最近，英國國際權威科學期刊《自然》（Nature）與美國權威科普期刊《科學美國人》(Scientific American)合作，在2015年7月15日出版的《自然》期刊上集中推出幾篇從幼兒園到大學的科學、技術、工程和數(shù)學（STEM）方面的文章，并配以非常醒目的封面圖片、名為《培育21世紀的科學家》的封面文章和名為《一種教育》的期刊社論，系統(tǒng)審視了全球STEM教育的挑戰(zhàn)和希望。美國連接在校教育和職業(yè)生涯的期刊《技術》（Techniques）在2015年3月出版了STEM專題（STEM Issue），指出：當STEM教育的重要性和價值已經(jīng)成為教育改革和經(jīng)濟發(fā)展的主要部分時，STEM教育就成為今天的創(chuàng)新，明天的成功。同樣，由美國督導和課程開發(fā)協(xié)會主辦的著名教育期刊《教育領導》（Educational Leadership）在2015年1月出版了題為《全民STEM》（STEM for All）的專題文章。這一切確切地傳遞著這樣一個信息：現(xiàn)在是關注和重視STEM教育的時候了！ 早在近30年前的1986年，美國國家科學基金會（NSF）就發(fā)布了名為《科學、數(shù)學和工程本科生教育》的報告，強調(diào)要加強大學教育并追求卓越，以使美國下一代成為世界科學和技術領導者，并就此向各州、學術機構、私營部門和作為聯(lián)邦機構的國家科學基金會提出諸多建設性建議。這或許是最早提出STEM教育的一份重要文獻（最初的英文縮寫為SME&T）。國家科學基金會在1996年對美國大學科學、數(shù)學、工程和技術教育的十年進展進行回顧和總結，發(fā)表了名為《塑造未來：科學、數(shù)學、工程和技術的本科生教育新期望》的報告，針對新的形勢和問題，對學校、地方政府、工商界等提出明確的政策建議，包括要大力培養(yǎng)K12教育系統(tǒng)中科學、數(shù)學、工程和技術學科的師資隊伍。2007年10月3日，國家科學基金會又發(fā)布了名為《國家行動計劃:應對美國科學、技術、工程和數(shù)學教育體系的重大需求》的報告（以下簡稱《國家行動計劃》），針對面臨的兩項主要挑戰(zhàn)，提出兩個方面的措施：一是要求增強國家層面對K12年級和本科階段的STEM教育的主導作用，在橫向和縱向上進行協(xié)調(diào)；二是要提高教師的水平和增加相應的研究投入。而10月3日這一天正是蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星上天50周年紀念日。此時發(fā)表《國家行動計劃》的目的，就是要向美國朝野警示：50年前的威脅今天正以另外一種形式出現(xiàn)，美國必須時刻不忘加強對學生的STEM教育。這里還須提及的一份重要文獻，是美國總統(tǒng)科技顧問委員會于2010年向美國總統(tǒng)提交的名為《培養(yǎng)與激勵：為美國的未來實施K12年級科學、技術、工程和數(shù)學教育》的報告。該報告的如下表述充分顯示了STEM教育對于美國的戰(zhàn)略意義和積極價值，這在一定程度上也顯示出STEM教育的普遍價值：STEM教育將決定美國未來能否成為世界領袖，能否解決如能源、衛(wèi)生、環(huán)境保護和國家安全等諸多領域的巨大挑戰(zhàn)。STEM教育將有助于培養(yǎng)國際市場競爭所需要的能干且靈活的勞動力。STEM教育將確保美國社會繼續(xù)做出基礎性發(fā)現(xiàn)并提升我們對我們自身、我們的星球和宇宙的理解。STEM教育將造就科學家、技術專家、工程師和數(shù)學家，他們將提出新的思想，制造新的產(chǎn)品并創(chuàng)造出21世紀的全新產(chǎn)業(yè)。STEM教育將為每一個個體提供為獲取足夠生活的薪水，以及為他們自身、他們的家庭和社區(qū)作出決定所必需的技術技能和計算素養(yǎng)。STEM是科學、技術、工程和數(shù)學（Science, Technology, Engineering and Mathematics）的英文單詞首字母的縮寫。