STEM教育计划评价指标

美国中小学STEM教育对我国基础教育的启示

摘要 STEM教育成为美国基础教育改革的重中之重，本文通过分析美国中小学STEM教育产生背景、课程设置，以期对我国基础教育改革提供一些启示和参考。

关键词 STEM教育 基础教育 课程设置

STEM是科学（SCIENCE），技术（TECHNOLOGY），工程（ENGINEERING）和数学（MATHEMATICS）四门学科的缩写，科学、技术、工程和数学教育经常被成为META-DISCIPLINE,翻译叫做“后设学科”，即该学科的建立是基于与其他学科融合然后形成的一个新的整体。这门跨领域的学科将原本分散的学科形成一个整体，这四门学科分别代表科学、技术、工程、数学四种素养。 一、美国STEM教育发展历程

2006年1月31日，美国总统布什在其国情咨文中公布一项重要计划——《美国竞争力计划》，提出知识经济时代教育目标之一是培养具有STEM素养的人才，并称其为全球竞争力的关键。由此，美国在STEM教育方面不断加大投入，鼓励学生主修科学、技术、工程和数学，培养其科技理工素养。

美国州长协会是STEM教育变革的重要组织之一，该组织认为美国现行基础教育并没有为学生提供良好的STEM教育从而为他们毕业后的工作与进一步深造做好准备。现有中小学核心课程的概念有些过时，缺乏严格的课程标准，学校培养目标与高等学校、职业技术学院的要求以及工作岗位的实际需求相去甚远。所以有必要加强STEM教育在中小学中的实施。

2007年10月30日，美国国家科学委员会发表《国家行动计划: 应对美国科学、技术、工程和数学教育系统的紧急需要》报告，提出的行动计划主要包括两个方面的措施：一是要求增强国家层面对K-12 阶段和本科阶段的STEM 教育的主导作用，在横向和纵向上进行协调；二是要提高教师的水平和增加相应的研究投入。这一报告显示了STEM 教育从本科阶段延伸到中小学教育阶段，希望从中小学就开始实施STEM 教育。

2009年，美国国家科学委员会(National Science Board，以下简称委员会)代表NSF发布致美国当选总统奥巴马的一封公开信，其主题是《改善所有美国学生的科学、技术、工程和数学(以下简称STEM》教育》。明确指出：国家的经济繁荣和安全要求美国保持科学和技术的世界领先和指导地位。大学前的STEM教育是建立领导地位的基础，而且应当是国家最重要的任务之一。委员会敦促新政府抓住这个特殊的历史时刻，并动员全国力量支持所有的美国学生发展高水平的STEM知识和技能。STEM教育越来越重视大学前的基础教育过

程了。

2011年，奥巴马总统推出了旨在确保经济增长与繁荣的新版的《美国创新战略》。新版的《美国创新战略》指出，美国未来的经济增长和国际竞争力取决于其创新能力。”创新教育运动”指引着公共和私营部门联合，以加强科学、技术、工程和数学（STEM）教育 二、中小学实施STEM教育的缘由

从STEM教育发展历程来看，它与基础教育都息息相关，早在上个世纪九十年代，美国国家科学基金会（NFS）根据当时大学生STEM教育情况提出了重视在中小学中实施STEM教育。

美国州长协会是STEM教育变革的重要组织之一，该组织认为美国现行基础教育并没有为学生提供良好的STEM教育从而为他们毕业后的工作与进一步深造做好准备。现有中小学核心课程的概念有些过时，缺乏严格的课程标准，学校培养 目标与高等学校、职业技术学院的要求以及工作岗位的实际需求相去甚远。这些都是迫使美国重视中小学STEM教育的原因

2009年美国国家科学委员会发布致美国当选总统奥巴马的一封公开信，其主题是《改善所有美国学生的科学、技术、工程和数学（以下简称ＳＴＥＭ）教育》。信中明确指出：国家的经济繁荣和安全要求美国保持科学和技术的世界领先和指导地位。大学前的STEM教育是建立领导地位的基础，而且应当是国家最重要的任务之一。

