美国STEM生涯技术学校的发展与启示

周晨栋

摘要：STEM生涯技术学校是美国生涯与技术教育阶段实施STEM教育的主要场所。聚焦美国生涯与技术学校和STEM教育的发展历史，阐述了STEM生涯技术学校建立的背景和原因。分析了STEM生涯技术学校的特点，包括STEM教育和生涯与技术教育充分融合;拥有丰富的网络资源;开展以实践为主的课程模式;为学生提供基于项目的学习。并对我国中等职业学校开展STEM教育提出建议，以期发展我国中等职业教育阶段的STEM教育。

关键词：STEM教育;中等职业教育;美国;生涯技术学校

中图分类号：G719    文献标识码：A    文章编号：1672-5727（2020）04-0086-06

STEM教育诞生于美国，经过近30年的发展逐渐完善与成熟。多年来，美国一直把STEM教育作为实现人工智能、网络安全、先进制造业等领域持续进步和领先的核心要素。STEM教育不仅仅要培养研究型人才，更要培养高素质技能人才。STEM生涯技术学校是美国生涯技术教育阶段实施STEM教育的主要场所，美国开设SETM生涯技术学校，旨在将STEM教育理念与生涯技术教育相融合，为美国制造业输送高质量的技能型人才。当前，在我国制造业转型背景下，中等职业教育如何培养制造业转型升级所需要的技术技能人才，或许可以从美国STEM生涯技术学校得到有益借鉴。

目前国内对于美国STEM生涯技术学校的研究较少，比较权威的研究者是赵中建教授和周蕾博士。然而这些研究的重点在于通过分析美国不同类型STEM学校的运行模式来发展我国的STEM学校，并不能为我国中职阶段发展STEM教育提供有效借鉴。因此，本研究在梳理美国STEM生涯技术学校的发展过程和基本特点的基础上，进一步分析STEM教育在美国中等职业教育阶段的应用情况，总结出其中的优点，为我国STEM教育与中等职业教育相融合提供参考。

一、美国STEM生涯技术学校的产生与发展

（一）美国生涯与技术教育的发展

美国实行的是单轨学制，其职业教育与普通教育融合在一起。美国中等职业教育的起源最早可以追溯到1917年颁布的《史密斯——修士法案》，該法案是美国中等职业教育制度化的标志，“职业教育”也逐渐与中等教育融合在一起，极大地提高了美国职业教育的地位[1]。2006年美国颁布了《卡尔·帕金斯生涯与技术教育法案Ⅳ》，该法案将“职业教育”更名为“生涯与技术教育（Career and Technical Education，简称CTE），其主旨是让选择生涯与技术教育课程的学生更全面地发展学业、提高职业技术技能[2]。至此，美国的中等职业教育统称为生涯与技术教育。2018年7月31日，美国总统特朗普签署了《加强21世纪生涯与技术教育法案》（Strengthening Career and Technical Education for the 21st Century Act），又称《帕金斯生涯与技术教育法案V》，这是对帕金斯法案的第五次修订[3]。作为美国生涯与技术教育的纲领性文件，它的制定、实施以《法案IV》的基本方针和内容为依据，昭示了未来六年美国生涯与技术教育变革的趋向和内容。

美国中等职业教育机构主要是指美国中学阶段的生涯与技术教育机构，包括综合高中、全日制CTE学校、地区或区域CTE中心。这三类机构各有特色：综合高中以学术性研究为主，强调培养学生的研究能力;全日制CTE学校强调生涯与技术教育课程和学术课程的整合，目的是培养学生的综合能力;而地区或区域CTE中心则是为那些参加综合高中的学生提供课余阶段的学习[4]。目前，生涯技术学校已经为美国培养了大量技术型人才，为美国工业、制造业等领域的发展做出了巨大的贡献。

