国际科创课程内容和教学资源

1.美国的科创教育实践

美国是世界上率先开展科创教育的国家，早在1986年，美国国家科学委员会（NSB）就发布了著名的Neal Panel's Report^[10]（《尼尔报告》），该报告率先凸出STEM教育在振兴美国本科科技教育的目标，并将重点关注K-12阶段STEM课程的建设和师资的培养。美国通过对STEM课程进行整合，在K-12教育中，将科学和工程整合在《新一代科学教育标准》^[11]中，以表现期望为核心，使用“目标＋基础＋联系”的呈现方式实现整合，其中对科学素养的培养强调“科学反思、知识共通和社会应用”。

美国在《新一代科学教育标准》中将科学课程与工程、技术以及环境整合在一起，通过主题的形式在课堂中呈现。以美国八年级为例，如表1-2-1所示，详细地阐述了一节八年级科学课程是如何将科学与工程融合在一起，并且激发学生的反思。

表1-2-1　美国八年级科学“生态系统”主题课程

在奥巴马成为美国总统之后，美国的STEM教育进入平稳发展阶段，其中2010年通过的《2010美国竞争再授权法》第525条就提高学生STEM教育就读率，提升课程质量，加强师资队伍建设做出了专门规定。甚至在2011年的《总统2012预算要求和中心学校教育改革蓝图法案》中提出计划在未来两年招聘1万名STEM教师，并在未来10年招聘10万名STEM教师的信心满满的计划。经历一段“狂热”之后，美国STEM教育逐渐趋于冷静，STEM教资培养和课程开发也已渐成体系。美国国家技术素养中心（NCTL）提供了“工程基础”项目，美国国际技术教育协会（ITEA）为中小学校提供了各种发明、创新、探究的教学材料^[12]。美国STEAM教育注重活动设计，其要素包括作为学习场所的教室和社区、提供服务支持的教育者、发挥创造性的学生、不断优化的课程设置、面向生活世界的主题以及支持实践活动的环境。在STEAM教育活动设计中，学生在准备阶段选择所需的工具与资源，在实施阶段自主完成活动任务，在改进阶段的探索中培养创新能力，在反思阶段巩固和完善自身的认知结构。为提高教育活动设计水平，美国STEAM教育提供面向教育工作者、面向社会人员和面向项目的培训认证。

可见，美国曾分别从政策保障、社会参与、资源整合及人才培养等均给予STEAM教育强力的支持，极大推进了其发展，主要措施如下：

（1）政策保障　美国政府对于STEAM的学校教育、财政支持、社会参与及人才引进等都制定了一系列具体的政策措施。

（2）社会参与　PTC-MIT联合体是美国的一个颇具代表性的倡导STEAM学科集成并积极参与的团体，其成员包括遍及全美的不少公司、专业协会、高等学校、社区教育组织等80多个组织。其成立的目的在于通过与联邦政府合作，开展包括实际投资在内的各项行动，以帮助美国构建一条有效且可靠的培养STEAM人力资源的渠道。

（3）财政支持　美国对STEAM教育的财政支持频频出现在其政府报告及法案中，且数额巨大。同时，联邦政府额外拨款加大对STEAM教育基础设施的投入。

2.德国的科创教育实践

美国科创教育的研究日渐成熟，STEM教育的思想更是风靡全球。欧洲一些国家也相继迅速加入科创教育潮流中。作为工业强国，德国勾画的工业4.0标准更是被世界各国所模仿。德国历来以其完善的职业教育体系著称，而增加STEM 劳动力是STEM教育的核心目标之一。德国学者认为，专业技术人才的创造力，是解决当前科技发展中遇到的关键问题和迎接未来挑战的核心。因此，有必要关注开展STEM教育的实现途径。鉴于语言的原因，德国的STEM教育缩写为MINT（Mathematik，Informatik，Naturwissenschaft，und Technik），即数学、信息学、自然科学和技术^[13]。德国开展MINT教育的主要原因在于缺乏高质量的MINT劳动力。据统计，2012年德国仅工程师的缺口就高达10万人。因此，德国开展的MINT教育与职业教育紧密挂钩，主要目标是吸引优秀的学生从事数学、信息、自然科学和技术类相关专业的深造，学成后能在相关岗位就业。德国在政策层面推出一系列措施为MINT教育的顺利开展提供保障，在政府报告中也多次提及MINT教育及其相关领域的战略思考，并在人才培养方面对学校教育进行大胆创新，通过课程整合增加课外校园实验室（Schoollab）环节等，并对其实施效果进行评价和评估，值得其他各国学习和借鉴：

