祝懷新,吳伊琳

(浙江大學教育學院,浙江杭州310028)

二戰(zhàn)以來,特別是“衛(wèi)星沖擊”以來,美國一直十分重視科學教育,并不斷進行改革,推動新的教育改革運動,但至今其國際數(shù)理排名仍然顯示美國學生在科技與工程領(lǐng)域較為薄弱。2009年巴拉克·奧巴馬(Barack Obama)總統(tǒng)上臺后不久,在2009年11月即啟動了“為創(chuàng)新而教”(Educate to Innovate)運動,此運動呼吁社會各界全力支持,研發(fā)和實施各類項目,促進美國中小學學生對科學、技術(shù)、工程及數(shù)學(Science,Technology,Engineering and Mathematics,簡稱STEM,下文用此縮寫)領(lǐng)域的興趣,提升科學教育的質(zhì)量,從而確保美國在科技領(lǐng)域的世界地位,最終增強美國的國際競爭力。

一、“為創(chuàng)新而教”的產(chǎn)生動因

(一)美國提升競爭力的需要

進入21世紀以來,美國中小學科學教育質(zhì)量十分不理想,特別是在STEM領(lǐng)域,國際和國內(nèi)的相關(guān)評估都顯示美國學生學業(yè)水平的下滑,受到政界、教育界、企業(yè)界以及各民間組織等的高度關(guān)注。根據(jù)2006年度世界經(jīng)濟合作與發(fā)展組織國際學生評估項目(PISA)的排名,美國15歲學生的科學成績排名第21,數(shù)學成績排名第25[1]。另據(jù)2009年國家數(shù)學教育進步評估(NationalAssessmentof Educational Progress-Math)報告,美國四年級學生的數(shù)學水平已多年徘徊不前,八年級學生的數(shù)學水平則只有微乎其微的進步,整體進步不顯著[2]。

在今日全球科學技術(shù)迅速發(fā)展的環(huán)境下,科學教育的落后就意味著國力的衰退,不努力提升科技和數(shù)學等科目的教學水平就等于放棄了國家未來的國際競爭力。奧巴馬就任總統(tǒng)后,把美國學生與亞洲學生作了比較,并發(fā)出嚴厲警告:“我們的未來處于危險中。今日在教育領(lǐng)域勝過美國的國家就是明日超越美國的國家。如果繼續(xù)放任我們在教育領(lǐng)域的低下地位就是放棄我們整個國家在世界上的地位?！盵3]基于對美國未來的焦慮擔憂,奧巴馬總統(tǒng)上臺后便著手推進和加強STEM教育。

(二)社會經(jīng)濟發(fā)展的需求

當今社會經(jīng)濟發(fā)展離不開科技的發(fā)展。為了使美國社會跟上國際發(fā)展步伐,加強中小學生的科學教育、提升STEM教學水平是必由之路。

進入新世紀以來,經(jīng)濟發(fā)展越來越受信息技術(shù)、生物技術(shù)及納米技術(shù)的驅(qū)動,企業(yè)的技能需求也隨之改變。而企業(yè)界一直對新入門員工的技能水平很不滿意,認為企業(yè)工作需求與學生在校所學技能之間始終有很大的差距,造成企業(yè)不斷增長的技能需求與畢業(yè)生技能短缺之間的矛盾十分突出。另外,研究表明,扎實的科學和數(shù)學能力與其他任何技能相比,比如工作習慣、組織能力、合作能力以及各種實際操作技能等,都能更有效地保障個人未來的成功[4]。

此外,美國中學畢業(yè)生的科學與數(shù)學方面的綜合素質(zhì)不僅影響到各企業(yè)的發(fā)展,而且整體來說,也對美國社會發(fā)展有巨大的影響。目前許多前沿科學問題已與公共和個人生活及社會事務(wù)直接相關(guān)。除了知識的傳授外,科學教育還培養(yǎng)學生批判性思維及以科學的態(tài)度解決問題,樹立正確的科學價值觀與態(tài)度,形成崇高的科學精神等,都將有利于學生未來能以良好的精神面貌全面參與社會。

