美国STEM教育改革的主要阶段、实践路径与现实困境

20世纪80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。

美国STEM教育改革的走向——基于《STEM2026:STEM教育创新愿景》的分析

为了更好促进美国STEM教育改革,美国出台了《STEM2026:STEM教育创新愿景》。该报告提出:STEM教育要从娃娃抓起;STEM教育要丰富生源,让更多弱势群体接受优质STEM教育;STEM教育要从校内走向校外,构建校内外一体化的STEM教育环境;STEM课程要注重学科的交叉整合,不仅要实现科学、技术、工程和数学之间的融合,还要重视STEM与其他学科的融合;STEM教学要融入游戏且具有风险性,让学生在探究中感知STEM教育的魅力,且养成不畏险阻的科学精神;STEM考评方式要多样且能促进学生更好地学习,为此考评方式要创新且具操作性。

近十年美国高等教育改革及其核心特征

近十年美国高等教育面临着来自国际和国内的双重压力。为此,美国围绕拓宽弱势群体入学机会、推进高等教育数字化转型、重视高等STEM教育、优化科技创新战略和提升全球文化胜任力五大维度开展了一系列改革。美国高等教育改革呈现出一贯的忧患意识、竞争意识与创新意识,主要特征如下:提升高等教育包容性、多样性与可负担性;将科技创新人才培养和前沿科技研发与转化作为政策的重中之重;打通部门间壁垒,完善高等教育生态。

美国唤醒家庭参与STEM教育的实践路径研究——以“STEM+家庭项目”为例

2013年始,美国国家家长教师协会开始关注STEM教育的发展状况,发现家庭缺少参与STEM教育的意识和机会,部分少数族裔的儿童不能进入STEM领域,以及缺少职业生涯机会等不平等现象。在国家呼吁全社会参与STEM教育的政策氛围下,国家家长教师协会提出STEM+家庭项目,研发项目具体活动和操作指南、营造STEM的学习环境、引领家庭参与STEM教育。依据政策工具,结合《新一代科学教育标准》分析发现,STEM+家庭项目在理论和实践中形成了一个三维的结构模型,在支持和补充国家政策、支持家庭参与STEM学习、形成社会支持家庭STEM学习模式三个方面起到了积极作用。针对国内STEM教育研究与实践大多局限在学校教育领域这一现状,我们需要重新认识学校教育、家庭教育、社会教育之间的关系以及社会组织和企业对STEM人才培养的重要作用。

家社联动:美国社会机构参与家庭STEM教育——基于STEM未来希望基金会的个案研究

自20世纪60年代起,美国政府开始关注家庭参与教育及相关政策的制定。但目前,美国不同家庭获取教育资源的差距依旧明显。在此背景下,一些社会机构做出了积极响应,多方参与家庭教育,实现教育的家社联动,美国STEM未来希望基金会便是其中之一。它支持并与众多机构合作,搭建多方参与的家庭STEM教育支持网络;赋能家庭参与STEM教育,包括提供丰富的STEM学习资源,为家长参与STEM教育提供指导,提高家庭STEM教育信心;为家庭引进多样化学习模块,多方互动提升家庭STEM教育能力,亲子共学提振家庭STEM学习氛围。这些都为家社联动开展STEM教育进行了积极探索,也为我国推进家校社合作提供了借鉴。

STEM教育理念下职前幼师科学教育素养体系的改革探究——基于“学前儿童科学活动设计与指导”课程教学改革

STEM教育作为一种新兴的教育和人才培养形式,已然成为许多国家教育改革的方向。幼儿教师科学素养是我国学前STEM教育质量提升的关键因素,“学前儿童科学活动设计与指导”是培养高校学前教育专业师范生STEM教育科学素养最重要的课程载体。在该课程的教学实施过程中存在一些问题,如课程教学内容较陈旧,缺乏与其他学科的整合渗透;学生整体科学素养水平较差;教学评价方式单一;校内外实践效果不佳等。以STEM教育理念为宗旨,提出了课程教学改革的一些思考和探究,如修订课程标准,凸显STEM教育理念;以学生为中心,强调“做中学”的体验探究式教学;探讨多元化课堂教学评价方式,重视过程性评价;重视情景模拟教学,实训环节中探寻新形式;重视体验式实践,提升实践教学效果;等等。

