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读懂中国STEM教育白皮书

     
       STEM教育在中国应该包含五个层面的含义:STEM教育应该纳入国家创新型人才培养战略;STEM教育是一场国家终身学习活动;STEM教育是跨学科、跨学段的连贯课程群;STEM教育是面向所有学生的培养综合素质的载体;STEM教育是全社会共同参与的教育创新实践。


       ——by 王素


       本文整理自王素在首届中国STEM教育发展大会上的主题发言,以下为实录:
 

       王素
       中国教育科学研究院国际与比较教育研究所所长
       中国教育科学研究院未来学校实验室主任
       中国教育科学研究院STEM教育研究中心主任

       为什么要开展STEM教育
 

       中国开展STEM教育具有特定的背景,我们从时代背景、国际背景、中国社会经济发展背景和中国的产业与人才背景四个方面来分析。
 

       时代背景
       技术正在使我们的社会发生深刻的变革。从互联网、物联网、人工智能到智能制造,所有这一切不仅改变了我们的生活方式,也改变了我们的生产方式,特别是对于生活在未来的人提出了新的要求。
 

       这些新的科学技术的发展,使得未来人才要想维持竞争力,就需具备快速掌握新的知识技能以解决复杂问题、收集和评估信息的能力,尤其是从各种数字媒体中获取信息的能力。
 

       国际经验表明,STEM教育有助于培养学生的科学探究能力、创新意识、批判性思维、信息技术能力等未来社会必备的技能和创新能力,并有可能在学习者的未来生活和工作中持续发挥作用。
 

       国际背景
       目前世界各国正在进入新一轮的竞争,纷纷出台了各种国家战略,以应对新技术发展与的产业革命。这种竞争中谁能胜出,关键还在于人才。我们看一下目前世界各国的实力。在全球竞争力排名中,中国排在28位,全球创新指数中国排名22位。
 

       那些排名远在中国之前的国家,在新技术、新产业快速发展的时代,也都非常重视人才的培养,特别是STEM人才的培养,而且是站在国家发展战略的高度来看待STEM教育的重要性。
 

       美国早在80年代就开始重视STEM教育。1986年,美国国家科学委员会发表了《本科的科学、数学和工程教育》报告,该报告首次明确提出“科学、数学、工程和技术”教育的纲领性建议,被认为是美国STEM教育的开端。在2007年美国国会通过了《国家竞争力法》,大力加强了对STEM教育的投入,最近他们出台了STEM教育2026愿景,对于STEM教育提出了新的要求。
 

       英国在2002年的时候就已经把STEM教育正式写入政府文件。2017年出台了《建立我们的工业战略绿皮书》,提出在英国的现代工业战略中技术教育是核心。通过建立专门机构,加大投入,促进STEM教育的发展,解决STEM技能人才短缺的问题。
 

       德国2008年出台了《德累斯顿决议》,该文件把MINT(德文的STEM)作为德国教育发展的重要目标。芬兰是一个创新性很强的国家,在芬兰的教育中历来非常重视做中学,在90年代芬兰教育部推出了LUMA项目,旨在改进芬兰的STEM教育实践和增强学生对STEM学科的兴趣。
 

       中国社会经济发展背景
       只中国目前劳动力数量世界第一,经济总量处于世界第二,我们百万人研发人员的数量在128个国家中排名46位,不是很高。《世界人才报告》的数据表明我们近三年以来,人才竞争力世界排名一直在40-43期间浮动。
 

       中国的社会经济转型对人才结构提出更高的的要求,但是我们的人才结构是有缺陷的。

       中国在2015年提出“中国制造2025”,目标是2025达到制造业的强国,在2035年达到世界制造强国阵营中的中等水平,到2049年,即建国百年的时候综合实力进入世界制造强国前列。在2016年颁布的《国家创新驱动发展战略纲要》中提出国家发展要三步走:2020年要建成创新型国家,2030年的时候要跻身创新型国家的前列,到2050年要成为世界科技创新强国,所有这些战略的发展都离不开人才的支撑。
 

       实现人才质量与人才结构满足我国经济转型发展的需求,推动教育改革是关键。具体而言,就是要加快教育教学内容的更新、教学方式的变革,提高学生的实践能力、创新能力,培养创新型的复合性人才。美国等国的经验表明,STEM教育是培养这类人才的一种有效途径。我们有必要对STEM教育进行深入的研究与思考,尽快推动在实践中的广泛实施,为经济社会发展做出应有的贡献。
 

       中国产业人才背景
       从中国目前的人才情况看,创新型人才和高水平技能人才的缺乏已经成为我们经济转型的瓶颈,到2025年我们在未来发展比较重要的领域中,人才缺口是非常大。
 

       据预测,到2025年,我国节能与新能源汽车行业相关的人才将有近25万的缺口;航空航天人才将有约4.8万的缺口;大中型企业生物制药对科技创新研发人才的缺口约为6万人;大中型医疗器械企业对科技创新研发人才的缺口约为9万人;另外,目前我国市场至少有150-200万机器人产业人才缺口。

