澳大利亞實(shí)施STEM教育的經(jīng)驗(yàn)述評(píng)

萬鑫 陳凱 林佳依

在澳大利亞《STEM學(xué)校教育國家戰(zhàn)略2016—2026》（下文簡(jiǎn)稱《澳大利亞STEM國家戰(zhàn)略》）背景下，昆士蘭州提出STEM發(fā)展路線圖，關(guān)注STEM課程開發(fā)、STEM教師培養(yǎng)和STEM學(xué)習(xí)三個(gè)層面的籌備，旨在提高當(dāng)?shù)氐腟TEM教育，培養(yǎng)STEM的科技人才，來滿足社會(huì)的需求。這種模式對(duì)我國當(dāng)今工程教育課程改革具有借鑒意義。

《澳大利亞STEM國家戰(zhàn)略》的概況

1.提出背景

澳大利亞的產(chǎn)業(yè)調(diào)查顯示，STEM素養(yǎng)日益成為澳大利亞企業(yè)關(guān)注雇員所需的核心能力，對(duì)于促進(jìn)國家創(chuàng)新和提升國民生產(chǎn)力而言非常重要。為發(fā)展幼兒與中小學(xué)STEM教育，澳大利亞政府提出基礎(chǔ)教育階段應(yīng)側(cè)重于培養(yǎng)兒童的學(xué)習(xí)興趣與好奇心，并夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)，在學(xué)習(xí)過程中注重提升科學(xué)素養(yǎng)，依據(jù)以上理念頒布了多項(xiàng)政策。2015年頒布的《澳大利亞STEM國家戰(zhàn)略》為澳大利亞發(fā)展STEM基礎(chǔ)教育提供了一份綜合全面的計(jì)劃。除此之外，《激勵(lì)所有澳大利亞人發(fā)展數(shù)字素養(yǎng)》與《國家創(chuàng)新與科學(xué)議程》通過各類項(xiàng)目與專項(xiàng)撥款，配合國家數(shù)字技術(shù)課程的實(shí)施，引領(lǐng)幼兒與中小學(xué)STEM教育的實(shí)踐性發(fā)展，旨在通過學(xué)前教育階段的STEM項(xiàng)目提升兒童興趣，并強(qiáng)調(diào)中小學(xué)STEM教育需夯實(shí)理科課程基礎(chǔ)知識(shí)。

2.基于STEM教育的五個(gè)行動(dòng)領(lǐng)域

針對(duì)當(dāng)前STEM的現(xiàn)狀和要求，澳大利亞政府也需要在國家的某些特定領(lǐng)域做出行動(dòng)，力求改變當(dāng)前STEM力量不足的現(xiàn)況?！栋拇罄麃哠TEM國家戰(zhàn)略》關(guān)注以下五大領(lǐng)域：

（1）增強(qiáng)STEM教育的監(jiān)控與提早干預(yù)。在澳大利亞，很多學(xué)生對(duì)STEM感興趣，但是并沒有轉(zhuǎn)化為參與STEM的行動(dòng)力，導(dǎo)致最終與STEM職業(yè)無緣。此外數(shù)學(xué)在STEM學(xué)科之中屬于基礎(chǔ)學(xué)科，大多數(shù)在3年級(jí)數(shù)學(xué)素養(yǎng)偏低的學(xué)生無法獲得可持續(xù)發(fā)展，到9年級(jí)會(huì)更落后于其他人，導(dǎo)致進(jìn)入大學(xué)后難以攻讀許多的工程學(xué)位。所以需要更廣泛地監(jiān)控學(xué)生STEM學(xué)習(xí)進(jìn)程，有必要對(duì)他們采取早期干預(yù)手段，為他們以后的STEM生涯之路打好基礎(chǔ)。

（2）關(guān)注STEM教師發(fā)展。高質(zhì)量的教學(xué)是提升學(xué)生 STEM參與度的關(guān)鍵，而STEM教師必須具備支持學(xué)生學(xué)習(xí)STEM的學(xué)科知識(shí)、思維、能力和自信心。澳大利亞的相關(guān)研究顯示，一些小學(xué)教師缺乏教科學(xué)和數(shù)學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)，不能有效地支持STEM教學(xué)。澳大利亞各地都在開展支持STEM教師發(fā)展的重要活動(dòng)，目前關(guān)注點(diǎn)主要放在推廣卓越STEM教師示范做法，以及實(shí)施國家職前STEM教師教育標(biāo)準(zhǔn)，并且增加STEM教師的職業(yè)吸引力以鼓勵(lì)更多優(yōu)秀人才進(jìn)入STEM教師隊(duì)伍。

