赵塞纳　黄宝珠　杜永军等（编译）

编者按：2018年12月3日，特朗普政府颁布了《绘制成功之路：美国STEM教育战略》（Charting a Course for Success： Americas Strategy for STEM Education）。该战略由美国国家科学和技术委员會下属的STEM教育委员会发布，旨在让所有美国人终生享有高质量的STEM教育，力求将美国打造成STEM扫盲、创新和就业方面的全球领导者。报告分为三部分：第一部分介绍了美国STEM教育战略的行动纲要、发展愿景、发展目标、行政举措;第二部分介绍了美国STEM教育战略如何走向成功，如何利用学科融合吸引学员，如何培养学员的计算机素养;第三部分介绍了美国STEM教育战略如何以透明和问责的方式运作，相关部门如何合作。鉴于篇幅，本刊将此报告编译为三节，此为第一节。

美国国家科学和技术委员会（The National Science and Technology Council，NSTC）是制订有关协调联邦内不同机构间的科学与技术研究政策的主要部门。NSTC的主要目标是确保有关科学技术的政策、决策和项目符合总统规定的要求。NSTC制定研究和发展战略，再由联邦机构进行协调，旨在实现多个国家目标。NSTC的工作是由委员会组织下达的，并负责监督在科学技术方面的小组委员会和工作组。

科学和技术政策办公室（The Office of Science and Technology Policy，OSTP）是在1976年《国家科技政策、组织与重点领域法》的支持下，针对国家安全、国土安全、公共健康、外交关系、环境、技术恢复、资源利用等项目，向总统和总统办公室提供有关科学、工程、经济和技术方面的建议而成立的部门。OSTP跨部门协调科技政策，协助行政管理部门和预算局进行年度审核和分析研发预算，并为总统下达的重大政策、计划和联邦政府项目提供科学技术判断和分析方面上的依据。

STEM教育委员会（the Committee on STEM Education，CoSTEM）是依照2010年出台的《美国竞争再授权法》（the American COMPETES Reauthorization）中第101条而成立的。根据该法，CoSTEM审查联邦机构的STEM教育项目、投资和活动，并开展自评以确保项目有效可行;与管理预算办公室协调整个联邦机构的STEM教育项目、投资和活动;全面实施STEM教育战略计划，每五年更新一次。STEM教育联邦协调小组委员会（Federal Coordination in STEM Education，FC-STEM）为CoSTEM提供咨询和帮助，促进战略计划的制定和实施。

本文提出了联邦政府的STEM教育五年战略计划，该计划的提出是基于对未来的展望——所有美国人终身享有高质量的STEM教育，美国成为STEM扫盲、创新和就业方面的全球领导者。因此，该计划增强了联邦政府教育政策的公平性及多样性，并让学习者、家庭、教育工作者、社区和企业雇主在全国性合作中，参与到STEM社区项目中去。除了指导联邦政府的活动和投资，计划还旨在指导更广泛的社区团体活动，最终实现本计划中的目标。

一、行动纲要

美国自建国以来，STEM学科一直是人们发现科学和技术进步的源泉，帮助美国成为世界上最具竞争力的国家之一。随着全球创新发展步伐的加快，科技人才的竞争也在加快。今天，美国的创新能力和国家的繁荣与安全比以往任何时候都更依赖于一个有效的、具有包容性的STEM教育生态系统。在21世纪的经济发展中，个人的成功也越来越依赖较高的STEM素养，在对技术要求越来越高的世界里，消费者和公民同样也需要具备STEM能力。

STEM教育已经从简单的普通学科学习转变为一种更加综合的和跨学科的学习。这使得STEM教育需要通过实际应用来掌握学术概念，并在学校、社区、职场等正式、非正式环境中练习。它可以培养人的批判性思维、团队合作等能力。STEM素养最好在中小学时就进行培养，因为它们是在职业技术培训、本科课程、研究生培养、日常工作中提高技术技能水平的先决条件。培养美国人的整体数字化素养和增强劳动力STEM相关知识的水平是非常重要的举措，将广泛影响美国整个STEM行业发展。

联邦政府在推动STEM教育方面扮演了关键角色，其与各级利益相关方合作，努力扫清STEM发展的障碍。为实现最终目标，需要实现以下3个目标。

加强STEM基础素养培训，确保每个美国人都有机会学习STEM基本概念，包括计算思维、数字化素养。具有STEM素养的群体将更有能力应对飞速发展的技术变革，并为进入社会做好充分的准备。

