STEM教育計劃評價指標(biāo)

美國中小學(xué)美國中小學(xué) STEM 教育對我國基礎(chǔ)教育的啟示教育對我國基礎(chǔ)教育的啟示 摘要摘要 STEM 教育成為美國基礎(chǔ)教育改革的重中之重 本文通過分析美國 中小學(xué) STEM 教育產(chǎn)生背景 課程設(shè)置 以期對我國基礎(chǔ)教育改革提供一些 啟示和參考 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 STEM 教育 基礎(chǔ)教育 課程設(shè)置 STEM 是科學(xué) SCIENCE 技術(shù) TECHNOLOGY 工程 ENGINEERING 和數(shù)學(xué) MATHEMATICS 四門學(xué)科的縮寫 科學(xué) 技術(shù) 工程和數(shù)學(xué)教育經(jīng) 常被成為 META DISCIPLINE 翻譯叫做 后設(shè)學(xué)科 即該學(xué)科的建立是基于與 其他學(xué)科融合然后形成的一個新的整體 這門跨領(lǐng)域的學(xué)科將原本分散的學(xué) 科形成一個整體 這四門學(xué)科分別代表科學(xué) 技術(shù) 工程 數(shù)學(xué)四種素養(yǎng) 1 美國美國 STEM 教育發(fā)展歷程教育發(fā)展歷程 2006 年 1 月 31 日 美國總統(tǒng)布什在其國情咨文中公布一項重要計劃 美國競爭力計劃 提出知識經(jīng)濟(jì)時代教育目標(biāo)之一是培養(yǎng)具有 STEM 素養(yǎng) 的人才 并稱其為全球競爭力的關(guān)鍵 由此 美國在 STEM 教育方面不斷加 大投入 鼓勵學(xué)生主修科學(xué) 技術(shù) 工程和數(shù)學(xué) 培養(yǎng)其科技理工素養(yǎng) 美國州長協(xié)會是 STEM 教育變革的重要組織之一 該組織認(rèn)為美國現(xiàn)行 基礎(chǔ)教育并沒有為學(xué)生提供良好的 STEM 教育從而為他們畢業(yè)后的工作與進(jìn) 一步深造做好準(zhǔn)備 現(xiàn)有中小學(xué)核心課程的概念有些過時 缺乏嚴(yán)格的課程 標(biāo)準(zhǔn) 學(xué)校培養(yǎng)目標(biāo)與高等學(xué)校 職業(yè)技術(shù)學(xué)院的要求以及工作崗位的實(shí)際 需求相去甚遠(yuǎn) 所以有必要加強(qiáng) STEM 教育在中小學(xué)中的實(shí)施 2007 年 10 月 30 日 美國國家科學(xué)委員會發(fā)表 國家行動計劃 應(yīng)對美 國科學(xué) 技術(shù) 工程和數(shù)學(xué)教育系統(tǒng)的緊急需要 報告 提出的行動計劃主 要包括兩個方面的措施 一是要求增強(qiáng)國家層面對 K 12 階段和本科階段的 STEM 教育的主導(dǎo)作用 在橫向和縱向上進(jìn)行協(xié)調(diào) 二是要提高教師的水平 和增加相應(yīng)的研究投入 這一報告顯示了 STEM 教育從本科階段延伸到中小 學(xué)教育階段 希望從中小學(xué)就開始實(shí)施 STEM 教育 2009 年 美國國家科學(xué)委員會 National Science Board 以下簡稱委員會 代表 NSF 發(fā)布致美國當(dāng)選總統(tǒng)奧巴馬的一封公開信 其主題是 改善所有美 國學(xué)生的科學(xué) 技術(shù) 工程和數(shù)學(xué) 以下簡稱 STEM 教育 明確指出 國家 的經(jīng)濟(jì)繁榮和安全要求美國保持科學(xué)和技術(shù)的世界領(lǐng)先和指導(dǎo)地位 大學(xué)前 的 STEM 教育是建立領(lǐng)導(dǎo)地位的基礎(chǔ) 而且應(yīng)當(dāng)是國家最重要的任務(wù)之一 委員會敦促新政府抓住這個特殊的歷史時刻 并動員全國力量支持所有的美 國學(xué)生發(fā)展高水平的 STEM 知識和技能 STEM 教育越來越重視大學(xué)前的基礎(chǔ) 