专题：基于美国《中小学STEM教育》报告的分析和启示

国际青少年科技教育的政策与发展

加强青少年科技教育，是提升青少年科学素质，培育科技创新后备人才的重要途径。目前，世界各国都高度关注青少年科技教育，并通过制定多项政策和措施加以推动。本期专题介绍美国、加拿大、日本、新加坡近年来在推进青少年科技教育方面的新政策与新发展，希望为我国未来青少年科技教育的政策与实践提供参考与借鉴。

强化中小学STEM教育

培养面向未来的创新人才

——基于美国《中小学STEM教育》报告的分析和启示

《中小学STEM教育》

当前，世界正经历百年未有之大变局，新一轮科技革命和产业变革深入推进，人才在全球竞争中的地位更加凸显。教育是培养人才的重要途径，如何通过教育保持国家竞争力是世界各国都关心的重要课题。美国早已将STEM教育放在突出位置，提升到国家战略高度。中小学STEM教育是学生进入高等院校相关专业及相关行业就业的基础。改善中小学STEM教育，培养全美人才（包括女性和STEM领域代表性不足的少数族裔）是保持美国竞争力，加强和促进STEM劳动力多元化的关键[1, 2]。

近期，美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）与国家科学委员会（National Science Board，NSB）发布了《中小学STEM教育》[3]（Elementary and Secondary STEM Education）报告。该报告作为《科学与工程指标2022》（Science & Engineering Indicators 2022）中的一部分，旨在通过多项指标及其国际比较，揭示美国中小学STME教育现状，反映美国中小学STEM教育在世界上的位置，为美国提升人才竞争力提供决策参考。这对我国STEM教育发展及人才战略规划具有启示作用。

研究主题、具体指标和数据来源

报告聚焦4个主题：一是学生在数学和科学中的学习表现；二是数学和科学教师；三是高中结束后向高等教育或就业的过渡；四是STEM在线教育，以及受COVID-19疫情的影响。数据主要来源于一些比较成熟的全国性或国际性项目，示例见表1。

表1　中小学数学和科学教育具体指标

● 学生在数学和科学中的学习表现　主要包括中小学成绩趋势、数学和科学表现的国际比较，以及计算机科学表现的国际比较3个指标。

● 数学和科学教师　主要包括美国数学和科学教师，以及数学和科学教师的国际比较2个指标。

● 高中结束后向高等教育或就业的过渡　主要包括过渡到高等教育、高中生的STEM经历、向熟练技术劳动力的过渡3个指标，其中“过渡到高等教育”包括参加大学先修课程（Advanced Placement，AP）、参加双学分课程（Dual Enrollment Courses）和高等教育入学人数；“高中生的STEM经历”包括在高中学习数学和科学课程的原因，学生对数学科学身份和能力的认知，对数学科学身份和能力的认知及高校STEM专业申请。

● STEM在线教育，以及受COVID-19疫情的影响　包括学习的损失和COVID-19疫情对学生的潜在长期影响，COVID-19疫情期间的教育及COVID-19疫情之前学生和教师对技术的使用。

图片来源https://www.dodstem.us

内容和要点

学生在数学和科学中的学习表现

美国中小学生科学（在37个经济合作发展组织OECD成员国中排名第7）和计算机信息素养（在参与计算机和信息素养评估的14个教育系统中排名第5）的国际排名都高于数学素养（在37个经济合作发展组织OECD成员国中排名第25）的国际排名。从1990年到2007年，美国4年级和8年级学生的全国数学评估（NAEP）平均成绩有所提高，但从2007年到2019年，成绩在统计上没有显著变化。

按社会经济地位、种族或民族划分，美国中小学生STEM成绩仍然存在差异。虽然性别差异小于社会经济地位、种族或民族差异，但是差异依然存在，如在某些全国性评估中，男性学生的得分略高于女性学生，而女性学生计算机信息素养的成绩超越男性学生。

数学和科学教师

全美90%以上的公立初高中数学和科学教师持有普通或高级教师资格证书，几乎所有教师都拥有学士及以上学位。在初中阶段，69%的数学教师和76%的科学教师拥有相关学位或证书（分别是数学或数学教育和科学或科学教育）。在高中阶段，大约90%的数学教师、生物或生命科学教师拥有相关学位或证书，而76%的物理教师拥有相关学位或证书。