提高STEM教育的多样性、公平性和包容性，为所有美国人提供终身学习的机会，尤其是STEM领域中的弱势群体。

为未来STEM劳动力的就业提供便利，帮助受过大学STEM教育的学生和从事不需要4年制学历技术工作的从业者为自身发展做好充分准备。支持受过STEM教育的多样化人才就业上岗以及进入行业关键部门，这些人才是国家创新的基础，对科学发现和创造未来的技术至关重要。

联邦政府以以下4种方式为基础，制定了一套贯穿各领域的办法，每种方式都有具体的目标和联邦政府为实现这些目标而采取的行动。

第一，发展和丰富战略伙伴关系。该方式的重点是加强现有的联系，并在教育机构、企业雇主和社区之间建立新的联系。这意味着将学校、学院、大学、图书馆、博物馆和其他社区资源汇集在一起，建立STEM生态系统，不断拓宽和丰富每个学习者的教育和职业之旅，让他们在当地实习、研究和在职学习的过程中积累经验。战略伙伴关系还意味着探索教育界，将正规和非正规学习融为一体，使学生能够完成核心学术和应用技术课程，为接受高等教育做好准备。这一方式有助于留住对STEM领域感兴趣的学习者，并为公共和私营部门雇主培养高素质人才。

第二，通过学科融合吸引学生。该方式旨在通过关注复杂的现实问题和迎接各种类型的挑战，让学生感到STEM学习的意义。它通过让学习者参与跨学科活动（如基于项目的学习、科学博览会、机器人俱乐部、发明挑战或游戏研讨会）来促进创新和创业，这些活动要求参与者运用不同学科的知识和方法來识别和解决问题。它也可以通过使用新型的、量身订制的教学方法，帮助学生理解其中跟数学相关的问题。另一个目标是让学习者运用多学科知识来解决问题，如通过结合基础数学、统计学和计算机科学的知识来学习数据科学并研究社会问题。这些活动有助于培养学生的STEM知识素养，并提前为快速变化的工作做好准备。

第三，培养计算素养。这条途径认识到数字设备和互联网是如何彻底地改变社会的，并采取了使学习者能够最大限度地适应这一变化的策略。数字扫盲能够为人们提供查找信息、回答问题和分享想法的工具，并且他们需要了解如何负责任和安全地使用这些工具。该方式旨在推动计算思维成为当今关键技能，计算思维不仅只是有效地使用计算设备，而且意味着用数据解决复杂问题。它通过扩大数字平台在教学和学习中的应用，让人们可以随时随地学习。每个人都可以在其中找到最有效的学习方式，而且它可以利用模拟活动或虚拟现实体验吸引人们更努力地学习。这些工具有可能缩小正规教育环境中的成绩差距，并在工作场所提供提高技能的机会。

第四，以透明和问责的方式运作。该方式要求联邦政府保证在STEM方案中公开透明开展各项活动。这样其他STEM利益攸关方可以监管整个项目的运行状况，多方共同努力实现该国家战略的最终目标。

这4种方式试图增强教育工作者、雇主和社区的能力，使各级学习者更好地服务于整个社会，并确保美国在未来成为在全世界STEM扫盲、创新和就业方面的全球领导者。

表1列出了本战略计划下的教育方式和目标，以及拥有STEM教育方案、投资和活动的联邦部门和独立机构。这些圆点标示的是每个机构目前计划通过特派专家来完成的目标，但具体完成情况须视预算限制和其他核准情况而定。

联邦机构集体计划用透明和问责的方式运作，完成以下5个目标：一是在STEM社区中利用和扩展基于现实的实践;二是注重少数群体的参与程度;三是使用通用指标来衡量进度;四是公开提供STEM教育相关程序的性能和结果;五是制定实施计划并跟踪进展情况。

二、STEM教育的愿景

STEM是美国进行技术探索和创新的基础。利用原子的力量将人送上月球和往火星发射探测车;设计出可以联网的便携小型电脑;发明出展示身体内部运作的影像生成设备，并试图利用新技术解码人类基因组。这些惊人的成就不断转变为人类的经验，激励着不同年代的人们去探索未知的领域。同时这些突破为STEM教育和研究提供了强大的公众基础。