（二）STEM教育在美国的产生与发展

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科的简称，这是一种融合四个学科知识的教育理念，强调的是建立起各学科之间的联系，注重各学科的整合。STEM教育起源于美国，最早体现出STEM理念的文件是1986年的《尼尔报告》，该报告提出了“科学、数学、工程和技术教育（sciences，mathematics， engineering， and technology）”集成的纲领性建议，其英文缩写为SME&T，这时并未出现STEM排列的英文缩写[5]。直到2002年，由万花筒项目（PKAL）编辑的《支持本科科学、技术、工程和数学的行动建议》报告中才出现STEM一词，之后STEM慢慢取代SME&T，成为科学、技术、工程和数学四门学科的统称，并经常出现在美国各类政府文件中[6]。2007年，隶属于美国国家科学基金会的国家科学委员会发布了名为《国家行动计划：对应美国STEM教育体系的重大需求》报告。该报告针对美国面临的教育问题，要求增强国家层面对K-12阶段和本科阶段的STEM教育的主导作用，在横向和纵向上进行协调，这是美国最早涉及中小学STEM教育的政府文件[7]。2015年，美国总统奥巴马签署了经国会参众两院通过的《2015年STEM教育法》（STEM Education Act of 2015），该法案是美国首次从立法的角度对STEM教育的实施给予保障[8]。现如今，STEM教育作为美国国家行动计划和教育战略，已经在美国K-12阶段和大学阶段全面推广。

美国政府的政策导向和支持激发了学校对于STEM教育的研究兴趣，并推动了一大批STEM学校的成立和发展。2010年9月，美国总统奥巴马宣布在未来十年建设超过1 000所STEM学校，主要包括STEM精英学校、STEM全纳学校和STEM生涯技术学校[9]。这三种类型的STEM学校在设计理念上具有根本差异，它们的产生和发展体现着美国社会对于不同类型人才的需求，而STEM生涯技术学校的宗旨就是培养高素质技能型人才。

（三）美国STEM生涯技术学校的产生

随着STEM教育在美国的不断发展，其培养的各类STEM研究型人才为国家的关键领域，如农业、能源、制造业等做出了巨大贡献。但是近年来美国对高级技能型职业人才的迫切需要，正促使美国STEM教育进行不断的转型和发展。许多专家意识到，STEM教育除了要培养研究型人才外，还必须要培养一批高素质技术人才。美国的生涯技术学校一直以来都承担着为青年提供高水平的职业技术教育、培养各个行业所需要的技术型人才的重任。它拥有丰富的职业群和多样化的职业路径，其中多个职业类别与STEM领域息息相关[10]。因此，对于STEM教育所面临的挑战，许多教育研究者和组织都提出，利用生涯技术教育本身的优势来大力发展STEM领域的职业教育，无疑是解决美国目前STEM教育难题的重要途径。美国生涯技术教育协会（ACTE）在2009年发布了《生涯技术教育对于STEM的作用》报告，该报告指出生涯技术教育能够有效解决STEM教育面临的困难与挑战，生涯技术教育项目“使学生能够更深入地理解STEM职业生涯路径，通过提供更具体、更容易理解的数学和科学内容来建立学生对STEM相关职业的兴趣，并通过鼓励弱势群体中的学生进入这些职业领域来帮助发展STEM人才渠道”[11]。此外，美国生涯技术教育推进组织（Advance CTE）于2013年发布了《生涯与技术教育：你的STEM战略》（CTE Is Your STEM Strategy）报告，该报告明确指出“STEM教育与生涯技术教育有着共同的目标（Goals）、要素（Elements）和利益（Stakeholders），二者需要在政策方面、实践层面和表达层面紧密地联系起来，并且呼吁各州的领导人要协助生涯技术学校开展高质量的STEM教育”[12]。在此背景下，美国德克萨斯州、阿拉巴马州、新泽西州等多个州都陆续推出将生涯技术教育与STEM教育融合的计划，STEM生涯技术学校由此诞生，在这些学校中开展STEM项目，目的是为了培养学生的STEM素养和各种工作所需的技能，使他们为今后高水平、高要求、高收入的职业做好准备。