（1）政策层面　主要措施包括：将资优教育纳入科教政策，设立特殊课程、为资优学生设立特殊学校、为优秀学生提供特殊项目、为优秀大学生建立支持网络、设立公共基金和奖学金、举办国际和国内MINT比赛等。

（2）人才培养方面　重点通过课外校园实验室建设促进MINT教育。以DRL School Lab为例，该实验室于2000年建立，由德国航天中心（German Aerospace Center）承办，截至2012年共建成9个课外科学实验室，为9到12年级学生提供13项实验内容。课外实验室的活动分为常规活动（Regular visits）和特殊项目（Special projects）两大类。常规活动的时间通常为一天，每一位学生在一天内一般可以参与两个实验项目，4到5人为一个小组，由大学生指导，教师不干预实验操作。自2003到2012年共18 000多名学生参与了该实验项目。特殊项目针对具有极高天赋的学生开设，选题由航天中心的研究计划衍生而来，并配备专门的指导教师，由学生自主负责特定任务和目标，持续时间一般为数月，完成项目后对学生的成果进行公开展示。德国目前尚无对于课外校园实验室的官方评估，仅有一些独立调查，例如针对DRL School Lab的调查显示，95%的学生是第一次参观校外实验室，85%的学生表示满意，96%赞同长期参观，65%的学生表示活动增加了他们对MINT的兴趣，94%的学生在实验中获得乐趣，93%的学生认为实验内容贴近生活，65%的学生计划选择MINT相关职业。^[14]可见，课外校园实验室活动确实对德国学生的MINT教育产生了积极影响。

3.英国的科创教育实践(www.xing528.com)

英国科学与数学教育一直处于世界领先水平，英国所实施的科创教育亦值得关注。2014年，英国皇家学会颁布了《科学与数学教育愿景》，为英国未来20年教育改革绘制了路线图^[15]。该报告建议：（1）将科学与数学教育延长至18岁；（2）培养学生STEM职业意识。在STEM教育越来越受到世界各国普遍重视的背景下，为继续保持研究与技术领先地位，英国采取了一系列政策和举措推进STEM教育。目前，为鼓励英国的下一代热衷于并擅长于科学、技术、工程及数学学科，政府已通过一系列政策支持学生学习STEM课程。

英国政府在人才培养方面开展的STEM相关项目和活动也有特别的支持，比如在国家标准化考试中向STEM类课程倾斜。

（1）政府层面　政府已通过一系列政策支持学生学习STEM课程，例如2006年的科学和创新投资框架中提出要增加A-Level考试中物理、化学和数学的学生参与人数。英国商业、创新和技能部2012年12月发布的《2010—2015年国家政策：公众对科学和技术的理解》^[16]中也提到：要鼓励学校中的科学教育并资助支持学生学习STEM课程的项目和活动。

（2）人才培养方面　在人才培养方面英国开展的STEM相关项目和活动内容很丰富，归纳起来主要包括“Your Life”这个三年计划，旨在帮助英国青年人获取数学和科学知识，以便在全球竞争日趋激烈的环境下获得成功。该计划的具体目标包括：让年轻人意识到学习了这门课程可以有更多工作选择，改变他们对数学和科学的看法，增加16岁及以上年轻人的数学和科学学科参与度，希望在3年内实现A-Level考试中选择数学和物理的学生增加50%，增加所有人尤其是女性在STEM相关领域的就业机会。“STEMNET”是英国为提高年轻人对科学、技术、工程和数学兴趣而设立的组织，旨在帮助年轻人学习STEM课程，开拓他们的创造力、问题解决能力和技术能力。STEMNET的基金来源于英国商业、创新和技能部及教育部，该基金也为教师和学校提供了资源，以帮助他们更好地开展STEM教育。“国家科学与工程竞赛”对英国全日制11—18岁学生开放，寻找并奖励在STEM学科取得优异成绩的学生。英国科学协会将这项竞赛和“The Big Bang Fair”及“Young Engineers”结合在一起，其中“The Big Bang Fair”是英国年轻人最大的STEM盛会，旨在向7—19岁的年轻人展示对STEM的兴趣会带来丰厚的收益。

