歐美國家STEM學校內涵與標準的比較研究

江豐光 杜娟 劉彥秋

[ 摘 要 ] 盡管STEM教育被納入教學變革與人才培養(yǎng)的重點發(fā)展方向，但STEM學校的內涵仍存在許多爭論和不確定性?；跉W、美等國家地區(qū)現有的STEM學校標準，通過內容分析法分析其共性與差異，提煉出STEM學校建設的內涵與標準框架。該框架內圈為STEM學校的基本指標，包括學校教學、學校人員和學校文化。中圈框架為三大基本指標建設的整合，其中學校教學的建設指標包括多元活動、科創(chuàng)特色等;學校人員的建設指標包括領導力管理團隊、跨學科教研團隊等;學校文化的建設指標包括尊重、平等、合作等。外圈框架為共同體的資源整合，主要包括產學合作共同體、研學合作共同體、參學合作共同體以及政產學研共同體。旨在通過框架提煉，為我國未來STEM學校的建設提供參考。

[ 關鍵詞 ] STEM教育;STEM學校標準;概念框架

[ 中圖分類號 ] G434 ?[ 文獻標識碼 ] A ?[ 文章編號 ] 1005-4634（2021）06-0041-07

0 引言

美國為了提升科技人才的競爭實力，在全美各地區(qū)建設以STEM教育為主的全納（Inclusive）學校[1-2]，培養(yǎng)具有STEM能力的學生[3]，并將STEM教育作為美國在教育領域的優(yōu)先項目[4];在歐洲，學生在科學方面存在成績較低的問題，與此同時，隨著對STEM專業(yè)人才的需求不斷增加，歐洲的一些國家開始重視STEM教育并制定戰(zhàn)略，以提升學生的STEM素養(yǎng)[5]。世界各國也看到STEM教育給國家競爭力帶來重大影響，因此各個國家在國策層面上都有所行動，例如：英國、德國、日本、澳大利亞、芬蘭等國家在近幾年也開始大力發(fā)展STEM教育[1];STEM教育不僅需要為年輕人提供應對高速發(fā)展的技術社會所應該具備的知識與技能，還需要為他們提供如何塑造自己未來的方法與工具[5]，也就是說，培養(yǎng)具有STEM能力的人來面對社會或科學發(fā)出的挑戰(zhàn)是非常重要的[5]。各個國家對STEM能力培養(yǎng)的實踐表明，STEM教育可以促進學生的科學探究能力、創(chuàng)新意識、批判性思維、信息技術能力等未來必備技能的培養(yǎng)，這會對他們以后的人生產生持續(xù)性的影響[6-7]。

基于此，STEM能力在21世紀發(fā)揮著至關重要的作用，而STEM教育將培養(yǎng)STEM能力作為首當其沖的任務。如何進行更好的STEM教育，就涉及到如何建立一所適用于STEM教育的學校，STEM學校以跨學科融合的方式主要進行科學、技術、工程和數學的學習，還需要進行多元文化的支持來為學生提供平等學習STEM的機會，這才會形成一個基礎的STEM學校概念[2]。那么什么樣的標準才能確定一所學校是STEM學校，以及學校教學策略、教學人員的安排又是什么呢[8]？基于這個問題，本研究探討了歐、美等國家地區(qū)現有的STEM學校標準，總結其共性和差異性，提煉出STEM學校的基本內涵與標準，并根據我國的現狀，為我國未來STEM學校的建設提供有價值的參考與建議。

