当今世界，全球化趋势深入发展，第四次工业革命如火如荼，科技的飞速发展正在重塑人类社会。知识和技能越来越成为各国参与国际竞争、促进经济发展的核心因素，各国均把技能人才竞争提升到国家战略的高度，其中又以科学、技术、工程、数学（STEM）人才的竞争最为关键。新世纪以来，以美国、英国、德国、芬兰、以色列为代表的主要国家，都在国家战略层面出台了促进STEM人才培养的政策措施，加大STEM教育的公共和私人投资力度，整合政府、大中小学、企业、科研机构、社区和家庭多方力量，共同促进STEM教育发展。
STEM人才短缺构成诸多国家重视STEM教育的主要背景
STEM领域人才短缺是诸多国家重视STEM教育的主要原因。美国本土劳动力缺乏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。可是随着新兴经济体的崛起，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。在世界范围内，英国一直处于发展前列，在2016-2017全球竞争力指数排名中英国位列第七，在全球创新指数排名中位列第三。英国占世界人口的比例不到1%，但是高质量发表的研究论文占世界的16%。即使如此，英国依然认为STEM技能人才不足是制约其经济发展的主要因素。德国制造业以其卓越的工业水准和创新能力闻名世界。然而，根据科隆德国经济研究所的调查，2014年秋季，德国MINT（德语缩写，近于STEM）专业技能人才空缺岗位有近12.4万个。2015年到2020年，预计德国MINT专业普通技能人才缺口将累计达到131.6万人；高等教育层次的MINT人才缺口达到6.7万个。为应对这些挑战，助力工业4.0，德国迫切需要吸引更多青少年投身MINT专业的学习和培训。
一些主要国家开展STEM教育的总体特征
从国家战略高度进行顶层设计。新世纪以来，以美国、英国、德国等为代表的一些国家，都在国家战略层面进行顶层设计并出台相应政策措施，加大公共和私人领域投资力度，为STEM教育发展提供坚实保障。
2007年，美国国会通过《国家竞争力法》，其中重点提出加强STEM教育的投入、研发和新教师的培训，批准从2008到2010年为联邦层次的STEM研究和教育计划投资433亿美元，并要求把美国国家科学基金増加到220亿美元。同年，美国学术竞争委员为K-12阶段的STEM教育制定了国家目标，促使有志向、有能力的学生成为STEM领域的专家、教育家和领导者。2011年，时任美国总统奥巴马推出了新版《美国创新战略》报告，其中要求政府重视STEM教育，并努力在2020年前再培养出10万名从事STEM教育的教师。
2004年英国政府颁布了“科学与创新投资框架”，标志着STEM概念首次进入国家政府文件。该框架内容涉及各个部门，当时的教育和技能部在其中确定了超过470个STEM计划。另外如英国的生产力计划、现代工业战略等国家战略性文件，也都赋予STEM教育一定地位。
2008年德國的《德累斯顿决议》提出了国家教育未来发展的十大目标措施，其中第四条就是加强数学、信息、自然科学和技术等STEM相关专业的学习。2009年，德国文教部长会议又颁布了《关于加强数学-自然科学-技术教育的建议》，提出了从学前教育到高等教育促进STEM相关专业学习的多项措施建议。
注重跨领域、跨部门的多方协作。STEM教育涉及人才培养、社会活动、各级各类教育、产业等多方面，因此STEM教育实施有赖于社会各方共同参与。美国在推进STEM教育中，除了政府的大力支持外，社会力量的参与也是一个重要方面。以“变革方程”为首的一批民间组织机构在推动STEM教育的过程中扮演了极为重要的角色，是衔接政府、社会力量与学校教育的重要桥梁。它动员美国商界，通过利用他们的投资、独特的资源和影响力来推动STEM教育。英国的STEM教育也是由社会各界广泛参与推动的。“STEM凝聚力计划”作为英国国家计划，主要目标是使STEM利益相关群体均能参与到相关活动中，共同推进STEM教育开展。此外还有众多的小型组织、大学和企业也参与到STEM教育中。芬兰国家层面的STEM教育合作网络，旨在促进和支持从幼儿园到大学所有层次的教育机构、工商企业部门、教育行政部门、博物馆、科技中心、教师组织、媒体、学生、家长及其他任何相关组织和个体，围绕STEM教育开展国内及国际合作。