正是在這一背景下,許多美國企業(yè)十分愿意支持和參與“為創(chuàng)新而教”運動。

(三)學生興趣持續(xù)下滑的現(xiàn)實

美國學生對于理工類課程的興趣下降越來越明顯。2002年參與大學入學考試的110萬高中生中,有志于學習工程領(lǐng)域的學生不足6%,比20世紀90年代減少三分之一[5]。從1985年到現(xiàn)在,在美國獲得工程學位的學生下降了20%。另外,今日在美國獲得工程博士學位的學生中,有50%是留學生[6]。

此外,家長在STEM領(lǐng)域的知識匱乏也是造成學生學習STEM積極性不足的一個重要原因。據(jù)最近的企業(yè)調(diào)查,家長中有一半以上承認他們在幫助孩子做數(shù)學及科學功課時有困難,約四分之一的家長承認自己數(shù)學和科學知識的匱乏成為激發(fā)孩子學習的主要障礙之一。家長一般能意識到數(shù)學和科學的重要性,但缺乏幫助孩子的能力和鼓勵孩子的意識[7]。奧巴馬總統(tǒng)在倡導(dǎo)開展“為創(chuàng)新而教”運動時,特別強調(diào)了贏得家長支持的重要性,并且跟亞洲國家的家長在教育方面提供的支持做了比較[8]。因此奧巴馬政府不僅倡導(dǎo)社會各領(lǐng)域開展各類項目來激發(fā)學生對STEM的興趣,也鼓勵家長及當?shù)厣鐓^(qū)積極參與。

二、“為創(chuàng)新而教”的目標、結(jié)構(gòu)及實施戰(zhàn)略

(一)“為創(chuàng)新而教”的目標

“為創(chuàng)新而教”的核心目標在于改善美國科學教育的現(xiàn)狀,通過引導(dǎo)美國中小學生積極參與各類課外活動,激發(fā)美國中小學生對STEM的興趣,從而使他們在實踐中鞏固并獲得相關(guān)知識,喚起他們對這些科目的熱愛,最終形成較高的科學素養(yǎng)。2009年4月,奧巴馬總統(tǒng)上臺不久就提出,要鼓勵美國民眾都投入到發(fā)掘出創(chuàng)新的方法之中,以吸引青少年對STEM學科的興趣?！盀閯?chuàng)新而教”運動便是奧巴馬政府期望實現(xiàn)這一目標而發(fā)起的教育運動。

根據(jù)科學教育的整體目標,美國聯(lián)邦政府提出“為創(chuàng)新而教”的三個具體目標:

(1)促進中小學生STEM科目的學習,使所有學生能更好地擁有科學、技術(shù)、工程與數(shù)學方面的豐厚知識,并能基于這些知識進行深刻的批判性思考。

(2)改善數(shù)學及科學教學質(zhì)量。在未來十年,要使美國學生在數(shù)理方面的學業(yè)成就超越其他國家的學生,從中等水平躍至最高水平。

(3)重視女性及少數(shù)民族的STEM科目的教學。在美國,女性和少數(shù)民族在接受優(yōu)質(zhì)教育方面相對弱勢,因而相應(yīng)地,他們在STEM領(lǐng)域的學業(yè)水平更不理想,從而使這一群體難以在社會發(fā)展中發(fā)揮出應(yīng)有的作用,導(dǎo)致他們一直被視為美國經(jīng)濟的“閑置資源”。

(二)“為創(chuàng)新而教”的結(jié)構(gòu)

實際上,“為創(chuàng)新而教”沒有固定的模式,而是聯(lián)邦政府推動的一項由各界主導(dǎo)的基層運動。它涉及面廣,參與者眾多。奧巴馬總統(tǒng)啟動“為創(chuàng)新而教”時強調(diào):“我們尋求的成功不能單單靠政府的力量,而是取決于學生、家長、普通百姓、各類組織及企業(yè)的合作努力,取決于所有公民的努力?！盵8]雖然此運動由聯(lián)邦政府倡導(dǎo)和推動,但日?；顒尤匀灰揽肯嚓P(guān)政府部門、私營企業(yè)、基金會、教育界、非營利機構(gòu)及科學和工程社團等組織和機構(gòu)的參與以及支持。

