stem教育對學生的好處?【世界教育之窗】作者：趙章靖（中國教育科學研究院副研究員），我來為大家科普一下關于stem教育對學生的好處?下面希望有你要的答案，我們一起來看看吧!

stem教育對學生的好處

【世界教育之窗】

作者：趙章靖（中國教育科學研究院副研究員）

引言

特朗普政府時期，美國一些人不斷叫嚣對STEM（指科學、技術、工程和數學領域）專業中國留學群體采取限制措施。去年5月，美國白宮曾以“國家安全”為借口，宣布要限制這些領域的研究生等中國公民入境。以縮短簽證期限和限制STEM專業的留學簽證等對中美正常的人文交流設置障礙，這種違背兩國民意，并與國際人才交流的時代潮流背道而馳的做法，在受到國際社會譴責的同時，也讓人們對引發“美國國際教育焦慮”的STEM專業高度關注。

近年來，各國紛紛将加強STEM教育作為人才戰略的必選，如美國、加拿大、澳大利亞等國相繼出台STEM教育戰略，與之類似的，德國為促進數學、信息、自然科學和技術（簡稱MINT）領域人才培養，推出了MINT項目，芬蘭則實施了LUMA（芬蘭語自然學科和數學的縮寫）項目等。

當前，正在發生的第四次工業革命進一步颠覆了人類的生産生活，并在世界範圍内引發了新一輪國際人才競争。如何通過教育來保持國家的競争力則成為各國的重要課題。在這樣的大背景下，加強信息技術、人工智能、生物工程、新材料、新能源等領域創新型人才培養進一步成為各國抓住機遇、迎接挑戰的迫切需求，而這正是STEM教育大熱的原因。

1.STEM與國家競争力

STEM教育最早源于美國。美蘇冷戰期間，STEM領域的教育得以迅速發展。進入21世紀以來，經由數次智庫建議，若幹政策實施，最終明确了STEM教育的概念。相應地，美國的STEM教育戰略也較為完善。進入新世紀後，尤其是自奧巴馬政府以來，美國曆屆聯邦政府均高度重視STEM教育，将其視為培養創新型人才、确保在國際競争中獲勝的基本教育國策。通過梳理當前美國STEM教育最新戰略及實施，有助于了解西方世界STEM教育最新動态，并為開展科技創新教育和國際教育交流提供相關借鑒。

當前，美國STEM教育最為矚目的變化是2018年底頒布實施的《為成功規劃路線：美國STEM教育行動方略》，該方略提出了未來五年戰略目标：即“美國要在STEM領域的國民素養、發明創造和勞動力就業方面成為全球領導者”。呼籲全美學校、家庭、社區、公司和行業協會盡快聯合起來，共同将美國打造成全球STEM領域的“北極星”，因此又稱“北極星計劃”。

為實現上述願景，“北極星計劃”确立了四條行動路徑：（1）鼓勵政府、學校和社會各界發展和鞏固戰略性STEM教育夥伴關系；（2）鼓勵學生積極開展STEM領域的跨學科學習；（3）推動計算思維成為美國未來勞動力的關鍵技能；（4）實施問責制，确保透明度。

該計劃首次将“數字素養”和培養學生的“計算思維”作為STEM素養的核心内容，一方面号召政府、學校和社會各界積極行動起來，創設STEM教育生态；另一方面，強調企業部門加強與學校之間的聯系，探索有效途徑，開展“基于工作的學習”。

為配合“北極星計劃”，美國聯邦各機構紛紛出台了促進STEM教育的任務或行動路線。美國國防部的STEM教育戰略任務包括三點：一是促進“基于工作的學習”，二是支持STEM教育并拓展效益，三是利用AI技術創新生态系統，鼓勵跨學科學習。美國教育部則旨在确保向所有學生提供高質量STEM教育，讓學生盡早接受STEM教育，其戰略任務包括：一是大力促進“計算思維”的教育培訓，二是拓展職業技術教育，推廣STEM項目學徒制，三是推廣優秀的STEM教育案例。美國國家航空航天局的戰略任務是：增加多元、包容與均等的STEM教育機會，将STEM教育納入管理機構。美國國家科學基金會作為STEM教育這一概念的發祥地，定位STEM教育的戰略任務為：在全國範圍内促進STEM教育的多元、包容和公平，投資未來的STEM勞動力以及促進數字素養教育。

2.增加撥款以示重視

近年來，美聯邦政府專項撥款不斷增加，為STEM教育提供有力保障。根據美國财務預算官網數據顯示，聯邦政府各機構如教育部、衛生部、能源部、國防部、宇航局、國家科學基金會等，設置了門類繁多的STEM教育項目與撥款，涵蓋STEM教育領域的研究、師資培訓、課程設置、獎學金、少數族裔和貧困子弟教育優惠、社會實習等諸多方面。

2020年，聯邦政府機構共設立STEM教育項目174個，預算共計36.8億美元（2019年，這兩個指标分别為125和32.03）。其中，衛生與公共服務部設有43個項目，預算7.86億美元；國家自然科學基金會設有25個項目，預算13.39億美元；然後是聯邦教育部，設有項目10個，預算4.28億美元。

