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[STEM教育与科技教育]的来龙去脉

[STEM教育与科技教育]的来龙去脉

[STEM教育与科技教育]的来龙去脉

近些年来,关于STEM的讨论确实很多。但是大家却有些各说各的,似乎STEM教育就没有1个明确的概念或者界定。既然STEM教育已越来越重要,是教育工作者乃至教育界都逃不掉的话题,那我们就必须弄清楚它的概念和内涵。

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所以,我们首先需要为大家更好地讲清什么是STEM!

认清STEM教育概念的关键:不直接谈概念而从历史讲起。

一件事情的发生,必有其因果渊源。世上万事万物,欲了解其究竟,最好的办法是从其发源开始,通过追溯其根源和渊源而更清楚地了解其发生原委和来龙去脉。STEM亦是如此。

其实STEM已很早存在于人类的认识和实践活动中,只是因一直没有明确界定而相对模糊。

按其本义,STEM首先当然涉及到4个字母为首的英语单词所代表的科学、技术、工程和数学。那么它们为什么要放在一起说呢?

[STEM教育与科技教育]的来龙去脉

STEM一直与人类社会的发展在同步进行着,甚至是一直在推动着人类社会的发展。所以自古以来它的存在,只是相对地以一种各自独立认识和发展的角度持续演化,如单独的数学发展、单独的科学进程等。

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但是,至少可以说,人们在逻辑上所得到的认识是较为明确的,即明确认识到了“科学”(规律或原理)首先通过人们探索自然世界被获得和认知,然后“技术”依据科学基础被研究发展起来,继而“工程”就在逐步综合优化使用各种技术完成某种目标建设中得以形成。在这其中,“数学”自然被利用到了,因为完成“工程”中自然需要各种定量和计算保证目标的准确性,且科学和技术本身也是具有定量化特性的。

正是因为有了这种朦胧的关于STEM的整体认识,人类从很早的时候才会不自觉地遵循着从发现科学规律到利用规律创生技术,再到使用技术发明工程化的人工物品的全过程。

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近代出现的许多典型事例可为此历史客观事实作例证。例如,爱迪生等著名的科技天才们能够发明出电灯、电话、蒸汽机、汽车等大量科技新品,完全可以说是这种规律性作用于发明过程的产物,这些产物使得人类社会在近200年的时间内取得了辉煌的发展。

图1是1张有关爱迪生在发明过程中开展研究的照片,从中我们隐约可见STEM的关联性逻辑所决定的发明过程。当然,在这些过程中,科技天才们个人认识渐次递进的作用更明显,相对而言仅能一定程度地显现出STEM内在关联性的强烈影响。

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STEM因为近现代人类的2个典型发展历程而彰显出其内在关联性逻辑的强大能力与竞争重要性。

在近现代的2个典型发展历程中,STEM的内在关联性得到了更清晰的体现,可以说极为鲜明地彰显了它短期内促进世界高速发展的强大能力,更显现出它对竞争的重大影响力。

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第1个典型发展历程是发生于上个世纪并持续较长时间的第二次世界大战,尤其是美国所经历的进程所呈现的,大批的科学家、工程师、技术人员和数学家因战时紧迫需要发展大量的军备和武器而集聚在了一起,在短期内合作实现了历史上最密集的科技进步,由此形成了大批科技新品的诞生和不断改良。

美国和盟军的最终胜利最为充分地展现了创新发明背后的STEM内在关联性,使得人类首次这么强烈地意识到主动遵从科技发展逻辑从而提高国家和民族竞争力的必要性。这也是美国此后一直愈加重视STEM的核心原因之一。

图2形象地给出第二次世界大战武器装备快速发展的影响效果。

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第2个典型发展历程是1957年10月4日苏联成功发射了世界上第1颗人造地球卫星,之后引发了一系列国际性竞争发展。这也成为美国后来大力发展STEM教育的导火索之一(图3)。

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第1颗人造地球卫星的上天,不仅标志着人类航天时代的开始,而且也意味着美苏之间的登月竞赛及后来长期空间竞争的悄然展开。在此过程中,美国因为震惊地感到巨大的落后性而形成了举国性的反思。最终他们认识到,还是自己在从科学到国家竞争的各方面落后了,尤其是在科学教育和数学教育方面的落后导致的(关键是为什么很重视却还是落后了,这是后面引发STEM教育的关键)。

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于是,在此后相当长的时间内,美国倾注了强大的力量实现依靠加强STEM集成而形成的科技发展的促进,并持续重点推进科学/数学教育与工程技术实现的结合。其中,美国国家航空航天局(NASA)的成立,明确NASA也重点负责推进科学与数学教育是其最明确的标志。

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奥巴马总统就职讲演:我们要把科学恢复到它应当的地位

(We will restore science to its rightful place)

美国前总统奥巴马曾宣称世界上的所有人都应该学习STEM,他自己也以身作则,成为了美国历史上首位编写计算机程序的总统。他强调,要加强在科学、技术、工程和数学领域的教育投入,这是国家未来竞争力的关键。

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奥巴马总统参加STEM活动

奥巴马政府在STEM教育上取得了令人瞩目的成就:

★确立了雄心勃勃的国家目标:使大多数美国的孩子在科学和数学考试的国际排行中从中等上升到前列;在未来的10年里,预备10万名优秀的STEM教师;

★把STEM教育优先纳入全面的教育改革中;

★与包括公司、非盈利机构和基金会在内的所有相关方共同努力;

★在奥巴马任职的第二期,实施了《联邦政府关于科学、技术、工程和数学(STEM)教育战略规划(2013—2018年)》,对美国未来5年STEM教育发展战略目标、实施路线、评估指标做出了明确部署。

