經濟發展將產生深遠影響。本文介紹了美國STEM教育戰略的內容及形成過程、戰略目標、實施機構和重點領域等，歸納了其特點和值得借鑒之處，以及對中國人才培養、建設創新型國家的啟示。

美國 STEM 教育戰略 人才培養 啟示

在新一輪科技革命和產業革命的大背景下，保持科學（science）、技術（technology）、工程（engineering）和數學（mathematics）領域的先進水平對一個國家來說至關重要。一直以來，美國在STEM領域的領先水平奠定了其在全世界的領導地位。然而近年來這種優勢有減弱的趨勢。在國際學生評估項目（PISA）中，33個經濟合作與發展組織（OECD）國家參與，其中有12個國家的學生在科學這一項比美國學生得分更高，有17個國家的學生在數學項目超過美國。現有美國教育系統不能滿足STEM領域的需求。據科學和技術顧問委員會（PCAST）測算，美國在未來十年估計將有一百萬STEM的畢業生缺口。2013年5月，《聯邦STEM教育戰略五年計劃》正式提交國會，STEM教育戰略將對未來美國人才培養和經濟發展產生深遠影響。

國家的競爭歸根結底是人才的競爭。培養創新人才、搶占人才高地是中國實現經濟社會戰略轉型、建設創新型國家的關鍵。因此，了解美國STEM戰略，知己知彼，對中國的人才培養有著重要意義。

一、美國STEM教育戰略概覽

（一）STEM教育戰略的形成過程

STEM教育戰略是美國為滿足經濟社會發展需要，強化在科學、技術、工程和數學領域的全球領先水平而制定的國家層面人才培養戰略，旨在培養和提高教師、學生乃至全社會的STEM素養。主要包括四個方面：一是科學素養（SCIENTIFIC LITERACY），運用科學知識和過程（如物理、化學、生物科學和地球空間科學）認識并影響自然界有關決策的能力。二是技術素養（TECHNOLOGICAL LITERACY），指使用、管理、理解與評價技術的能力。技術是對自然環境的革新與改造以滿足人們的現實需要。應當知道如何使用技術，了解技術的發展過程，具備分析新技術如何影響自己、國家乃至整個世界。三是工程素養（ENGINEERING LITERACY），指對技術的工程設計與開發過程的理解。工程設計是把科學與數學原理系統地、創造性地用于實踐的結果。四是數學素養（MATHE TICALLITERACY），指在發現、表達、解釋和解決多種情境下的數學問題時進行分析、推斷和交流的能力。

美國從國家戰略層面關注和支持STEM的發展由來已久，大體分為三個階段。第一是提出和奠基階段（1986-2005年），其代表性的報告為1986年美國國家科學委員會發表的《本科的科學、數學和工程教育》，將STEM學科的發展上升到國家戰略。美國國家科學基金會（NSF）依據此報告支持了美國大學教育改革。1996年，NSF對美國大學STEM教育十年成果進展進行總結，發表了《塑造未來：透視科學、數學、工程和技術的本科教育》的報告，為接下來的十年定調。

第二是擴張階段（2005-2012年），美國國會制定了《美國競爭力計劃：在創新中領導世界》，將STEM計劃全面推向新世紀。2005年10月，由美國國家科學院（NAS）、國家工程院（NAE）、醫學科學院（I0M）和國家研究委員會（NRC）向美國國會聯合提出《駕馭風暴：美國動員起來為更加輝煌的未來》，旨在就美國面臨的緊迫問題研究具體對策，以確保21世紀的美國繼續在科學與工程方面占領領先地位。2006年1月，美國國會在上述報告基礎上形成《美國競爭力計劃：在創新中領導世界》的報告，這項經費高達1360億美元的計劃，被認為是布什政府科技與教育發展的宏偉藍圖。2007年，NGA擬定了《創新美國：擬定科學、技術、工程與數學議程》，就當前美國實施STEM教育戰略的背景、問題、現狀和策略進行了詳細闡述。2007年8月，美國國會通過《國家競爭力法》，強調創新需要研發投入和對STEM教育計劃的切實執行，從2008年到2010年為聯邦層次的STEM研究和教育計劃投資433億美元。2007年10月，美國國家科學委員會（NSB）再次發布《國家行動計劃：應對美國科學、技術、工程和數學教育系統的緊急需要》，主要提出兩個方面的措施：一是增強國家對K-12和本科階段的STEM教育的主導作用；二是提高教師的水平和增加相應的研究投入。