美国高等教育普及化阶段“以学生为中心”的教学改革成效探析——基于“全美大学生学习性投入调查(NSSE)”2001-2018年数据研究

本科教学改革是高校持续推进入才培养创新的重要举措。20世纪70年代以来,美国高校为走出高等教育普及化初期质量低谷,广泛开展“以学生为中心”的教学改革。基于“全美大学生学习性投入调查(NSSE)”2001—2018年约500万本科生样本数据的研究发现,在此次改革中,美国高等教育领域积极回归以学生能力增值为导向的通识性教学目标,涵养以学习主体性、社会建构性和真实情境性为特征的教学生态,营造有利于大学生学习投入的教学环境,并借助学生调查完善教学质量反馈机制。21世纪以来,美国本科教学质量显著提升,但逐渐进入“高原”瓶颈期。具体表现为:本科生能力增值明显,教学过程中反思性学习、合作式学习、课堂表达和生师互动行为显著增加,院校的学业和社会性支持持续增强,但同时多个教学质量指标逐渐趋于停滞甚至有所下降。总体而言,“以学生为中心”的教学改革对保持美国高校人才培养的全球竞争力产生了积极影响。

国家行动:美国联邦STEM教育项目研究

美国通过联邦教育部、国家科学基金会、卫生与公众服务部等联邦机构对STEM教育项目进行资助,发挥对STEM教育发展的引导作用。文章对180项美国联邦资助的STEM教育项目的实施部门、投资金额、治理方式等进行研究,发现四方面特征:注重跨学科合作,提升创新型人才素养;着力培养STEM教师,关注代表性不足群体;促进科教融合,加强产学合作;以技术赋能STEM教育,提升师生数字技能。借鉴美国经验,我国在探索STEM教育创新发展路径时,可以加强顶层设计,推动跨机构项目合作;构建STEM教育生态系统,提升全民STEM素养;加强培育STEM专职教师,创立科学教育共同体;促进STEM教育与生产实践相结合,提升STEM职业教育水平。

美国STEM教育排斥现象、治理对策及困境探究

美国STEM教育体系享誉全球,但多数代表性不足群体却因信息差、文化隔离、资源壁垒、刻板印象等因素被排斥在STEM教育与职业之外,加剧了美国高失业率下的“人才盈余”与STEM人才短缺的矛盾,影响了美国全球竞争力的可持续发展。社会结构性的偏见和非公平流动渠道阻碍了代表性不足群体参与STEM教育,并引导其自我认同偏差甚至污名化,加剧了代表性不足群体的社会边缘化。美国以政府顶层规划和专项经费拨付、多方组织联动提升举措实施效率、优化学生就读体验提高生源保留率和质量方面均取得积极成效。然而,机会囤积背景下不公平现象的根源尚未消除,认知失衡导致思想文化中内隐性偏见根深蒂固以及“教育平权”和“逆向歧视”的争议依然存在,需要美国继续推进相应治理举措。

美国中小学工程教育改革的进展与启示

中小学工程教育作为培养后备工程人才的基础性支撑,已成为世界各国关注的热点议题.采用历史追溯法,对美国中小学工程教育改革的进展进行了分析.结果发现:美国确立了跨学科深度统整的中小学工程教育基本理念,并形成了目标-内容-过程-评价一体化的中小学工程教育实践框架;从政策制度、师资培育、质量评估、课程资源等方面构建了全方位的中小学工程教育保障支持体系.受美国的已有经验启示,我国需清晰阐明中小学工程教育的基本理念,系统构建中小学工程教育的实践框架,全面完善中小学工程教育的保障措施.

基于STEM教育理念的课程思政教学改革与实践

课程思政是新时代落实立德树人根本任务的重要手段。为了深入挖掘蕴含在专业课中的思政元素,更好地推进课程建设和教学改革,分析理工科专业课程思政教学目标和STEM教育理念的内在联系,提出基于STEM理念的课程思政教学改革思路和实施方案,并以C程序设计课程为例进行实践,通过思政教学目标达成情况展示课程建设和改革的效果。

融合STEM教育理念的混合式教学改革探索与实践——以重庆大学新能源材料与器件课程为例

创新驱动已经成为当代经济社会进步的主要引擎,而构建综合性高素质人才队伍是推动科技创新的关键。为培养满足经济社会快速发展需求的创新应用型综合人才,高校传统工科课程亟待改革。文章以新能源材料与器件课程为例,探索如何将“互联网+”思维与传统的教学内容、成熟的教学理念和新颖的教学方式相结合,以推动课程教学的现代化和创新。选用跨学科融合为特色的STEM教育理念与课程相结合,探索出新型的“内容—理念—模式”的混合式教学思路。融合STEM教育理念的混合式教学模式,强调以学生为中心,提升学生的主观能动性与创新性思维,注重理论与实践相结合,培养新能源领域的基础研究与工程技术人才。

