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1、STEM教育的發(fā)展、特點(diǎn)和科學(xué)教育改革蔡鐵權(quán)浙江師范大學(xué)課程與教學(xué)研究所一、美國STEM教育的興起與發(fā)展二、理解STEM教育三、STEM課程與中小學(xué)科學(xué)課程創(chuàng)新四、從STEM教育到STEAM教育五、中國STEM教育白皮書（2029創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃）一、美國STEM教育的興起與發(fā)展美國實(shí)施STEM教育戰(zhàn)略,其最為關(guān)鍵的原因是,經(jīng)濟(jì)全球化背景下美國競爭力的相對(duì)下降。自20世紀(jì)90年代起，許多發(fā)展中國家開始將科學(xué)和技術(shù)作為經(jīng)濟(jì)增長和發(fā)展的推動(dòng)力，并且開始著手建設(shè)更多的知識(shí)密集型經(jīng)濟(jì)。在這種經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中，研發(fā)、商業(yè)開發(fā)和知
2、識(shí)產(chǎn)品發(fā)揮更重要的作用，而科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)是知識(shí)密集型經(jīng)濟(jì)所需的基本技能。在廣泛的科技活動(dòng)方面，美國繼續(xù)保持領(lǐng)導(dǎo)者的地位，但在一些具體的科技發(fā)展上，其地位正在慢慢下降。從研發(fā)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)率來說，日本、韓國已經(jīng)高于美國，中國雖然低于美國，但趨勢(shì)是在不斷增加。而在當(dāng)前的美國高等教育院校，許多科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)領(lǐng)域的人才都是外國學(xué)生。有幾項(xiàng)數(shù)據(jù)更是加劇了美國的擔(dān)憂：一是美國教育進(jìn)步評(píng)價(jià)測(cè)試最近一次的NAEP報(bào)告顯示：大約40%的學(xué)生只達(dá)到了對(duì)數(shù)學(xué)部分掌握的程度，四年級(jí)和八年級(jí)學(xué)生在數(shù)學(xué)方面達(dá)到“熟練”
3、的程度和比例分別只有36%和30%；約20%的四年級(jí)學(xué)生和超過30%的八年級(jí)學(xué)生的成績低于“基礎(chǔ)”水平。在科學(xué)水平上，也只有低于1/3的四年級(jí)學(xué)生和八年級(jí)學(xué)生，以及低于1/5的十二年級(jí)學(xué)生“熟練或以上”。二是在國際范圍內(nèi)，美國參加了國際數(shù)學(xué)和科學(xué)趨勢(shì)研究（TIMSS）以及國際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目（PISA）。在TIMSS中，美國學(xué)生的平均成績位于所有參與國的中間位置；在PISA中，美國的成績是較為落后的。目前來看,美國所制定的各項(xiàng)政策和措施都指向兩個(gè)方面：一是要吸引更多的學(xué)生到TIMSS領(lǐng)域?qū)W習(xí);二是要吸引更多學(xué)生從
4、事STEM領(lǐng)域的職業(yè)。早在1986年,在美國國家科學(xué)委員會(huì)發(fā)表的《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》報(bào)告中就提出“科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)教育集成”的綱領(lǐng)性建議,被視作是提倡教育的開端。1996年,美國國家科學(xué)基金會(huì)對(duì)美國大學(xué)科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)教育的十年進(jìn)展進(jìn)行回顧和總結(jié),并提出今后的“行動(dòng)指南”,發(fā)表了報(bào)告《塑造未來透視科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)的本科教育》。2005年1月至2007年的1月，美國第109屆國會(huì)通過的法案中，有3個(gè)法案與STEM教育相關(guān)。一是美國航空和航天局2005年的授權(quán)法案；二是國防部2006年
5、的授權(quán)法案；三是2005年《赤字削減法案》。2007年,美國上到國會(huì),下到教師教育大學(xué)協(xié)會(huì),紛紛提出了與STEM教育相關(guān)的法案、報(bào)告、行動(dòng)綱領(lǐng),將STEM教育提到了前所未有的重要高度。第一,美國國會(huì)一致通過了《國家競爭力法》。該法案強(qiáng)調(diào),創(chuàng)新需要雄厚的研發(fā)投入和對(duì)STEM教育計(jì)劃的切實(shí)執(zhí)行。第二,美國州長協(xié)會(huì)擬定了一項(xiàng)題為“創(chuàng)新美國制定一個(gè)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的議程”共同綱領(lǐng),其中就當(dāng)前美國實(shí)施STEM教育戰(zhàn)略的背景、現(xiàn)狀、問題和相應(yīng)的策略進(jìn)行了詳細(xì)闡述。第三,美國國家科學(xué)委員會(huì)發(fā)布報(bào)告—《國家行動(dòng)計(jì)劃應(yīng)對(duì)
6、美國科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育系統(tǒng)的緊急需要》。第四,全美教師教育大學(xué)協(xié)會(huì)也提出了一份報(bào)告—《準(zhǔn)備STEM教師全球競爭力的關(guān)鍵》,對(duì)全美范圍內(nèi)各所大學(xué)中有關(guān)STEM教師培養(yǎng)的課程計(jì)劃作了全面的梳理。2009年1月20日，奧巴馬入駐白宮,正式當(dāng)選為美國總統(tǒng)，同年7月,美國教育部制定了“邁向巔峰計(jì)劃”。該計(jì)劃推出項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目,其中之一是重視教育,并希望各州競報(bào)這一聯(lián)邦資助項(xiàng)目。2010年3月,美國教育部發(fā)表了《改革藍(lán)圖—初等和中等教育法再授權(quán)》,將STEM教育作為“完整教育”的最為重要的組成部分,以較大篇幅討論了S
7、TEM教育的重要意義及如何加強(qiáng)這一教育。2011年2月,奧巴馬在其《總統(tǒng)2012預(yù)算要求和中小學(xué)教育改革藍(lán)圖法案》中進(jìn)一步明確,將通過增加STEM教育的投入,加強(qiáng)美國在21世紀(jì)的領(lǐng)導(dǎo)力?？偨y(tǒng)2012預(yù)算對(duì)STEM的投入,主要分為兩個(gè)方面:一方面是尋求更加有效的STEM教學(xué)模式,投入高達(dá)2億600萬美元,同時(shí)對(duì)目前已有的數(shù)學(xué)和科學(xué)合作項(xiàng)目在2011年的基礎(chǔ)上增加了2600萬美元撥款;另一方面是培養(yǎng)高質(zhì)量的STEM教師,預(yù)算投入8千萬美元用于培養(yǎng)STEM教師和提高現(xiàn)有STEM教師的水平。在美國,國家科學(xué)委員會(huì)國會(huì)
8、、能源部、教育部國家科學(xué)基金會(huì)等各部門聯(lián)手推動(dòng)STEM教育。STEM教育己經(jīng)并不僅僅是一個(gè)單純的學(xué)科或課程層面的事情,它更多地代表了美國的一種教育發(fā)展戰(zhàn)略,甚至可以說是一種國家戰(zhàn)略。2013年，頒布了《聯(lián)邦STEM教育8年戰(zhàn)略規(guī)劃（2013）》，將STEM置于政府教育工作的有限地位。頒布《下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》。2014年，《K-12年級(jí)STEM整合教育：現(xiàn)狀、前景和研究議程（2014）》。美國國家工程院