贯穿不同学段进行整体课程设计。打通学段进行系统化的设计，才能保证知识结构的建立和系统思维的培养。以德国为例，其STEM教育开展注重“教育链”的系统搭建，使之贯穿从学前教育到高等教育和职业教育的全部教育过程和教育领域。德国文教部长会议2009年《关于加强数学-自然科学-技术教育的建议》提出，数学和科学素养的教育在幼儿早期启蒙和学前教育阶段就应当展开，为进入学校系统后的STEM专业知识学习奠定兴趣和认知基础。另外，德国文教部长会议先后颁布了包括四年级、九年级和十年级数学学科以及十年级生物、化学和物理学科在内的多个学科和年级教育标准。这些学科标准强调对于各学科核心领域和基本素养的准确把握，为STEM学科教学提出了更加明确和可比的质量目标。
加强相关领域的师资培训和能力提升。如美国2014年提出“STEM国家人才培育策略”，旨在培训优秀STEM教师、建立STEM专家教师团。各种慈善团体、基金会也给予资金支持，科学博物馆和科学中心也参与到STEM教师的培养中，呈现出“举国一盘棋”的高度统一局面。STEM教师短缺也是英国面临的问题，为此英国采取了一系列措施，招聘与培训STEM教师。在英国开展教师培训的机构很多，包括国家中心和各种学会机构。这些教师培训大部分资金是政府拨款，同时也有一些社会机构的捐助。芬兰国家层面的STEM项目也注重对教师开展专业能力培养，使教师对STEM教育产生强烈兴趣并提高相关学科授课能力。有关STEM学科及其教育模式的研究也是芬兰国家STEM项目的核心内容之一，研究所得会及时送达相关教师，便于他们更好地改进STEM教育实践。
STEM实施效果初现端倪。实践表明，国家从战略高度进行顶层设计，通过出台政策、搭建平台和开展项目等系列措施，有助于STEM教育取得良性发展，并有效缓解STEM人才短缺问题。以英国为例，2010年以来，在系列STEM教育计划和项目的促进下，大中学生学习STEM专业的人数显著增加，高等教育STEM学科的研究生就读人数从2002到2010年增加了37%，其中物理与空间学科增加了61%，化学与材料科学增加了24%，工程技术增加了42%。学生的STEM学科成绩也有所提升，2016年英国GCSE考试中“好”或“优秀”学校的学生人数比2010年多了140多万。同时，STEM人才缺口问题得到初步缓解。
借助丰富多彩的国家级项目活动推进。世界主要国家对STEM教育进行顶层设计，还表现为在国家层面开展丰富多彩的STEM项目活动，吸引青少年参与，培养他们的兴趣，并激发潜能，将来从事STEM行业。这些活动由国家层面来组织，覆盖面广，影响力大。还有一些是机构自发组织的，形式多样，满足不同人群的需求。
“项目引路”（Project Lead The Way，简称PLTW）项目是全美范围内规模最大的技术教育项目之一，其优质的课程、注重实践的教师培训、强有力的保障措施和有效的合作途径在全美有着广泛影响。PLTW一直致力于初中和高中STEM课程开发，近年也已开发出一套小学STEM课程。英国的国家级STEM项目包括国家科学和工程博览会、STEMNET、Your Life等，鼓励年轻人学习A level数学和物理学。德国的青少年科学竞赛活动基本上每年举行，涵盖了数学、科学和技术各个领域，面向10岁以上各个年龄组的青少年，具有广泛的参与性。“MINT友好学校”是德国设立的年度学校评选项目。该项目旨在通过评选活动和标杆学校的榜样效应鼓励学校促进数学、信息、科学和技术专业的教育教学，培养学生对STEM领域知识和职业前景的兴趣，并提升教學质量。