4.韩国的科创教育实践

韩国为增强国家科技竞争力而引入了融合型人才教育的概念，从中小学起就对学生进行科创教育，主要是基于STEAM素养的教育。2010年12月韩国教育科学技术部发布了STEAM教育政策，以增强相关学科的中小学教育。与其他国家不同，韩国将艺术（ARTS）作为重要组成部分加入了STEM 教育项目，提出了STEAM教育，努力培养复合型人才。

所谓复合型人才教育，是指将学生们普遍感到晦涩难懂的科学、数学与技术、艺术等内容融合起来进行施教，将理性的知识融入到感性的生活中，进而联系并应用到工程、技术、艺术等领域。其目的在于提高学生对科技的兴趣与理解程度，进而培养出以科技为基础的融合型思考能力以及解决问题的能力^[17]。

融合不是目的，而是手段。2011年，韩国教育部颁布《搞活融合型人才教育方案》，提出要实施以数学与科学为中心，与工程技术相结合的STEAM课程，培养适应社会的具有STEAM素养的综合型人才，它的重点有下述两点：

（1）学生主动领悟　传统的韩国教育是将系统的知识通过教师进行讲授而传授学生的，并未考虑与其他学科的融合。相反，STEAM授课方式通常在课堂开始时的导入部分提出各种与实际生活相关的问题情境，带动学生的感性体验，让学生融合相关领域的知识进行思考，并主动领悟知识。

（2）课程重组　原来各个科目相互分离的课程表保持不变，而在相关科目的教学中，将融合型人才教育的相关科目内容联系起来，实施相互关联的教学。在这种情况下，学生对科目融合具有了更加深切的认知，从而减少学生对单一学科的迷茫性，提高学生的兴趣和自信心。这就要求参与教师在实施教学之前，必须通过充分的事前协商，对课程进行彻底分析，找出各科相互关联的核心，再对全体课程重新编排并展开教学。

5.澳大利亚的科创教育

澳大利亚的教育体制大致继承了英国的教育体系，其学校由联邦政府提供财政和参与教育政策的制定，各州和地区主要负责课程的开发和实施。澳大利亚的基础教育课程体系分为两个阶段，幼儿园到10年级和11、12年级。第一个阶段主要为基础课程学习，10年级之前STEM课程均为必修课，各州按照国家的课程大纲进行授课。但进入高中阶段后，各州会根据自身的实际情况，对课程大纲做适当调整来满足不同需求，例如学生根据自己的兴趣爱好和以后的发展，选择要研修的STEM科目。^[18]值得注意的是，澳大利亚的高中课程中，除了英文外，其余均为选修课，这也是导致STEM课程参与程度低的一个重要外在因素。

2011年西澳大利亚州提出了“有效的合作：提高西澳的STEM教育”的倡议。教育较为发达的昆士兰州则出台了众多政策来促进STEM课程领域的学习，并提出了“昆士兰州STEM课程教育10年规划”。澳大利亚从2013年起开始从国家层面提高对STEM教育的重视，发布了《国家利益中的STEM战略》，设定了2013至2025年的战略发展目标。2014年澳大利亚首席科学家办公室颁布了《STEM：澳大利亚的未来》文件，对STEM教育和培训做了详细的规划，强调培养STEM专业教师、提高学生STEM专业素养、提高课程设计的科学性和合理性、加强与国家课程标准的联系。

虽然STEM是一个整体的概念，但在澳大利亚真实的教学实践中，大部分还是分开教学的，并且与数学和科学课程相比，澳大利亚的技术和工程课程显得更为多元化和个性化，这主要因为这两个科目与当今科技发展的联系更为紧密，课程的内容和结构形式会随着科技的不断创新而变化，导致很难形成较为稳定的课程体系。澳大利亚课程体系中，技术课程以两种方式并行存在：一是作为学生务必掌握的基本能力，融会贯通到学生的各个学科学习及生活中。二是通过相关技术课程来实施，而STEM课程中的工程学科更倾向于基于科学知识，应用科学原理方法和适宜的技术工具来完成一个项目成品或解决一个问题，属于与实践联系紧密且综合性强的科目。