美、日、德21世纪教育改革的新方向—

STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四门学科的缩写，它几乎囊括了与科学、技术、工程及数学相关的所有领域，甚至与心理学、经济学、社会学和政治学相关，是一个偏理工科的多学科交融领域。由于STEM职业需要的是能融会贯通多个学科的复合型创新性人才，因此STEM教育更强调这四类领域的有机融合。它往往将传统的以教师为中心、以课程为中心的讲授式教学转变为以学生为中心的探究式教学，如项目学习、实验室研究、小组讨论等。

STEM教育不仅是推动学生投身科学、技术、工程和数学领域的水泵，而且能培养学生“21世纪技能”以及对个人健康、环境质量、能源耗费和国家安全进行理智决策的能力。作为STEM教育的基石，中小学阶段的STEM教育无疑有着举足轻重的地位。

美国作为STEM教育的发起国，其所实施的STEM教育无疑成为多国借鉴的模板；而STEM教育的核心目标之一是增加STEM劳动力，因此历来以完善的职业教育体系著称的德国所实施的STEM教育值得关注；日本是东亚儒家文化圈的佼佼者，其STEM教育对中国极具启发。

美日德实施STEM教育的动因

美日德在中小学阶段进行STEM教育改革的原因大致有三方面：STEM劳动力匮乏，人才缺口增大，女性及弱势群体所占比例偏低；高等教育阶段中STEM领域的学生入学率和保有率持续下降；中小学阶段的学生在STEM，尤其是S和M上表现差强人意。但是各国的主要动机有所不同，德国主要考虑劳动力市场的需求，日本则更多受到PISA（国际学生评价项目）、TIMSS（国际数学和科学评测趋势）等国际中小学测评结果的影响，美国则兼而有之。

美国STEM教育产生背景：国际竞争力下降

美国自前苏联人造卫星发射后就深刻意识到：国家核心竞争力的本质是人才的竞争，科学家、工程师和技术工人将是21世纪处于主导地位的人力资源。其劳工部早在1996年就指出，几乎所有的科技职业都离不开STEM基础知识。

教育部2007年的调查显示，当今75%发展最快的职业都要大量的科学或数学技能。统计署预测，2015年有三分之一的工作与STEM息息相关。

然而，美国本土劳动力却缺乏STEM职业所要求的数学素养、计算机素养和问题解决能力等，致使外国人占据了许多中坚职位。可是随着新兴经济的崛起，优质的外国员工流失加速，STEM劳动力缺口增大。为此美国密切关注STEM人才培养。

美国国家教育进展评估的最近结果表明：大约75%的学生到8年级时还未熟练掌握数学。美国不同群体间的学生在STEM学科上的学业成就相差巨大，非白种人、低收入群体、女性等弱势群体的表现尤为欠缺。在各类国际测评中，美国学生的表现处于中下水平。

2011年的TIMSS测试中美国只有10%的8年级学生高于“科学”的国际基准，而新加坡和中国分别为32%和25%。美国历年的PISA成绩仅在OECD平均值上下波动（如下图）。为此奥巴马2010年呼吁“美国的未来领导地位取决于今天我们如何教育我们的学生——特别是在科学、技术、工程和数学(即STEM)领域。”2014年又言“为了学生能掌握新经济体所需的技能，如问题解决能力、批判性思考、STEM技能等，学校正在付出巨大努力。有些改变是艰难的，但值得我们努力。”可见国际竞争力下降是促使美国实施STEM教育战略最为关键的原因。

日本STEM教育核心推动力：学生学业成就下降

金融危机以来，日本对其劳动力市场和教育体系进行了深刻反思，进一步加快了STEM教育改革的步伐，然而推动中小学阶段STEM教育改革的核心力量却是学生的学业成就，尤其是在国际比较测试中的成绩。

1998年，日本在中小学推行“宽裕教育”政策，大幅缩减课时数、精简教学内容、减少必修学分，力图通过创造宽松的学习环境来培养学生的“生存能力”，然而学生的学业成就随之下降。在PISA测试中，日本的表现尤其在数学上退步明显（如上图）。与2000年的成绩相比，2003年PISA成绩大幅下滑激起了日本国内轩然大波，进而引发“PISA危机”(PISA Shock)的批评浪潮。日本将其在PISA上的急退和TIMSS推理能力中的糟糕表现归结为基础教育的薄弱，并开始关注美国的STEM教育，以寻求解决途径。媒体和公众对国际测评的重视使得国际测评成为影响日本中小学阶段教育改革的重要因素。

