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王甲旬 李祖超:美国K-12 STEM教育及启示
2017年08月09日 14:18 来源:《外国中小学教育》 作者:王甲旬 李祖超 字号

内容摘要:美国社会发展需要更多的STEM人才,K-12 STEM教育是提升美国国际竞争力的关键环节之一。

关键词:美国;K-12;STEM教育

作者简介:

    原标题:美国K-12 STEM教育及启示

  作者简介:王甲旬,武汉大学信息管理学院博士后(武汉 430072) 李祖超,中国地质大学高等教育研究所教授,博士生导师(武汉 430074)

  内容提要:美国社会发展需要更多的STEM人才,K-12 STEM教育是提升美国国际竞争力的关键环节之一。为此,美国通过制定多层次、个性化的K-12阶段STEM教育标准,增强STEM课程融合,社会力量参与K-12 STEM教育,建立多项保障机制,强化K-12与大学STEM教育的衔接,成立专门STEM学校等措施支持和促进K-12 STEM教育。

  关 键 词:美国 K-12 STEM教育

  一、美国实施K-12阶段STEM教育的措施

  1.制定多层次、个性化的课程标准

  美国K-12阶段的教育,每一门课程都有详细的规划和操作标准。具体到STEM教育,不同年级、不同课程也有详细的标准。如《K-12科学教育框架》、《新一代科学标准》、《K-12工程教育标准》、《各州共同数学核心标准》等。除了这些独立的标准,还有与之配套的解释性文件。学校的教学以具体标准为指导,以保证教学质量。如《各州共同数学核心标准》[1],规定了不同年级的数学教育标准,为各个学校独立开展数学教学提供纲领性的指导。到了高年级,学校还会帮助学生形成系统的学科概念,并有意识地建立学科之间的广泛联系。以科学教育为例,美国初中和高中的科学教育采用“3+1”的内容设置,即三个主要的科学领域:物理科学、生命科学、地球与空间科学实践环节——工程设计。与小学相比,中学科学教育有了明显的学科划分,并且逐步形成一定的学科知识和理论体系。

  全国性的STEM教育标准起到统领全局的作用,各州还根据自身的实际情况,在全国性标准的框架下,设计州一级的STEM教育方案,因地制宜地开展STEM教育。如北卡罗来纳州在国家标准的框架下设置了多种形式的STEM教育课程。[2]各学区、学校制定自己的标准,有助于发挥自身的优势,形成STEM教育的特色。

  2.增强STEM课程融合

  进行学科之间的融合,已经成为很多国家科学教育政策主导和研究的热点。[3]美国现行的科学、技术、工程、数学标准,均体现出不同程度的学科融合倾向。2012年最新的《K-12科学教育框架》强调“科学”与“工程”的融合,强调科学教育的跨学科性。美国K-12阶段的技术教育也注重与其他教育内容交叉和融合。以技术与工程的融合为例,美国K-12阶段有专门的工程技术内容,设置计算机科学、工程两方面的内容。不同阶段科学教育内容的设置方式也有所不同。2014年发布的《K-12教育中的STEM融合:现状、预期与一项研究议程》概括了STEM教育中各领域从独立到不断融合的历程。

  项目是美国STEM教育中实现课程融合的又一重要方式。例如,PLTW(Project Lead The Way)项目、暑期项目、课外项目等,这些项目强化STEM教育的地位,并将科学、技术、工程、数学内容密切结合起来。融合的STEM课程,有助于激发学生的STEM兴趣,引导学生在高等教育中选择STEM专业,甚至走上STEM职业道路。

  美国特别关注人文社科类课程对K-12 STEM学习的促进作用。在STEM课程以外,还有诸如戏剧、绘画等在内的课程。学生在具备了充分的学术能力以外,还有较高的人格修养,不仅为升入大学做准备,也为职业生涯做好了充分的准备。

  3.社会力量广泛参与K-12 STEM教育

  美国的社会团体和组织在促进K-12 STEM教育方面发挥着重要作用。除了联邦政府和州政府,这些社会力量可以大致分为三类:教育机构组成的团体、企业团体和公益组织。

  美国的教育机构彼此之间联系密切,并成立了各类协会,共同商讨教育问题。全国STEM中学联盟(National Consortium of Secondary STEM Schools,NCSSS)是一个致力于推动STEM教育的组织,成员以初中为主,还包括一些顶级高中,同时还有大学、暑期项目、公司、基金会。该组织的宗旨就是为学生成为科学、技术、工程、数学方面的领军人物做准备。在具体的工作中,NCSSS主要通过为成员单位的师生提供服务、建立合作、传达STEM教育通知、发起教育改革等活动促进中学STEM教育的发展。除了像STEM中学联盟这样的专门组织外,一些STEM领域的高级机构也对K-12 STEM非常重视。美国国家工程院(National Academy of Engineering,NAE)的工作内容之一就是为K-12工程教育提供前沿思想。NAE通过设立项目的形式,鼓励基础阶段的工程教育研究。通过这种方式,充分调动老师和学生的积极性,鼓励学生参与到创新性学习中。[4]通过一系列项目,NAE让K-12阶段的工程教育与大学教育逐步接轨,并且将视野拓展到整个STEM领域,进而推动K-12阶段STEM教育的发展。

  美国的企业致力于推动K-12 STEM教育的发展,这是因为进入知识时代,美国企业认识到如果没有高素质的人力资源,企业的生存与发展将无从谈起。企业参与的方式不一,有的联合成立公益机构,如一百多位企业CEO发起的致力于推动中小学STEM教育的“变革方程”;有的则是直接向政府提供STEM教育改革建议,影响美国STEM教育的政策,如名为“激活美国的潜力:为了创新计划的教育”的报告即为“企业圆桌会议”这一协会所提交。

  图书管理员在K-12阶段的STEM教育中也发挥着重要作用。在一个以创新为中心的环境中,图书管理员是创造者、创新者和导师。[5]他们作为STEM项目的参与者,不仅通过动画、数字等技术手段对学生进行教育,而且能够成为连接学校和企业的桥梁,为STEM教育项目筹集资金。除了图书馆,国家公园、博物馆等通过提供有效的STEM经历,培养学生的兴趣,使学生形成对STEM的积极态度,提升学生的科学素养。

  目前,美国正在构建一种新的STEM学习生态系统,主要目标是实现正规教育、非正规教育和课外教育三位一体的STEM教育,有效整合K-12 STEM教育的资源,提高STEM教育的效率。

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