教育過程了 2011 年 奧巴馬總統(tǒng)推出了旨在確保經(jīng)濟(jì)增長與繁榮的新版的 美國創(chuàng) 新戰(zhàn)略 新版的 美國創(chuàng)新戰(zhàn)略 指出 美國未來的經(jīng)濟(jì)增長和國際競爭力 取決于其創(chuàng)新能力 創(chuàng)新教育運(yùn)動 指引著公共和私營部門聯(lián)合 以加強(qiáng)科學(xué) 技術(shù) 工程和數(shù)學(xué) STEM 教育 二 中小學(xué)實(shí)施中小學(xué)實(shí)施 STEM 教育的緣由教育的緣由 從 STEM 教育發(fā)展歷程來看 它與基礎(chǔ)教育都息息相關(guān) 早在上個世紀(jì) 九十年代 美國國家科學(xué)基金會 NFS 根據(jù)當(dāng)時大學(xué)生 STEM 教育情況提 出了重視在中小學(xué)中實(shí)施 STEM 教育 美國州長協(xié)會是 STEM 教育變革的重要組織之一 該組織認(rèn)為美國現(xiàn)行 基礎(chǔ)教育并沒有為學(xué)生提供良好的 STEM 教育從而為他們畢業(yè)后的工作與進(jìn) 一步深造做好準(zhǔn)備 現(xiàn)有中小學(xué)核心課程的概念有些過時 缺乏嚴(yán)格的課程 標(biāo)準(zhǔn) 學(xué)校培養(yǎng) 目標(biāo)與高等學(xué)校 職業(yè)技術(shù)學(xué)院的要求以及工作崗位的實(shí)際 需求相去甚遠(yuǎn) 這些都是迫使美國重視中小學(xué) STEM 教育的原因 2009 年美國國家科學(xué)委員會發(fā)布致美國當(dāng)選總統(tǒng)奧巴馬的一封公開信 其主題是 改善所有美國學(xué)生的科學(xué) 技術(shù) 工程和數(shù)學(xué) 以下簡稱 教育 信中明確指出 國家的經(jīng)濟(jì)繁榮和安全要求美國保持科學(xué) 和技術(shù)的世界領(lǐng)先和指導(dǎo)地位 大學(xué)前的 STEM 教育是建立領(lǐng)導(dǎo)地位的基礎(chǔ) 而且應(yīng)當(dāng)是國家最重要的任務(wù)之一 從兒童的身心發(fā)展來看 越早的讓他們接觸科學(xué) 他們越容易對科學(xué)產(chǎn) 生濃厚的興趣 STEM 教育有些和中小學(xué)基礎(chǔ)教育脫節(jié) 只有銜接很好 才能 為 STEM 領(lǐng)域輸送更多人才 所以在中小學(xué)中實(shí)施 STEM 教育是勢在必行的 三 基礎(chǔ)教育中的基礎(chǔ)教育中的 STEM 課程課程 美國中小學(xué)課程包括核心課程和選修課程兩類 核心課程中 與 STEM 相關(guān)的主要是數(shù)學(xué) 科學(xué)和信息技術(shù) 在職業(yè)技術(shù)類課程中 有健康科學(xué)教 育 信息技術(shù)教育 技術(shù)和工程教育 因此美國小學(xué)和初中的 STEM 課程主 要是通過數(shù)學(xué)課 科學(xué)課以及信息技術(shù)課來實(shí)現(xiàn) 至于選修課 各校不同 在此不作討論 美國高中的 STEM 課程具有非常重要的地位 下面簡單介紹 之 一 美國高中課程類型 一 美國高中課程類型 美國高中的 STEM 課程包括高等數(shù)學(xué) 提高型科學(xué)和工程課程 以及與 STEM 相關(guān)的技術(shù)類課程 提高型課程是指內(nèi)容比較高深的課程或者是被指定 為提高型或者榮譽(yù)課程 美國高中 STEM 課程 高等數(shù)學(xué)提高型科學(xué)和工程 與 STEM 相關(guān)的技術(shù)課 程 代數(shù) 2 其他高級數(shù)學(xué) 初等微積分 解析 微積分 生物 化學(xué) 環(huán)境 地球科學(xué) 物理 工程 計算機(jī)信息科學(xué) 工程 科學(xué)技 健康技術(shù) 1 高等數(shù)學(xué) 包括代數(shù) 2 和其他高等數(shù)學(xué)課程 初級微積分 解析幾何 微積分 其 