國外高等院校STEM教育發(fā)展的經(jīng)驗及啟示

鄧洋陽，褚鈺萌，葉愛山

（南通理工學(xué)院商學(xué)院 江蘇 南通 226002）

立足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求和人才培養(yǎng)目標(biāo)，國內(nèi)外高等院校均十分注重深化教育改革，并致力于打造STEM教育。STEM為中國高校教育改革注入了新活力，引導(dǎo)學(xué)生從整體出發(fā)，對現(xiàn)實世界進(jìn)行設(shè)問和探究，并提供了更具關(guān)聯(lián)性、具體性、真實性和多元性的思考。以技術(shù)革新為代表的教育形態(tài)，所需解決的問題日益綜合化和復(fù)雜化，高等院校必須注重培養(yǎng)學(xué)生知識遷移的能力以及穩(wěn)定持久的核心素養(yǎng)。目前，國內(nèi)高等院校STEM教育尚處于初步發(fā)展階段，雖經(jīng)歷多年教育深化改革，但學(xué)生對STEM的理解與掌握能力并沒有顯著提升[1]。STEM早發(fā)國家已積累了豐富的實踐經(jīng)驗，對我國高等院校STEM的建設(shè)發(fā)展具有借鑒價值。對此，比較研究國內(nèi)外高等院校STEM建設(shè)情況，或許能為我國高等院校STEM教育高質(zhì)量建設(shè)尋找到新路徑。

1 國內(nèi)外STEM政策

1.1 理論內(nèi)涵

STEM字面上是由科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門學(xué)科的英文首字母組成[2]。其不僅包括技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)以及科學(xué)之間的相互整合，同時也包括與藝術(shù)、寫作、閱讀以及社會研究等科目的擴(kuò)展和連接，是一種以多維度思維方式解決現(xiàn)實問題的教育理念。STEM的相關(guān)衍生概念，譬如STEMx、STEAM、C-STEAM等，本質(zhì)都是打破學(xué)科邊界，旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)與創(chuàng)新實踐能力。

1.2 國外STEM政策

美國國家科學(xué)委員會發(fā)布STEM人才培養(yǎng)相關(guān)報告，要求通過國家制定政策和資金投入加強(qiáng)STEM體系建設(shè)，協(xié)助高等院校和社會機(jī)構(gòu)展開持續(xù)性的合作，使得大學(xué)生在學(xué)校內(nèi)外均能獲得更多STEM課程學(xué)習(xí)的機(jī)會。此外，美國國家科學(xué)基金會（NSF）、國家研究委員會（NRC）、博耶研究型大學(xué)本科生教育委員會等聯(lián)合出臺相關(guān)政策，在國家層面對STEM課程進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計與評估，體現(xiàn)了實用主義在美國教育政策制定中的影響力。英國政府頒布的“科學(xué)與創(chuàng)新投資框架”中涉及了教師培訓(xùn)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺、國家級示范活動、國家科學(xué)技術(shù)大賽舉辦和高等教育STEM計劃等內(nèi)容[3]。德國為應(yīng)對“第四次工業(yè)革命”以來制造業(yè)勞動力成本上升、創(chuàng)新能力下降等境況，提出了《德累斯頓決議》，并將MINT（即STEM）列為教育發(fā)展的重要目標(biāo)。2019年德國政府出臺新的STEM行動計劃，以職業(yè)教育的實施為落腳點(diǎn)，融合社會力量，構(gòu)建了德國特色的STEM教育系統(tǒng)[4]。

1.3 國內(nèi)STEM政策

中國STEM教育起步相對較晚，國內(nèi)STEM教育是在國家教育信息化“十三五”規(guī)劃的發(fā)布中正式被提及，文中明確指出各校應(yīng)積極探索信息技術(shù)在STEM等相關(guān)新教育模式中的應(yīng)用與發(fā)展[5]?；诖?，國內(nèi)STEM教育相關(guān)研究不斷涌現(xiàn)，但這些研究均以基礎(chǔ)研究為主。2017年6月，中國教育科學(xué)研究院發(fā)布《中國STEM教育白皮書》，提出該教育應(yīng)納入國家創(chuàng)新型人才培養(yǎng)戰(zhàn)略，提升我國全球競爭力排名和全球創(chuàng)新指數(shù)排名。隨著研究的深入，STEM教育研究中心宣布推出《中國STEM教育2029創(chuàng)新行動計劃》，呼吁應(yīng)集聚更多社會力量協(xié)同開展STEM教育，計劃主要內(nèi)容涵蓋：第一，促進(jìn)STEM教育頂層設(shè)計；第二，實施STEM人才培養(yǎng)通道；第三，建設(shè)資源整合和師資培養(yǎng)平臺；第四，建設(shè)STEM教育相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)與評價體系；第五，打造一體化的STEM創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)；第六，動員全社會資源積極參與；第七，推廣STEM教育成功模式。