（3）拓展校內(nèi)優(yōu)質(zhì)的STEM教育機(jī)會(huì)。學(xué)校通過有效的課程資源、教學(xué)方法和評(píng)價(jià)體系，促進(jìn)學(xué)生積極參與STEM學(xué)習(xí)，并不斷改善課堂學(xué)習(xí)結(jié)果。這些優(yōu)質(zhì)的STEM教育機(jī)會(huì)包括提升學(xué)生STEM相關(guān)學(xué)科知識(shí)的資源，以及問題解決和批判性思維的能力。

（4）促進(jìn)學(xué)校與高等教育、社會(huì)企業(yè)的有效合作。澳大利亞的STEM教育由國家層面做出努力，集合社會(huì)力量在STEM社會(huì)經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。目前已經(jīng)有大量合作項(xiàng)目集合了中小學(xué)、企業(yè)和高?？蒲性核呐?，支持學(xué)生參與STEM學(xué)習(xí)。澳大利亞還加大政府層面的協(xié)調(diào)力度，以擴(kuò)大這些合作計(jì)劃的覆蓋面。

（5）試圖構(gòu)建專業(yè)化機(jī)構(gòu)推動(dòng)STEM。澳大利亞試圖在州一級(jí)層面更好地進(jìn)行STEM的教育和推廣協(xié)調(diào)，推動(dòng)專業(yè)化機(jī)構(gòu)支持STEM教育的政府策略，表現(xiàn)政府部門對(duì)來自民眾的STEM發(fā)展意見的反饋與改良實(shí)踐。

那么澳大利亞在州一級(jí)如何推進(jìn)STEM教育呢？后文以昆士蘭州為例詳細(xì)介紹。

昆士蘭州的現(xiàn)狀

昆士蘭州注重STEM教育，有較深的歷史淵源。1996年，昆士蘭大學(xué)便意識(shí)到科學(xué)力量的重要性，在全校范圍內(nèi)開展了針對(duì)工程教育的課程改革，試圖找到一種工程教育和工程實(shí)踐相結(jié)合的新型課程體系。經(jīng)過不斷的探索與努力，2012年3月該課程體系被英國皇家工程院遴選為國際典范，被譽(yù)為世界上最好的工程教育實(shí)踐之一。

在1992年到2012年的20年間，進(jìn)入12年級(jí)的澳大利亞學(xué)生總體數(shù)量增加了16%，但是學(xué)習(xí)科學(xué)和數(shù)學(xué)的學(xué)生卻下降了8%，更多的學(xué)生選擇了非科學(xué)的學(xué)科。性別方面，到2015年昆士蘭州選擇STEM科目的11年級(jí)和12年級(jí)學(xué)生人數(shù)超過20萬人，其中48%是女性，52%是男性。

20世紀(jì)90年代以來，很多澳大利亞在職教師并沒有傳統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)科背景，三分之一以上的中學(xué)科學(xué)教師沒有接受過實(shí)質(zhì)性的大學(xué)物理教育。因此，STEM教育目前面臨的挑戰(zhàn)來自學(xué)生參與度、實(shí)現(xiàn)卓越水平教學(xué)目標(biāo)和教師現(xiàn)有能力等方面。

根據(jù)昆士蘭州STEM官方數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，23%的小學(xué)教師沒有接受過數(shù)學(xué)或計(jì)算方面的高等教育，26%的教師表示他們?cè)谌魏我粋€(gè)領(lǐng)域均沒有接觸過科學(xué)研究，80%的數(shù)學(xué)教師并非數(shù)學(xué)專業(yè)出身，在昆士蘭州中只有19%的中學(xué)教師具有大學(xué)水平的STEM能力，缺乏合格的科學(xué)教師很難培養(yǎng)出具有優(yōu)秀STEM技能的畢業(yè)生。就目前政策而言，申請(qǐng)就讀教育學(xué)位的唯一要求是12年級(jí)的英語和數(shù)學(xué)成績(jī)，導(dǎo)致很多教育學(xué)專業(yè)的畢業(yè)生沒有接受過系統(tǒng)的科學(xué)教育，這種現(xiàn)象在小學(xué)科學(xué)教師中尤為普遍。