从儿童的身心发展来看，越早的让他们接触科学，他们越容易对科学产生浓厚的兴趣，STEM教育有些和中小学基础教育脱节，只有衔接很好，才能为STEM领域输送更多人才。所以在中小学中实施STEM教育是势在必行的。 三、基础教育中的STEM课程

美国中小学课程包括核心课程和选修课程两类。核心课程中，与STEM相关的主要是数学、科学和信息技术。在职业技术类课程中，有健康科学教育，信息技术教育、技术和工程教育、因此美国小学和初中的STEM课程主要是通过数学课、科学课以及信息技术课来实现。至于选修课，各校不同，在此不作讨论。美国高中的STEM课程具有非常重要的地位，下面简单介绍之。 （一）美国高中课程类型

美国高中的STEM课程包括高等数学、提高型科学和工程课程，以及与STEM相关的技术类课程。提高型课程是指内容比较高深的课程或者是被指定为提高型或者荣誉课程

美国高中STEM课程 高等数学 代数2 其他高级数学 初等微积分/解析 微积分 1、高等数学

包括代数2和其他高等数学课程，初级微积分、解析几何，微积分。其他高等数学内容包括三角学、高等统计，也包括代数3、解析几何、IB数学和离散数学。

2、提高型科学和工程课程

包括提高型生物、化学、环境/地球科学、物理和课程。高等生物由两年期和三年期的生物课组成，比如AP课程和IB生物课程。提高型环境/地球科学包括AP和IB环境科学、大学预科和AP地球科学。工程包括运用科学和数学的概念和技能来解决工程问题的学术课程。一些专业的科目，如航空航天材料、冶金、测量绘制科学、绘图等，也包括在内。

3、与STEM相关的技术课程

包括计算机信息科学。工程/科学技术和健康技术。计算机信息课程包括计算机编程、逻辑、算法和系统管理，而不是文字处理或其他其他指导学生使用软件的教学。工程/科学技术课程则是主要是关于仪器、设备维修和其他与工程和科学职业有关的技术任务。健康科学课程为学生准备去专业医疗领域做好准备，包括牙科医生、兽医、社区医疗、流行病学、护理、验光、听力学、心理健康、急诊/疾病科学等 （二）美国STEM高中的课程类型

在美国，还有STEM高中，它们是一类面向有天赋，有才能以及对STEM领域有浓厚兴趣和专长的学生提供精英教育的学校。它致力于发展学生科学、技术、工程和数学等方面的学习兴趣，为他们将来成为STEM领域内的领军人才做准备，这一类高中的课程设置：

高中的课程一般偏重科学、技术、工程和数学学科，主要包括必修课、选修课、大学先修课和科研实习课。必修课一般是为了获得高中毕业文凭而面向 全校所有学生开设的课程，主要围绕数学、科学、技术主题，安排“语言学，人文科学，数学、科学、技术、工程”三组课程。但是，很多STEM高中

提高型科学和工程 生物 化学 环境/地球科学 物理 工程 计算机信息科学 工程/科学技 健康技术 与STEM相关的技术课程 也形成了各具特色的课程.

为了满足学生的广泛兴趣和个性化发展需求,很多STEM高中开设大量以 科学、技术、工程和数学为主的选修课 。如布朗斯科学高中的选修主题主要开设生物、物理、化学、技术、人文领域的课程，布鲁克林技术高中的选修主题有建筑、工程化学、生物学、大学预科、环境科学、工业设计、数学、社会科学等；史蒂文森高中的选修主题主要是数学和科学、微积分、定性分析、结 构化学、天文学、技术电脑绘图、计算机科学、机器人等

这类学校的教学理念是支持有能力和天赋的学生发挥潜能、追求卓越，因此在课程设置上为学生提供了许多大学先修课程，让他们在高中就接受大学水平的学习。如布朗斯科学高中的先修课程有物理、化学、生物、微积分等17门课程。先修课程的学分为1-5分，得分在3学分或3学分以上的学生进入大学可以免修该课程，若得了4分，则可以直接进入大学二年级进行学习。大学先修课程为高中和大学之间的良好过渡和衔接发挥了积极的作用，同时也充分挖掘了学生在某一领域的潜能，有利于学生的专业化发展 四、我国中小学课程类型