作为一位精明的商人,美国总统特朗普就任总统后,一直不改“商人本色”。然而,如此“爱财如命”的特朗普,自上任以来,一直大力投资于STEM教育。2017年,他签署了与STEM相关的法案,授权NASA和NSF鼓励更多女性学习并进入STEM领域,此外,他还签署了一份备忘录:提出将拨款2亿美元加大对STEM教育的支持。

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特朗普总统签署备忘录

特朗普同时表示,职场正在变化,需要为民众创造新的渠道去获得最好的工作,他在备忘录中,简述了有关的目标:

★建立高质量的STEM教育,并将此作为教育部的重点优先考虑项目之一。

★设立一个目标:每年至少投入2亿美元的资金,用于发展高质量的STEM教育。

十个给新任政府的简明政策建议

①在白宫内委派一名知名度较高的STEM教育协调员,其主要任务是负责推动STEM教育议程在联邦政府内的顺利展开。

②在更多的联邦咨询机构内委派有资历的STEM教育专家,例如美国总统科技顾问委员会(PCAST)、美国国家科学研究委员会(NSB),以及提升专家们在白宫或其他高级联邦机构的决策地位。

③在新任美国教育部成立的一百天内,由教育部部长领衔,集结各州、各地方以及国家STEM项目中商业、员工群体的主要参与人,召集一次高层会议,目的旨在强调与讨论主要的STEM政策问题,实现为下一步更宏大的联邦STEM教育议程投入更多资源的目标。

④鼓励各州重点关注学生在科学、阅读、数学学科上的表现。同时在《让每个学生成功法案》的方针下发展、评估、贯彻问责规定。

⑤指导教育秘书准备年度报告,评估各州对《让每个学生成功法案》带来的新权威的运用情况,以此支持并统筹STEM教育活动与学生成就。

⑥为教育者和学生出版线上指南,向公众展示可被利用于支持STEM教育的联邦资源,并突出在教与学和新兴领域中的最佳实践研究,如STEM竞赛、非正式学习、为学生打造的绝佳机遇、妇女和少数民族中持续上升的STEM学习参与度等。 

⑦行使《让每个学生成功法》第2245项(STEM骨干教师群体)对教育部长所赋予的权力提起国家倡议,以支持在五到十个主要州中率先提起高质量的STEM倡议。

⑧表决采纳一项兼顾的办法来支持社区学院、技术贸易学校以及其他拥有学位授予权的高等教育机构贯穿至联邦中学后劳动力教育与培训项目中。

⑨将扩大STEM教育中,特别是成年女性、女孩、不同代表背景下的学生容量的目标整合入政府对《高等教育法》重新授权的议案中。

⑩为美国国家科学基金会提供坚定、可预期且持续的支持,包括为国家科学基金会下属的教育与人力资源局(EHR),以及其他为了打造严密细致的教育研究基础而在教学、学习以及教育材料研发上获得创新成就的机构提供充分的资金支持。

十条证明STEM教育重要性的理由

①20%的就业岗位要求应聘者在任何一个STEM学科领域拥有较高水平的专业知识。从事STEM相关行业的工作者的平均工资较其他行业中相同学历、相同职位的工作者高出11%。

②一半的STEM相关行业对那些未获得四年大学文凭的工作者不设门槛,并且这些工作平均可支付约$53,000的薪酬,相比那些设有类似教育要求的工作所支付的薪酬高出10%。

③60%的美国雇主急需寻找合格的应聘者来填补公司的职位空缺。

④在美国经济正努力设法解决经济复苏问题期间,STEM相关行业的招聘数与失业人数之比可接近2:1。

⑤十大收入中值最高的学士学历专业都来自STEM领域。

⑥尽管有大多数(93%)子女就读美国基础教育阶段的家长相信STEM教育应该成为美国教育中的首要事宜,但仅有一半(49%)的家长认同STEM教育已真正成为了国家发展计划中的重中之重。

⑦现就读于开展STEM课程的大学的学生中,仅有五分之一感到美国基础教育为他们将来在大学中学习STEM课程做好了细致充分的准备工作。

⑧美国高中毕业生准备在大学中继续学习数学的比例仅45%,而准备继续学习科学的比例仅30%。

⑨有五分之一的家庭有机会在课后进行STEM相关的项目活动。

⑩不足40%的学生能够在大学期间主修与STEM相关的专业并获得一个与STEM相关的学位。

对STEM教育的重视,极大程度上反映了美国社会对教育的一种共同关注趋势。现如今,这样一种热情已经从最初的大力支持高等教育培养STEM人才,延伸到中小学教育阶段。

奥巴马总统执政时期,曾经强调要加强在科学、技术、工程和数学领域的教育投入,称这是国家未来竞争力的关键。值得一提的是,以上四个领域,在美国接受高等教育的留学生们其实是有优惠政策的,譬如延长在美实习期。

在美国的小学教育里,日常课程包括英语、数学、科学、社会学、体育。

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美国课堂上比较鼓励用多种手段,激发孩子们不同纬度的思考,譬如会去肯定、保护和激励孩子们的一些创作欲望和尝试,课余生活也是丰富多彩。美国小学的课程设置并不是特别紧张。

一般来说,下午2点到3点小学也就放学了,学校比较鼓励孩子们多去参加一些课外体育锻炼,去亲近大自然,发展劳动才艺,能够真正比较快乐的学习与成长。

后记,小编朋友公司研发了一个游戏化的少儿编程在线课程(5-12岁),游戏化教学结合scratch(一款在线少儿编程工具,类似乐高的积木拼搭),我家娃娃学了几次课,非常喜欢(超预期),16次课才200多块钱,对锻炼孩子的思维能力和动手动力很有帮助。

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