二、美国STEM生涯技术学校的特点

（一）STEM教育和生涯与技术教育充分融合

STEM生涯技术学校的办学理念是将生涯与技术教育和STEM教育融合起来，结合二者的优势为学生提供优质的STEM职业技术教育，这种整合性使得STEM生涯技术学校在实施过程中更加灵活，其含义也显得更加宽泛。学生不仅可以在STEM生涯技术高中接受STEM生涯技术教育，还能够参加到当地的职业技术中心、生涯技术学院和综合高中等各类与STEM教育相关的机构中，它们构成了一整套丰富的教育体系[13]。无论是哪一种机构，其核心都是围绕STEM领域的课程与教学展开的。为保障美国STEM领域人才的发展，STEM生涯技术学校的重心落在培养学生对STEM学科领域的兴趣和能力上，使学生做好未来与STEM有关的工作的准备。与STEM精英学校、STEM全纳学校等其他类型的STEM学校不同的是，STEM生涯技术学校更注重培养学生的实践性，使学生掌握关键的职业技能、批判性思维、问题解决的能力、协作与交流能力以及创新能力。例如，特拉维斯湖区学校是美国德克士萨斯州的一所STEM生涯技术学校，该校与西门子公司建立了合作关系，企业为学生提供商业和企业校外实习项目，帮助教师共同加强课程的融合，使学生与STEM专门社区联系起来，为他们在高中教育之后的成功做好准备[14]。

（二）拥有丰富的网络资源

美国STEM生涯技术学校的发展离不开丰富的网络资源，美国生涯技术教育协会、“变革方程”和“项目引路”等组织机构都为STEM生涯技术学校提供了大量免费资源库。目前，美国生涯技术教育协会（ACET）是美国最大的教育类团体，其创立的目的就是为了促进美国职业教育的发展。在ACET的官网（https：//www.acteonline.org/）上擁有大量课程资源，其中包括STEM生涯技术课程，这些课程都是由大学教授和协会研究者针对生涯技术的特点共同开发的，在设计课程内容时，紧密结合国家技术素养标准、数学标准等文件，以STEM理念为基础，以实践探究为主导，与未来各个行业的需求紧密衔接[15]。学生通过这些课程能够有效的学习与职业相关的知识，培养STEM素养。此外，受2020年新型冠状病毒的影响，ACET在其官网推出了线上学习的软件“CET learn”，无论学校在短时间内是否开放，学生们都可以利用这款软件完成学习内容，极大地缓解了疫情对职业教育的影响[16]。“变革方程”（Change the Education）是2010年美国英特尔、柯达、IBM等最富影响力的公司、企业的一百多名CEO组建的第三方组织，其目的就是聚焦STEM教育，推进STEM教育变革。为方便STEM学习者交流，“变革方程”从2012年开始开发STEM课程项目资源库（STEMworks），资源范围覆盖了K-12整个学段。STEMworks积累了许多有建设性的教育资源，能够为STEM生涯技术学校提供一定的参考[17]。目前，“项目引路”（Project Lead The Way，简称PLTW）是全美最大的非营利的STEM教育项目提供者，其本质就是提供以工程为中心的STEM课程。PLTW的课程资源源于航天、工程、生物、医学等方面的专家、K-12的一线教师、高校的教育工作者以及学校管理人员组建起来的专家队伍共同开发，因此，PLTW的资源库有许多直接为生涯与技术教育准备的课程资源，可供STEM生涯技术学校直接使用[18]。

（三）开展以实践为主的课程模式

STEM生涯技术学校结合州和国家课程标准，通过深入考察产业界人才需求状况，确定所需人才的技能与素养，从而精准地设计了相应的STEM课程。课程模式更注重实践，注重培养学生的批判性思维、创造能力和问题解决能力，使学生能够将STEM学科的知识和概念运用到真实的情境下，采用课堂所学的知识来解决现实世界中的问题[19]。这种课程理念与“变革方程”“项目引路”等社会机构所开发的课程和教学资源理念相吻合，因此这些课程资源被STEM生涯技术学校广泛采用。此外，STEM生涯技术学校还会使用一些创新型的课程项目，例如“STEM转型计划”（STEM Transitions Initiative）项目致力于与STEM职业相关的六个职业群的课程发展，开发了一系列基于情境的课程计划，同时配备相关的教学指导材料，试图在STEM相关的职业群中将学术课程与技术实践整合[20]。这六个职业群分别为农业、食品和自然资源、卫生科学、信息技术、制造业、运输业，每一个职业都有一个团队专门负责，团队中的成员都是来自相关专业的研究者或者一线教师，保障了课程的专业性和创新性。通过这些课程，学生不仅可以丰富相关职业知识，而且能够极大提高实际动手解决问题的能力。

