美國STEM 教育對中國高等教育課程改革的啟示

張 堯，劉曉鳳，孫 娟，宋新杰，吳元鋒*

（1.浙江科技學院生物與化學工程學院，杭州 310023；2.浙江工業大學食品科學與工程學院，杭州 310014）

STEM 教育雖然是科學、技術、工程和數學（science，technology，engineering and mathematics，簡稱STEM）這四個學科整體的首字母縮寫，但其包含著整個社會哲學。STEM 教育以現實生活中接觸的具體事物為基礎，以日常生活中未解決的問題為導向，有目的地培養可以適應社會發展的、全方位的人才[1]。本文將以美國STEM教育提出的背景、理念、內容、政策演變和挑戰為基礎，從中汲取寶貴經驗，最終思考并總結出該教育理念對我國高等教育課程改革的啟示。

一 STEM 教育提出背景和特點

（一）STEM 教育提出背景

STEM 教育最早由美國提出，21 世紀以來進入瓶頸期的科學技術發展讓美國政府逐漸意識到國家科技人才是國家發展的推動力，人才的嚴重匱乏和缺失造成了社會發展的止步不前。經過美國政府，特別是美國經濟部門對勞動者素質及教育部門對科技人才培養制度深刻反思，最終形成了當今受到世界各國一致認同、重視和追捧的跨越不同學科、涵蓋多個領域的STEM 教育理念[2]。

（二）美國STEM 教育主要特點

1 堅實有力的實施機構

STEM 教育委員會的成立為美國STEM 教育戰略的實施提供了堅實有力的保障。該機構堅實有力地推進STEM 教育戰略的實施，它是NSTC 中非常重要的一個可以跨部門管理的委員會，可以同時在多個社會組織和政府部門間進行統籌協調[3]。

2 有效的協調機制

美國政府建立了帶頭合作機構和考核評估體系兩大協調機制：首先指定出部分特定的帶頭機構和合作機構用于STEM 戰略優先投資部分，同時建立了特殊的投資機構組合，達到既能夠跨越機構界限又協調一致的效果，提高了教育資金和技術的利用效率。帶頭機構的功能不僅體現在提高機構相互間合作和協調的關系，也體現在明確各個機構的責任，為了實現聯邦教育投資的最大利用率而形成機構間戰略互利共贏的機構組合[3]。其次嚴格的考核評估體系和要求將考核評估的結果及時地向公眾公開。STEM 教育委員會對美國教育投資框架進行了精心研究設計并保證其能夠不斷地進行更新完善，促進監督機制有效運行。兩個機制有利于“目標統一、公平公正、責權分明、考評客觀”的機構合作模式的形成，有利于有效、統一和穩定的增強STEM 教育戰略的實施[4]。

3 精細化的過程管理

聯邦政府投資的五個重要教育領域政府分別制定了用來保障STEM 教育戰略順利推進的具體實施路線圖和短、中、長期三個階段目標[5]。制定的階段目標要做到精細化和具體化；保證切實結合各個機構的任務與優勢。為了各階段目標能夠順利完成，實施路線圖要制定得既周密又詳細。同時確定工作的重點和難點、選取動態標準進行監控，通過時間節點上的標志性事件進行了解，不斷優化投資機構組合，最終做出及時有效的決策。聯邦政府依靠精細化的過程控制，掌握STEM 教育戰略在實際實施過程中的具體情況，從而及時做出調整以應對時局發展的需要，有效保證STEM 教育戰略是在預定的軌道上向著目標運行。

二 中國高等教育課程改革的現狀及存在問題

中國高等教育課程革新的內容可以簡單概括為“全體，全面，全民”。全民是指教育課程改革要面向人民主體，其目標是促進國民素質的普遍提高。中國新課改實施以來，取得了一定的成果，但仍存在著問題[6]。

1）在課程改革理念上，沒有樹立實現教育普及全民的遠大目標[7]。新課改倡導教育要面向全體人民，因此，要從根基抓起，促進國民素質的普遍提高；要以“取其精華去其糟粕”的態度對待中華民族傳統文化，同時也要打開國門學習吸取國外先進文化和先進經驗，充實課堂，灌輸先進思想，培養創新精神；重視培養少數優秀者和拔尖人才，雖然對社會主義的中國來說，人民是黨和國家的主人。但是少數優秀人才的培養也是有必要的，他們是引領社會發展的領軍人物，也是引領中國走向世界強國的重要力量；既要提高全體勞動者的素質，又要注重專家學者型人才的培養。

2）通過對近幾年來學者們對于課程改革初步的研究，表明從古至今，關于課改的理論和與之相關概念的認識依舊沒有完全達成一致[8]。在教學研討時，不同的學者有不同的生活背景，因此也會有個人的感情色彩充斥在里面；有的甚至忽視了各個理論基礎之間的統一，不能夠深入、具體、全方位地對相關學科理論和域外引介理論進行考察和論證[9]。起支撐作用的準確、具體、科學的理論基礎得不到保證，課程改革的實踐就找不到最終的落腳點，如同無根之木沒有任何可靠根基。