第三是完善成熟階段（2012年-至今），奧巴馬競選成功后進行教育改革，發起了教育創新運動，旨在使美國STEM達到卓越的水平，提出更具針對性的五年計劃。2012年2月CoSTEM向國會提交《協調聯邦STEM教育方面的投資：進展報告》，保證美國通過協調一致的努力在STEM領域保持卓越，以確保STEM員工具備脫穎而出所需的培訓和技能。2013年5月國家科學技術委員會STEM教育委員會向美國國會提交《聯邦科學、技術、工程和數學（STEM）教育戰略五年計劃》，為未來五年STEM教育領域的發展指明了方向，對美國未來的STEM人才培養乃至未來的經濟發展都至關重要。

（二）戰略目標

美國STEM教育戰略總體目標主要包括兩個方面：一是增強美國在STEM領域的實力，以保持其全球領導地位；二是提高少數民族、婦女等群體在STEM領域的參與度，促進社會公正公平。

為保持美國STEM的全球領先地位，必須培養一支訓練有素的教師隊伍，激發更多的學生在STEM領域脫穎而出，鼓勵學生從事相關領域的工作，引導社會公民STEM素養提升。為此，聯邦政府將進一步加大在STEM領域投入的資源，培養和引進10萬個K-12級STEM教師，加快STEM教學和參與的基礎設施建設，在未來十年增加一百萬個STEM本科學位以滿足市場需求。

為建立公正和包容的社會，在STEM領域擴大未被充分代表的群體參與。未來三十年，美國的少數種族有望占人口的大多數，而目前他們只占STEM工人數的28%。盡管女生約占46%的勞動力，在STEM領域工作的只有25%。因此美國在未來10年將增加在STEM領域少數民族群體獲得學位的數量，提高婦女參與STEM領域的數目。通過導師、技術援助以及其他創新實踐營造有效地提高未被充分代表群體成功率的校園氛圍。

（三）實施機構

奧巴馬政府根據《美國競爭力重塑法案（2010）》（America COMPETES Reauthorization Act（2010））成立了專門的STEM教育委員會（CoSTEM）。2010年，美國科學和技術政策辦公室（the Office of Science and Technology Policy，簡稱OSTP）根據法案在國家科學與技術委員會（National Science and Technology Council，簡稱NSTC）下設協調聯邦項目和活動的跨部門機構。STEM教育委員會（CoSTEM）主要負責協調聯邦項目和活動，研究教育和勞動力政策問題，同時研究各個階段的STEM教育、STEM勞動力需求等問題。

CoSTEM特許建立了兩個小組來具體開展工作，分別是：STEM教育戰略聯邦協調組（FC-STEM）和聯邦投資組（FI-STEM）。 FC-STEM負責制定聯邦STEM教育的5年戰略計劃，包括來自代表CoSTEM 的12個聯邦機構以及史密森學會的成員。FI-STEM負責設計和執行當前聯邦政府在STEM教育領域的投資組合，成員來自組成CoSTEM的12個聯邦機構。

（四）重點領域

美國《聯邦科學、技術、工程和數學（STEM）教育戰略五年計劃》選擇在教師、公眾、本科生、研究生和少數群體五個優先重點投資領域，并為每個領域制定了短、中、長期目標和實施路線圖，以測度五年計劃實施效果。五個重點領域分別是：

1.提升STEM教師力量：2020年準備新增10萬優秀的K-12 STEM教師，并支持現有的STEM教師隊伍。支持鼓勵教師做好準備工作，為學生提供豐富的STEM學習機會；增加職前和在職P-12教師參與聯邦政府的實習、獎學金計劃以獲取真正的STEM經驗的數量，并提高質量。

2.增加年輕人和公眾進入STEM領域的數量，使得美國真正擁有STEM經驗的青少年人數每年增加50%。具體措施有：利用聯邦政府的科學、技術、工程資產（如設施、科學和工程技術人員、儀器、數據和聯邦政府管理的公共土地和水域），在可行情況下，提供切實的STEM經驗；支持STEM整合到現有的入學準備和課后項目中去；加深對真正的STEM經驗如何提高學生的學習興趣和經驗成果的理解。

3.提高本科生STEM經驗：在今后10年內增加一百萬擁有STEM領域學位的學生。具體可采取：確定和擴大實施以證據為基礎的教學實踐和創新，以提高大學生學習和留在STEM領域的比例；改進支持2年制大學的STEM教育，并創建2和4年制高等教育機構之間的橋梁；支持和激勵大學與產業界、與聯邦政府支持的實體的合作伙伴關系，尤其是在他們的前兩年，提供本科生真實的STEM學習和研究的經驗；關注在本科階段開設基礎數學課程過高的返修率問題，提供更高級的STEM課程。