昆士蘭州STEM教育路線

為加強(qiáng)STEM教育水準(zhǔn)，提高STEM教學(xué)力量，澳大利亞政府從學(xué)生、學(xué)校、企業(yè)、科學(xué)教師四個(gè)層面以及國家和地區(qū)兩個(gè)方向，制定了發(fā)展STEM的實(shí)施策略（見下表），展現(xiàn)了澳大利亞政府對(duì)STEM相關(guān)教育的重視與改善的決心。

在此實(shí)施策略指導(dǎo)下，昆士蘭州擬定了STEM教育路線圖（如下圖）。

昆士蘭州關(guān)于STEM戰(zhàn)略計(jì)劃取得的成效

昆士蘭州政府的STEM戰(zhàn)略計(jì)劃主要是為了提升學(xué)生的參與度，同時(shí)解決STEM教師專業(yè)發(fā)展問題。州政府在2016年發(fā)布舉措，要獲得昆士蘭州的教育學(xué)學(xué)位，需要在科學(xué)、英語和數(shù)學(xué)三方面共同取得良好的成績(jī)。

雖然這項(xiàng)戰(zhàn)略計(jì)劃取得效果需要的時(shí)間較長(zhǎng)，但有助于對(duì)科學(xué)教師素養(yǎng)方面產(chǎn)生根本性的改善，而且準(zhǔn)許每個(gè)州立學(xué)校都可以聘用專業(yè)STEM教師。在課程設(shè)置和實(shí)施方面，確保每所州立學(xué)校都可以由專業(yè)STEM教師提供數(shù)字技術(shù)課程，包括編碼和機(jī)器人技術(shù)的教學(xué)等。

為推進(jìn)科學(xué)的普及化，澳大利亞將幼兒STEM教育納入2015年12月7日發(fā)布的《國家創(chuàng)新與科學(xué)議程》中?！秶覄?chuàng)新與科學(xué)議程》是澳大利亞面向未來，為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，支持創(chuàng)新的重要戰(zhàn)略性文件，提出四年內(nèi)撥款11億澳元（約52.4億元人民幣）支持24項(xiàng)舉措。這24項(xiàng)舉措的其中一項(xiàng)即為“提高所有澳大利亞人的數(shù)字與STEM素養(yǎng)”。該項(xiàng)舉措包括若干行動(dòng)計(jì)劃，其中在幼兒STEM教育方面的行動(dòng)包括澳大利亞早期學(xué)習(xí)STEM試點(diǎn)、“讓我們一起計(jì)算”項(xiàng)目和“小小科學(xué)家”項(xiàng)目。這幾個(gè)行動(dòng)計(jì)劃和澳大利亞教育與培訓(xùn)部于2009年發(fā)布的《早期學(xué)習(xí)框架》保持一致。

澳大利亞科學(xué)院一直致力于改善科學(xué)教育，并成功地獲得了澳大利亞政府的支持，開發(fā)和推廣STEM科學(xué)。同時(shí)，澳大利亞政府設(shè)立了彼得·多爾蒂獎(jiǎng)，即杰出的STEM教育獎(jiǎng)，以此來鼓勵(lì)學(xué)生參加STEM科學(xué)活動(dòng)，力求激發(fā)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新精神。澳大利亞政府也支持科學(xué)家積極地通過電視、廣播或社交網(wǎng)絡(luò)等媒體來講述他們的科學(xué)故事，增強(qiáng)大眾對(duì)于科學(xué)的認(rèn)知水平;鼓勵(lì)大專院校主辦公開講座以及研討會(huì)，以此來增加公眾的參與度與興趣。昆士蘭州民眾對(duì)這些活動(dòng)非常感興趣，一般會(huì)響應(yīng)號(hào)召去參加。

