1、134美国STEM教育改革的主要阶段、实践路径与现实困境杨体荣沈敬轩黄胤摘要2 0 世纪8 0 年代中期以来美国STEM教育改革经历了启动期、体系建设期、政策推进与质量提升期、战略转型期四个阶段。在STEM教育改革过程中，美国制定并努力完善STEM教育国家政策框架，建立STEM教育多样化资源投入渠道，打造结构完善、层次多样的STEM教育体系，发挥学术团体、智库和企业对促进STEM教育发展的积极作用，构建覆盖面广、指标合理的STEM教育质量监测体系。在助力科技人才培养、科技发展和经济社会发展的同时，美国STEM教育改革存在公平与包容性、结构失衡和正向发展受阻等问题关键词STEM教育STEM教育改
2、革美国教育科技教育作者简介杨体荣，北京大学区域与国别研究院博士后（北京10 0 8 7 1）；沈敬轩，北京大学教育学院博士研究生（北京10 0 8 7 1）；黄胤，北京大学教育学院博士研究生（北京10 0 8 7 1）。中图分类号G4文献标识码A文章编号10 0 9-58 9 6(2 0 2 3)0 3-0 134-15在国家创新发展与全球知识经济竞争中，科学、技术、工程和数学教育（Science,Technology，En g i n e e r i n g，M a t h e ma t i c s，以下简称STEM教育）的地位越来越重要。STEM教育不但能够提升国民创新素养和能力，而且能够
3、促进研发驱动知识经济发展的新知识和新技术。美国积累了STEM教育改革的丰富经验，但是也将其作为发起国际科技竞争和人才竞争的战略手段。国内已有研究从多个角度分析了美国STEM教育的政策、历史和新动向等问题。例如，对美国STEM教育政策的系统分析发现，作为集成战略的STEM教育并不局限于四门独立的学科，而是更关注其“整合”的意义和价值。探究其发展历史可知，美国STEM教育形成一体化全方位立体式的建设模式，在自身快速发展的同时赵中建.美国STEM教育政策进展 M.上海：上海科技教育出版社,2 0 15:II135美国STEM教育改革的主要阶段、实践路径与现实困境还带动了课程建设与评价、教师教育等方面
4、的改革。近年来，在自身教育体系改革的驱动和外部竞争的拉动下，美国政府持续推进STEM教育政策改革并加大投入力度，进而呈现诸多呕待关注的新趋势。比如，美国高等STEM教育改革关注到探究性教学方法和跨学科合作教学模式，呈现出实证导向的教学方法改革趋势。2在探索我国STEM教育自主发展道路的过程中，以开放视野分析STEM教育发展的国际经验尤为关键。国际研究者探讨美国STEM教育时的关注点、所用理论和方法等有所不同。例如，2 0 19 年种族与教育（Race Ethnicityand Education）曾出专刊讨论美国STEM教育中的种族政治问题，并指出STEM教育的社会建构性和反思主流叙事的必要性
5、。学生学习质量和学习体验是较为热门的研究选题，一项研究比较了STEM专业初代大学生和非初代大学生的学习轨迹，指出在高学分群体中初代大学生继续学习STEM专业的可能性更低。STEM教育具有典型的跨学科特征。一项新近发表的研究指出，STEM专业的学生会经历选择、导航与整合等跨学科学习过程。综上所述，现有研究或从美国STEM教育改革的模式入手，或关注其发展过程中的相关政策。中英文的研究成果在立足点、研究视角、理论与方法上体现出明显差异。分析代表性成果可知，聚焦美国STEM教育改革的研究还可以继续深化。将STEM教育改革作为对象进行分析，可以更加系统和深人地回答美国政府推动STEM教育改革的过程、路径
6、以及挑战。为此，本研究综合运用政府政策文本、研究报告和学术论文等多源流的材料，聚焦对美国STEM教育改革的演进过程、实践路径与主要问题的分析，以更加全面地认识美国在该领域改革的整体特征和未来走向，比较分析我国STEM教育改革的路径和挑战。一、美国STEM教育改革的主要阶段根据美国STEM教育改革的重要事件、美国政府换届和国际重大事件等不同层次的因素，借助不同改革阶段的特征进行划分，可以发现自19 8 6 年美国国家科学委员会（Na t i o n a l Sc i e n c e Bo a r d）发布关键性调查报告以来，STEM教育改革经历四个重要阶段，各阶段改革分别集中在应对国际竞争、完善
7、政策体系与发展环境、加强相关标准与教师队伍建设、拓展发展空间与推动数字化转型等重点领域。1986一19 9 1年：启动期一美国在该阶段发展科学、数学和工程教育的主要背景是“冷战”和科技竞争，主要目李慧，王全喜，张民选.美国STEM教育的探析及启示 .上海师范大学学报（哲学社会科学版),2 0 16,45(5)：144.1刘宝存，庄腾腾.美国高等STEM教育教学模式与方法改革：动因策略启示.清华大学教育研究,2 0 2 1,42(5)：30.VAKIL S,AYERS R.The racial politics of STEM education in the USA:Interrogation
8、s and explorationsJ.Race ethnicity andeducation,2019,22(4):449.THOMPSON M E.Grade expectations:The role of first-year grades in predicting the pursuit of STEM majors for first-andcontinuing-generation studentsJ.The Journal of Higher Education,2021,92(6):961.BETTENCOURT G M,WELLS R S,AUERBACH S M,et