就聯邦教育部撥款而言，近年加大了中小學STEM師資培訓、弱勢群體STEM教育優惠以及STEM領域技術培訓等方面撥款力度。例如，聯邦教育部設有“STEM教育創新和研究”專項，目前該計劃的資助額為6500萬美元，但參議院提出要在2021年度上升為7500萬美元，衆議院則提出要上升至8500萬美元。對此，衆議院指出：這項資金須要向少數族裔、女生和貧困家庭學生等弱勢群體提供額外的“除高等教育外所有教育階段的STEM教育資助”，特别是要加強計算機教育，以縮小成就差距；此外還要加強教師培訓，尤其是教師計算機課程方面的培訓。再比如在鼓勵職業與技術教育方面，自2018年特朗普政府簽署《加強21世紀職業與技術教育法》以後，聯邦教育部每年都向參、衆兩院提出動議，加強職業技術教育方面培訓支持力度，提出對“職業與技術國家教育項目”的撥款從700萬美元上升至2000萬美元，且主要用于STEM領域的技術培訓。雖然尚未獲得通過，但至少确保每年不低于700萬美元撥款。

在美國，教育是屬于各州的權力，美國教育經費的結構中，聯邦政府撥款所占份額尚不足10%，其餘為地方政府和州政府撥款。但聯邦政府對于STEM教育撥款的逐年攀升足以說明，STEM教育在全美獲得了前所未有的重視。

3.動态跟蹤相關項目進展

自“北極星計劃”實施以來，白宮科技政策辦公室每年都發布《聯邦STEM教育戰略實施進展報告》。該報告對“北極星計劃”實施以來美國STEM教育進展做總結，并進一步明确實施路徑：在白宮科技政策辦公室STEM委員會下設協調機構“聯邦STEM教育協調會”（FC-STEM），并主張通過跨部門合作團隊（IWG）工作，促進STEM戰略目标的實現。針對“北極星計劃”提出的願景和目标，該報告确定了學科融合、計算素養、透明度與問責制等方向，并列出了一系列的細化方案，以促進聯邦各機構STEM教育項目的執行。

與此同時，聯邦教育部官方網站專設STEM教育專題，彙總聯邦各機構和社會各界的教育資源和項目，發布STEM教育最新情報。近年來，該專題網站信息不斷豐富，漸成體系，成為了解美國STEM教育動态的重要窗口。配合“北極星計劃”，自2019年7月以來，圍繞熱點專題，聯邦教育部彙聚全美STEM教育領域的大學教授、中小學一線教師、政府官員以及企業代表等，定期開展研讨。疫情期間，研讨由線下搬到線上，一系列與STEM教育相關的遠程教育、工程教育、發明創造教育、教學方法、STEM教師培訓、課後STEM教育等議題被深入讨論，官網發布了研讨成果和突出案例，力圖反映STEM教育領域的最新理念和經驗，向政府、學校和社會提供有價值的咨詢。

4.STEM與人工智能教育的未來

除加大或确保STEM教育的項目和投資外，聯邦各機構還積極推出本領域的STEM教育行動計劃。以美國國防部為例，于近期出台了《國防部人工智能教育戰略》（DoDAIEducationStrategy）（簡稱“AI教育戰略”）。該項戰略計劃通過領導人工智能、驅動人工智能發展、開發人工智能工具、促進人工智能應用、厚植人工智能和提升雇員人工智能素養等“六項基本原型”，長遠促進人工智能的開發與應用，從而培養出軍事領域中世界級的人工智能實踐者，并達到三項核心目标：保障國家安全，促進經濟繁榮以及确保美國人工智能技術在國際上的領先地位。

該戰略對國防領域的人工智能能力内容做了如下界定：深度理解基礎人工智能概念，熟練應用人工智能工具，數據管理與可視化，負責任的人工智能應用，内部結構、編程與軟件開發，數學、統計與數據科學，人工智能綜合能力等七項。并針對各項能力做了課程規劃，确定了基本的教育教學手段，包括在線異步教學、混合教學、同步教學以及項目式教育教學等。

如果說STEM教育是各國促進本國競争力的重要依托，那麼人工智能教育無疑是STEM教育領域中最為突出的部分。美國國防部出台人工智能教育戰略表明，作為STEM領域的重要内容，人工智能教育正在引領STEM教育向縱深發展。

随着“北極星計劃”的實施，美國STEM教育開始進入全方位深入發展的階段，在疫情的沖擊和教育信息技術的加持下，美國STEM教育也在升級換代，在此過程中，美國社會各界之于STEM教育的認知也在不斷拓展和加深。放眼當下及未來，美國STEM教育也早已不再單單是教育系統内部的事情，而是與科技創新、經濟繁榮、勞動力培訓等廣泛聯系起來，成為美國加強國家競争力的重點領域。

《光明日報》（ 2021年04月29日14版）

來源： 光明網-《光明日報》

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