他高等數(shù)學(xué)內(nèi)容包括三角學(xué) 高等統(tǒng)計 也包括代數(shù) 3 解析幾何 IB 數(shù)學(xué) 和離散數(shù)學(xué) 2 提高型科學(xué)和工程課程 包括提高型生物 化學(xué) 環(huán)境 地球科學(xué) 物理和課程 高等生物由兩 年期和三年期的生物課組成 比如 AP 課程和 IB 生物課程 提高型環(huán)境 地球 科學(xué)包括 AP 和 IB 環(huán)境科學(xué) 大學(xué)預(yù)科和 AP 地球科學(xué) 工程包括運(yùn)用科學(xué)和 數(shù)學(xué)的概念和技能來解決工程問題的學(xué)術(shù)課程 一些專業(yè)的科目 如航空航 天材料 冶金 測量繪制科學(xué) 繪圖等 也包括在內(nèi) 3 與 STEM 相關(guān)的技術(shù)課程 包括計算機(jī)信息科學(xué) 工程 科學(xué)技術(shù)和健康技術(shù) 計算機(jī)信息課程包 括計算機(jī)編程 邏輯 算法和系統(tǒng)管理 而不是文字處理或其他其他指導(dǎo)學(xué) 生使用軟件的教學(xué) 工程 科學(xué)技術(shù)課程則是主要是關(guān)于儀器 設(shè)備維修和其 他與工程和科學(xué)職業(yè)有關(guān)的技術(shù)任務(wù) 健康科學(xué)課程為學(xué)生準(zhǔn)備去專業(yè)醫(yī)療 領(lǐng)域做好準(zhǔn)備 包括牙科醫(yī)生 獸醫(yī) 社區(qū)醫(yī)療 流行病學(xué) 護(hù)理 驗(yàn)光 聽力學(xué) 心理健康 急診 疾病科學(xué)等 二 美國 二 美國 STEM 高中的課程類型高中的課程類型 在美國 還有 STEM 高中 它們是一類面向有天賦 有才能以及對 STEM 領(lǐng)域有濃厚興趣和專長的學(xué)生提供精英教育的學(xué)校 它致力于發(fā)展學(xué)生 科學(xué) 技術(shù) 工程和數(shù)學(xué)等方面的學(xué)習(xí)興趣 為他們將來成為 STEM 領(lǐng)域內(nèi) 的領(lǐng)軍人才做準(zhǔn)備 這一類高中的課程設(shè)置 高中的課程一般偏重科學(xué) 技術(shù) 工程和數(shù)學(xué)學(xué)科 主要包括必修課 選修課 大學(xué)先修課和科研實(shí)習(xí)課 必修課一般是為了獲得高中畢業(yè)文憑而 面向 全校所有學(xué)生開設(shè)的課程 主要圍繞數(shù)學(xué) 科學(xué) 技術(shù)主題 安排 語 言學(xué) 人文科學(xué) 數(shù)學(xué) 科學(xué) 技術(shù) 工程 三組課程 但是 很多 STEM 高中也形成了各具特色的課程 為了滿足學(xué)生的廣泛興趣和個性化發(fā)展需求 很多 STEM 高中開設(shè)大量以 科學(xué) 技術(shù) 工程和數(shù)學(xué)為主的選修課 如布朗斯科學(xué)高中的選修主題主要 開設(shè)生物 物理 化學(xué) 技術(shù) 人文領(lǐng)域的課程 布魯克林技術(shù)高中的選修 主題有建筑 工程化學(xué) 生物學(xué) 大學(xué)預(yù)科 環(huán)境科學(xué) 工業(yè)設(shè)計 數(shù)學(xué) 社會科學(xué)等 史蒂文森高中的選修主題主要是數(shù)學(xué)和科學(xué) 微積分 定性分 析 結(jié) 構(gòu)化學(xué) 天文學(xué) 技術(shù)電腦繪圖 計算機(jī)科學(xué) 機(jī)器人等 這類學(xué)校的教學(xué)理念是支持有能力和天賦的學(xué)生發(fā)揮潛能 追求卓越 因此在課程設(shè)置上為學(xué)生提供了許多大學(xué)先修課程 讓他們在高中就接受大 學(xué)水平的學(xué)習(xí) 如布朗斯科學(xué)高中的先修課程有物理 化學(xué) 生物 微積分 等 17 門課程 先修課程的學(xué)分為 1 5 分 得分在 3 學(xué)分或 3 