德国MINT教育主要动机：高质量MINT劳动力匮乏

在德国， STEM教育由于语言的关系被缩写为MINT（Mathematik，Informatik，Naturwissenschaft und Technik）教育。

相比美日，虽然学生的学业成就，尤其是PISA等国际比较测试在德国同样引发了一系列教育改革，如2000年的PISA结果促使德国制定了全国统一的标准、设立全国性的独立的教育评估机构等，然而MINT教育的主要推动力来自劳动力市场的需求。

德国作为欧洲的主要经济体，一直以稳定的工业和完备的职业教育体系著称，因此格外重视职业教育。即便如此，德国在MINT领域仍缺乏高质人才，2012年仅工程师的缺口就高达10万。因此，在德国的报告中频频提及“需要用MINT教育弥补该缺陷”的观点。比如德国联邦教育与研究部在其调查报告《MINT展望一一MINT事业与推广指南》中指出：“某些行业、地区和职业的高级技工缺口已经很大，因此保证劳动力的数量和质量是联邦活动的重心。”

STEM教育目标取向

美日德共有的STEM教育目标

鉴于中小学阶段的STEM教育主要源自科技变革中STEM劳动力的紧缺，加之未来十年20个最具发展潜力的职业中，有16个与STEM有关，其中仅有4个需要高学历，因此培养具备STEM能力的劳动力是国家经济的命脉所在；再者，美日德的中小学学生在STEM领域的成就和兴趣表现欠佳；此外女性和弱势群体无论在应用型人才还是研究型人才中的比例均偏低。

上述三点导致“增加励志投身STEM职业及STEM研究的学生人数，培养学生的STEM兴趣，增加女性和弱势群体的比例”成为美日德中小学阶段STEM教育的共同目标，但各国的侧重点略有不同。

美日德STEM教育目标特色

美日德在中小学阶段的STEM教育改革仍保留着各自的教育理念和特色，在教育目标中有以下体现。

美国素来重视“素养”的培育，将其视为现代社会人类必备品质，早已提出诸如信息素养、科学素养、数学素养、阅读素养等素养培养目标；加之教育公平思想的影响，美国将“培养所有学生的STEM素养(STEM Literacy)”视为中小学阶段的STEM教育目标之一。

STEM素养是指学生对制定个人决策、参与公民事件、经济生产所必须的科学和数学的概念性知识与程序性知识的认识和理解。STEM素养的培养对象是所有学生，不仅限于那些对STEM领域有兴趣的学生。这将有助于学生更好地理解科学和技术，推动社会的发展。

STEM教育实施现状

投入

作为STEM教育的倡导者，美国无论在政策还是财政方面对STEM教育的支持无疑是最大的；德国目前还未把MINT教育作为单独条款列入政策性文件，只在多个报告中提及；而STEM教育在日本尚处于萌芽阶段。

学校教育

美国学校的STEM教育日趋完善，日本紧随其后，德国则另辟蹊径。总体而言美国的进程是全面、快速的，主要包括：建立以STEM为核心的学校，在综合性学校中设立STEM课程，以学校为依托建立供学校和社区使用STEM教育中心等。德国则依靠工业的反哺，倾向于设立第三方独立机构来提高学生的STEM技能。日本偏向于传统教育的创新以及国际合作。

企业支持

归功于首屈一指的强大工业背景和全民终身教育意识，德国社会为中小学阶段的STEM教育提供了另一种模式。美国也出现了许多旨在推动STEM领域发展的校企合作，日本则较少。

面对21世纪的经济全球化，美日德都在加快教育改革步伐，虽然侧重点各有不同，但都向着形成“一学校一企业的全民STEM教育生态圈”方向发展。

我国虽然还未正式提出STEM教育，但许多团体、个人都在以各种方式对其进行积极探索：北京师范大学教育技术学院与澳大利亚昆士兰科技大学联合举办STEM国际教育大会；北京景山中学的老师们开发出大批STEM教学活动；2014年8月上海科学教育中心在上海市科协的支持下，打造了上海STEM云中心等。

我国当前面临着如何完成产业转型、提高国际竞争力的巨大挑战，而致力于培养实用型、创新型人才的STEM教育无疑可以给出很多启发。