（四）为学生提供基于项目的学习

基于项目的学习（Project-Based Learning，简称PBL）最早由杜威的学生克伯屈提出，其核心思想是学习不是听教师讲课的过程，而是与同伴一起进行学习探究、构建自己知识的过程。PBL经过一百多年的发展已经比较成熟，但是将STEM和PBL整合是一个新的尝试。之所以将STEM理论与PBL相结合，是因为PBL的理论基础主要包括杜威实用主义理论和情景学习理论等，这与STEM教育的理念相吻合，都是强调培养学生的实践能力，从做中学。高质量的生涯与技术教育的特点也是为学生提供真正“情境化”的学习，让学生在特定行业或未来职业道路背景下掌握技术和科学知识。这种情境很大程度上是为了给学生提供更多的实际操作的学习，让学生集中于一个真实的项目，解决具体的问题[21]。STEM生涯技术学校中提供的高质量STEM教育，同样也是围绕一个具体的项目，以学生为中心，培养学生以解决问题为导向的学习方式。此外，STEM生涯技术学校还与许多职业技术学生组织合作，如前美国未来农民（Future Farmers of America）、未来健康专业人员（Future Health Professionals）等，为学生提供基于技能的竞赛[22]。这些比赛的目的是为了培养学生各方面的能力，包括独立解决问题的能力和团队协作解决问题的能力。虽然这些比赛的重点是关于生涯与技术教育和职业准备，但他们明确支持学生掌握“STEM能力”，因为它的本质也是培养学生基于项目学习的能力。

三、美国STEM生涯技术学校对我国中等职业教育的启示

（一）STEM教育与我国中等职业教育相契合

STEM教育理念的核心在于强调学科知识的整合，其理论基础主要包括基于项目的学习、情景式教学、做中学理论，这与我国中等职业教育的理念相契合。除此之外，STEM理念与中职教育还有着教育目标的互通性、教学程序的相融性、教学方法的同源性、教学评价的一致性，因此，在中等职业教育阶段开展STEM教育是切实可行的[23]。2015年《教育部关于深化职业教育教学改革全面提高人才培养质量的若干意见》明确提出要加强公共基础课与专业课间的相互融通和配合，注重学生文化素质、科学素养、综合职业能力和可持续发展能力培养。在此背景下，STEM教育理念和我国职业教育理念的一致性已经受到一定关注，相关研究也逐年增多。我国的中等职业教育是要培养各行各业所需要的技能型人才，这些人才大多是在生产一线或工作现场从事为社会服务的工作，他们所具备的是熟练的操作技能和必要的专业知识。将STEM教育理念与中职教育融合，可以促进各学科知识之间的整合，培养学生的STEM思维和实际操作能力，提高人才培养的质量，促进我国中职教育的发展。但还需注意的是，我国的学制为分支型学制，与美国单轨制有着本质的区别，因此，我们不能盲目借鉴美国STEM生涯技术学校的经验，而是要结合我国中等职业教育的实际情况，兼顾国际经验和本土特色，开展中职STEM教育。

（二）以职业能力发展为导向，制定STEM教育目标

我国中等职业学校的STEM教育应当根据职业教育总目标、当地经济发展和企业需求，综合多个方面制定教育目标。STEM教育以跨学科与创新理念为指导，培养学生进入企业从事STEM职位的知识与技能，更好地促进社会经济与人的协调发展。对于教育目标而言，企业和中职学校应该合作制定与企业岗位相匹配的职业技能标准，根据行业需要制定STEM教育目标，让中职学生更好的为将来走上工作岗位做准备。此外，企业应该提供项目资金、资源和相应的技术支持，帮助学生提高STEM职业技能。对于人才培养目标而言，陈鹏等认为STEM教育所培养的人才应具备“4C能力”，即批判性思维和问题解决能力（Critical Thinking）、沟通交流能力（Communication）、合作能力（Collaboration）、创造与革新能力（Creativity and Innovation）[24]。这是针对全国STEM教育人才培养所提出的总目标，而中等职业教育所培养的人才显然也需要具备“4C能力”。通过推进STEM教育，培养中职学生跨越学科边界的思维，解决将来工作岗位上可能遇到的挑战性问题，使学习者获得整合多学科知识解决实际问题的教育经验，这样才能服务于我国制造业转型升级的需求以及应对未来科技创新与发展。