學(xué)分以上的學(xué)生 進(jìn)入大學(xué)可以免修該課程 若得了 4 分 則可以直接進(jìn)入大學(xué)二年級進(jìn)行學(xué) 習(xí) 大學(xué)先修課程為高中和大學(xué)之間的良好過渡和銜接發(fā)揮了積極的作用 同時也充分挖掘了學(xué)生在某一領(lǐng)域的潛能 有利于學(xué)生的專業(yè)化發(fā)展 四 我國中小學(xué)課程類型四 我國中小學(xué)課程類型 小學(xué)課程類型 算術(shù)科學(xué)唱歌圖畫手工勞動 加減乘除自然現(xiàn)象 衛(wèi)生常識等 動手技能 初中課程類型 數(shù)學(xué)科學(xué)生物物理化學(xué)信息技術(shù) 代數(shù) 平面 幾何 植物學(xué) 動 物學(xué) 防空 和救護(hù)常識 植物 動物 人體解剖 簡單物理概 念和原理 簡單實(shí)驗(yàn) 物質(zhì)的組成 性質(zhì)和結(jié)構(gòu) 計算機(jī)科學(xué) 知識 高中課程類型 數(shù)學(xué)物理化學(xué)生物信息技術(shù) 立體幾何 簡 單函數(shù) 物理學(xué)基礎(chǔ)定 律 近代物理 學(xué) 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 化 學(xué)反應(yīng) 植物學(xué) 人體 解剖生理學(xué) 計算機(jī)多媒體 知識 我國的課程類型相比美國 STEM 課程類型單一并整統(tǒng) 在科學(xué)方面 我國 有與之類似的綜合科學(xué)課程和 STS 課程 經(jīng)過文獻(xiàn)查閱 我國的綜合科學(xué)課 程只在小學(xué)和初中有大面積的實(shí)行 在高中僅僅是發(fā)達(dá)地區(qū)存在 綜合科學(xué) 課程內(nèi)容單一 而 STS 教育沒有專門的課程 它是融合滲透到各個學(xué)科中的 五 美國五 美國 STEM 教育對我國基礎(chǔ)教育的啟示教育對我國基礎(chǔ)教育的啟示 1 加強(qiáng)學(xué)科融合 因時因地的開設(shè) 加強(qiáng)學(xué)科融合 因時因地的開設(shè) STEM 課程課程 美國中小學(xué) STEM 教育取得成功 STEM 教育逐漸引起國際關(guān)注 為了 培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才 我們應(yīng)該從基礎(chǔ)教育做起 在小學(xué)階段 我們可以設(shè)置 更多的相關(guān)課程 例如航模興趣班 地球?qū)W 環(huán)境科學(xué)等 從小培養(yǎng)學(xué)生對 科學(xué)的興趣 在初中階段設(shè)置 技術(shù)之門 課程項目 技術(shù)之門 課程以活 動為導(dǎo)向 旨在挑戰(zhàn)學(xué)生的天然好奇心和想象力 包括設(shè)計與建模 自動化 和機(jī)器人技術(shù) 能源與環(huán)境 飛行與空間 技術(shù)科學(xué)和電子魔力等 讓初中 生對科學(xué)有初步的了解 在普通高中 也設(shè)置職業(yè)技術(shù)課程 設(shè)置健康科學(xué) 教育課程 技術(shù)和工程教育課程 生物醫(yī)學(xué)科學(xué)課程 將普通高中和職業(yè)高 中綜合化 高中階段仍然以分科課程為主 我們應(yīng)該加強(qiáng)學(xué)科間的融合滲透 廣大教育界人士應(yīng)該努力創(chuàng)造條件 因時因地的開設(shè) STEM 課程 2 加大力度完善 STS 教育 培養(yǎng)具有科學(xué) 技術(shù) 文化素養(yǎng)的學(xué)生 我國在上個世紀(jì)八十年代引進(jìn) STS 教育 直到現(xiàn)在 STS 教育并沒有真正走 進(jìn)我們廣大中小學(xué)的課堂 由于地勢差異 城鄉(xiāng)差異 學(xué)校片面追求升學(xué)率 教育資金投入不足等造成的 STS 教育大多僅流于形式 STS 教育和美國的 STEM 有相類似的方面 