随着科技人才的竞争，全球创新的步伐也在加快。现如今，美国的经济繁荣和国家安全取决于其不断进步的科学和技术创新能力。美国的国家创新基础比以往任何时候都要依赖于有效的跨部门合作，通过合作获得STEM教育的发展红利和完成其最终目标——建立STEM生态系统。该系统能够为所有美国人提供终身接受STEM高质量教育的机会。这是让每个人具备基本STEM素养的途径，可以让美国在技术竞争日益激烈的世界中抢先占据和保持领导地位做好准备。

在过去的25年里，STEM教育已经从4个交叉学科的实用集合体发展为对21世纪经济至关重要的知识库和技能集合系统。优质的STEM教育提供了一种跨学科的学习方法，并将严谨的学术概念与实际应用结合在一起，让学生将STEM知识运用在学校、社区、工作和更广泛的世界环境中。STEM教育战略的策划者们将继续扩大教育范围，进一步融合包括艺术和人文学科在内的多学科研究领域。现代STEM教育不仅应锻炼批判性思维、解决问题、高阶思维、设计、推理等技能，还应培养毅力、适应能力、合作能力、组织能力、责任感等行为能力。

美国STEM行业由政府公共部门和私营组织构成，通过多种方式提供教育和培训，并在与经济相关的部门进行研究和开发。STEM教育和培训让学生在学前教育到高中（K-12）、本科生到博士后等阶段通过技术教育、实习、社区大学、再培训项目等方式进行学习。尽管目前美国的学前教育只是州、地方和部落负责的项目，但联邦政府在提供适合的教育方式方面依然发挥着重要作用，如提供和传播最新教育消息，有效开展教学以促进STEM教育发展。联邦政府通过支持劳动力发展项目、高等教育研发项目等措施激发公众创造力并激励下一代STEM学习者不断去研究和学习，从而带动国家研发行业发展。

（一）STEM教育的现状

美国提供了大量STEM领域内的本科和研究生学位，以便进一步开展促进美国繁荣和国家安全的研究。对于那些没有接受过高等教育的人来说，如果他们渴望在职场上取得成功，那么STEM技能将发挥越来越重要的作用。STEM技能，如计算思维、发现并解决问题的能力、创新思维等，对于为生产智能产品、改善医疗保健和保卫国家的团队来说至关重要，这些技能同样在很多领域和工作中都是宝贵的资产。国家的成功需要受过高等教育的现代劳动者和熟练驾驭高科技、数字化和互联网世界的美国人来实现。

国家认识到应该让所有的美国人（不论年龄、背景和职业）都能接受高质量STEM教育，因此整个STEM生态系统内的各组织都在努力改进STEM教育和培训，全国各地都建立了以STEM为重点的学校和非正式学习项目，其中衍生出许多成功的案例：联邦政府的资金支持更广泛的STEM教育活动，不同年龄组和学习背景的人都可以参与学习;不同地区的行业、非营利组织和专业协会也建立了支持STEM学习者的项目。这些成就让我们可以对STEM教育进行有目标的改进，并保持美国在全球的竞争力。

根据美国国家科学委员会（National Science Board）的《2018年科学与工程指标报告》（Science and Engineering Indicators 2018），美国人的STEM基础素养在过去20年中略有提高，但仍落后于许多国家。2006-2015年，美国15岁青少年在数学素养方面的得分低于国际平均水平，在科学技能方面则略高于国际平均水平。而最近一项面向即将进入大学的高中生的素质测试的数据显示，只有20%的学生准备好了学习STEM专业相关课程。在全世界范围内，有两个国家在培养学生STEM素质方面做得很好——在过去15年里，印度和中国授予科学与工程学士学位的数量上超过了美国。这两个国家共提供了占全球科学与工程学士学位总数近一半的学位，印度占25%，中国占22%。相比之下，美国科学与工程学士学位仅占全球总量的10%，但美国雇主对STEM学位毕业生的需求却在持续增长。

在美国，STEM专业毕业生的就业率比其他专业以更快的速度增长，STEM工人比其他领域工人可以获得更高的工资。STEM学位持有者享有更高的收入，无论他们是否从事STEM职业。尽管STEM技能有如此高的价值，但并不是所有的美国人都有平等机会接受STEM教育，或者在STEM领域享有平等地位。妇女、残障人士、部分种族和族裔群体（非洲裔、西班牙语拉丁裔、土著印第安裔、阿拉斯加原住民）在接受科学与工程教育和在相关岗位就业的比例明显偏低。正如指标中所报告的，尽管妇女占总人口的一半，但她们在STEM工作人员中所占比例不足30%。同样，据不完全统计，少数种族和民族群体人口虽占总人口的27%，但其在STEM相关行业的劳动力只占全国STEM劳动力的11%。另外，残障人士和退伍军人在参加STEM教育和职业方面也面临障碍，来自不同地区的美国人也可能会接受不同程度的STEM教育。例如，在缺少基本宽带网络服务的2400万美国人中的83%生活在农村或部落社区。尽管改善STEM教育的可获得性本身并不代表在STEM领域能享受平等待遇，但是教育的公平性、可获得性依然应是国家的基本优先事项。