3）三維目標流于形式。為了改變應試教育思想下學生只會讀書，缺乏生存交往技能的現狀，經過研討學者們提出了對課程目標修改的具體方法：確立三維目標[10]。眾多課程目標的總結指出，盡管學者們將教育課改的三維目標稱為課改的不良后果，但三維目標的確立的確給學生的學習帶來了樂趣，而且也將枯燥的書本知識和社會生產、學生生活、生態環境聯系在了一起。但不可避免的是也有不少地區教學過程中的三維目標教育流于形式。由此可見，課程改革實踐過程中的混沌現象在一定程度上是由三維目標在理論上的模糊不清導致的，這點是需要注意并進一步修正的。

4）缺少原創欠缺深度。這一問題背后的主要原因是國民盲目地崇洋媚外，面對西方思想總是盲目崇拜，缺乏對本土文化的自信、缺失立足國情的意識；在推進改革策略的過程中不能立足學校特點，適應社會發展，融合本土文化、缺少促進學校發展的理性思考、存在一次只完成一項任務的觀點；對于高等教育課程改革理論的支撐方面，創造型人才的缺失導致傳承和引進的教育理論中同時缺少原創成分[7]。

三 中國高校教書育人工作者面臨的挑戰

（一）綜合文化知識

大多數的教育工作者都在教授“自己的專業學科”時感覺得心應手，而且認為當時的授課也是最系統的。但如果需要進行綜合化教學，就會感覺到知識的匱乏，因為在我國傳統思維中一直堅持“術業有專攻”，大家接受的教育也是單一的[11]。從業后編制的教育制度為其提供了穩定的生活，同樣也失去了進取求知的欲望，只知道“我有一杯水就給學生一杯水”，而不是教會學生尋找源頭活水。

（二）融會貫通的教學方法

雖然對各個學科基本理論的認識大多數老師已經發展出獨一無二的教學模式，但是無論什么學科，教學方法總是有許多共同的元素。比如，對研究中的各種元素形成更加深入、準確地理解是科學研究的最主要目標，為滿足實用性和美學這兩個方面的特定條件和共同需求而開發出一個新產品是技術和工程的目標?？梢浴敖鉀Q問題”的有效方式是兩類學科同時需要的，但有所不同的是處理和評價任務的方式。

四 美國STEM 教育對中國高等教育新課改的啟示

我國進行高等教育新課改以來，國民素質總體水平得到明顯提高，但也存在著一些不令人滿意的地方。不同于美國，中國借鑒STEM 教育理念進行本土化嘗試的目標則是更希望面向全體學生，凸顯出育人價值[12]。這引起了學者們對于中國高等教育課程還存在哪些不足，應該進行哪些革新，如何將美國STEM 教育與中國高等教育新課改進行融合的思考[13]。

（一）基于STEM 教育的課程改革過程中穩扎穩打，不能急于求成

美國實行STEM 教育改革也經歷了一個漫長的歷程。通常一項新制度的頒布必定會使國民感到不適，對于教育者和受教育者而言，他們已經習慣了之前的教育制度和教學模式。例如，我國從事教育的工作者一般習慣了傳統的教育模式即做知識的灌輸者，備好一節課之后，教師在今后的教學中只需要簡單地改變一下小細節。而一旦實行了新政策，所有的備課都要全部推翻，要重新認識課本、重新關注學生、甚至要重新設計教學。此時他們就會產生抵觸的心理，容易表現在只是表面上響應了新制度，實際教學中仍然我行我素。決定著我國進行教育改革將是一個漫長過程的另一個重要原因，那就是根深蒂固的應試教育思想。因此，必須要從實際教學著手，穩扎穩打，循序漸進地將基于STEM 教育的教育課程改革落到實處。

（二）從源頭抓起，用嚴格的制度保證基于STEM 教育課程改革的進行

美國STEM 教育改革之所以能取得成功，很大程度上是由美國嚴格的規章制度、強有力的實施機構決定的。這種嚴格到幾近苛責的法律制度，讓美國這個“魚龍混雜”的多民族、多政黨的國家井然有序。那對于這種苛刻嚴格的教育制度，為什么人們卻仍然能遵守呢？美國的孩子成長環境是自由的，雖然有種“散養”的感覺，但孩子卻能夠很自覺地遵守規則，這是因為其從小就養成了遵守規則的習慣，美國的父母愿意花大把的時間給孩子講好規則，但在懲罰之前卻不會給犯錯的孩子解釋的機會。也正是這樣，美國的公民都能夠接受法律的制約。這也為嚴格的法律制度的施行打下了堅實基礎。