1 文獻回顧

1.1 歐、美 STEM教育現狀

由經濟合作與發(fā)展組織的國際學生評估項目（Program for International Student Assessment，PISA）2015年的調查結果可知，在72個國家和經濟體的評估中，只有16.7%的青少年在科學表現中顯現較高的水平。但與此同時，STEM專業(yè)的人才供不應求，勞動力出現短缺[5]。美國聯(lián)邦政府的指導方針和措施表明了他們對于STEM學校成功的基本因素的探索[6-7]，在實現自身使命的同時，也在實現擴大STEM人才儲備的更廣泛的社會目標[9-10]。在奧巴馬總統(tǒng)的第一個任期內，美國總統(tǒng)科技顧問委員會（The United States President′s Council of Advisors on Science and Technology，PCAST）在2010年建議在未來10年內創(chuàng)建1 000所新的STEM學校（200所高中和800所中小學）[11];2012年PCAST加了一項建議，在未來10年將STEM大學的畢業(yè)生數量增加100萬[12];在歐洲國家，由于對STEM專業(yè)人士和教師的需求不斷增加，歐洲國家通過制定為STEM教師提供職前與在職的培訓和為學校領導提供指導和評估工具的戰(zhàn)略改善STEM教育和學習以及職業(yè)發(fā)展[5]，STEM學校的建設也在歐洲不斷地進行豐富與改善。

1.2 我國STEM教育現狀

在國家大政策的驅使下，我國各地開始積極探索STEM教育的推進方式，如北京、上海、深圳、江蘇、成都等地陸續(xù)開展STEM教育活動與政策通知等。隨之，民間也出現了很多具有影響力的STEM教育機構，如上海STEM云中心、柴火空間等[13]。在這樣的形勢下，STEM的教育理念在一定程度上得到了推廣。雖然目前我國STEM教育已經表現出繁榮的趨勢[14]，且STEM教育亦納入國家戰(zhàn)略發(fā)展政策，但我國的STEM教育仍存在很多根本性問題，如缺少跨部門單位協(xié)調的STEM教育國家戰(zhàn)略的頂層設計，社會聯(lián)動機制不健全，缺少打通學段的整體設計，STEM學校標準與評估機制尚未建立與缺乏國家或地方教育局主導層面的學習共同體STEM項目等[1]。其中，關于STEM學校的標準是一線教學中的重點，從已有成熟STEM學校的國家中可以得知，STEM學校非常注重跨學科學習，以及對于學生的21世紀技能的發(fā)展，并支持學生對于STEM的實際應用[15]。STEM學校關注教師的合作，以及有計劃地安排時間來支持教師在STEM教學和課程開始實施之前的計劃制定，并發(fā)揮教師的專業(yè)特色[16]。STEM學校是學生進行正規(guī)STEM教育的主要環(huán)境，因此STEM學校的內涵與標準切實影響著STEM教育的開展與實施，只有建立相關的STEM學校內涵與標準，才能保證STEM教育的健康發(fā)展。

2 研究方法

本研究選取歐美國家目前已有的相對成熟的STEM學校標準，由兩名研究員運用內容分析法對選取文件與報告進行分析，選取文件包括美國威斯康星洲（Wisconsin）STEM教育項目的元素列表、美國芝加哥（Chicago） STEM高中的8個基本要素、美國亞利桑那州（Arizona）STEM沉浸指南、歐盟（European）STEM學校的關鍵要素和標準、歐洲荷蘭（European Flemish）STEM框架的原則等5個地區(qū)STEM學校的相關資料及指導文件。其中美國威斯康星洲（Wisconsin）通過STEM教育項目自我評價大綱對STEM教育項目進行評估，并認為STEM團隊成員應該包括教師、管理員、學生、高等教育代表、企業(yè)領導人、社區(qū)成員和其他[17]。美國國家自然基金會（National Science Foundation，NSF）在2012年資助“STEM學?！表椖恐刑釤捔舜砻绹鳶TEM綜合學校所采用的共同目標和策略的8個要素，分別是：學習的個性化;基于問題的學習;嚴謹教學;職業(yè)、技術和生活技能;學校社區(qū)和附屬;外部社區(qū);員工基礎;外部因素[15]。美國亞利桑那州科學基金會（Science Foundation Arizona，SFAz）于2012年推出了亞利桑那州STEM網絡并提出了學校與地區(qū)整合STEM教育的綜合框架，即STEM沉浸指南[18]。STEM沉浸指南包含4種級別的沉浸式，分為探索型、介紹型、部分浸入型和完全浸入型。歐盟在進行STEM學校的內涵與標準的制定時，分析了STEM學校的概念和現有定義、框架和分類[5]，對STEM學校給出了一個有代表性的定義[5]。荷蘭將“STEM行動計劃2012—2020”的8個行動目標：（1）提供有吸引力的STEM教育;（2）加強對STEM教師的招聘與培訓;（3）提升學生對STEM職業(yè)的認識與選擇;（4）吸引更多女生選擇STEM課程和專業(yè);（5）集中培養(yǎng)優(yōu)秀學生;（6）隨時調整所提供的STEM課程;（7）鼓勵政府部門、企業(yè)、科研機構與STEM學校合作;（8）提升社會對STEM專業(yè)的認可度[19]。由于各個國家STEM學校的內涵與標準之間具有差異性，因此本研究將其與我國國情結合討論我國STEM學校應該具備的內涵與標準。在此基礎上研究者制定初步分析維度，主要包括學校人員、學校STEM教學、學校的社會關系以及學校文化4部分，并不斷修定，最終歸納整理出STEM學校的標準和內涵，資料的收集來源如表1所示。