小学课程类型 算术 加减乘除 科学 自然现象，卫生常识等 唱歌 图画 手工劳动 动手技能 初中课程类型 数学 代数、平面几何 科学 植物学、动物学、防空和救护常识 生物 物理 化学 信息技术 植物、动物、简单物理概人体解剖 念和原理、简单实验 物质的组成，计算机科学性质和结构 知识 高中课程类型 数学 立体几何、简单函数 物理 物理学基础定化学 物质结构、化学生物 植物学、人体解剖生理学 信息技术 计算机多媒体知识 律、近代物理学 反应 我国的课程类型相比美国STEM课程类型单一并整统，在科学方面，我国有与之类似的综合科学课程和STS课程，经过文献查阅，我国的综合科学课程只在小学和初中有大面积的实行，在高中仅仅是发达地区存在，综合科学课程内容单一，而STS教育没有专门的课程，它是融合渗透到各个学科中的。

五、美国STEM教育对我国基础教育的启示

1、加强学科融合，因时因地的开设STEM课程

美国中小学STEM教育取得成功，STEM教育逐渐引起国际关注，为了培养专业技术人才，我们应该从基础教育做起，在小学阶段，我们可以设置更多的相关课程，例如航模兴趣班、地球学、环境科学等，从小培养学生对科学的兴趣。在初中阶段设置“技术之门”课程项目，“技术之门”课程以活动为导向，旨在挑战学生的天然好奇心和想象力，包括设计与建模、自动化和机器人技术、能源与环境、飞行与空间、技术科学和电子魔力等，让初中生对科学有初步的了解。在普通高中，也设置职业技术课程，设置健康科学教育课程，技术和工程教育课程，生物医学科学课程，将普通高中和职业高中综合化。高中阶段仍然以分科课程为主，我们应该加强学科间的融合渗透，广大教育界人士应该努力创造条件，因时因地的开设STEM课程

2、加大力度完善STS教育，培养具有科学、技术、文化素养的学生

我国在上个世纪八十年代引进STS教育，直到现在STS教育并没有真正走进我们广大中小学的课堂。由于地势差异，城乡差异，学校片面追求升学率，教育资金投入不足等造成的STS教育大多仅流于形式。STS教育和美国的STEM有相类似的方面，STEM教育旨在培养学生的科学、技术、工程和数学素养，我国的基础教育中，学生的数学素养普遍比较高，但是科学，技术，文化素养相对较弱，在基础教育中，应更多的让学生接触和关心社会，培养学生热爱科学追求真理的品质。在课堂教学中，注重探究学习、从做中学，培养学生动手实践能力。

3、学习美国中小学STEM教育的成功经验，相关部门加强政策管理制度 查阅美国国家科学院发布的一个报告《监测K-12STEM教育走向成功的进程-一个国家的进步》，成功的STEM教育计划必备的要素见附录表1，从中我们可以看出来政府对STEM教育支持的重要性，美国中小学STEM教育的成功离不开政府的鼓励和支持，他们的经验是值得我们学习和借鉴的。

在我国顺利的开展STEM教育也需要政策的倾斜。首先通过社会媒体力量，宣传STEM教育的重要性，将社会力量聚焦起来，重视STEM教育；其次开发让教育者和政策决策者都了解的网络资源，供学生和教育者学习和交流；再次政府鼓励社会科研机构与学校开展合作，激发学生创新智慧；最后政府应该推动基础教育学校体系和三年制高校、非正式科学教育组织、职业技术学院的交互活动。积极参加相关方面的国际交流与合作能开阔我们的眼界，将有利于在我国顺利开展STEM教育。

4、加强教师培训，提高教师STEM素质

实施一项教育计划，教师是最重要的要素，因为教师不仅是计划的参与制

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