“為創(chuàng)新而教”的基金來源是分散的。一般經(jīng)費來自私營企業(yè)、社團組織、非營利機構(gòu)以及一些基金會等,這些組織自行安排時間、志愿者等來實施項目。奧巴馬政府執(zhí)政后,各民間組織和私立機構(gòu)初次承諾的總額超過2.6億美元,預(yù)計提供的經(jīng)費額度還將繼續(xù)增長。

“為創(chuàng)新而教”的開展關(guān)鍵在于經(jīng)費,雖然許多企業(yè)以及基金會對STEM表現(xiàn)出深厚的興趣,但要使他們對此進行投入,則離不開中間組織在資源與需求之間架起橋梁。“為創(chuàng)新而教”由民間聯(lián)盟負責項目的審定和經(jīng)費的籌措。民間聯(lián)盟的代表由以下在美國科技領(lǐng)域的杰出成功人士組成:美國第一位女性太空人莎莉·萊得(Sally Ride)、因特爾公司前任CEO克雷格·貝瑞特(Craig Barret)、施樂公司CEO厄休拉·伯恩斯(Ursula Burns)、時代華納有線電視公司(Time Warner Cable)董事長兼CEO葛蘭·布里特(Glenn Britt)、柯達公司CEO安東尼奧·佩雷茲(Antonio Perez)。他們的主要任務(wù)是負責審核項目的可行性,并為了保障項目的實施而向企業(yè)及基金會宣傳STEM教育,以獲得經(jīng)費上的支持。

(三)“為創(chuàng)新而教”的主要策略

“為創(chuàng)新而教”的項目主要實施形式為課外活動。在奧巴馬總統(tǒng)正式啟動“為創(chuàng)新而教”運動前,聯(lián)邦政府已通過各種途徑來促進此項運動的順利開展,主要有以下四方面。

第一,發(fā)揮媒體的教育作用。美國青少年接觸媒體的時間較多,因此,通過媒體來吸引學生學習并掌握更多的STEM知識是“為創(chuàng)新而教”運動的重要策略之一。政府跟時代華納有線電視公司探索頻道(Discovery Channel)、“芝麻街”(Sesame Street,美國著名的兒童教育電視節(jié)目)建立了合作伙伴。時代華納有線電視公司承諾,將提供播放時段以及廣告來推廣他們建立的專門可搜索當?shù)乜茖W活動的網(wǎng)站,稱“聯(lián)系百萬頭腦”(Connect a Million Minds)。探索頻道已承諾,將利用周一至周六下午兩小時無廣告播放中學科學類的節(jié)目。探索頻道在播放時間段的安排上特別考慮到與中學生放學時間相對應(yīng)?！爸ヂ榻帧痹?009年時已確定將從2010年開始播放環(huán)境教育這一新主題。奧巴馬總統(tǒng)提出“為創(chuàng)新而教”后,“芝麻街”為了配合聯(lián)邦政府的倡議,在主題不變的情況下調(diào)整了具體內(nèi)容,使之與STEM教育相適應(yīng)。

第二,促進當?shù)厣鐓^(qū)參與。民間活動的成功依賴各社區(qū)成員的支持和參與。社區(qū)活動能促進學生、家長及教師的科學意識,增長科學知識?！盀閯?chuàng)新而教”的著名項目之一“全國實驗室網(wǎng)絡(luò)”(National Lab Ne twork)建立了一支志愿者團隊,包括中小學生、大學生、教育家、科學家、工程師,以及社區(qū)成員等,組織他們相互合作,匯集成一個支持科學教育的群體。該項目在當?shù)馗鞣矫娴闹С窒马樌_展,學生通過項目的實踐活動獲得了更為豐富科學經(jīng)驗。

