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STEM教育的发展史

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介绍

STEM 教育一词铸就于20 世纪 90 年代,由美国国家科学基金会 ( National Science Foundation)提出,源于美国对保持本国领先竞争力的担忧。S、T、E、M 分别是四个学科英语单词的缩写,即Science (科学)、Technology (科技)、Engineering (工程)和 Mathematics (数学)。

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一、STEM教育的起源

STEM 教育一词铸就于20 世纪 90 年代,由美国国家科学基金会 ( National Science Foundation)提出,源于美国对保持本国领先竞争力的担忧。S、T、E、M 分别是四个学科英语单词的缩写,即Science (科学)、Technology (科技)、Engineering (工程)和 Mathematics (数学)。目前,STEM 常泛指任何与四个学科之一有关的活动、政策、项 目以及实践等[1]。其首次再现在1986年的美国国家科学委员会发表的《本科的科学、数学和工程教育》报告,该报告被认为是美国 STEM 教育集成战略的里程碑[2]

2001年,美国国家自然科学基金会教育与人类资源理事会副理事长朱迪丝·拉玛雷在课程开发中首次使用了STEM 一词,将其定义为一种新的教育尝试,其目的是倡导由问题解决驱动的跨学科教育,促使未来人才适应当今知识经济全球化水平、复杂性和合作性不断增强的大趋势3。目标是提高全社会在该四个学科方面知识和素养的了解和掌握,并打造一支拥有21 世纪技能的、具有创新精神的、能进行高层次研究的从业大军[4]

  自 STEM教育理念的首次提出,至今已有30余年历程,从美国改革家们的角度来看,STEM 教育及其相关领域的发展是推进整个社会变革,并确保一个国家经济领导力的催化剂和强心针[5]


二、STEM教育初期发展

管道

理论

                     在美国,研究人员和政策制定者通常使用一个越来越窄的管道来比喻获得STEM学位或走上STEM职业生涯的轨迹。管道理论可以追溯到20 世纪80 年代,最初用于描绘美国从学前教育到高等(尤其是博士)教育人数不断缩水的现象。该理论的基本假设是,进入学前教育的人数庞大,但随着小升初、初升高、考大学、考 硕、考博等节点的不断筛选,最后能以博士毕业的人数则比例很低。在这个假设里,学前教育好比一根管道的入口,博士毕业则是管道的出口; 进入学 前教育的大量儿童则好比丰富的水量,但在管道与管道的衔接处,也就是教育的各个学历节点,总有一部分水会渗露出水管流向其他的地方,导致最后流出管道的水严重减少,与源头的流入量不成比例[7][8],与刚进入高中时的人数相比,最终进入STEM行业的人要少得多,从这个角度来说,管道比喻理论是成功的[8]。

图:管道理论视角下的 STEM 教育过程[8]

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加州大学伯克利分校的Cannady MA及斯坦福国际咨询研究所的Greenwald E等人研究认为,管道比喻理论导致了许多错误的政策制定,使得在增加STEM从业人员的数量和改善STEM从业人员的质量方面收效甚微[8]。传统的管道理论暗示了一个从A到B的管道,只有一个入口和出口,核心观点是 STEM 的学习与职业发展轨道是线性的、不可逆转的[8],该团队提出“途径组合”理论,认为每个人都有自己通向职业生涯的独特道路[7]

2009 年,美国总统奥巴马呼吁增强美国在世界科学发现和技术革新方面所发挥的领头作用,“明天的领导力取决于我们今天教育学生的方式,尤其是在那些能培养未来创新人才和发明家的领域。因此要重视数学和科学教育在推动美国创新能力上所发挥的作用。” 旨在提高美国学生在数学与科学方面的成就的“创新教育”(Education to Innovate) 运动在全国范围内启动[9]


三、STEM教育的跳跃式发展

2010 年 9 月 16 日,美国英特尔、柯达、IBM 等最富影响力的公司、企业的一百多名CEO,响应奥巴马总统号召,聚焦 STEM 教育,启动“变革方程”(Change the Equation),并于第一年投入500 万美金用以开发和提供 STEM 课程,推进 STEM 教育变革,鼓励更多学生做好 STEM 职业准备[10]

2012 年,美国总统科技顾问委员会( PCAST) 向奥巴马总统递交的《参与到卓越: 在科学、技术、工程和数学领 域创造100 万大学毕业生》(Engage to Excel: Producing One Million Additional College Graduates with Degrees in Science,Technology,Engineering,and Mathematics)报告中指出,2001 年到2009年期间美国 STEM领域专业人才的学士学位授予人数占总学位的比例不到 20%,且该数值逐年递减,形势不容乐观11

2013 年美国政府将 STEM 教育上升到了国家战略高度,出台了《联邦 STEM 教育五年战略计划》( Federal Science,Technology,Engineering and Mathematics ( STEM) education: 5 - year Strategic Plan等一系列报告,重新强调了高等教育阶段的STEM 教育 [12],自此,STEM教育开始被人们所熟知,美国的 STEM 教育研究步入了新的阶段,