我們可以這樣來認識STEM：首先，STEM是分科的，它代表著科學、技術、工程和數(shù)學四門獨立的學科領域；其次，STEM又是整合的，這或許是今天強調(diào)和重視STEM時最為看重的；再次，STEM還是延伸和擴展的。就分科而言，這里以美國中小學各科標準為例予以說明。最早是美國全國數(shù)學教師理事會（NCTM）在1989年公布其《美國學校數(shù)學課程與評價標準》，而后又在2000年公布了新版標準《學校數(shù)學的原則和標準》。隸屬于美國國家科學院的國家研究委員會會（NRC）在1996年發(fā)布了美國第一份《全國科學教育標準》，且在2013年再次公布了標志著美國新一輪科學教育改革的新標準，即《下一代科學標準》（NGSS）。此次新科學標準第一次將工程和技術教育單獨列出并加入到科學教育的標準中，且非常注重跨學科學習和實踐參與，旨在幫助實現(xiàn)科學和工程領域的教育愿景。2000年4月，美國國際技術教育協(xié)會及其下屬的面向全體美國人的技術項目隆重推出《技術素養(yǎng)標準：技術學習之內(nèi)容》的全國性中小學技術教育標準。此外，美國國家科學院于2009年發(fā)布了由國家工程院和國家研究委員會組成之K12年級工程教育委員會提出的研究報告《K12教育中的工程：理解現(xiàn)狀和改進未來》，并提出中小學實施工程教育的三項原則和七條政策建議，其中的建議七提出：國家科學基金會和美國教育部應該支持研究STEM素養(yǎng)的特征和界說。研究者應該不僅要思考科學、技術、工程和數(shù)學的核心知識，還要思考連接這四個學科領域的大概念（big ideas）。這是我們理解科學、技術、工程和數(shù)學作為各自相對獨立的學科的基礎。作為集成戰(zhàn)略的STEM教育并不局限于四門各自獨立的學科，而是更關注其整合的意義和價值。這正如美國瓦利市州立大學（Valley City State University）的STEM教育中心官網(wǎng)在解釋什么是STEM教育時所說：STEM超越其首字母縮寫所意味的，它遠不止于科學、技術、工程和數(shù)學，STEM 教育是關于學生參與的學習，是基于項目的學習，它運用科學探究過程和工程設計過程，是跨學科的，是關于積極學習的，是關于合作與團隊工作的，是關于解決實際問題的，它連接抽象知識與學生的生活，整合過程和內(nèi)容……。美國項目引路(Project Lead The Way, PLTW)機構的觀點更明確了STEM教育的整合特點及其現(xiàn)實意義：STEM教育課程計劃旨在使學生參與以活動、項目和問題解決為基礎的學習，它提供了一種動手做的課堂體驗。學生在應用所學到的數(shù)學和科學知識來應對世界重大挑戰(zhàn)時，他們創(chuàng)造、設計、建構、發(fā)現(xiàn)、合作并解決問題。美國國家科學院出版社于2014年出版的《K12年級STEM整合教育：現(xiàn)狀、前景和研究議程》，對理解STEM教育的整合有了更為全面的認識，認為STEM整合教育遠不是單獨的、定義明確的經(jīng)驗，它包括一系列不同的體驗，涉及一定程度的聯(lián)系。這些體驗可能發(fā)生在一個或幾個課時內(nèi)，貫穿整個課程，體現(xiàn)在單一學科或整個學校中，包含于校外活動中；認為通過對STEM整合方案的研究獲得如下三點重要啟示：整合必須明確，支持學生學習單個學科的知識，整合并不一定越多越好。同樣，從目前發(fā)展的情況看，STEM教育本身也在不斷擴展和延伸。首先，STEM教育發(fā)端于美國，但現(xiàn)在已經(jīng)不斷地出現(xiàn)在其他國家的教育改革中。如英國教育與技能部早在2006年就發(fā)布過《科學、技術、工程和數(shù)學計劃報告》（The Science, Technology, Engineering and Mathematics Programme Report），英國代表教育之科學團體（SCORE）機構在2010年發(fā)布了一份三次專業(yè)發(fā)展活動的總結報告《STEM提供者的變革性課程》（The Changing Curriculum for STEM Providers）；2013年全球STEMx教育大會的專題中涉及的國家有芬蘭、澳大利亞、新西蘭、贊比亞等；此外，還有美洲國家組織對拉丁美洲與加勒比地區(qū)STEMx教育的支持的專題。