解读美国STEM教育五年战略规划(一) ——美国STEM教育规划出台的背景、战略构想及目标

来源:科普所发布时间:2018-12-24

保持在STEM领域的国际领先一直是保证美国制造能力的中心任务。

2013年5月,为了加强美国STEM领域后备人才的培养和储备,继续保持美国在国际竞争中的领先地位,在奥巴马总统的主导下,美国国家科学与技术顾问委员会向国会提交了《联邦政府关于科学、技术、工程和数学(STEM)教育战略规划(2013—2018年)》,对美国未来5年STEM教育发展战略目标、实施路线、评估指标做出了明确部署。该规划将指导美国未来5年STEM教育实践,对美国未来10年乃至更长一段时间都将发挥积极作用,深刻影响美国未来的国际竞争能力和地位。《科普研究动态》(2014年6—12期)为您解读美国STEM教育五年战略规划。

国家、公民、经济及环境的健康和持续发展都极大地依赖于科学和技术创新,如改善卫生健康、创意新型工业模式、保护环境、人身安全防护等。维持美国在科学、技术、工程和数学领域(STEM)历史上的国际领导地位需要美国全力以赴确保其能够拥有足够多的、具备相关技能的、并且表现优异的STEM产业工人。

一、 美国出台STEM规划的背景

保持在STEM领域的国际领先一直是保证美国制造能力的中心任务。这样,美国可以制造更好更灵巧的产品、改善卫生保健、发展更清洁高效的国内能源供给、保护环境、保卫国土安全、维持经济增长。对美国政府来说,要维持其国际领先地位,必须确保其STEM教育在全球的领先地位。

由于当前美国面临严峻的国际市场竞争,因此STEM知识和技能的培训和储备对美国就显得比以往任何时候都重要。从2000年到2010年,STEM领域的工作增长是非STEM领域的三倍之多。美国商务部估计,未来几年,STEM领域的工作增长将是非STEM领域的1.7倍。同时,乔治敦大学的研究显示,从2008年到2018年,美国将创造779000个工作岗位,这些工作都需要STEM本科毕业生。但是依照当前的培养模式,美国将只能提供55万STEM本科毕业生。

美国当前的教育系统不足以确保培养足够多的具备良好训练的STEM领域所需的劳动大军。因此,美国政府积极鼓励学生参与学习STEM学科,并且激励更多的学生在STEM学习中取得优异成绩。对美国来说,让年轻人有更多的机会获得熟练STEM技能对维持其在科学与创新上的国际领导地位十分必要。如果没有熟练的富有创造力的STEM员工,美国在基因组谱、火星探测、互联网等领域的大跨度领先将不可能发生。新技术和STEM是美国制造能力的核心,而拥有技术和知识的人将有条件去创造、建设、装备、运用这些新技术,他们才是更不可或缺的。另外,除未来工作需要之外,对STEM相关主题和概念有较为清楚的了解也是公众对地区和国家的政治争辩能够做出明智决定的基础。同时,STEM素养对公众的个人消费选择也十分重要。

当前美国教育能力的不足将会影响STEM未来劳动力的形成,进而影响到美国维持其在国际竞争中的地位。因此,对STEM教育进行投资对美国及其未来的经济发展就显得十分重要。首先,未来的工作将大多是与STEM相关的工作。一个最近由总统科技顾问委员会提交的研究报告显示,未来10年,美国工业将至少需要100万的STEM本科毕业生。其次,国际经济合作发展组织(OECD)组织的国际学生能力测试(PISA)结果显示,美国的中小学教育在国际上处于中等水平。第三,STEM成就有利于建设一个公平公正的社会。妇女和少数族裔参与STEM并取得成就对其未来从事STEM工作以及社会和谐建设十分关键。

二、 美国STEM规划的战略构想

奥巴马总统认为现在是一个引领美国迎接国际国内挑战的机会,应努力建设一个真正的全体美国公众均可享用的STEM教育体系。在奥巴马的第一个任期,总统办公室已经采取了一些战略措施并且取得了一系列成绩。(1)确定了STEM在美国教育系统中的优先地位,如确定了STEM在教育部资助中的优先地位;(2)联合私营部门力量,制定了一些可及的战略目标,如以卡内基牵头的超过150个机构形成的“十年百万(100Kin10)”联盟,筹集了5000多万美元的捐款资助美国STEM教师培训;(3)有效增强了总统的STEM兴趣及其领导力,2010、2012连续2年举办了白宫科学节,总统利用个人影响力号召了20万名科学家和工程师成为地方部门STEM教育的志愿者。