美国国家科学、工程和医学研究院（National Academy of Science，Engineering and Medicine）十多年的研究表明，为了让学生在未来的工作做好准备，美国STEM教育生态系统建设还面临着更多的挑战。2017年多份联邦战略计划和报告也指出，通过STEM教育实现国家目标，还要重视国家安全、人工智能、网络安全、量子信息科学、先进制造业等领域的教育。毫无疑问，STEM教育一直都是美国的一项重要优先任务。

（二）未来五年的联邦战略计划

本文介绍了联邦政府STEM教育的五年战略计划，并响应了2010年《美国竞争再授权法》第101条的要求。该计划通过与学习者、家庭、教育工作者、社区领导人和雇主的全国性合作，加强了联邦政府计划的公正性、行动效果以及达成与国家STEM社区合作的承诺。除了指导联邦机构在未来5年的行动之外，它还计划成为STEM社区的一颗“北极星”，为该社区群体的成功指明道路。联邦政府鼓励来自全国各地的STEM教育利益相关者通过他们自己的行动来支持该计划，以实现最终目标。

此项战略计划是参与STEM教育生态系统的利益相关者们花费了大量心血后的产物。该战略将联邦机构关于STEM教育项目的重点投资和活动与国家STEM社区的优先项目重新结合起来。因此该计划反映了多个新的重点领域，比如教育与雇主的伙伴关系是以工作为基础的学习和美国成熟技术劳动力发展的重点。它强调了跨学科、跨正式与非正式教育、跨社区建立联系的重要性，强调了创新和开拓教育的重要性、计算思维能力普遍推广的价值、数字教育工具的力量以及具备数字素养的必要性。最后，联邦机构的承诺保证了在执行这一战略和报告进展时结果的透明度和问责制。

此战略计划是基于对未来的展望而制定的，即让所有美国人终身享有高质量的STEM教育，以及让美国通过STEM教育在综合素质、创新和就业方面成为全球领导者。实现这一理想的办法是首先完成以下3个目标：第一是加强STEM基础素养，第二是提高STEM教育的多样性、公平性和包容性，第三是为STEM劳动力发展的未来前景做好准备。

在制订实施计划时，政府可以采取一定的方法来促进多个目标共同推进。例如，以上3个目标都可以通过提高社区对STEM教育的参与度来推进。另外，将计算思维作为所有教育活动的组成部分，这会对其产生广泛的影响。因此该战略建立在以下4种途径方法上：第一是发展和丰富战略伙伴关系，第二是在学科交叉融合上吸引学生，第三是培养计算能力，第四是让执行具有透明性和问责性。

每条途径都包含了一系列目标，这些目标代表了政府的优先项。每个计划都包含了联邦政府的讨论总结、核心思想和推动目标发展的一系列关键行动，而行政摘要则详细说明了各个联邦机构对每项教育目标作出的贡献。各机构将在此战略公布后拟订执行计划，确保其内容具体有效地实行。

三、STEM教育的目标

该计划中的3个目标，为联邦机构的项目投资选择和机构间的协调活动提供了明确的总体指导，可以成为其他STEM教育相关群体的指向标。

（一）为STEM综合素养打下坚实的基础

如果所有美国人都能从STEM教育中受益，那么这个国家就会更加强大。STEM教育为他们提供了一个坚实的基础，让STEM学习者能够充分参与到社会中來，为社会作贡献。STEM素养的发展取决于所有美国人能否终身获得高质量的STEM教育。即使对于那些不从事与STEM相关工作的人群来说，对STEM知识和STEM相关技术的基本理解已经成为现代人全面参与社会的先决条件。STEM教育教授了如何思考和解决问题的能力，而这些能力也可以运用到其他领域。具备STEM素养可以使人们能够在个人健康、营养、娱乐、交通、网络安全、财务管理、教育子女等方面做出更聪明的抉择。具有STEM素养的群体面对问题时能够更冷静、清晰地进行分析，整理并提出有效的解决方案。他们在应对迅速发展的技术变革时，将以陪审员、选民和消费者的身份更好地参与到社会中去。