其次，STEM教育本身也在擴大。如全球STEMx教育大會名稱中STEM后的x就是最明顯的擴大，這里的x代表著計算機科學、計算思維、調(diào)查研究、創(chuàng)造與革新、全球溝通、協(xié)助及其他不斷涌現(xiàn)的21世紀所需的知識與技能，其他不斷涌現(xiàn)的表示出一種極大的包容性。此次大會專題中還多次出現(xiàn)STEAM，如以STEAM為支撐的高爾夫課程從STEM向STEAM進發(fā)STEAM設計；又如2013年8月，中國第一屆中小學STEAM教育創(chuàng)新論壇在浙江溫州中學舉辦；以STEAM模型為中心的技術教育課程設計正成為當前韓國技術教育發(fā)展的最新動向。STEAM中的A即藝術(Arts)。再次，STEM教育的實施正在越來越多地與教育信息與通信技術（ICT）結合，而后者的引入為STEM教育的實施提供了更為豐富的方式和途徑。美國科學與技術研究聯(lián)盟（ASTRA）于2013年711月連續(xù)發(fā)布了《2013教育技術》報告，對教育技術革命及其對教育領域的影響進行了全面的闡述，認為教育技術革命正在為學生創(chuàng)造出更為有效的學習方式，讓他們理解學習如何與真實世界相聯(lián)系，并向他們提供有助于其更為徹底、深入地進行學習所必需的工具。教育技術正在變革著K12教育的面貌。隨著教育技術延伸至課堂，學生不再是信息的被動接受者。當學生已經(jīng)擁有智能手機或iPad時，很少有人能夠靜靜地坐在課桌后面。當STEM教育與迅速發(fā)展中的教育信息與通信技術相聯(lián)系時，它所帶來的教育效果或許難以預料，但其前景卻令人十分期待。最后，STEM教育從最初關注或集中于高等教育，到逐步下移至中小學教育乃至幼兒園活動，從國家競爭力人才的培養(yǎng)擴展至學習方式的變革。盡管從比較研究的角度看，STEM教育在世界其他國家的出現(xiàn)和實施已經(jīng)為時不短，且越來越顯現(xiàn)其引人注目的積極方面，但它在我國教育研究界和中小學一線的出現(xiàn)只是最近幾年的事情。2012年第4期《上海教育·環(huán)球教育時訊》曾開辟STEM教育專欄，刊登有《STEM：美國教育戰(zhàn)略的重中之重》等若干篇文章，這是我國教育類雜志第一次較為集中地介紹STEM教育，而由中國科協(xié)青少年科技中心翻譯、科學普及出版社于2013年出版的《STEM項目學生研究手冊》，或許是我國第一本有關STEM教育的譯著。我國中小學新課程改革至今已有10多年的發(fā)展歷史，且已取得相當?shù)某删筒�獲得諸多有益的經(jīng)驗，但在如何延續(xù)或深化這一課程改革，尤其在學校教育如何注重培養(yǎng)學生的批判性思維和問題解決能力（或者說21世紀基本素養(yǎng)或技能）等方面，國際的經(jīng)驗或許可以為我們提供某些方面的借鑒。為了使我們能夠充分了解世界其他國家尤其是美國在中小學課程改革和發(fā)展中實施STEM教育的現(xiàn)狀，從中獲得某些有益的經(jīng)驗，我們策劃出版中小學STEM教育叢書（本叢書系由我本人主持承擔的上海市教育科學規(guī)劃課題美國中小學STEM教育研究成果之一），其中既有翻譯著作，包括美國國家科學教師協(xié)會出版社（NSTA Press）于2012年出版的《在課堂中整合工程與科學》、英國勞特里奇出版社（Routledge Press）于2013年出版的《設計·制作·游戲：培養(yǎng)下一代STEM創(chuàng)新者》及荷蘭Sense出版社（Sense Publishers）于2013年出版的《基于項目的STEM學習：一種整合科學、技術、工程和數(shù)學的學習方式》3本譯著；也包括由我本人選編或撰寫的《美國STEM教育政策進展》和《美國中小學STEM教育研究》2本著作；同時計劃出版出自我國一線學校的相關著作。


2015年8月25日