2014年,美国国内STEM研究年载文量达到了43 篇且保持逐年增长的趋势, 2016 年相关研究开始进入平稳发展阶段。虽然美国是提出 STEM 教育理念最早的国家,但也是在政府政策的大力支持之下, 近年来才得以全面发展[15]

四、我国的STEM教育发展

国内关于 STEM 教育的研究最早可以追溯到 2008 年陈超等 发表的《美国的世界一流大学战略与启示》,在该文中简要提及《美国竞争力计划》中强调通过实施 STEM 教育战略提高美国的竞争力,但没有具体剖析 STEM 教育概念及内涵[15[16]

从2009 年教育国际评估组织调查结果发现,我国青少年的想象力和创造力相对落后,这一结论促使我国开始重视 STEM 教育, 其目的是更多地培养掌握现代科技的创新型人才[17]

在2012年,我国 STEM 教育研究论文发表量总数不超过10 篇,大多是对国外 STEM 教育政策和发展脉络的梳理与解读。2013 年 至今,论文发表量逐年攀升,尤其是2015年以后, STEM 教育研究已然成为了国内教育研究的热点[16]

STEM 人才建设可持续发展的关键是要有打通 各学段的整体设计,而这正是我国 STEM 教育当前 面临的困境之一,由于我国的教育体制、升学压 力等现实问题的存在,短时间内打通各学段之间壁 垒的可能性应该不大16][18。。

  美国的STEM教育,首先是在大学开始实行,形成了“研究-理论-实践”一体化结构,再扩展到基础教育阶段, 是有理论支持的、有保障的,这正是它的最大优势,而国内的STEM教育,是对美国的简单复制。

其次,美国在基础教育阶段推进 STEM 教育的模式 是优先激发学生对数理化的兴趣,强调要创设一 个真实的问题与情境,开展基于问题的学习 ( PBL) 和跨学科的综合;要求严格按照科学论文的方式 来进行 STEM 教育, 强调培养学生严谨的科学思 维是 STEM 教育的一个重要目的。 虽然中国的教 育一直以来都非常重视理工科,但是这种重视很 大程度上是在高考的压力下形成的。 因此,长期 的刷题习惯使得一些原本在低年级时思维活跃 的学生思维趋于固化、创造力被束缚。 很多活动 中出现的宣传式的说明、卡通式的展板、流程式 的授课方式等反映出现阶段我国科学教育缺乏 对严谨的科学思维的培养[17]


参考文献

[1]Bybee R W. What is STEM education ? 〔J〕Science,2010 ( 329) : 996.

[2]常生龙. 美国的 STEM 教育 [EB/OL]. http://blog.sina.com. cn/s/blog_58cc4a870102ekcq.html,2016-12-29.

[3]唐小为,王唯真. 整合 STEM 发展我国基础科学教育的 有效路径分析 [ J] . 教育研究,2014 ( 9) : 61 -68.

[4] Bybee R. The case of STEM education: challenges and opportunities 〔M〕 . NSTA Press,Arlington,2013.

[5]Sumen,alcH. Preservice teachers' mind maps and opinions on STEM education implemented in an environ

mental literacy course 〔J〕 . Kuram ve Uygulamada Egitim Bilimleri,2016,16 ( 2) ,459-476.

[6] 李中国 , 黎我国 . 高校教师教学研究的热点状况分 析 —基于 2005-2015 年 CNKI 文献的共词分析 [J]. 教育研 究 ,2015,(12):59-66.

[7]Cannady M A,Greenwald E,Harris K N. Problematizing the STEM Pipeline Metaphor: Is the STEM Pipeline Metaphor Serving Our Students and the STEM Workforce? 〔J〕Science Education,2014,98 ( 3) ,443 – 460. http: / /

doi. org/10. 1002/sce. 21108.

[8] 王卓,王晶莹. 管中窥水: 美国 STEM 教育战 略的纵向研究剖析[J].教育导刊,2018,(4)84.

[9] CTEq,CTEq  History[EB/OL].(2014-09-16)[201705-06].http://changetheequation.org/cteqhistory

[10] Astrid Steele, troubling STEM: making a case for an Ethics/STEM partenership[J]. Journal of Science Teacher Education, 2016.27:357-371

[11]Olson S,Riordan D G. Engage to Excel: Producing One Million Additional College Graduates with Degrees in Science,Technology,Engineering,and Mathematics. Report to the President. [J] . Executive Office of the President, 2012:130.

[12]李芳,国外近十年STEM教育的研究现状与可视化分析—基于WOS文献的共词分析[J].探索与实践,2018(9)46-50.

[15]曾宁,张宝辉,王群利. 近十年国内外 STEM 教育研究的对比分析 ———基于内容分析法[J].现代远距离教育,2018,(5)27-38.

[16]陈超. 美国的世界一流大学战略与启示[ J] . 中国高 教研究,2008( 11) :48 -50.

[17]柏毅,叶耀,信疏桐,庞谦. 对STEM教育热潮的冷静分析与课程实施建议[J].基础教育参考,2018(5)3-9.

[18]中国教育科学研究院. 中国 STEM 教育白皮书 [R] . 中国教育科学研究院:2017 -06 -20.




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