       中国STEM教育的现状
 

       中国的STEM教育并不是从零开始,只是在不同的时期名称和内涵有区别。我们可以这样来描述中国STEM教育的现状:开创了新局面,支撑了新发展,明确了新定位。
 

       开创了新局面
       第一,各地积极探索STEM教育推进方式;第二,一批STEM教育机构健康发展;第三,STEM教育方法得到推广;第四,STEM主题实验室落户中小学。例如:
 

       深圳、江苏、成都等地均出台政策文件,开展STEM教育项目或开设STEM课程,有的还开展教师培训。

       目前,社会上涌现出了很多有影响的STEM教育机构和组织,如上海STEM云中心、中国STEM教育协作联盟等。

       基于问题的教学方法、基于项目的教学方法、基于真实环境的教学方法等STEM教育常用的教学方法在一些学校开始实践与推广。

       在一些大城市学校,除了国家课程要求的学科实验之外,还配备了一些更高深的实验室,这些实验室可以和高校有更紧密地联系。
 

       支撑新发展
       中国的STEM教育研究呈逐渐繁荣发展的态势。
 

       第一,研究数量迅速攀升。2001年1月-2017年5月,以“STEM教育”为关键词,共查到682条记录,并且在年度上呈现为逐年增长。
 

       第二,研究层次以基础研究为主流,同时呈现多样化的态势。在相关的研究文献中,有213篇属于基础研究(社科类),高等教育56篇,基础教育25篇,行业指导27篇,政策研究15篇。
 

       第三 ,华东师范大学发布的相关文论数量最多。华东师范大学发表的STEM教育相关研究的论文数量远远超出其他单位。

       第四,研究类别主要集中在教育理论、中等教育和高等教育方面。中国STEM教育类别最多的为教育理论与教育管理,占比36%;其次为中等教育,占比24%;排在第三位的为高等教育,占比15%。
 

       第五,在研究内容上创客与STEM研究相互交织,美国STEM教育研究占很大比重。美国是最早开始重视STEM教育的,而且有系统化的政策、课程、师资培训以及资金的配套。所以中国在开始做STEM教育的时候主要会先从研究美国开始,并进行了很多的引进工作。
 

       明确新定位
       表现在三个方面:国家科技战略政策融入STEM教育理念,科学教育政策重视STEM教育,教育信息化政策明确了STEM教育发展任务。
 

       一是国家科技战略政策融入STEM教育理念。2006年《国务院关于实施<国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)>若干配套政策的通知》中指出,“大力倡导启发式教学,注重培养学生动手能力,从小养成独立思考、追求新知、敢于创新、敢于实践的习惯。切实加强科技教育。”
 

       2016年国务院发布的《全民科学素质行动计划纲要实施方案(2016—2020年)》提出,在义务教育阶段要基于学生发展核心素养框架,完善中小学科学课程体系,研究提出中小学科学学科素养,更新中小学科技教育内容,加强对探究性学习的指导;在高中阶段要鼓励探索开展科学创新与技术实践的跨学科探究活动,同时规范学生综合素质评价机制,促进学生创新精神和实践能力的发展。
 

       二是科学教育政策重视STEM教育。从相关的政策文本来看,早期我国的STEM教育更多的体现在对综合课程的倡导上。例如,1999年《中共中央国务院关于深化教育改革,全面推进素质教育的决定》提出要改变课程过分强调学科体系、脱离时代和社会发展以及学生实际的状况,加强课程的综合性和实践性,重视实验课教学,培养学生实际操作能力。
 

       从新时期的政策来看,我国STEM教育的实施则更多体现为科学课程。例如,按照2017年教育部印发的《义务教育小学科学课程标准》,小学科学课程的内容主要包括物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四个领域,同时该标准指出,小学科学课程是一门实践性课程、也是一门综合性课程。
 

       三是教育信息化政策明确STEM教育发展任务。例如,2015年,教育部在《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见(征求意见稿)》中首次提出要“探索STEAM教育、创客教育等新教育模式”。
 

       2016年教育部在《教育信息化“十三五”规划》进一步要求:“有条件的地区要积极探索信息技术在‘众创空间’、跨学科学习(STEAM教育)、创客教育等新的教育模式中的应用,着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力,养成数字化学习习惯,促进学生的全面发展,发挥信息化面向未来培养高素质人才的支撑引领作用。”
 

       当然,中国STEM教育还面临着很多问题和挑战:一是缺少STEM教育国家战略高度的顶层设计;二是社会联动机制不健全;三是缺少打通学段的整体设计;四是标准与评估机制尚未建立;五是STEM教育师资队伍整体水平不高;六是缺乏国家项目示范引领。
 

       中国STEM教育2029创新行动计划
 

       中国背景下STEM教育内涵
       目前大家对于STEM教育有很多不同的认识,无论是从研究层面,还是学校实操层面,不同的学者和实践者都有各自的理解和定义。我们认为STEM教育在中国背景下应该包含五个层面的含义:
 