4.更好地服務于歷史上在STEM領域人數不足的群體：在未來10年增加在STEM領域少數民族群體獲得學位的數量，提高婦女參與STEM領域的數目。具體目標有：通過投資擴大傳統少數群體參與STEM領域，以更好地響應快速變化的人口結構和特定群體的問題；重點投資開發和測試提高少數民族STEM學生群體接受高等教育的戰略；通過導師、技術援助以及其他創新實踐營造有效地提高弱勢群體成功率的校園氣候。

5.為未來的STEM生產力設計研究生教育：為STEM人士提供基礎和應用研究專業知識的研究生培訓，使其掌握國家級重要的專業技能，滿足CoSTEM機構重要任務的生產力需求，取得職業生涯成功所需的輔助技能。具體戰略為：為有高潛力的學生在科學和工程領域的貢獻提供資金支持，并為他們的職業生涯的最終成功提供支持；提供接觸國家關鍵領域、聯邦機構人才短缺領域的機會；繼續和加強評價獎學金影響的機制，以便為未來聯邦投資提供參考。

二、美國STEM戰略的特點和經驗總結

（一）強有力的實施機構

STEM教育委員會（簡稱CoSTEM）是依據《美國競爭力重塑法案（2010）》的要求成立的，首先其合法性毋庸置疑。其次，CoSTEM是 NSTC下設的協調聯邦項目和活動的跨部門機構。NSTC是由總統授權、由副總統等重要白宮官員組成的負責聯邦科技發展戰略制定的最高機構，共有五個委員會。而CoSTEM是其中非常重要的一個委員會，可以在多個聯邦部門及史密森學會等社會組織間統籌協調。可見，CoSTEM規格之高，是推進STEM教育戰略的強有力的實施機構。

（二）有效的協調機制

奧巴馬政府認為STEM戰略成功的關鍵在于協調聯邦教育投資，加強合作創造新的協同效應，提高投資效率。為此聯邦政府建立了兩大協調機制：一是在STEM優先投資領域指定牽頭機構和合作機構，建立跨機構的協調一致的投資組合，放大資產和技術的效用。通過牽頭機構促進機構相互間合作和協調，明確各個機構的能力、作用和任務，形成機構間互補的戰略組合以達到投資的最大效用。最初指定的牽頭機構有教育部、國家科學基金和史密森學會。二是建立考核評估體系，并將結果向公眾公開以促進聯邦政府提高STEM教育投資效率。STEM教育委員會研究設計聯邦教育投資框架并不斷更新完善；牽頭機構與合作機構充分考慮機構內與機構間的協調，簡化合作程序，共享一些教育基礎設施和工作人員，選取通用評價指標，收集實施過程中的數據和信息；聯邦政府基于事實證據評估項目實施效果和協調機制的有效性，并鼓勵機構學習效仿較為成功的項目經驗。這兩個協調機制有利于部門間和機構間打破行政壁壘，形成“目標一致、任務明確、考評客觀、公開透明”的合作模式，增強STEM教育戰略實施的統一性、穩定性和有效性，提高聯邦政府教育投資效率和影響力。

（三）精細化的過程管理

為保障STEM戰略的順利推進，在聯邦教育投資的五個重要領域分別制定了短、中、長期目標和具體實施路線圖。首先，目標制定盡量細化和具體化，以便其完成情況在實施過程中更加容易被量化；將各個機構的任務與優勢結合起來，從而充分發揮牽頭機構和合作機構各自的作用；同時明確聯邦政府在整個過程中的職責。其次，為完成各階段目標制定詳細的路線圖，確定工作重點、選取監控的動態指標，通過時間節點上的里程碑事件掌握進展情況，及時作出決策，不斷優化投資組合。根據項目實施的反饋情況，2014年聯邦預算就作出了調整。STEM項目的總投資較2012年增加了6%，但同時將CoSTEM中14個機構開展的226個項目減少到110個，其中78個收效不好的項目被取消，還有38個項目與其他項目整合，1億7千多萬美元的經費被重新安排。精細化的過程控制使得聯邦政府掌握戰略實施過程中的實際情況，從而根據需要及時做出調整，確保STEM教育戰略在既定的軌道上有效運行。