3 歐美STEM學校內涵與標準的關鍵要素

本研究對歐美STEM學校相關資料進行分析，最終提煉出學校人員、學校STEM教學、學校文化、學校社會關系4個關鍵要素，并分析總結STEM學校的內涵。

3.1 學校人員

STEM教育在學校的合作是相互連接的，并非各個部門獨立運行。如表2所示，研究者將學校人員劃分為教學人員和非教學人員，其中非教學人員又分為教學支持人員和學校的領導團隊。教學支持人員主要包括學校的STEM咨詢處、學校的STEM相關工作人員，負責STEM活動進行并提供人員保障。在教學人員方面，STEM專業(yè)教師是必不可少的重要教學實施者。所有STEM學校的基本要素都是教學人員，也可以稱之為STEM專業(yè)教師，這是STEM學校的基礎。由于STEM教育的跨學科整合特征，STEM教師需要擁有定期的、結構化的協(xié)作時間，來進行高效的分享，包括教學實踐、課程整合、教學材料的分享等[20]，注重跨學科的教師之間的交流合作，并定時進行專業(yè)反思，確定STEM教育中的重點以及課程評估，從而有效調整課程[19]。同時，STEM專業(yè)教師在教學過程中指導學生進行STEM活動，為學生提供參與開放式探究和解決問題的機會，加強STEM內容與真實世界、職業(yè)的聯(lián)系。對于非教學人員中的教學支持人員，其也是STEM教育實施中的重要保障，但領導團隊并不一定是所有STEM學校都具備的要素，比如荷蘭STEM學校政策和美國威斯康星州STEM學校標準都沒有領導團隊。教學支持人員應該定期安排STEM教師的專業(yè)培訓，為STEM課時進行合理安排以達到與學科課程之間的協(xié)調，或者為學生的STEM課程提供專業(yè)性建議，促進STEM課程的持續(xù)性發(fā)展等。教學支持人員應明確其角色分配與職責，建立用于衡量評估的計劃審查，積極加強與家庭、社區(qū)、企業(yè)構建合作。對于學校中的領導團隊，包括學校的理事會、管理團隊等，重點在于對于STEM課程的支持，強調領導以身作則[18]，創(chuàng)設利于STEM教育開展的環(huán)境和氛圍，建立長期發(fā)展的愿景，整合以年為單位的協(xié)作教師團隊。