第三,通過互動式游戲激發(fā)興趣。美國青少年對互動式游戲十分感興趣。聯(lián)邦政府計劃利用學生已有的興趣來促進學生對STEM領(lǐng)域的興趣。麥克阿瑟基金會(MacArthur Foundation)與科技行業(yè)合作開展了一項STEM教育的視頻游戲競賽。這一競賽要求學生創(chuàng)造“小大行星”(Little Big Planet)視頻游戲的新級別,其中包含了數(shù)學和科學的內(nèi)涵。此外,競賽還要求參與者開發(fā)專門的數(shù)學和科學視頻游戲。麥克阿瑟基金會提供了30萬美元的經(jīng)費,用于派發(fā)優(yōu)秀視頻游戲,供學生免費使用。麥克阿瑟基金會的教育主管康尼·優(yōu)韋爾(Connie Yowell)說:“我們發(fā)現(xiàn)游戲具有強烈的吸引力。如果能夠?qū)⑦@種吸引力結(jié)合到科學課程中去,就會獲得十分強大的效果?！盵9]

第四,提倡從做中學(hands-on learning)。從做中學,即在親手實踐過程中探索和學習,是美國科學教學方法的核心理念之一,白宮希望國家能更關(guān)注及鼓勵當?shù)赝ㄟ^科技競賽來發(fā)揮從做中學的積極作用,并計劃將來每年舉辦一次科學展覽,邀請全國科技競賽中的獲勝者來白宮展出他們的科研項目。此外,美國國家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,簡稱NASA)計劃在2010年暑假舉辦“創(chuàng)新的夏天”(Summer of Innovation)項目,利用該局的高科技資源為學生,特別是少數(shù)民族以及低收入家庭的學生提供學習機會,從而提高他們對理工學的學習興趣。

三、案例分析:“全國實驗室網(wǎng)絡(luò)”

“為創(chuàng)新而教”的所有項目中,“全國實驗室網(wǎng)絡(luò)”(National Lab Network)是目前最受關(guān)注的一個項目。該項目的目的是在全國建立一個支持教師的社區(qū),給中小學教師提供和STEM學科專家的合作機會,一起改善數(shù)學和科學的教學計劃?！叭珖鴮嶒灳W(wǎng)絡(luò)”提供一個專門平臺,教師可以尋求專家在某一個具體行動的幫助,專家可以選擇適合他們的專業(yè)和興趣的行動來參與,這樣把兩方面配合起來。該項目在2010年5月啟動時叫做“全國實驗室日”,所有行動集中在一天,當時的參與者已超越650萬人。因為非常成功,聯(lián)邦政府把規(guī)模擴大,改為一個不間斷的項目。

“全國實驗室網(wǎng)絡(luò)”項目的主要策略有以下三個方面。

第一,互動式及從做中學?！叭珖鴮嶒炇揖W(wǎng)絡(luò)”的主要目標之一是提倡在實驗室或其他現(xiàn)實環(huán)境中通過實踐來學習。和其他學生以及專家在實驗室環(huán)境中相互交流、學習,即所謂的互動式學習。美國聯(lián)邦教育部長阿尼·鄧肯(Arne Duncan)指出:“我們學生常常把數(shù)學和科學看作讀書而學的科目,但‘全國實驗室日’使他們跟新領(lǐng)域有直接的接觸,也使學生發(fā)現(xiàn)學習能帶來樂趣,互動過程中形成吸引力?！盵10]在北卡羅來納洲,一位教師正在為中學生組織生物技術(shù)的課外活動項目。雖然北卡羅來納洲具有美國領(lǐng)先的生物技術(shù)企業(yè),但此學區(qū)的失業(yè)率較高。因此,該教師希望學生能通過實際實驗室環(huán)境中的學習產(chǎn)生對該領(lǐng)域的興趣,并在實踐中獲得經(jīng)驗,提高學生的創(chuàng)造力。

第二,社區(qū)合作?！叭珖鴮嶒炇揖W(wǎng)絡(luò)”項目的開展完全依靠社區(qū)的力量。首先,中小學教師在網(wǎng)站提出學生完成科學項目的需求,例如實驗工具、科學家的指導(dǎo)、技術(shù)支持及志愿者幫助等;其次,“全國實驗室網(wǎng)絡(luò)”把學校需求跟志愿者提供的資源相聯(lián)系。此項目招收從科學家到普通百姓的各類志愿者。

