北极星计划:以STEM教育为核心的全球创新人才培养’—《制定成功路线:美国STEM教育战略》(2019-2023)解析（2）

4、未来五年STEM教育发展的四大路径

为了实现STEM教育的新愿景，达到未来五年的战略目标，需要多个利益相关者的参与和协作。《STEM教育战略》提出了实现目标的四大路径，其中每个路径，又都有具体的发展目标、跨领域的方法，以及政府为实现这些目标而优先采取的行动。

4.1、发展和丰富战略伙伴关系

发展和丰富战略伙伴关系这一路径，强调了在教育机构、企业雇主及社区之间建立跨部门的联系，促进其交流，使得当前的市场需求与教育实践更好地结合起来;它将学校、博物馆、公共图书馆、企业和其他社区资源结合起来，建立STEM生态系统，丰富学习者的学习经验以及就业体验。同时，它还强调让学习者参与到企业提供的真实的、基于工作的学习体验中，探索将正式和非正式学习相结合，核心专业课程和应用实践类课程相融合的教学模式。

1.培育联结STEM共同体的生态系统

建立涵盖学校、家庭、社区学院、博物馆和科学中心、公共图书馆、企业、基金会和非营利性组织等其他社区资源的STEM生态系统，能够使学习者在课堂内外更好地开展STEM学习。STEM生态系统中专注于长期的、共享的、可持续的、灵活的STEM任务，与孤立的、独立的实体相比，这些任务能够更好地连接、整合和加强跨部门所提供的学习机会。生态系统中的合作伙伴，不受地理边界的约束，可以让个人和组织广泛地参与，并创建从本地扩展到全球的STEM社区。因此，《STEM教育战略》认为，建立健康的STEM生态系统需要实现:

(1)有利于建立更强大、更正式的STEM社区团体，培养具备企业所需技能的、多样化的劳动力队伍。社区团体为学习者提供更好地支持网络，让学习者终生都可以通过各种途径，接受STEM教育和培训，让更多的人或群体能够更容易接触到STEM的相关职业与内容。

(2)促进教育工作者和企业之间的合作关系，共同开发基于现实挑战的课程，从而激发更多学习者对STEM领域职业的兴趣，并为他们在未来的工作中取得成功做好准备。有效的STEM生态系统，要将STEM学习与职业无缝地结合在一起，并传递给广泛、多样的学习者群体。

(3)将STEM教育相关的人士聚集在一起，包括基础教育、高等教育和非正式教育相关工作者、企业领导者以及非盈利性组织人士等，从而促进形成更具包容性的STEM教育环境，帮助学习者将自己视为未来STEM实践者，并与导师一起体验在不同团队中如何应对各种挑战。

联邦政府将通过一系列的行动，来促进STEM生态系统的建立。以联邦政府主导带动州政府及社会，并号召社会全体力量(如社区、家长、企业、高校)共同推进STEM教育发展，构建多部门协同合作的STEM教育生态系统;为学校提供多元化支持，为教师专业发展、STEM课程开发、社区团体活动等，提供更多的机会;建立STEM教育相关在线资源平台，用于共享相关资助项目及活动;为STEM生态系统的建立、开发及活动提供更多的政府资助，支持校内外的各种相关研究等。比如:美国自然科学基金委员会(National Science Foudation , NSF)主导的高校教师与中小学教师合作项目、卡内基基金会(CarnegieFoundation)联合美国一百多个企业共同创建的“变革方程”(Change the Equation)STEM推进机构等。

2.强化教育机构与企业的合作关系，加强基于工作的学习和培训

基于工作的学习(Work Based Learning , WBL能够为学习者提供真实情境的任务，寻找解决问题的方法，从而让STEM学习更真实、更具有吸引力。《STEM教育战略》提出，通过学校与企业建立合作伙伴关系，加强基于工作的学习和培训，能够让学生更好地为未来就业做好准备。同时，企业通过与学校合作，能够获得来自不同领域的教育工作者和学习者的视角。研究表明，多样化的群体比同质的群体表现更好，尤其是在创造力和创新方面;他们能够帮助企业形成新想法、创造新产品或解决棘手的问题等;企业也可以参与到学校前沿课程开发，将其领域所需的技能纳入到课程中，为学生提供更多的指导、实习和工作的机会。例如，美国国家海军研究实验室( Naval Research Laboratory , NRL)一直与高校合作，25年来为大量的本科生提供暑期实习机会，通过在项目过程中对国防相关领域学科的接触，学生能更好地对未来学习和就业进行理解和探索

未来五年，美国政府将采取一系列行动来促进基于工作的学习和培训。例如，通过资助项目，提供高质量、带薪实习和学徒制的机会，并确保指导教师具有丰富的经验;提供多样化的STEM职业，灵活的招聘制度等;政府将聘用更多的WBL项目师资和研究人员，为其提供保障，增加对其奖励和资助等。

3.加强师资培养，分享并融合成功的STEM教育实践经验

除了在校园内的正式学习之外，学习者还可以通过参观科学中心、博物馆、动物园、图书馆和其他社区的非正式教育资源，享受STEM非正式教育体验。((STEM教育战略》提出，要将正式的、非正式的学习结合起来，通过创新性、混合的教育机会和资源，能更好地培养学生的STEM技能。同时，将高质量的职业技术培训与大学课程结合起来，特别是将行业证书考核的内容嵌入到课程中，以有效地帮助学习者为未来就业做好准备。美国联邦劳动部(De-partment of Labor, DOL)与其他政府机构，通过支持STEM领域的学徒项目，帮助企业、教育工作者、学习者之间建立互利合作关系。例如，Shannon Brennan通过DOL的学徒计划。