3.2 學校STEM教學

STEM學校一般具有獨立開發(fā)STEM主題和課程的能力，據此特點，本研究在學校課程方面進行歸納，如表3所示，將學校課程劃分為課程設計、教學實施、教學評估、教學設施等維度。在課程設計方面，每個STEM學校都會注重自己學校的STEM課程開發(fā)能力，并根據自己所處地區(qū)的特色來開發(fā)STEM主題課程。通常情況下，建議結合動手學習、合作學習、探究學習、問題解決的學習和技術增強的學習來進行教學設計與實踐[20]。在教學實施方面，STEM教師應注重使用個性化教學、基于問題的教學、探究式教學、語境化教學等教學方式[5，15，17，19]，整合各個學科的特點，重視學生的小組協(xié)作，并在指導學生探索STEM主題活動、項目、職業(yè)時使用各種計算機技術。教師著重將課堂上的課程和學生在現實世界的經歷連接起來，促進學生解決真實問題能力的提升[5]。在教學評估方面，教師常用的評估方式主要是個性化評估、持續(xù)化評估、基于項目的評估和學生的自我評估。其中，評估應與21世紀技能相匹配，并將評估的結果用于課程的優(yōu)化和改進[15，17，19]。在教學設施方面，主要包括學校內部的設施和技術，是指學校實驗室、進行項目學習的工作室;以及一些在學習過程中會接觸的虛擬現實的設備技術[21];校外合作的設施和技術主要指與社區(qū)等場所進行合作時所涉及到的一些設施和技術，如博物館場地等。

3.3 學校文化

STEM學校應該擁有包容性的文化教學氛圍，包括尊重文化、開放共享文化、合作文化、公平文化、信任文化和學習文化，陶冶學生的情操。如表4，合作文化和公平文化在學校文化中占有主要地位[5，15，17，19]，這也是STEM學校培養(yǎng)STEM人才的基礎。尊重文化是指教學人員與非教學人員、學生之間建立起足夠的尊重，STEM學校應設計相應的評價系統(tǒng)去評估和提升教學人員、非教學人員之間的相互尊重[17]。開放共享文化是指創(chuàng)建一個開放共享的文化環(huán)境，教學人員在這個環(huán)境中進行課程共享，從而共同進步;學生之間進行項目共享，從而共同學習。合作文化是指創(chuàng)建良好的合作環(huán)境[18]，包括教學人員與非教學人員進行合作，即非教學人員為教學人員提供好的支持和服務;教學人員之間進行合作，即STEM教師通過合作商討課程改進方案以及未來授課方向;學生與教學人員之間進行合作，即合作完成STEM課程。公平文化是指所有學生都可以在STEM學校基于預備知識，選擇個性化的STEM課程;學校關注有特殊需要的學生，為其提供住宿或具體的招聘工作[5];讓每個學生都可以進行公平的入學考核，并獲得學校的支持。信任文化是人與人之間交往的前提[19]，這里是指教學人員與非教學人員彼此之間建立起足夠的信任、良好的學校關系;教學人員與學生之間建立信任，學生能夠更加自由地參加學校的課外活動，提升自身的能力。學習文化是指在STEM學校營造良好的學習環(huán)境，包括教學人員對學生的文化熏陶、學生之間相互學習，進行良性競爭。