（二）提高STEM教育的多样性、公平性和包容性

只有当所有社会成员和那些在STEM和就业领域的弱势群体都能公平地享受STEM教育时，国家才能在STEM坚实基础下谋求更多的利益。大量研究表明，在性别、种族、社会经济地位、能力、地理位置、宗教等方面多样的社区，这种重视包容的环境才能够更好地留住人才，更具参与性、生产力、创造力和组织性。

目前，并不是所有的学生都能获得高质量的STEM教育机会，暗藏的偏见是阻碍这一目标实现的一个因素，美国农村、城市与郊区在人力、物力和财力分配上的差异，也大大阻碍了这一目标的实现。非洲裔、西班牙语拉丁裔、土著印第安裔、阿拉斯加原住民等族群在STEM领域工作的比例明显低于他们在其他工作中的总体比例，从事科学与工程等职业的女性比例在美国整体劳动力里也明显偏低。研究发现，如果那些弱势群体也能公平地接触STEM教育，那么更多的发明和专利、创业与教育创新等类似的突破都可以实现。

根据对社区的不完全统计，妇女和少数族群在STEM相关方面也面临障碍。研究发现，尽管美国45%的行业由女性领导，但在过去4年新成立的225家生物技术公司中，只有17家公司由女性领导。

无论地理位置、性别、种族、社会经济地位、是否参过军、父母受教育程度、残障状况、学习程度以及其他社会身份如何，所有美国人都应该有机会掌握STEM相关的技能和方法。这不仅是为了他们自己的成功，也是为了让美国更具竞争力。该计划期望STEM教育在制订和实行禁止歧视等相关政策时，也应体现更加包容和公平的价值观。

（三）让STEM劳动力为未来做好准备

美国多样化的人才有了充实的STEM知识和强大的业务能力，他们就可以更好地为未来工作做好准备。这些人才在保障国家创新和经济的关键领域都是至关重要的，如农业、能源、医疗、信息与通信技术、制造、运输、国防、人工智能、量子信息科学等领域。自2000年以来，虽然STEM领域的学位数量有所增加，但在某些需要STEM学位的领域，如计算机科学、数据科学、电气工程、软件开发等，劳动力短缺现象仍然存在，部分与STEM相关的技术行业领域也存在劳动力短缺的问题。即使许多空缺职位不需要学士学位就可以胜任，但STEM培训可以让人们更具竞争力。让学习者获得STEM相关的技能和方法，他们就会在就业时有更多的选择。这其中也包括在联邦政府工作的职员——210万雇员中有1/7的人需要在STEM领域工作。

只有当美国人拥有强大的STEM基础，当STEM领域的多样性和包容性实现时，美国才能拥有强大STEM劳动力。今天的学生就是未来的劳动力，他们的学习经验将直接影响有多少人决定从事STEM相关职业，以及他们如何为未来工作做准备。联邦政府和其他计划相关方对STEM研发和培训的投资将使许多从事STEM职业的人从中受益。这些投资支持帮助了很大一部分的人员，包括本科生、研究生、技术人员、早期职业研究人员和其他国家STEM相关的劳动力。

四、行政举措为计划奠定基础

特朗普政府已经为奠定计划基础做了诸多举措，例如重新授权NSTC下属的CoSTEM为领导机构，为国家实现该计划的目标提供指导;指示各机构在2020财年财务预算请求中优先考虑STEM相关的劳动力教育和培训;建立统筹全国的劳工委员会，鼓励对工人的教育进行投资;支持并签署了《加强21世纪职业和技术教育法》（Strengthening Career and Technical Education for 21st Century Act）和重新授权《卡尔·D·帕金斯职业和技术教育法》（Carl D. Perkins Career and Technical Education Act），以增加学生在中等教育和高等教育階段后进一步接受高质量技术教育和获得资格认证的机会;发布行政命令，扩大学徒制，改善职业培训项目;指导联邦教育部将高质量STEM教育的覆盖面扩大到K-12阶段的学生;发布行政命令，保护州与地方对教育机构课程管理的控制权。

这些行动反映了自奥巴马时期以来的美国政府认识到STEM教育和培训的重要性它是美国创业就业和经济繁荣的驱动力。政府以这些行动为基础，制定了今后五年的全面战略。