第三,媒體支持。2010年,“全國實驗室網(wǎng)絡(luò)”項目與媒體合作,建立了“數(shù)字媒體與學習競賽”(DigitalMedia and Learning Competition)?！皵?shù)字媒體與學習競賽”鼓勵社會探索數(shù)字技術(shù)如何影響學習以及在日常生活的參與方法,并創(chuàng)造新媒體形式。競賽向設(shè)計師、創(chuàng)業(yè)者、發(fā)明家以及研究者提出挑戰(zhàn),要求參與建設(shè)21世紀的學習實驗室,目的是幫助青少年互相影響,分享和探索STEM的學習。

四、對“為創(chuàng)新而教”的若干評述

(一)“為創(chuàng)新而教”與學?？茖W教育的一致性

“為創(chuàng)新而教”的優(yōu)勢之一是它跟學?？茖W教育保持高度的一致性。通過“為創(chuàng)新而教”和學?？茖W教育兩方面的目的、目標、基本要素以及基本原則相比較,可以發(fā)現(xiàn)兩者的主要特征完全一致,這說明,“為創(chuàng)新而教”運動雖然是由社會各界支持進行的課外活動,屬非正規(guī)教育,但它與學校教育的課程目標相匹配,是對學校教育的有效補充和支持。“為創(chuàng)新而教”與科學教育的共同點集中于三方面。

首先,理解力的培養(yǎng)。要樹立學生對理工學科的興趣與信心,就必須從基本知識以及概念理解開始?！盀閯?chuàng)新而教”的目標之一就是提高學生對STEM基本知識的理解力。只是學?？茖W教育關(guān)注的是學校常規(guī)的STEM知識傳授,而“為創(chuàng)新而教”的重心則是關(guān)注通過媒體(例如“芝麻街”以及探索頻道)、社區(qū)及學校的課外活動等途徑來增強學生對STEM科目的興趣及理解力。

其次,探究能力的培養(yǎng)?？茖W教育強調(diào)借助一定的科學方法來培養(yǎng)學生的探究能力,同時,也在這個過程中形成學生的批判性思維能力?！盀閯?chuàng)新而教”的核心方法之一是以從做中學為特征的發(fā)現(xiàn)學習法。“全國實驗室網(wǎng)絡(luò)”和國家航空航天局舉辦的“創(chuàng)新的夏天”,以及“為創(chuàng)新而教”的許多其他項目的重點之一就是為學生提供更多探究科學并共同探討的機會。

最后,價值觀、態(tài)度及精神的培養(yǎng)。因為科學教育“不僅離不開科學學科本身的教與學,也同樣離不開整個教育過程對學生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)”[11],“為創(chuàng)新而教”的主要目標之一是培養(yǎng)學生對科學探索的興趣,試圖通過從學生的實際興趣來發(fā)展深刻的科學意識,并自發(fā)地形成綜合的科學精神和態(tài)度。

(二)“為創(chuàng)新而教”的其他意義

除了此運動對正規(guī)教育的支持外,“為創(chuàng)新而教”還有其他一些意義。

首先,“為創(chuàng)新而教”運動使全美各界形成重視科學教育的共識。該運動的參與者們的積極性使此運動發(fā)展迅速,參與的范圍十分廣泛,并產(chǎn)生了許多具體的項目。奧巴馬總統(tǒng)倡導(dǎo)的“為創(chuàng)新而教”運動顯示,它的重心不僅僅是提高學生STE M的學業(yè)成績,它更關(guān)注民間組織、企業(yè)、家長以及普通百姓的共同參與,通過各種活動有效地改善了學生對待STE M的態(tài)度,從而使政府、國民意識到提高教育質(zhì)量不僅是政府的責任,各領(lǐng)域也都應(yīng)該負有責任感,因為教育對美國的未來經(jīng)濟和社會有巨大的影響。