（三）合理利用设备，提供技术支持

STEM教育当中的科学探究与工程设计需要一定的设备支持，受各地办学水平差异的影响，许多中小学没有足够的设备来支持相关STEM教育，相比而言，中职学校的实验设备种类较多，能够为STEM教育提供支持。中职学校应该合理利用这些资源，例如加工制造专业的工业机器人设备、3D打印设备;交通运输专业的无人机;信息技术专业的开源硬件、信息化平台等，这些设备能够很好的为本专业开展STEM教育提供支持。此外，中职学校应该合理利用国内外各种社会组织的资源，除了美国“变革方程”“项目引路”以外，我国也有许多社会组织，如“上海STEM云中心”“江苏省工程师协会”等，这些研究STEM教育的机构都在其官网上提供了丰富的STEM课程、STEM工具、STEM实验室等一系列优质产品。虽然这些STEM资源大多都是针对中小学的，但是相关研究者和中职学校的教师能够以此为依托，结合具体的专业进行进一步探索。随着研究的不断增多和深入，未来有关STEM与中职专业课相关的资源也会越来越多。

（四）探索符合我国中职教育特色的STEM课程

课程内容的项目化是美国STEM生涯技术学校课程成功的关键，学校重视STEM相关的职业技术训练，强调应用性和实践性的课堂体验。我国中等职业教育课程分为实训课程和理论课程两种，而理论课程又包括普通文化课和专业理论课。受到人才培养方案及课程标准的制约，基本的课程框架不能随意更改，因此中职学校通常只在有限的教学层面落实课程改革任务，如观念更新、方法改进、过程组织、效果评价等，不涉及核心课程开发和教学场所重建等方面的任务[25]。所以，现阶段而言我们不能盲目学习美国STEM生涯技术学校课程模式，而是要以中职学校各专业的人才培养方案为指导，在合理的范围内进行探索。对于理论课程而言，应该在课程内容中适当融入科学、技术、工程和数学的内容，将一些与学科特点相关的科学知识、技术知识、工程知识、数学知识整合起来，培养学生跨学科的思维。同时，各专业也应根据实际情况适当调整四类知识的比重，例如制造类专业应该加强技术知识和工程知识的学习、计算机专业应该加强数学知识的学习等等。对于实训课程而言，可以将STEM理念融入到实训课程中，尝试开发具有专业特色的STEM理实一体化校本课程，因为实训课程本身就是通过一个具体的项目或任务，使学生从实践中学习，培养未来工作所需要的技能，这也符合STEM理念中基于项目的学习、与真实情景的联系以及强调所学知识的应用性和实践性的特點。在实训课程中进行以活动和项目为基础的课程教学，能够使学生在实际动手操作过程中学习专业知识，培养学生多方面能力。

（五）构建多元化教学评价体系

不论在STEM教育实施标准的内容中，还是在标准的执行过程中，美国的STEM生涯技术学校都十分注重联合各方力量共同参与STEM教育发展，其教学评价小组不仅包括教育领域的专家，还包括当地企业代表与社区代表。这就使STEM教育超越了学校本身，吸引社会多方面力量促进STEM教育的发展。对我国而言，中等职业教育教学质量监控与评价体系分为政府—企业—学校三个彼此相关又相对独立的层次。教学评价以学校自我监控为核心，以政府监控为指导，以社会企业监控为评价依据[26]。因此，构建有效的STEM教学评价体系需要社会多方面的支持。首先，地方政府应该扩大中职学校实施STEM教育的权利和自由度，为学校扫清障碍。其次，中职学校应该采用多元评价的方式将教师评价和学生自评、互评结合起来，充分发挥学生的主体性和教育相关者的积极性，实现评价的多样性和有效性。最后，中职学校要加强与企业的联系，让企业参与到教学评价中来，不断推进学校与行业企业的紧密结合，共同促进中职学校STEM教育的发展。

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（责任编辑：刘东菊）

The Development and Enlightenment of American STEM Career

Technology School

ZHOU Chen-dong

（Nanjing Normal University， Jiangsu Nanjing 210097， China）

Abstract：STEM school of career technology is the main place to implement stem education in American career and technology education stage. This study first focuses on the history of career and technology schools and stem education in the United States， and expounds the background and reasons for the establishment of stem career technology schools. Secondly， it analyzes the characteristics of stem career technology school， including： full integration of stem education and career and technology education; abundant network resources; carrying out practice based curriculum mode; providing students with project-based learning. Finally， this paper puts forward some suggestions on the development of stem education in secondary vocational schools in order to develop stem education in secondary vocational education stage.

Key words： STEM education; secondary vocational education; American; career technical school