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美国中小学数学和科学教师的师资配置在不同学校和地区存在差异。如少数族裔入学率高或贫困率高的学校拥有相关学位或证书的数学和科学教师较少，缺乏教学经验的数学和科学教师（以教学年限衡量）更为普遍。相较美国东北部、中西部和西部地区，美国南部地区拥有相关学位或证书的数学和科学教师较少，缺乏教学经验的数学和科学教师（以教学年限衡量）比例较高。

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高中结束后向高等教育或就业的过渡

高中阶段的STEM经历有助于学生进入高校或就业从事STEM相关学习或工作。在高中阶段对自己的数学和科学能力有积极认知的学生更倾向于选择STEM专业。在高中毕业后直接就业的学生中，参加过STEM相关职业和技术教育课程的学生比其他人更有可能从事技术性工作。

STEM在线教育，以及受COVID-19疫情的影响

2020年春季，美国因COVID-19疫情而面临前所未有的局面，全国大部分中小学转向远程教育模式。报告中讨论了COVID-19疫情对教学的影响。相关数据表明，与其他学生相比处于不利地位的弱势学生群体可能会更大程度上遭受COVID-19疫情导致的教育模式转变的影响。

小结和启示

报告在总结中指出美国要继续在3个方面努力，包括： ①所有学生都有平等的STEM教育机会；②STEM教育质量提升；③中小学STEM教育具备全球竞争力。

美国要在科学与工程领域保持领先地位，并继续走在创新前列，技术熟练和多样化的STEM劳动力至关重要[4]。报告提供了美国中小学STEM教育的最新指标，通过各项衡量指标全面地呈现美国中小学STEM发展状况和趋势，对不同社会经济地位、种族或民族，以及不同性别学生之间的差异进行比较，对不同学校、地区的师资配置差异进行比较，为夯实STEM人才培养基础，促进STEM教育公平和培养多元化STEM劳动力，保持美国创新力和竞争力，制定STEM教育政策提供精准的决策参考。

基于报告内容对我国创新人才培养有以下几点启示。

一是要强化中小学STEM教育地位，为培育未来创新人才建立基础。与发达国家相比，我国基础教育阶段的科技教育起步晚、水平落后、家长和学生参与意愿弱，升学压力下的应试教育体制等原因使得STEM教育受重视程度不够，无法满足国家人才强国战略的发展需要，亟需转变观念，提升中小学STEM教育在人才培养中的地位，下大力气加快补齐制度、资源等短板。

二是强化中小学STEM教育质量评估，为科学决策提供参考。STEM教育的本土化发展，要结合我国国情，根据当前我国STEM教育发展现状及其存在的问题，探索适合我国学生的STEM教育发展之路，通过对中小学STEM教育效果的质量检测和影响力的有效评估，切实为我国基础教育及未来创新人才培养提供精准的决策参考。

参考文献

[1] Executive Office of the President of the United States, Committee on STEM Education of the National Science and Technology Council. Charting a Course for Success: America’s Strategy for STEM Education [DB/OL]. [2021-10-28]. https://files.eric.ed.gov/fulltext/ED590474.pdf

[2] National Science Board (NSB). Vision 2030 [DB/OL]. [2021-10-28]. https://www.nsf.gov/nsb/publications/2020/nsb202015.pdf

[3] National Science Board (NSB). Science and Engineering Indicators 2022-Elementary and Secondary STEM Education [DB/OL]. [2021-10-28]. https://ncses.nsf.gov/pubs/nsb20211

[4] National Science Board (NSB). Science and Engineering Indicators 2022-The STEM Labor Force of Today: Scientists, Engineers, and Skilled Technical Workers [DB/OL]. [2021-10-28]. https://ncses.nsf.gov/indicators

原文刊载于《中国科技教育》2021年第11期专题栏目，作者：刘杨（中国科学院科技战略咨询研究院） 。原文略有删减，中国青少年科技辅导员协会会员可点击 “阅读原文”登录杂志官网免费浏览全文。

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