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（1）

陈鹏^1,2田阳^2,3刘文龙¹

(1.首都师范大学教育学院，北京100048;2.北京师范大学教育学部，北京100875;3.江苏开放大学互联网教育智能技术研究院，江苏南京210036)

摘要：随着全球经济、科学技术、地缘政治等的快速变化与发展，科技创新越来越成为引领世界格局变化的重要因素之一，创新成为世界各国的核心竞争力之一。美国一直致力于维护其全球科技创新的霸主地位，先后发布了多个STEM教育相关政策，意在加强科技创新领域的人才培养，保持其在全球科技创新领域的核心位置。2018年12月3日，美国白宫发布了STEM教育新的五年战略计划—“北极星计划”，它将成为美国创新人才培养的驱动力量。该报告以“所有美国公民都将终身受益于高质量的STEM教育’，为愿景，从广度和深度上提出了:未来五年，每个美国人都应掌握基本的STEM概念、弥补以往欠缺的学生进行STEM有效学习、鼓励学生从事STEM职业这三大战略目标;并从发展和丰富战略伙伴关系、促进跨学科交叉融合、推进信息素养和计算思维教育、建立透明和问责的管理机制四条路径，指导政策制定者、研究人员、教育者、行业领导者等，开展STEM教育实践。通过分析该报告内容，结合我国STEM教育现状和发展诉求，提出以下建议:构建符合中国特色的STEM教育生态系统;成立国家STEM教育委员会;鼓励跨学科交叉融合，培养全面发展的4C人才;以STEM教育培育跨界思维和促进知识应用与融通;加强计算机科学教育，培养计算思维;建立STEM教育监管和评价机制。

关键词：STEM;科技创新;科学教育;人才战略;北极星计划;计算思维;4C人才

1、引言

2018年12月3日，白宫和美国STEM教育委员会(The Committee on STEM Education，CoSTEM)联合发布了《制定成功路线:美国STEM教育战略》报告(Charting a Course for Success:A meraca’、Strategyfor STEM Educcztaon)本文以下简称《STEM教育战略》，提出了美国STEM教育2019-2023的五年战略计划，得到了社会各界的广泛关注。((STEM教育战略》除了在未来五年内指导联邦政府各机构的行动之外，还将帮助政策制定者、研究人员、教育者、行业领导者以及更广泛的公众，有效开展STEM教育实践，成为引航美国STEM共同体走向成功的“北极星”。因此，该战略计划又被称为“北极星计划”。

多年来，美国白宫一直把STEM教育作为实现国家安全、人工智能、网络安全、量子信息科学先进制造业等领域持续进步和领先的核心要素，先后制定并发布相关计划，提出拥有优质的STEM教育，是助力美国领航全球科技创新的动力和在国际竞争中保持优势地位的保障。因此，STEM教育受到了美国社会各界的广泛认可，得到了联邦教育部、国防部等近20个机构的支持，形成了全国一盘棋的联动机制和特有的STEM教育生态系统，为美国培养了大量的科技创新人才，成为助力美国科技创新持续领航世界的主要因素之一。

人类正面临着新一轮科技革命的挑战，未来经济与社会的发展，智能技术等将是这场科技革命的主角，从大数据、云计算、物联网到人工智能，从5G建设到量子通信，甚至未来的6G网络等，都函需科技创新的原动力。未来竞争的核心是科技竞争，科技竞争归根结底是人才的竞争。当前，中美贸易争端使得两国在科技创新领域的竞争更加激烈。白宫在此时间节点推出了未来五年的STEM教育战略，意在强化美国在科技创新领域的人才培养质量，即通过领航全球STEM教育，保持其在科技创新领域的全球霸主地位。STEM教育无疑将会在这些领域扮演极其重要的角色，在大量培养与输出人才的同时，还会输出科技创新动力。

因此，面对全球科技创新发展所引发的人才培养竞争态势，为确保我国在新一轮科技革命中占据有利位置，我们必须加快科技创新人才培养生态系统的建设，进一步推动教育体制与机制改革，重视STEM教育的开展，以赢得全球科技创新人才培养的制高点。这也是我们关注、解读美国最新STEM教育战略计划的宗旨所在。

2、美国STEM教育的发展现状

STEM教育起源于美国，1986年发布的《本科的科学、数学和工程教育》( Undergraduate Science ,lYlathematacs and Engineering Education)报告，就针对大学本科教育中存在的问题，提出了要重视科学、数学和工程教育，为国家的发展做好准备。此后，美国历届政府都非常重视STEM教育，并出台了一系列的政策和政府报告，推动STEM教育的发展，其中包括奥巴马政府的《STEM教育五年战略计划》(2014一2018)美国联邦政府强调，应该让所有年龄、背景、社区和不同职业的美国人都能接受高质量的STEM教育，并加大对STEM教育的经费投入，支持建设涵盖适合所有年龄段和不同学习环境的STEM教育活动;企业、非营利组织和专业协会也开展了众多支持STEM教育的项目，整个STEM生态系统的组织机构都在努力改进STEM教育和培训。

根据美国国家科学委员会(National ScienceBoard,NSB ) ((2018年科学与工程指标》(Science andEngineering Indicators 2018)}'s}中数据表明:美国公民的STEM基础技能在过去20年中虽略有提高，但仍落后于许多国家;美国巧岁青少年在数学技能方面的得分仍然低于国际平均水平，科学技能方面略高于国际平均水平。最近一项对即将进入大学的高中生的测试结果表明，只有20%的学生具备STEM专业所需的知识和能力基础。