STEM 教育旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué) 技術(shù) 工程和數(shù)學(xué) 素養(yǎng) 我國的基礎(chǔ)教育中 學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)普遍比較高 但是科學(xué) 技術(shù) 文化素養(yǎng)相對較弱 在基礎(chǔ)教育中 應(yīng)更多的讓學(xué)生接觸和關(guān)心社會 培養(yǎng) 學(xué)生熱愛科學(xué)追求真理的品質(zhì) 在課堂教學(xué)中 注重探究學(xué)習(xí) 從做中學(xué) 培養(yǎng)學(xué)生動手實(shí)踐能力 3 學(xué)習(xí)美國中小學(xué) STEM 教育的成功經(jīng)驗(yàn) 相關(guān)部門加強(qiáng)政策管理制度 查閱美國國家科學(xué)院發(fā)布的一個報告 監(jiān)測 K 12STEM 教育走向成功的進(jìn) 程 一個國家的進(jìn)步 成功的 STEM 教育計劃必備的要素見附錄表 1 從中我 們可以看出來政府對 STEM 教育支持的重要性 美國中小學(xué) STEM 教育的成功 離不開政府的鼓勵和支持 他們的經(jīng)驗(yàn)是值得我們學(xué)習(xí)和借鑒的 在我國順利的開展 STEM 教育也需要政策的傾斜 首先通過社會媒體力量 宣傳 STEM 教育的重要性 將社會力量聚焦起來 重視 STEM 教育 其次開發(fā) 讓教育者和政策決策者都了解的網(wǎng)絡(luò)資源 供學(xué)生和教育者學(xué)習(xí)和交流 再 次政府鼓勵社會科研機(jī)構(gòu)與學(xué)校開展合作 激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新智慧 最后政府應(yīng) 該推動基礎(chǔ)教育學(xué)校體系和三年制高校 非正式科學(xué)教育組織 職業(yè)技術(shù)學(xué) 院的交互活動 積極參加相關(guān)方面的國際交流與合作能開闊我們的眼界 將 有利于在我國順利開展 STEM 教育 4 加強(qiáng)教師培訓(xùn) 提高教師 STEM 素質(zhì) 實(shí)施一項教育計劃 教師是最重要的要素 因?yàn)榻處煵粌H是計劃的參與制 定者更是執(zhí)行者 所以需要給教師提供一流的資源和支持 給教師提供先進(jìn) 的教學(xué)資源和課堂教學(xué)工具 讓教師在教學(xué)過程中能夠綜合運(yùn)用各方面的知 識講授復(fù)雜的科學(xué)技術(shù)和社會問題 并激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識 引導(dǎo)學(xué)生積極 主動的探索各方面的問題 但目前來看我國教師隊伍的綜合科學(xué)素質(zhì)普遍較 差 學(xué)科背景單一 中小學(xué)教師單一從師范學(xué)校選擇將擁有更多工程教育背 景的教師拒之門外 要解決這個問題 一方面重視教師的培養(yǎng) 對師范生進(jìn) 行 STEM 教育 適當(dāng)招收具備工科背景的畢業(yè)生充實(shí)教師隊伍 另一方面加 強(qiáng)教師的在職培訓(xùn) 對在職的教師進(jìn)行 STEM 培訓(xùn) 選修相關(guān)課程 提高教 師的 STEM 素養(yǎng) 最后可建立由在職和退休的科學(xué)工程人員組成 科學(xué)團(tuán)隊 在課堂 學(xué)校和社會各個層面幫助教師 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 朱學(xué)彥 孔寒冰 美國 STEM 學(xué)科集成戰(zhàn)略解讀 高等工程教育研究 2008 年第 2 期 2 祝懷新 吳伊琳 為創(chuàng)新而教 美國促進(jìn)科學(xué)教育的新途徑 浙江 外國語學(xué)院學(xué)報 2011 年第 2 期 3 盧春 美國 STEM 高中述評 外國教育研究 2011 年第