在未来五年内，联邦政府将优先考虑对STEM教育工作者的技能提升和专业发展的支持，包括职业技术教育、高校及中小学，以及各种在正式和非正式环境中开展STEM教育实践的群体。加强相关研究，将成功的学习实践融入到STEM正式学习与非正式学习中;通过线上、线下多种方式，分享成功的学习实践，并对教育工作者进行相关实践指导。

4.2、在学科交叉领域吸引学生

《STEM教育战略》敦促教育工作者，要开发对学习者更具有意义和启发性的STEM课程或项目，如，基于项目的学习、科学展览、机器人俱乐部、发明挑战或游戏研讨会等。关注需要主动性、创造性的复杂现实问题和挑战，让学习者参与跨学科的活动来促进创新，使用跨学科的知识和方法来识别和解决问题。STEM教育强调文化融合，鼓励知识整合，为有趣而复杂的真实挑战提出创新性的解决方案。

1.推进创新创业教育

创新，通常依赖于在不同领域和部门之间产生的想法聚合。在竞争日益激烈的全球经济中，STEM教育强调聚合过程，促进发现问题和生成创造力。当前，在基础教育、高等教育和非正式学习环境中，通过创新创业竞赛，培养学习者创新思维和创新能力，提高其在未来经济中创造和竞争力。

为了帮助K-12教育工作者了解知识产权、商标及版权等在创新创业中的重要性和产生过程，美国专利和商标办公室创办了教师暑期学院，给教师提供持续时间较长、身临其境的跨学科专业学习。如，传授工程与机器人课程的道格·斯科特(DougScott)在接受培训之后，帮助学生在确定解决工程问题时，考虑如何保护和维护知识产权，并指导学生们获得了水下搜索与救援机器人运载工具专利。

为了激励本科生团队专注于解决医疗领域的现实问题，美国国立卫生研究院与VentureWell合作，首次发起生物医学本科生的设计挑战竞赛。竞赛获奖团队开发了诊断结核病和阿尔茨海默病的新工具，以及帮助哮喘和慢性阻塞性肺疾病患者监测肺功能的智能手机工具等。

在未来五年中，联邦政府将通过各种方式推进创新和创业教育，包括项目审批与管理、财政支持与协调，为教育工作者制定和实施专业发展计划，将创新和创业精神纳入课程;规范管理所资助的创新创业竞赛、活动的公民参与情况，通过实践来吸引更多样化的人群参与;支持教育工作者开展有效的活动，增加当前参与较少的群体，使创新创业教育更具包容性，并支持教育工作者对其知识产权的保护等。

2.加强数学教育

数学作为STEM领域中重要一环，是STEM教育成功的基础。将数学知识集成在跨学科的内容中，通过有意义的、真实情境来教授数学，注重逻辑思维、推理思维和批判性思维的训练，更有利于培养学生具备数学素养;要运用数学思维来解决日常生活中的问题，从而激发学生对科学、技术和工程的兴趣和热情，让学生更深入地学习STEM学科。

联邦政府相关部门和机构，为推进有意义的数学教育提供了一系列支持。例如，指导和支持在数学领域开展基金项目研究的学者，为教育实践提供信息;提供一些政府的官方数据，用于数学、统计及STEM课程教学，并给教师提供如何在课程中使用这些数据的建议;优先支持整合数学知识的有意义的、真实情境的STEM项目，并提倡STEM组织向教师与学生分享数学教育实践的知识、内容与经验。

美国气象学会(The American MeteorologicalSociety , AMS通过和美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic  and Atmospheric  Administration，NOAA)合作，开设教师专业发展课程，帮助全国各地的教育工作者和学生了解天气数据的收集与分析、天气预报的原理等。迄今为止，超过2.1万名教师参加了这个课程。课后一些教师认为，“当学生接触到相关数据、新闻和图像时，他们会更感兴趣，从而能让他们的数学和科学技能得到显著提高”

3.鼓励跨学科学习

真实情境中的问题，通常需要运用跨多个学科的知识来解决。STEM领域跨学科的特点，以及与人文、艺术等其他领域的交叉融合，让其具有内在的吸引力和趣味性，将学习者吸引到真正的挑战中来。未来五年，联邦政府将加大力度支持有效的跨学科STEM教育实践与项目，以及相关政策的研究、制定和推广;通过实习、奖学金和其他培训的方式及机会，加强对学生在STEM领域研究跨学科问题的支持;加强STEM教师的专业发展，尤其是针对跨学科教学方法的培训与提高。

美国国家航空航天局(The National Aeronauticsand Space Administration , NASA)国家航天学院拨款的研究项目，近30年来把全美50个州和2个地区内的学术界、工业界、地方政府、博物馆和非营利组织汇集在一起，成立了850多家合作机构。通过学生奖励制度和对高等教育项目的支持，鼓励开展跨学科的实践活动，吸引大量学生参与STEM职业，以培养下一代航空航天人员