此外，美国科学和工程相关专业的大学毕业生仅占全球的10%，而整个国家对STEM相关专业毕业生的需求仍在持续增长；STEM教育在性别、种族、地区仍存在着不平等或发展不均衡的现象，并不是所有美国人都有享受平等的STEM教育机会。

因此，联邦政府以“所有美国公民都将终身受益于高质量的STEM教育”为愿景，联合多个部门和组织，制定了新的《STEM教育战略》，其计划通过与学习者、家庭、教育工作者、社区领袖和雇主的全国性合作，加强联邦政府对公平和多样性、基于证据的实践以及与国家STEM共同体合作的承诺。

3、美国STEM教育发展的战略目标

《STEM教育战略》基于美国联邦政府提出的“所有美国人都将终生接受高质量的STEM教育，美国将成为STEM文化、创新和就业领域的全球领导者”这一宏伟愿景，制定了未来五年的三大战略目标。

3.1、为培养STEM素养夯实坚实的基础

该报告提出，具备STEM素养的公民，将更有能力应对快速的技术变革并能为参与社会建设做更好的准备。如果所有公民都能在STEM教育中受益，国家将会更加强大。即使对那些可能永远不会从事与STEM相关工作的人来说，理解STEM概念、适应和使用STEM相关技术，也已经成为公民融入现代社会的先决条件。

一个人是否具备STEM素养，往往取决于其是否能够获得高质量的、终生受益的STEM教育。STEM教育能够培养人们在任何领域、不同情境中思考和问题解决的技能，能够更好地帮助人们在个人健康和生活、娱乐、交通、网络安全、财务管理甚至是子女教育等方面，做出明智的选择。接受过STEM教育的人，将更有能力进行深思熟虑的分析和问题解决，从而应对快速的技术变革，并提出创新性的解决方案。因此，《STEM教育战略》强调，美国在未来五年要为培养公民的STEM素养夯实坚实的基础，以保障每个公民都能拥有掌握STEM概念的机会与能力。

可见，这一目标再次强化了STEM教育的地位和价值，其将成为所有美国公民参与的一项具有“义务教育”性质的教育内容。国家将通过各种手段保证公民享有公平的、可触及的STEM教育，促进其从一般的通识教育发展为全民素养教育，从而全面提升国民素质。

3.2、增强STEM教育多样性、公平性和包容性

只有当社会所有成员都能公平地接受STEM教育，才能真正实现培养全民的STEM素养。大量的研究表明，在性别、种族、社会经济地位、区域、宗教等方面，具有多样性的企业与组织，对人才提供了更具包容性的环境，能够有利于职员发挥出更强的生产力和创造力，获得更优绩效。目前，美国城市、郊区和农村在人力、物力和财力分配方面的差异，阻碍着“人人接受高质量的STEM学习”这一目标实现，从而导致黑人或非洲裔美国人、西班牙裔或拉美裔美国人、美国印第安人或阿拉斯加原住民在STEM领域从业的比例，远远低于他们在整个劳动力市场的比例。西班牙裔、印第安人等少数族裔学生(亚裔除外)，在获得STEM相关学位后，仅有30%能顺利进入STEM工作领域。

同时，当前无论是在STEM教育群体还是STEM工作领域中，都存在显著的性别差异，女性获得STEM学士学位的比例低于男性，尤其是在工程学领域。在过去10年中，女性在STEM行业中的比例低于25%，从事计算机和工程等职业的女性比例较其它领域明显偏低。在STEM人才缺失的背景下，

3.3、为未来STEM就业做好准备

具备STEM知识和能力的多样化人才，对国家关键领域，如农业、能源、医疗、信息与通讯技术、制造、运输和防御，以及人工智能和量子信息科学等的创新至关重要。无论是接受高等教育的从业者，还是不需要高等教育背景的技术领域工作的从业者，国家都要为其创造更多的STEM学习机会。

2000年以来，美国在STEM领域授予的学位数量有所增加，但在计算机科学、数据科学、电气工程和软件开发等领域，仍然存在劳动力短缺的问题在一些受益于STEM培训但不需要大学学历的就业领域，同样也存在着相似的问题。近年来，对高级职业人才的迫切需要，正促使政府在政策举措中，重视加强高等教育中数学和科学课程实施，以此作为提升STEM员工素质的手段。但现实情况表明，通过增加STEM学科数量与学科难度，来扩充STEM劳动者，似乎收效甚微。众多研究结果证明，学生的STEM专业抉择是在基础教育阶段而非高等教育阶段发生的。因此，通过增强中小学生对STEM的兴趣与价值认同，来引导其未来STEM职业选择，逐渐成为研究者关注的焦点。基于此，《STEM教育战略》指出，美国未来五年的另一大目标，是需要通过创造真实的学习经验，鼓励学习者未来从事STEM职业，并为其走向STEM岗位提供条件。

未来社会人类的生存注定离不开科学技术，每一个人都要懂得STEM专业领域的知识，这是时代发展的必然结果。正因为这样，政府通过鼓励全民进行STEM学习，促进人们参与STEM领域就业，有利于持续稳定地向科技创新领域输送优秀人才，以不断促进整个国家经济、社会等稳定持续发展。