3.4 學校社會關系

STEM學校的社會關系旨在將現實世界的問題與課堂教學連接起來，讓所有學生更加深刻地了解STEM的職業(yè)發(fā)展與應用，如表5所示。美國地區(qū)和歐盟地區(qū)STEM學校的社會關系較為豐富，唯有荷蘭地區(qū)的STEM學校和社會關系較為單一，僅與其他學校、教育平臺、研究中心之間存在聯(lián)系。在STEM學校的社會關系中，與企業(yè)進行聯(lián)系時，企業(yè)能夠為學校提供資金以及相關的設備支持，且企業(yè)專業(yè)人員能夠幫助STEM學校更好地進行STEM個性化課程的設計;與父母、監(jiān)護人進行聯(lián)系時，STEM學?？梢远ㄆ谘垖W生的父母、監(jiān)護人參加學校組織的工作或活動，從而獲得其對學生STEM教育的支持;與其他學校、教育平臺、研究中心進行聯(lián)系時，合作伙伴在STEM學校中主要起著支持教學的作用，通過合作將現實世界的一些實際問題與課堂教學相關聯(lián);與大學進行合作時，大學可以為其提供開設學術職業(yè)規(guī)劃（Academic Career Planning）的項目以及ACP相關的雙學分認證，做法主要是將學生在中小學所培養(yǎng)的技能與大學技能相關聯(lián)[19]。還有一些以STEM為教育重點的學校與大學或者基金會建立良好的關系，這樣能夠幫助其獲得更多的資金支持或設備支持，為STEM教育的開展創(chuàng)造有利條件[21]。與當地社區(qū)合作時，STEM學校能夠合理利用社區(qū)資源（例如社區(qū)的自然區(qū)域[5]），充分發(fā)揮當地社區(qū)的特色來進行本土化STEM課程的創(chuàng)設。

4 我國STEM學校建設的內涵與標準

STEM教育是未來教育的重要組成部分。這種教育模式也在一定程度上顯示了未來教育模式的趨勢。通過對歐美國家STEM學校內涵的分析，研究者提煉出STEM學校建設的內涵與標準，如圖1所示。內圈為STEM學校的基本指標，即學校教學、學校人員、學校文化。中圈框架為我國STEM學校的建設指標的整合，其中學校教學的建設指標包括多元活動、科創(chuàng)特色、區(qū)域特色、多元教學、全面評價、職業(yè)特色和融合生活等;學校人員的建設指標包括領導力管理團隊、跨學科教研團隊、研究支持人員、學生成長顧問和民主管理制度等;學校文化的建設指標包括尊重、平等、合作、信任、開放、分享、學習和探究等。外圈框架為共同體的資源整合，主要包含4種類型，即產學合作共同體、研學合作共同體、參學合作共同體以及政產學研共同體。

4.1 內圈框架

（1） 在學校教學方面，STEM學校應具有獨立開發(fā)STEM課程的能力，結合STEM項目中學科整合的特點，突出科創(chuàng)特色，進行多元化活動，在教學實施的過程中注重多樣化教學，如個性化教學、基于問題的教學、探究式教學等。而在評估方面也有革新，如個性化評估、持續(xù)化評估、基于項目的評估以及自我評估等，改變傳統(tǒng)的單一化評估方式，重視過程性評價。由于STEM課程為學生提供真實世界的學習機會和職業(yè)探索，因此各地區(qū)STEM學校應結合當地特色開發(fā)系列本土化課程，并制定相應的課程標準，與學段內容和目標相連接。同時，STEM課程的培養(yǎng)重點還應與人才需求相匹配，注重課程與學生未來學術生活、職業(yè)生活之間的聯(lián)系，為學生的未來職業(yè)發(fā)展提供支持，培養(yǎng)符合人才需求的具有批判性思考能力、創(chuàng)造力、良好溝通能力、合作能力的創(chuàng)新型人才。

（2） 在學校人員方面，學校管理團隊應該有發(fā)展STEM項目的意識，能夠在學校層面，根據學校情況進行有效的整體規(guī)劃，采用民主管理制度，更深入地推進STEM教育，為STEM教育的開展創(chuàng)造良好的條件。學校研究支持人員也應為STEM教師的專業(yè)發(fā)展提供機會，促進跨學科教師組隊，并積極與STEM教育專家進行交流合作，促進優(yōu)質課程的設計與實施。不僅如此，關于學生的未來職業(yè)發(fā)展及規(guī)劃等，學校也應配備學生成長顧問進行STEM專業(yè)支持。