2 國內(nèi)外STEM教育現(xiàn)狀比較

2.1 政策資金扶持

國外高等院校普遍投入大量資金設(shè)立教師獎勵金與學(xué)生獎學(xué)金，充分調(diào)動教師從事STEM教育領(lǐng)域的積極性與學(xué)生學(xué)習(xí)STEM的興趣。STEM教育發(fā)展早期，我國相關(guān)資金投入明顯不足，致使相關(guān)政策無法真正落地。隨著我國教育部門的高度重視，目前高等院校均開始設(shè)立STEM獎學(xué)金，很大程度上吸引了學(xué)生對STEM課程的學(xué)習(xí)興趣。美國賽默飛世爾科技公司于2013年發(fā)起了STEM獎學(xué)金啟動計劃，鼓勵更多年輕人從事科學(xué)領(lǐng)域研究，提高年輕人的社會責(zé)任感。該企業(yè)每年為世界名校提供近70萬美元資金，資助攻讀STEM相關(guān)學(xué)科本科學(xué)位或同等學(xué)力的學(xué)生。該項STEM獎學(xué)金在美國、英國和中國率先實行，目前合作院校包括復(fù)旦大學(xué)、東南大學(xué)、美國麻省理工學(xué)院、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校、加州大學(xué)伯克利分校、英國倫敦帝國學(xué)院等。

2.2 師資力量培育

為提升STEM教師的數(shù)量和質(zhì)量，美國政府通過財政激勵政策招聘和留任STEM教師，為其提供專業(yè)實踐培訓(xùn)，還設(shè)立了國家STEM教師資格指南，方便教師以STEM專職身份在各州之間流動。美國對于STEM教師選聘有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，STEM教師職前會有專門實習(xí)及培訓(xùn)。加拿大設(shè)立“萬花筒計劃”為STEM教師提供專業(yè)培訓(xùn)，提高教師的專業(yè)水平以及專業(yè)素養(yǎng)。教師培育是做好創(chuàng)新人才培養(yǎng)工作的關(guān)鍵，創(chuàng)新指導(dǎo)教師應(yīng)具有扎實寬泛的專業(yè)知識和健全的創(chuàng)新思維及創(chuàng)新能力。如何培養(yǎng)STEM教師已經(jīng)成為中國STEM教育戰(zhàn)略研究中的一個重要議題。一方面，多數(shù)高等院校教師主要從事分科教學(xué)和某一領(lǐng)域的研究，學(xué)科之間的整合和交叉聯(lián)系處理的能力較為薄弱，打破學(xué)科邊界進(jìn)行跨學(xué)科的綜合教育對教師也提出了更高的要求。另一方面，由于高等院校長期專業(yè)分化導(dǎo)致STEM教師分布在不同的院系，教師間資源共享和團(tuán)隊協(xié)作存在著一定障礙。

2.3 教育體系優(yōu)化

國外注重STEM教育在K-12、本科、研究生各階段之間的銜接與協(xié)調(diào)發(fā)展，并形成了STEM教育一體化的內(nèi)部體系。為提高國家競爭力，擴(kuò)充STEM儲備人才和壯大受教育群體，各個國家均鼓勵更多社會從業(yè)人員學(xué)習(xí)STEM教育。與此同時，出臺相應(yīng)激勵政策支持企業(yè)和社會組織助力高等院校培養(yǎng)高素質(zhì)人才，讓更多的畢業(yè)生選擇從事STEM領(lǐng)域的工作，從而形成了集政府、社會、學(xué)校三位一體的外部體系。德國的STEM教育建立了政府機(jī)制、師資培養(yǎng)、學(xué)校教育、社會聯(lián)動為一體的教育體系。而我國STEM教育主要集中在基礎(chǔ)教育階段，尚未形成一套貫穿中小學(xué)到高校的STEM教育體系。雖然我國很多高校也實施了STEM教育改革，增設(shè)了很多跨學(xué)科專業(yè)，但學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新能力和知識運(yùn)用能力并沒有得到明顯提升。一方面，跨學(xué)科專業(yè)暫時還未能達(dá)到真正融合的狀態(tài)；另一方面，科研和教學(xué)相背離的狀態(tài)也迫使STEM教育難以為繼。

3 對策建議

3.1 優(yōu)化STEM教育生態(tài)系統(tǒng)