（三）與時俱進，不斷根據時局更改政策法規

改革是一個過程，美國在實行STEM 教育改革的過程中也不是一帆風順的，同樣也會遇到一些問題。不同的是，在遇到問題之后，美國當局會很快出臺一些新的法案來應對這些變化，在保證大方向的前提下，不斷調整。改革具有復雜性，在調整教育政策時，也勢必會影響社會經濟、工業生產、金融市場、就業醫療、勞動保障等，這就決定了改革不能一蹴而就。我們不能將原本的社會體系全部推翻建立一個新的體系，只能是在原有基礎上不斷調整。所以如何做到在就一個問題展開調整的過程中，在不影響社會正常運作的前提下，有效解決當前問題，需要社會各部通力合作，并且準確把握問題的根源。

（四）充實的課堂內容跨越學科界限

美國進行STEM 教育改革時建立能進行跨部門跨學科管理的新機構，比如史密森學會、國家科學基金會等。雖說STEM 教育策略下的課堂應該是兼容并包的，但也要保證基礎學科。除此以外，也要倡導跨越學科的界限。酶學是一門邊緣學科，既可以聯系生物、物理，也能夠貫穿醫藥、衛生。比如，在研究“有機化學中的塑料制品”這一課題的時候，除了研究塑料制品的主要成分聚合物（聚乙烯、聚氯乙烯）之外，也會聯系到塑料制品的普及帶來的“白色污染問題”，由此讓學生查閱資料，體會科技發展在給人們帶來便利的同時，也給人們帶來了負面影響。這種討論讓學生意識到不同學科的潛在聯系，以及知識與社會的緊密關系，逐漸養成學以致用的求知習慣。

（五）增加教育經費投入

現代社會是信息時代，現代化的生產設備取代了傳統勞動力，那是不是只需要研制設備，不需要培養人才了呢？現代教育也同樣需要普及現代化信息教學，可以這樣簡單理解其原因：雖然機器生產取代了勞動力，但機器總是要壞的，那至少要有人懂得維修和維護。所以，現代化的教學至關重要，比如通過網絡教學，不僅可以及時更新教育內容，也讓遠程授課成為可能。比如微課，課堂時間總是有限的，我們不能保證所有學生都能在課堂上高效學習，能掌握所有知識內容，能每一節課都按時出勤。微課就為解決這些問題提供了可能，微課可以讓學生在閑暇時間自由學習，不管是作為課前預習還是課下復習，都能提高學生的知識掌握程度。然而，現代化的教育技術需要專業人員開發，現代化的教學設備需要配置，現代化的教師需要有人培訓，這些全都需要國家教育投資的支持。

（六）社會各部的統籌協調

除了教學方法在進行跨越學科教學時有所不同之外，不同學校及其他社會機構的工作實踐也需做好協調統籌，為了給學生提供具有吸引力的STEM 經驗，各機構組織都需要在時間安排、課程與評測統一標準、考試要求、資源與時間的可用性等各個方面，做出適當讓步。

五 結束語

STEM 教育融入我國高等教育課程改革對解決大學生實踐能力和創新能力不足等問題具有重要意義。因此可以通過以下四種方式使STEM 教育融入我國高等教育課程改革。

1）重視STEM 教育理念與傳統文化的傳承與融合。中華民族具有悠久的文化歷史，在實施STEM 教育教學的過程中，不僅要融合國外先進教育理念，也要充分發掘傳統文化，要提取其中精華舍棄其中糟粕，傳承并發揚。比如，剪紙、貝雕、糖畫等都是中國的傳統手藝，但能夠將其傳承下去的人卻來越來越少，可以在學校組建各種社團，讓學生利用課余時間學習這些傳統手藝，不同專業有共同興趣的學生聚在一起，拓寬學生的交際圈，互相合作，養成樂于助人的好習慣。

2）開發基于STEM 教育的網絡課程?，F代社會是信息化的時代，開發基于STEM 教育的網絡課程可以讓人們在業余時間學習新技術，獲得新技能，不斷提高自己的受教育水平。同時，基于網絡的STEM 課程對于在校學生，也可以隨時查缺補漏，鞏固知識。

3）建立基于STEM 教育的開放式課堂。要改變傳統教學方式，讓課堂成為學生暢所欲言的平臺，不再是教育工作者的“一言堂”，不再以基礎知識為全部教學內容。基于STEM 教育的學校課堂應該是學生的天地，要以學生的求知需要為基礎，以適應社會科技發展為目標，以問題為導向，充分激發學生的積極性和學習熱情，建立開放式的新課堂。讓學生在合作中建立自己的知識框架。

4）提高教師素質，把握STEM 教育理念。華生說：“給我一打嬰兒，我可以把他們培養成銀行家、強盜或是任何人?！苯處熜袠I可以說是一個“良心活兒”，蠟炬成灰的豪情有哪種職業又能比得了呢？所以，STEM 教育中的教師應該受到全社會的尊重。在提高教師地位的同時，也要加強教師隊伍的管理，及時更新教師教育教學理念，對教師進行STEM 教育的相關培訓，使教師對STEM 教育的含義和方法充分了解和把握，并從思想上接受STEM 教育，從而能夠使教師真正將科學、技術、社會等其他學科知識融入到課堂教學中，讓中國的STEM教育不再是空想。