（3） 在文化建設中，STEM學校由于其跨學科的特點，應創(chuàng)建包容性的學校文化。在STEM學校中，一個互相尊重、合作分享、開放平等的學校氛圍是非常重要的。學生在這樣的環(huán)境中以信任和尊重的方式對待他人，可以更好地發(fā)揮才能，培養(yǎng)學習與探究的文化與精神，獲得更高的成就。因此，在創(chuàng)建STEM學校的過程中，需要注重文化建設，加強學生與教學人員之間的聯(lián)系、教學人員與非教學人員之間的聯(lián)系，共同促進STEM學校的人才培養(yǎng)。

4.2 外圈框架

外圈框架是STEM學校的共同體的資源整合，該共同體主要包含四種類型，即產學合作共同體、研學合作共同體、參學合作共同體以及政產學研共同體。為了應對教育與社會產業(yè)公司等融合發(fā)展的形式，精準對接學校與社會要求的人才需求，產學共同體可起到很好的橋梁作用。STEM學?？梢耘c企業(yè)等聯(lián)合建設創(chuàng)新基地與實踐基地，消除社會與學校之間人才培養(yǎng)方面的代溝。同時，某一區(qū)域的STEM資源合作，可構建STEM教育共同體，大大發(fā)揮區(qū)域的教育職能，幫助學生更好地進行STEM教育。在STEM學校，父母或者其他監(jiān)護人對于學生學習過程的參與是非常重要的，因此參學共同體順勢而生。STEM學校與各個國內外大學聯(lián)合進行學生研學項目，促進學生對于整體學習的認知發(fā)展，培養(yǎng)學生的研究能力與探索精神。最重要的是地方政府加大資金投入進行研究，加大政策扶持力度，多個渠道擴充學校資源，比如創(chuàng)建地區(qū)的STEM學校地圖、場館資源地圖、STEM企業(yè)資源地圖、社區(qū)資源地圖等，為跨校合作、校館合作、校企合作、校社合作提供指南，使教師在進行STEM教育活動規(guī)劃時，能夠有效利用資源[22]。構建政府、行業(yè)、企業(yè)、學校以及家庭協(xié)同發(fā)展的政產學研共同體，讓STEM學校成為社會和國家人才培養(yǎng)的搖籃。

5 結束語

隨著我國本土STEM課程的興起與對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的關注，STEM學校的興建需要強有力的支撐，因此本研究提煉出STEM學校建設的內涵與標準框架，該框架內圈為STEM學校的基本指標，它們分別是學校教學、學校人員、學校文化。中圈框架是STEM學校的建設指標的整合，其中學校教學的建設指標有多元活動、科創(chuàng)特色、區(qū)域特色、多元教學、全面評價、職業(yè)特色和融合生活;學校人員的建設指標有領導力管理團隊、跨學科教研團隊、研究支持人員、學生成長顧問和民主管理制度;學校文化的建設指標有尊重、平等、合作、信任、開放、分享、學習和探究。外圈框架是共享體的資源整合，主要包含4個共同體，分別為產學合作共同體、研學合作共同體、參學合作共同體以及政產學研共同體。以期該框架可為STEM學校提供具有實踐意義的指導。

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Abstract Although STEM education is included in the key development direction of teaching reform and talent training， there are still many controversies and uncertainties in the connotation of STEM schools. This study is based on the existing STEM school standards in Europe， the United States and other countries and regions， and analyzes their commonalities and differences through content analysis， and extracts the connotation and standard framework of STEM school construction. The inner circle of the framework is the basic indicator of STEM schools， including school teaching， school personnel， and school culture. The middle circle framework is the integration of three basic indicators. The construction indicators of school teaching include multiple activities， science and innovation characteristics， etc.; the construction indicators of school personnel include leadership management teams， interdisciplinary teaching and research teams， etc.; the construction indicators of school culture include Respect， equality， cooperation， etc. The outer circle frame is the resource integration of the community， which mainly includes the industry-university cooperation community， the research-academic cooperation community， the school-participating cooperation community， and the government-industry-university research community. This research aims to refine the framework and provide a reference for the construction of STEM schools in China in the future.

Keywords STEM education;STEM school standards;conceptual framework

[責任編輯 孫 菊]