芬兰教育部组织和开展的LUMA项目[LUMA是“LUonnontietee”（芬兰语，意为自然学科）和“Mathematics”这两个词的缩写]，是一项大型的数学和科学教育发展项目，旨在改进STEM教育实践和增强学生对这些学科的学习兴趣。以色列教育部成立专门的荣誉项目，遴选优秀学生参加为期6年的STEM学科学习。这些学生在五至六年级时被教师选定，然后在七至十二年级期间持续地参加荣誉项目。等项目结束，他们已经高中毕业。这些学生被重点考虑选派到部队的特定部门或专业高等教育机构进一步深造。此外，以色列教育部还发起名为Matar的项目，该项目由教育部资助并由大学具体执行。项目的主要内容是为STEM学习创建在线平台，包括面向学生的在线课堂建设，面向教师的课堂支持措施建设以及面向学校层面的相关书籍与信息资源建设等。
关注女性和弱势群体的公平机会获得。STEM专业和职业领域传统上被视为由男性占领和主导，这种社会偏见在很大程度上影响女性青少年的专业和职业选择。让更多女性投身STEM专业的学习、研究和工作将有助于缓解这些领域人才紧缺的状况，这也是促进教育和职业公平参与的需要。世界主要国家在开展STEM教育的过程中，注重教育公平理念的贯彻，强调女性等弱势群体在这方面学习机会的获得及学习结果的改进。美国STEM教育倡导关注弱势学生群体，尤其重视女性和少数族裔学生，鼓励STEM教师到贫困地区和少数族裔聚居区教学以缩小教育差距，促进教育公平。美国发挥信息技术优势，提高弱势群体学生的STEM参与程度，并通过针对性的教学、培训等使STEM教育项目延伸到弱势群体。2008年，德国联邦教育科研部发起了以“来做MINT”为口号的“促进女性参加数学-科学-技术工作的国家公约”计划。该计划鼓励更多女性青少年发展对自然科学和技术学业的兴趣，并促进女性大学毕业生在技术企业和科研机构的就业和职业发展。
从多方面营造有利的政策环境。STEM教育的顺利开展不仅有赖于教育领域的政策和措施保障，还有赖于其他领域政策环境的整体营造，主要国家的实践也表明了这一点。如美国政府为吸引STEM人才，2011年向全球宣布：在美国大学学习科学、技术、工程与数学的外国留学生，毕业后可继续以学生身份在美工作实习12个月，而美国移民执法局公布目录上入选专业的毕业生可在美专业实习长达29个月。以色列在智力产权方面有20余项法律法规，都旨在为创新者提供保障，并鼓励地方STEM相关领域的创新，另外还有《鼓励风险投资法》以及有关国际入驻企业税收等多方面的优惠政策，促进了STEM相关企业和行业的发展。而这些行业的发展意味着对STEM相关人才的需求，从而带动了STEM教育的长足发展，形成良性循环。
国外实践对我国STEM教育开展的启示
STEM教育对于我国建设创新型国家具有重要意义，应当提高到国家战略层面来看，不能仅仅把它作为教育内部的一种理念和方法。我国未来应进一步从产业发展、人才需求、人才培养的角度统筹考虑，整合全社会资源推动STEM教育发展。目前我国STEM教育方兴未艾，需要进一步做好贯通不同学段的系统性、整体性课程构建，并建立相应的标准和评估机制。STEM教育目前在学校实施中面临的最大瓶颈就是教师问题，培训教师是当务之急。但对于教师的专业成长来说，需要提供系统化的专业发展指南，这样培训才有依据。另外，目前我国STEM教育开展还需要设计一些由国家层面倡导的示范项目，而且这些示范项目不应局限在竞赛活动上，还应包括课程开发、教师培训等方面，从而更加系统和多元。
主要参考文献：
中国教育科学研究院STEM教育研究中心.中国STEM教育白皮书[R].北京：中国教育科学研究院，2017.
（作者系中国教育科学研究院助理研究员、中芬教育创新研究中心主任）
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