三、美國STEM戰略對中國人才培養的啟示

（一）人才培養應符合國家發展戰略和未來市場需求

國際金融危機后，美國實施“再工業化”的發展戰略，對STEM領域人才的數量和質量需求都大大增加。美國將STEM教育戰略作為國家保持和提升競爭力的發展戰略，由聯邦政府牽頭，協調地方政府，引導全社會的積極參與。聯邦政府成立專門的STEM戰略委員會，基于對未來形勢的綜合研判和美國現有基礎制定了發展規劃，明確了投資方向和重點領域，甚至具體到與合作機構開展的項目。無論從機構設置、設施建設和投資規模等各個方面推動力度都非常大，而非放任教育自由化發展。拉美國家在20世紀80年代進行的教育改革之所以失敗的重要原因就是過度產業化和自由化，除引發了一系列社會問題以外還帶來了一個嚴重后果，那就是人才培養不能滿足國家發展需要，使得勞動力這個重要的生產要素出現了供給與需求的結構性錯位。不但增加了結構性失業，更造成結構調整和產業升級所需的勞動力基礎薄弱，導致拉美國家沒有順利地跨過中等收入陷阱。

人才培養應該符合國家戰略，服務于國家發展。在尊重個人意愿和選擇、遵循客觀規律的基礎上，要加強國家的導向作用，使教育尤其是高等教育符合總體目標，增強教育實用性。因為人才培養一般需要一個較長周期，供給對需求往往表現出一定的滯后性，若像拉美國家放任教育自由化，私人部門根據短期目標安排資源，無視未來的需求，這樣的無序“生產”很可能就導致勞動力結構與經濟結構的不匹配，不僅損失社會效率也挫傷個體利益。美國聯邦政府綜合分析全球形勢，預測未來STEM領域將有100萬就業崗位的缺口，制定了相關規劃、出臺相關政策，引導教育資源流向STEM領域，以繼續保持美國領先地位的國家發展總體目標。

近年來，中國出現了大學生就業困難和“民工荒”、農村剩余勞動力不足并存的現象，同時專業技術人員和高端人才緊缺，說明勞動力一定程度上存在結構性失衡。國家的競爭歸根結底是人才的競爭，美國STEM教育戰略值得我們學習借鑒。中國的人才培養應符合結構調整、產業升級、建設創新型國家的總體目標，在宏觀層面加強政府引導，在微觀層面適當引入競爭，調動社會資源積極參與，提高產出效率，為中國搶占人才高地，在未來全球競爭中贏得先機。

（二）人才規劃應加強實施過程中的量化監管

美國STEM戰略在全國范圍內大規模調查統計的基礎上，通過建模預測市場需求，制定發展目標并將其細分為短期、中期和長期目標，構建監督指標體系和具體實施辦法，在規劃貫徹落實的過程中，通過分析調查統計得到的數據，追蹤每一項指標的變化情況，掌握戰略實施的動態效果，以便于及時做出調整和修正，確保不偏離既定的戰略方向和軌道。

中國的很多戰略規劃沒有逃出“墻上掛掛”的結局，原因很大程度上就是戰略宏觀而又長遠，沒有細化和量化，同時缺乏實施過程中具體化和可操作化的監控體系，這就難免使規劃的效果大打折扣。因此，在制定規劃時，應將目標分解，并構建和完善統計指標體系，運用大數據等信息化的科學方法，加強在實施過程中的量化監管，以實現規劃的戰略目標。

（三）人才政策應協同推進形成合力

美國STEM教育戰略通過培養優秀教師提高教學質量，鼓勵和激發學生興趣提高STEM素養，吸引更多人才進入STEM領域，引導社會形成重視STEM的良好氛圍。政策的著力點在于提高國內教育系統的運行效率和運行質量，從而培養出滿足需要的人才，增強美國在STEM領域的實力。為實現這一目標，奧巴馬政府同時推行與STEM相關的政策措施。例如，美國移民新政策，對STEM科目的博士及碩士專業人才發放綠卡，吸引各國留學生赴美充實美國STEM人才隊伍，在全球范圍內選拔培養STEM人才。國內教育戰略與涉外移民政策協同推進，形成政策合力，提高政策有效性，更好地完成既定目標。

目前中國的人才政策協同效應不足。次貸危機后實施的海外人才“千人計劃”正是由于缺乏與之相配套的政策體系，體制機制障礙沒有掃除，導致實際作用沒有達到預期設想。因此，中國的人才政策應提高整體性和系統性，制定目標一致、相互促進的政策措施，避免出現政策間作用相互抵消和減弱的情況，從而達到更好的政策效果。

本文為“十三五”規劃前期研究人才課題階段性成果。

作者單位：北京大學