高等院校STEM教育生態(tài)系統(tǒng)的建立與優(yōu)化，須聯(lián)合政府、學(xué)校、企業(yè)、社會組織等各方力量，建立起多方長效的合作機(jī)制，為學(xué)習(xí)者提供更加廣闊的學(xué)習(xí)平臺。對此，應(yīng)開展并持續(xù)推進(jìn)STEM教育，設(shè)立符合我國目前STEM教育發(fā)展階段的相關(guān)政策，并致力于打造圍繞高等院校STEM教育改革的利好環(huán)境，從而確保高質(zhì)量的人才輸入勞動力市場。面向社會提供STEM就業(yè)崗位，并提供就業(yè)保障。具體而言，加強(qiáng)各地方、機(jī)構(gòu)科技類人才引進(jìn)力度，為優(yōu)秀人才提供獎金和優(yōu)惠待遇，吸引更多年輕人從事STEM工作。此外，設(shè)立STEM專項資金用于STEM實驗室建設(shè)、STEM專職教師繼續(xù)教育、學(xué)生STEM項目孵化等。

3.2 制訂一體化的STEM課程

高校STEM課程不是中小學(xué)STEM課程的延展和深化，而是對學(xué)生STEM職能培養(yǎng)的進(jìn)階與穩(wěn)固。在經(jīng)歷高等院校STEM教育之后，學(xué)生將具備多學(xué)科視野與跨學(xué)科思維，能夠運(yùn)用STEM知識解決現(xiàn)實世界的真實問題。這將為學(xué)生進(jìn)入社會STEM工作崗位或者下一階段的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。因此，高等院校STEM課程建設(shè)需要強(qiáng)化與中小學(xué)STEM課程教材的相互滲透與聯(lián)系，在制訂高等院校STEM課程教材規(guī)劃時應(yīng)充分考慮到學(xué)段之間的有效銜接。

3.3 創(chuàng)新STEM實踐教學(xué)模式

高等院校普遍存在傳統(tǒng)課程設(shè)置中理論課程與實踐課程的明顯脫節(jié)現(xiàn)象，建設(shè)STEM實踐課程需要高等院校創(chuàng)新傳統(tǒng)教學(xué)方式。需STEM學(xué)習(xí)者充分發(fā)揮主觀能動性，并將創(chuàng)新意識應(yīng)用于實踐，并通過實踐環(huán)節(jié)深化對理論知識的理解掌握。在創(chuàng)新實踐教學(xué)中，應(yīng)開設(shè)多樣化的STEM實踐課程且豐富教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)STEM人才在知識儲備、創(chuàng)新能力以及素質(zhì)素養(yǎng)等方面協(xié)同發(fā)展。通過STEM實踐課程，學(xué)生可在教師擬定的選題中選擇興趣點(diǎn)，整個設(shè)計實踐過程均由學(xué)生自主完成，教師更多基于不同學(xué)生的反饋進(jìn)行個性化指導(dǎo)。具體而言，可將相關(guān)前沿科技成果引入到實踐教學(xué)內(nèi)容中，促使學(xué)生將理論與實踐緊密相連。同時，鼓勵學(xué)生參加STEM相關(guān)競賽和科研項目，在參與過程中能夠激發(fā)學(xué)生的潛力，增強(qiáng)其解決實際問題的能力以及團(tuán)隊協(xié)作能力。

3.4 完善高校STEM課程評價體系

課程評價體系的建設(shè)水平不夠完善是制約我國高校STEM教育發(fā)展的重要因素。目前，我國還未形成標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化的STEM課程評價體系。國外學(xué)者所開發(fā)設(shè)計的STEM課程整合評估工具（STEM-ICA），將課程背景、課程設(shè)計、跨學(xué)科內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)評估等方面做了對應(yīng)的指標(biāo)，尤其是教學(xué)評估方面，對于評價一門課程的跨學(xué)科特性提供了重要的參考依據(jù)。要發(fā)展適合我國高校STEM課程的評價體系，首先可以在借鑒國外發(fā)展成熟的課程評價體系的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國發(fā)展政策、地方特色課程以及高?？蒲谐晒o評價體系各項指標(biāo)做相應(yīng)的補(bǔ)充、調(diào)整。其次，以學(xué)生為評價主體是教師收到直接反饋的重要信息來源，教師可根據(jù)學(xué)生反饋進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)方法和課程內(nèi)容設(shè)計。最后，STEM作為一門實踐應(yīng)用型課程，培養(yǎng)的是學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新實踐能力，不應(yīng)以分?jǐn)?shù)論高低，而應(yīng)更加注重過程性評價而非結(jié)果性評價。

4 結(jié)語

創(chuàng)新人才和復(fù)合型人才培養(yǎng)是高等院校的重要目標(biāo)之一。STEM教育理念以跨學(xué)科為核心，旨在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的發(fā)散性思維以及構(gòu)建全方位知識體系的能力。我國高等院校STEM教育雖然在積極嘗試與探索，但尚未進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段，仍存在諸多有待完善和改進(jìn)的地方。我國高等院校STEM課程建設(shè)還會面臨更多挑戰(zhàn)，希望學(xué)界研究能夠提供更加具體可操作的STEM教育建設(shè)方案。