新工科背景下基于STEM教育理念的应用型高校轮机工程专业课程教学改革路径

本文以轮机工程专业为研究对象,探讨了在新工科背景下基于STEM(科学、技术、工程和数学)教育理念的应用型高校课程教学改革路径。通过分析STEM教育的核心理念和应用价值,以及当前轮机工程专业课程教学存在的问题,提出了更新教学内容、改革教学方法、推进跨学科合作等方面的措施。预期能提高学生的学习积极性和主动性,增强学生的创新能力和实践能力,培养出更多符合行业需求的高素质航海人才。这种教学改革不仅有利于提高教学质量,还可以促进学校与企业的合作与共同发展。

美国STEM教育对中国高等教育课程改革的启示

我国实施高等教育课程改革以来,学者们将对高等教育课程改革的理论逆境与纷争的探讨作为研究重点,却忽略了对其背后真正原因的探究,也没有解决概念模糊、课程改革理论基础等问题。缺少起支撑作用的、准确、具体、科学的理论基础,使得我国的高等教育课程改革实践找不到最终的落脚点。基于现阶段我国高等教育课程改革的这种问题,借鉴美国STEM教育对于解决当前我国大学生实践能力和创新能力不足等问题有着十分重要的意义。

STEM教育与研究

STEM,即科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)的缩写,最早由美国国家科学基金会(NSF)提出并应用,并将这一术语用于对教育和劳动力发展项目进行分类[1]。自21世纪初以来,美国国家科学基金会一直在其发布的出版物和提交给国会的预算申请中使用这一术语,用以指一系列相关项目。尽管STEM教育深受欢迎,但目前还没有一个统一的定义或广泛接受的概念[2]。

基于标准的美国特殊教育改革

美国特殊教育领域基于标准的教育改革,要求残疾学生一同参与基于普通学科课程标准的学习。相应的法规、政策是其重要的保障依据;课程标准建设、基于标准的教学评价和问责,是其改革的核心内容。对接普通课程标准,残疾学生融合参与学习有三条路径:学段(年级)水平调适对接、学段(年级)水平切入点对接和参与技能培养对接。

美国当代K-12教育改革中的公众参与

20世纪90年代以来,美国通过一系列的改革措施在一定程度上提高了K-12教育的质量和学生的学业成就。然而,批判的声音和抗议运动也随着这场教育改革进程中所逐渐暴露出的弊端而出现。从学者到普通民众、从社会团体到个人的美国“公众”演绎了一场针对K-12教育改革的批判。借助“公共领域”的理论视角考察美国教育改革过程中公众参与的实践可以发现,成熟发达的公共领域是美国公众进行批判并导致K-12教育改革转向的社会基础。

对“问题解决”的再问题化:美国STEM教育改革中的“危机幻象术”

课程史考察的是一种缠绕于知识组织方式之中的历史实践,而非过去的课程。本文采用"操演性"历史编纂学来重新问题化美国STEM教育中对"情境"和"问题"的想象方式。本文首先介绍后人类主义科学和技术研究中的"操演理论"和墨菲提出的"幻象术"概念,以解释使配置时空和稳定想象的装置得以产生的"概念-物质-情感"条件。其次,本文讨论"真实生活情境"是如何在战时和战后通过美国的军事和科学实验被发明出来并取代了其原有的生产条件。随后,本文探索明茨的恐慌行为实验和"地球飞船运动",以研究"危机幻象术"在20世纪50-70年代是如何通过微观和宏观层面科学地模拟集体问题解决而构成的。最后,本文介绍这种"危机幻象术"如何激活了预见性课程和问题解决教学法以使美国学生在20世纪80年代及之后为全球生存做好准备。

基于STEM教育理念的分析化学实验教学改革

文章对分析化学实验传统单一线下教学面临的主要问题进行了分析,并提出了将STEM教育理念融入分析化学实验教学的改革措施。课题组精选和创作了丰富且较为全面的分析化学实验线上可视化教学资料,开展了线上线下混合式教学改革,建立了较为全面的过程性考核体系。该教学模式的实施结果表明,其大大提高了教师教、学生学的效率,增强了教学效果,可为其他高校开展分析化学实验教学改革及其他实验课程的教学改革提供借鉴。

将工程设计融入科学课堂的美国STEM课程--以StLE项目为例

近年来,基于工程设计的STEM整合教育逐渐成为国际科学教育改革与发展的大趋势。美国塔夫茨工程教育与推广中心建立了融入工程设计的科学研究项目,旨在通过将工程设计作为科学探究情境,实现科学与工程两种实践的有意义融合,探索STEM整合教育的有效方式。该项目的经验可为我国科学教育领域实施大科学教育提供两方面启示:“整合”需要系统思考和精心安排,研究界和实践界的沟通与合作是实现有效STEM整合教育的重要前提。