联邦政府对STEM教育的年投入大约为30亿美元,主要是通过国家科学基金会(NSF)、教育部(DOE/ED)、国家卫生研究院(NIH)以项目资助的形式进行。一些特殊机构,因为其特殊的使命和任务,在与牵头部门的STEM教育合作中,有着特别的地位,可以共享其特殊资源和设施。如NASA强于太空探索,农业部有遍布全国的4-H①教育网络,国家卫生研究院为研究生和博士后成为未来杰出的生物医学科学家提供并监督培训和实习项目。此外还有国防部(DOD)、商务部(DOC)、卫生和人类服务部(HHS)等部门,也利用其科技设施支持与其部门任务相关的STEM教育,如投入其掌管的STEM专家、科研设施、数据资料、自然资源等。一些机构,如国家科学基金会、教育部教育科学研究院,则致力于案例收集,研究高效的业务提升实践和模型,另外一些机构,如教育部则研究推广机制,积极将那些高效的实践模式进行广泛的推行和实施。

如何进一步加强STEM教育成为了奥巴马第二任期的首要任务。奥巴马希望通过重新梳理STEM教育项目,建立一个更泛合作、更加有效、更易评估的战略规划。如,相比2012年,2014年的STEM教育预算尽管有6%的增长,但是14个STEM教育委员会(CoSTEM)成员单位的STEM教育项目数量却从226项减至110项,有78个项目被取消,38个项目被合并。节省下来的经费被重新分配到由教育部、  国家科学基金、以及新成员史密 森学会②的STEM旗舰项目中。

所有的CoSTEM成员单位都将在重组后继续扮演关键角色。14个CoSTEM成员单位拥有或资助图书馆、科研仪器和设备、以及科学家、研究人员和工程师,接受项目和活动资助以提升美国STEM教育。成员单位的大部分项目定位于发展具有STEM素养的公众,以高度确保与其相关的STEM领域所需的合格劳动力。因此,这些部门已被赋予了与他们特定的任务、需求和资源,及与之相适应的高优先级去努力改进STEM教育、员工培训、开发教育、创新准备。为了更好利用成员单位的设施和人员,总统行政办公室颁布了联邦STEM教育战略规划,旨在扩大跨部门合作,保障联邦未来5年的STEM教育投资更加高效。

战略规划将通过联邦机构的合作、资源共享促进STEM教育的国家优先地位。为此,战略规划设定了5个优先的STEM投资领域和两大联邦资助合作策略。通过战略规划的实施,联邦机构将共同迎接挑战,改进联邦STEM投资效果,取得更快更好的投资成果。CoSTEM成员单位为所有的学习者提供全天候的学习,包括学前教育、基础教育、两年制或四年制学院教育、综合性研究型大学教育、以及非正规教育。大量的项目和投入定位于为普通公众提供学习资源,如出版物、网站、电视节目、博物馆展览、课外活动、影像资料,等等。

尽管联邦政府在STEM教育中扮演了一个重要角色,但还不足以圆满完成规划目标。为了获得更好的STEM教育投入效果,联邦政府必须联合非联邦伙伴,如公共机构、州政府以及地方机构,包括教育部门、高等教育公共机构、专业社团和科学社团、慈善基金和公司基金、水族馆、植物园、博物馆、科学中心、课外活动机构、私人企业等。每个参与者都为国家STEM教育体系投入了自己拥有的资源和人力,这些恰恰是国家STEM教育所必须的,有助于国家STEM教育体系充分发挥其潜能。

STEM教育战略规划中的所有任务都有实施路线图,都制定了其短期、中期、长期的战略目标及相应的实施策略。纵览整个规划,重点突出了联邦机构能够为国家STEM教育提供哪些方法和重要结果结论、哪些机构是牵头部门、建立案例分享机制及减少碎片式投资。

三、 美国STEM规划目标

美国STEM战略规划制定了一套雄心勃勃的国家发展目标,设定了五大优先投资领域以及与之密切相关的两个部门合作路径。

五大优先投资领域:

● 改进国家STEM教育课程:到2020年,提供10万名优秀的基础教育阶段的新入职的STEM教师,同时支持现有STEM教师的在职培训;

● 增进并且维持青少年和公众参与STEM热情:保证青少年参与STEM的人数每年保持50%的数量增长;

● 加强大学生的STEM体验:未来10年,新增100万STEM大学毕业生;

● 让传统上未受STEM教育重视的群体得到更好的服务:未来10年,增加传统上未受STEM教育重视群体的STEM大学毕业生数量,改善妇女参与STEM的机会和途径;

● 为未来的STEM劳动力重新设计研究生教育:在基础和应用研究领域提供基于研究生的STEM专业培训,以期达到CoSTEM成员单位中相关国家重要部门的关键岗位需要的特定技能,以及在一个更广泛的职业生涯中一些必备的辅助技能。

两大跨部门合作路径:

● 建立一个高效的跨部门合作的新模式:牵头部门和协助部门应能够采用合适模式,充分利用跨部门的设施和人员,以期实现联邦STEM教育投资的最大效益。

● 建立和运用基于实证研究的合作:利用具有突出效果的实践和项目,指导跨部门的STEM教育的研究和评估,进而推广,以改进联邦STEM教育投资的效果。

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