       一是教育应该纳入国家创新型人才培养战略;二是STEM教育是一场国家终身学习活动;三是STEM教育是跨学科、跨学段的连贯课程群;四是STEM教育是面向所有学生的培养综合素质的载体;五是STEM教育是全社会共同参与的教育创新实践。
 
       
       中国STEM2029计划的背景
       基于国际与国内背景,我们即将推出《中国STEM教育2029创新行动计划》。该计划是专家学者们共同针对中国国情所提出的对未来十余年STEM教育的展望,对STEM教育普及具有明确的指向性,也将提供具体实例来帮助应对目前STEM教育所存在的挑战。
 

       该计划将强调参与机构的普及性,呼吁吸纳更多的社会力量协同开展STEM教育创新;提倡STEM教育能够惠及全体学生,尤其是特殊群体学生;希望能够培养创新思维和科学探究的能力,通过注重学习过程的测量改变评价方式和创新培养模式。
 

       中国STEM2029计划的原则
       中国STEM教育2029创新行动计划指导原则包括协同、合作、开放、包容、创新。
 

       协同即我们鼓励增强各行动组成员创新体系内的协同合作,构建活力、合作、包容的新STEM生态系统。支持市场竞争、可预测性以及良好的基于实证的政策制定和监管问责机制。
 

       合作即我们愿意通过政策对话、共享最新案例和经验以及应对全球共同挑战来鼓励与各方进行全面合作。
 

       开放即我们将支持在各方同意的情况下,自愿推动知识扩散和技术转移。
 

       包容即鼓励采取行动尽最大可能为弱势群体提供STEM教育和其他机遇,促进教育公平。
 

       创新即我们鼓励建立STEM创新学习生态体系,为学生提供一种多元的个性化学习的空间。
 

       中国STEM教育2029创新行动计划的战略目标为:我们愿与各方一道,以服务国家创新驱动发展战略为宗旨,整合社会资源,建立一个由政府部门、科研机构、高新企业、社区和学校相融合的中国STEM教育生态系统,打造若干理念先进、特色鲜明、质量领先的STEM教育示范基地,培养一批国家发展急需的创新人才。
 

       中国STEM2029计划的内容
       中国STEM教育2029创新行动计划的主要内容包含七个方面:促进STEM教育政策顶层设计;实施STEM人才培养畅通计划;建设资源整合和师资培养平台;建设STEM相关标准与评价体系;打造一体化STEM创新生态系统;打造服务经济的教育与人才战略高地;推广STEM教育成功模式。
 

       第一,促进STEM教育顶层设计。从国家层面顶层设计,统筹考虑国家产业发展、人才储备、各级各类教育,形成需求、政策、制度、内容、评估、经费相配套的一体化战略,既能有目的的培养创新人才,同时也能提供适宜于创新人才成长的环境,并有吸纳世界优秀人才来华的政策。这样我们才能在人才竞争中保持优势,早日建成创新型国家。
 

       第二,实施STEM人才培养畅通计划。注重培养中小学生学习STEM的兴趣,奠定必要的基础;引导职业学校学生树立工匠精神,强化STEM技能技术训练;鼓励大学生积极投身STEM领域,提高科技创新能力和就业创业能力。完善STEM教育课程教学体系,促进各学段STEM教育的有效衔接,打通学生成长关节,疏通学生学习渠道,融通学生学习内容。
 

       第三,建设资源整合和师资培养平台。我们将成立专业STEM教师发展平台,吸引全国高校及地区教师培训机构加入共同打造STEM师资培训高地。同时,我们拟以“大中小为核心,政府干预,第三方积极协助”的合作模式促进STEM教师的专业发展。
 

       第四,建设STEM教育相应标准与评价体系。标准是推动STEM教育有序进行的重要保证。为此,我们将在国际经验基础上,结合中国实际,与中小学、社会机构等联合开发符合中国未来创新人才发展需求的课程、教师、产品、服务等标准,并建立科学的评价体系,促进中国STEM教育的有序与高效发展。
 

       第五,打造一体化STEM创新生态系统。我们愿与各种社会力量协作,建立基于地区特色的STEM实践社区。同时,我们倡议博物馆、青少年宫、科技馆、数字媒介等社会机构积极开放空间,成为STEM教育非正式学习的组成部分。我们也倡议媒体加强STEM教育的宣传报道,推动形成全社会重视的STEM育人环境,构建一体化STEM创新生态系统。
 

       第六,打造服务经济的教育与人才战略高地。推动全社会统一思想和认识,确立以科技人才和创新创业人才为主的创新型人力资源在国家未来发展中的战略地位;动员全社会资源在共识基础上的积极参与、交流协作和多元投入;以推动创新型人才培养和工程教育、创新创业教育为抓手,加快我国教育和科技体制改革步伐。
 

       第七,推广STEM教育成功模式。STEM教育的实施是一个系统性工程,靠自我摸索需要花费很大的功夫。为此,我们一方面通过借鉴国际经验等指导一些学校进行STEM教育的系统实验,成功后向其他学校进行推广;另一方面,我们也会总结现有一些STEM教育做得比较好的案例,进行经验总结,进行模式推广。
 



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