而且昆士蘭州政府已制定了多項(xiàng)措施來發(fā)展本州的知識(shí)密集型行業(yè)，其中一項(xiàng)舉措是建立更加廣泛的校企合作關(guān)系。在學(xué)校和行業(yè)之間建立伙伴關(guān)系，這是一個(gè)優(yōu)化和共享知識(shí)的重要策略。2004年，昆士蘭州政府確立了工業(yè)學(xué)校計(jì)劃，延續(xù)至今。這是一個(gè)以知識(shí)轉(zhuǎn)移為目標(biāo)的戰(zhàn)略政策，包含多個(gè)部門（即公立學(xué)校、天主教學(xué)校和私立學(xué)校）以及全球和地方學(xué)校行業(yè)合作伙伴都參與其中，過程中需要對(duì)學(xué)生的STEM學(xué)習(xí)進(jìn)行全面追蹤（包括受過高等教育的學(xué)生和那些直接進(jìn)入技術(shù)行業(yè)工作的人），應(yīng)用合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)對(duì)他們進(jìn)行詳盡的關(guān)注與引導(dǎo)。昆士蘭州周圍有25%的學(xué)校開設(shè)了跨行業(yè)合作，涉及行業(yè)包括：航空航天業(yè)、制造工程、建筑礦產(chǎn)、能源和旅游業(yè)等，力圖促進(jìn)學(xué)校和多行業(yè)的交融與共同進(jìn)步。

STEM教育面臨的挑戰(zhàn)

昆士蘭州的STEM教育雖然取得了一定成效，但依然存在著許多的挑戰(zhàn)。從根本上講，昆士蘭州的STEM現(xiàn)況得到了好轉(zhuǎn)，但未發(fā)生明顯改變，其中存在的問題，很值得去思考與解決。

1.如何在STEM中改善學(xué)生成績(jī)

有關(guān)STEM學(xué)生成績(jī)的文獻(xiàn)提出了幾個(gè)值得關(guān)注的問題：

（1）鄉(xiāng)村學(xué)生的表現(xiàn)水平大多低于市區(qū)學(xué)生，這也反映了大多國家的普通問題：教育資源的不均衡分布，很多偏遠(yuǎn)地區(qū)難以普及科學(xué)教育。

（2）昆士蘭州學(xué)校日益擴(kuò)大的差距與社會(huì)經(jīng)濟(jì)背景有關(guān)，往往在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大城市學(xué)校會(huì)優(yōu)先獲得更好的教育資源。比如昆士蘭州立大學(xué)的STEM教育正如火如荼地進(jìn)行，可是很多地方大學(xué)卻并沒有開展該項(xiàng)目。

（3）就讀高級(jí)STEM課程的12年級(jí)學(xué)生的百分比多年來一直在下降，這和學(xué)生對(duì)STEM的認(rèn)識(shí)不足有關(guān)，也與STEM學(xué)科課程的難度和特點(diǎn)有關(guān)。因此，科學(xué)課程的難度與結(jié)構(gòu)需要課程制定者做出一定的調(diào)整與改良。

（4）成績(jī)優(yōu)異的學(xué)生，特別是女生，很多沒有優(yōu)秀的數(shù)學(xué)成績(jī)，她們往往更加擅長(zhǎng)文科與記憶性內(nèi)容的學(xué)習(xí)，這就導(dǎo)致了即使了擁有高學(xué)歷的畢業(yè)生，也有可能沒有相應(yīng)的學(xué)科基礎(chǔ)。

2.如何建立STEM教師隊(duì)伍

經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織注意到澳大利亞科學(xué)和數(shù)學(xué)教師的供給不足。研究表明這是一個(gè)困擾已久的問題，大約60%的中學(xué)教師是女性，越來越多的男教師退出STEM教師行業(yè)，同時(shí)引進(jìn)男教師的比例也持續(xù)下降，性別的失衡會(huì)加大建立STEM科學(xué)教師隊(duì)伍的難度，畢竟很多情況下不同性別對(duì)于科學(xué)學(xué)科的認(rèn)識(shí)是不同的。同時(shí)，學(xué)科比例不均衡的問題也很突出，職前教師往往會(huì)偏愛生物科學(xué)和通識(shí)科學(xué)，選擇化學(xué)、物理等學(xué)科的職前教師較少，職前生物科學(xué)教師幾乎是化學(xué)職前教師數(shù)量的兩倍，是職前物理教師數(shù)量的三倍。STEM科學(xué)講究的是跨學(xué)科的融合發(fā)展，沒有合理的學(xué)科教師比例，極易造成STEM教育發(fā)展的不均衡，導(dǎo)致STEM教育難以快速發(fā)展。