其次,“為創(chuàng)新而教”運動使學生在知識的實際應(yīng)用方面水平有所提高。該運動強調(diào)從做中學,使學生能將科學技術(shù)知識與現(xiàn)實生活聯(lián)系起來。因為“為創(chuàng)新而教”運動的核心是課外活動,參與者非常廣泛,因而此運動比較偏向?qū)嵺`性,讓學生有更多機會通過現(xiàn)實生活中的應(yīng)用來感悟科學技術(shù)知識。

此外,該運動支持教師的創(chuàng)新教學方法?！盀閯?chuàng)新而教”不只是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性,而且也支持創(chuàng)新的教育方式。另外,“全國實驗室日”的網(wǎng)站也公布所有教師的創(chuàng)新行動,使其他教師都可以從中得到啟示。

(三)“為創(chuàng)新而教”的不足

美國學生理工方面學業(yè)成就不理想的問題不是靠開展大量的課外活動就能解決的,“為創(chuàng)新而教”的現(xiàn)行策略只能局部地緩解一下目前面臨的教育問題。一些教育家認為,問題的癥結(jié)在于課程與教師質(zhì)量兩方面。美國學者馬克·施奈德博士(Dr.Mark Schneider)說:“我個人覺得許多方面確實很好,但是只滿足了社會對學業(yè)要求的一半,且跟日常教學關(guān)聯(lián)度不強?！盵9]雖然“全國實驗室日”之類的活動能直接為教師提供課堂教學的補充和支持,但這依靠著教師本人高度的主動性和積極性。總之,“為創(chuàng)新而教”雖然內(nèi)容十分豐富,也確能促進學生STEM的學習,但無法代替學校的STEM教育,也不能包含科學教育的所有方面,它只是一種有益的課外補充。

“為創(chuàng)新而教”未來的發(fā)展前景是樂觀的,主要因為該運動有足夠的經(jīng)費以及各界的支持?！盀閯?chuàng)新而教”的主要經(jīng)費由企業(yè)和基金會提供,而不是由政府承擔。因此,各界對美國的科學教育將會越來越關(guān)注并擔負起相應(yīng)責任。像“為創(chuàng)新而教”這一依賴民間領(lǐng)域的運動盡管不能代替學校的科學教育,但各界對提升學生STEM能力的強烈支持無疑對學校教育有直接而積極的影響。

[1]OECD.Science Competencies for Tomorrow’sWorld:Results from PISA 2006[R].Paris:OECD,2007:56.

[2]National Center for Education Statistics.The Nation’s Report Card:Mathematics 2009[R].Washington D C:Institute of Education Sciences,U SDepartment of Education,2009.

[3]Obama B.Remarks by the President on the“Educate to Innovate”Campaign and Science Teaching and Mentoring A-wards.Speech given at theWhite House[EB/OL].(2010-01-06).http://www.whitehouse.gov/the-press-office/remarks-president-educate-innovate-campaign-and-science-teaching-and-mentoring-awar.

[4]Jerald C.Defining a 21st Century Education[R].Washington D C:Center for Public Education.2009:32.

[5]Noeth R,Cruce T,Har mston M.Maintaining a Strong Engineering Workforce:ACT Policy Report[R].Iowa City:ACT Inc.2003.[6]Business Roundtable.Tapping America’s Potential:The Education for Innovation Initiative[R].Business Roundtable.2005:6.

[7]Intel Corporation.Parents More Comfortable Talking Drugs than Science[R/OL].(2009-10-21).http://pixel01.cps.intel.com/pressroom/archive/releases/20091021edu.htm?iid=pr1_releasepri_20091021e.

[8]Obama B.Remarks on the‘Educate to Innovate’Campaign[EB/OL].(2009-11-23).http://www.whitehouse.gov/the-press-office/remarks-president-education-innovate-campaign.

[9]Chang K.White House Pushes Science and Math Education[N].The New York Times,2009-11-22(13).

[10]PR News wire.National Lab Day Partners With the White House for National Launch[EB/OL].(2010-06-12).http://www.prnews wire.com/news-releases/national-lab-day-teams-with-the-white-house-for-national-launch-93587599.html.

[11]祝懷新.科學教育導(dǎo)論[M].北京:中國環(huán)境科學出版社,2005:97.