9、al.How STEM undergraduates choose,navigate,and integrateinterdisciplinarity in college and beyondJ.The Journal of Higher Education,2023,94(2):174.13603Jun2023比较教育学报Journalof ComparativeEducation的是通过相关人才培养和科技研发赢得国际竞争。19 8 3年，美国政府发布国家在危机之中：教育改革势在必行（ANation at Risk:TheImperativeforEducational Reform）报告
10、，希望通过系统的教育改革来扭转自身在国际竞争中的不利地位。通过新的教育理念和实践来提升人才培养质量、提高科技创新的能力，是当时美国教育改革的核心逻辑。报告发布后，美国教育系统迎来系统性的调查评估和改革行动。19 8 6 年，美国国家科学委员会发布的本科生科学、数学和工程教育（Undergraduate Science，M a t h e ma t i c s a n dEngineering Education）报告提出，美国高校的科学、数学和工程教育存在严重的质量问题。该报告向各级政府、高校、企业等提出加强科学、数学和工程教育改革及发展的重点，具体包括：（1）倡导联邦有关部门（包括航空航天局
11、、国防部、教育部）建立促进科学、数学和工程教育的体系，提高相关资金和资源投入；（2）呼吁各州政府重视科学、数学和工程教育在公民发展中的作用，及时立法以完善各类高校发展相关教育的保障体系；（3）倡导高校加强对师资、教学和科研基础设施的投入，提高对课程开发与更新的投人；（4）鼓励企业和其他机构加大对高校科学、数学和工程教育的投入，加强与高校的合作以便为学生提供相关职前教育机会，加大面向公众的科普教育。此外，该报告还向美国政府提议，在推动科学、数学和工程教育改革及发展中赋予国家科学基金会（Na t i o n a l Sc i e n c e Fo u n d a t i o n）更重要的领导角色，
12、围绕相关教育改革项目设计更完善的经费预算和资源配置体系。二1992一2 0 0 7 年：体系建设期1992年“冷战”落幕后，美国持续通过完善政策、推动立法和加强资源投人等措施推进STEM教育体系改革。为STEM教育创建一个更适宜的发展环境是该阶段改革的重点。19 9 6 年，美国国家科学基金会发布塑造未来：对科学、数学、工程和技术本科教育的新期望（Shaping the Future:New Expectations for Undergraduate Education in Science,Mathematics，En g i n e e r i n g，a n d T e c h n o
13、 l o g y）报告，总结19 8 6 19 9 6 年推动STEM改革的主要经验。报告指出，除坚持前期STEM改革在不断完善体系、加强资源支持方面的有益举措外，还需要重点推进两个方面的STEM教育改革。第一，完善STEM教育政策框架与法律法规。美国相关改革关注制定全国性人力资源政策，发挥人力资源对提高国家生产力和改善居民生活的作用。改革还强调通过政府与高校合作建立发展STEM教育的新形式，并以立法形式满足学生的学习需求，实现社会发展目标。第二，建立学前教育至中等教育阶段的STEM教师培养体系，包括制定STEM教师专业标准、认证机构和建立 Na t i o n a l Sc i e n c
14、e Bo a r d.U n d e r g r a d u a t e s c i e n c e,ma t h e ma t i c s a n d e n g i n e e r i n g e d u c a t i o n R .Na t i o n a l Sc i e n c e Bo a r d T a s kCommittee on Undergraduate Science and Engineering Education,1986:1.Na t i o n a l Sc i e n c e Fo u n d a t i o n.Sh a p i n g t h e f
15、u t u r e:n e w e x p e c t a t i o n s f o r u n d e r g r a d u a t e e d u c a t i o n i n s c i e n c e,ma t h e ma t i c s,engineering,and technologyRj.National Science Foundation,1996:61.当时还称为SME&T教育，即按照科学（Science）、数学（Mathematics）、工程（Engineering）和技术（T e c h n o l o g y）的顺序排列。美国政府不同时期的改革对STEM教育
16、的学科构成和排序存在差异，体现出不同时期对各个学科的优先排序，但总体来看具有较强的完整性。在无特殊说明的情况下本文统一称作STEM教育。137美国STEM教育改革的主要阶段、实践路径与现实困境资源投入体系，等等。2006年，美国联邦政府科学与技术政策办公室发布美国竞争力计划：引领世界创新（American Competitiveness Initiative：Le a d i n g t h e W o r l d i n In n o v a t i o n），旨在维持美国在科学技术上的全球领先地位。该计划促成美国政府在2 0 0 7 年投人59 亿美元用于科技研发、提升教育质量和鼓励创业，在随后十年向生物医药和高级安全技术研发等领域投人50 0 亿美元，并且促使美国政府大力完善K-12年级STEM教育体系。在上述基础上，2 0 0 7 年美国国会通过美国竞争法（AmericaCompetesAct），为STEM教育发展提供法律支持。该法律围绕联邦政府科学技术办公室、国家航空航天局、国家标准与技术研究院、国家海洋和大气管理局、能源部、教育部和国家科学基金会等联邦政府重要部门及所辖领域