3.如何深入思考STEM課程

STEM教育的要素之一是課程。它圍繞離散的學(xué)習(xí)領(lǐng)域構(gòu)建，需要在整個(gè)學(xué)習(xí)中整合明確的STEM學(xué)習(xí)進(jìn)度。當(dāng)前昆士蘭州的STEM教育還有諸多不足，因此規(guī)劃STEM課程也面臨著一些挑戰(zhàn)。

第一，STEM被認(rèn)為是一種有意義的跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方法。學(xué)校應(yīng)該解決STEM的學(xué)科偏重問題。到目前為止，澳大利亞的教育重點(diǎn)是“M”（數(shù)學(xué)）。課程的設(shè)置和評(píng)估的模式向?qū)W校傳達(dá)了STEM未被完全接受的信息。

第二，選擇每個(gè)學(xué)科的內(nèi)容以及重點(diǎn)放在哪里。STEM的每個(gè)組成包括多個(gè)子學(xué)科。在科學(xué)領(lǐng)域，有傳統(tǒng)的生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)以及其他分支，但這些可分為多個(gè)相當(dāng)大的領(lǐng)域。例如，生物學(xué)包含分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、小規(guī)模的遺傳學(xué)和更大規(guī)模的動(dòng)物學(xué)、生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)。所以設(shè)計(jì)者需要考慮這種復(fù)雜的學(xué)科和子學(xué)科模式能否適用于STEM課程教學(xué)并融入其中。

第三，考慮在STEM中科學(xué)和技術(shù)方面的更新。科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展速度不斷加快，很快會(huì)有全新的子學(xué)科出現(xiàn)，且隨著我們對(duì)周圍世界的理解加深，學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化，所以需要不斷更新教學(xué)內(nèi)容?？傊?，如果STEM教育要真正實(shí)施，課程設(shè)計(jì)者必須解決這些問題，并確定每個(gè)學(xué)科所需的知識(shí)和技能，以適應(yīng)未來學(xué)科知識(shí)和范圍的變化。課程設(shè)計(jì)必須考慮整個(gè)課程的有限空間，而且評(píng)估系統(tǒng)必須反映STEM教育的廣度。

反思和啟示

我國于2017年發(fā)布的《中國STEM教育白皮書》更注重“人才”“課程”“技術(shù)”“教師”“產(chǎn)業(yè)”等關(guān)鍵詞。聯(lián)系白皮書對(duì)中國STEM教育現(xiàn)狀的分析，對(duì)比昆士蘭州的戰(zhàn)略經(jīng)驗(yàn)，可發(fā)現(xiàn)中國STEM教育存在與之類似的問題：

（1）我國STEM教育雖然目前呈現(xiàn)一個(gè)非常繁榮的發(fā)展態(tài)勢(shì)，但是我們還缺少國家頂層的設(shè)計(jì)，官方組織的參與力度不夠。

（2）師資方面也與昆士蘭州相似，大多STEM教師是數(shù)學(xué)或者科學(xué)教師兼職，并未受過STEM方面的專業(yè)學(xué)習(xí)。由于我國的大學(xué)沒有培養(yǎng)STEM教師的專業(yè)，導(dǎo)致專門從事STEM教育方面的人才很少。

（3）STEM課程強(qiáng)調(diào)的是跨學(xué)科融合，講究科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的內(nèi)在邏輯聯(lián)系，但我國和昆士蘭州在STEM課程建設(shè)都處于起步階段，昆士蘭州主要關(guān)注數(shù)理科學(xué)層面，而我國的STEM大多限制在機(jī)器人技術(shù)和創(chuàng)客層面，并非全方位的融合，學(xué)科之間難以做到有機(jī)串聯(lián)。

不過澳大利亞給予各個(gè)州結(jié)合自身實(shí)際發(fā)展STEM教育的自主權(quán)，值得我國借鑒——需要各省市從地方特色發(fā)展、區(qū)域經(jīng)濟(jì)的需要出發(fā)，研發(fā)出本土化STEM教育計(jì)劃。此外，我國社會(huì)聯(lián)動(dòng)機(jī)制不夠健全，也需要“政府部門—中小學(xué)—社會(huì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)—科技企業(yè)”的聯(lián)合，孤軍作戰(zhàn)對(duì)STEM教育的發(fā)展貢獻(xiàn)有限。

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