来源|上海教育
作者|范上海市嘉定区绿地小学教师，比较教育学硕士。
编辑|沈青
一、中小学阶段STEM课程的目标
美国政府或教育部尚未正式发布STEM教育的国家目标，但美国教育部领导的美国学术竞争力委员会在梳理联邦ST EM教育项目时，制定了ST E M教育的国家目标。学术竞争力委员会制定的K-1 2阶段国家目标分为学生学习、教师素质、学生参与三个方面。
国家目标1:学生的学习——使学生具备在21世纪技术经济时代取得成功所必需的科学、技术、工程和数学技能；让有能力、有抱负的学生成为科技管理领域的专家、教育家和领导者。
其具体指标涉及八个方面:NAEP的长期趋势，即四年级、八年级、十二年级学生的数学成绩；A E P全国数理数据，即四年级、八年级、十二年级学生处于“熟练及以上”水平的比例；在国家数学和科学评估中达到“熟练”或“高级”水平的学生比例；SAT数学和A C T数学和科学成绩；选择AP课程的学生人数和特定科目AP学分为3、4或5的学生人数；TIMSS分数和排名；PISA成绩和美国的排名；大学一年级和二年级学生参加数学补习和发展课程的比例。
国家目标2:教师质量-招聘和保留主修或副修STEM的教师，并增加当前K-12教师的学科内容。
其具体指标涉及四个方面:中学数学和科学教师中具有本专业背景或辅修本学科的比例；高质量数学和科学教师的数量；以及数学教师和理科教师的平均教龄；在所教授的学科中具有硕士及以上学位的数学和科学教师人数；达到“有效教师”标准的数学和科学教师的比例。
国家目标3:学生参与——增加学生对STE M教育的参与，提高STEM对他们生活的价值。
其具体指标涉及五个方面:学生在数学和科学课程中获得的平均学分数；大学里学生选择STEM专业的数量；八年级学生选择代数的比例；对数学和科学感兴趣的学生比例；参加课外数学和科学活动的学生比例。
2.美国中小学如何开设STEM课程？
美国中小学的课程设置分为核心课程和选修课程。
核心课程中，STEM相关的主要是数学、科学和信息技术。在职业技术课程中，有健康科学教育、信息技术教育、技术和工程教育。这些职业和技术课程主要在高中开设。因此，美国小学和初中的STEM课程主要是通过数学、科学和信息技术课程来实现的。至于选修课，各个学校不一样，这里就不讨论了。
在高中，四门ST EM课程的设置显而易见。下面介绍一下美国高中STEM课程的设置。
美国高中的ST EM课程分为三类:高等数学、高等科学与工程、STEM相关的技术课程。这里的高级课程是指内容高级的课程或指定为高级或荣誉课程的课程。
高等数学包括代数二和其他高等数学课程，初等微积分/分析，微积分。其他高等数学内容包括三角学、高等统计学、代数3、解析几何、I B数学和离散数学。
高级科学和工程课程包括高级生物、化学、环境/地球科学、物理和工程。高等生物学包括两年制和三年制生物课程，如AP课程和IB生物课程。高级环境/地球科学包括AP和I B环境科学，大学预科和AP地球科学。工程学包括应用科学和数学的概念和技能来解决工程问题的学术课程。一些专科，比如航空空航天材料、冶金、测绘科学、制图等。，也包括在内。
与STEM相关的技术课程包括计算机信息科学、工程/科学技术和健康技术。信息课程包括计算机编程、逻辑、算法和系统管理，而不是文字处理或其他指导学生使用软件的教学。工程/科技类课程主要是关于仪器、设备维护等与工程、科学职业相关的技术任务。健康课程为学生准备专业医学领域，包括牙医，兽医，社区医学，流行病学，护理，验光，听力学，心理健康，急救/疾病科学等。
在STEM教育中，K-12阶段工程教育的标准，对科学和数学教育的研究是最多的，对技术教育的研究近年来也受到较多的关注，但对工程教育的关注较少。目前美国很多学校都是分开开设科学、数学、技术课程，但核心课程中几乎不开设工科。工程教育往往以课程整合的形式进行，即将数学、科学和技术知识应用于工程课程中。这类课程的开发者一般是大学、研究机构、公司等。
2009年，美国K -12工程教育委员会、美国国家工程院和美国国家研究委员会联合发布了《K-12工程教育，了解现状，改善前景》报告，制定了相关标准指导学生选择工程课程。
报道称，设计是该项目的突出特点。工程类课程必须满足以下要求:课程必须使学生投身于工程设计过程，或者要求学生分析工程设计问题的解决方案；
课程必须包含一些反映工程核心思想的具体概念；课程必须包括数学、科学和技术的例子；课程必须包括与个人或社会相关的工程问题；课程必须有足够的规模、成熟度、严格的时间控制和资源来组织学生进行分析。
K-12工程教育课程的研究范围非常广泛。每门课程都有自己的特色。为了应对这种复杂性，报告提供了一套“珠上珠”模型:珠子代表一个集合或包，课程内容通过珠子传递给学生，大部分课程教材用有趣的手法将课程内容打包成可管理的块；穿过珠子中间的绳子代表了课程中的核心概念和基本功，独立于包装或珠子。绳子由四条线组成，分别代表工程设计中要用到的数学、科学和技术这三个学科，以及工程设计过程。
数学线条。数学是贯穿大部分工科的一条线。数学被定义为量和形的形式及其关系。它的具体分支包括算术、几何、代数、三角学和微积分。数学课程主要涉及收集、整理、分析、解释和提交数据。例如，在一门课程中，学生设计、制造和测试一辆小型汽车。该测试包括测量速度、距离、方向、影响车辆性能的变量以及系统运行的持续时间等。形成的数据以表格或图表的形式呈现，以分析这些变量。
科学线。工科中的科学线包括两个方面:一是与工科课题和问题相关的大部分科学概念会以百科全书的形式呈现；二是建立知识，促进设计决策的科学求知模式，即科学探索，这是一些课程中的主旋律，尤其是在探索科学与技术的关系时。
技术路线。在大多数情况下，工程课程中的技术研究用于建立专业知识和开发专业词汇来描述、讨论和解释给定的技术。在一些课程中，技术是作为科学原理的具体案例来介绍的，例如，在使用工程概念或内容来丰富科学和数学学习的课程材料中。还有一些提高技术素养的课程。
设计线。在中学，设计的课程模式一般有:分析、限制、建模、优化、折衷和系统。分析是定义或确定问题、报告设计决策、预测或评估演示文稿、确定经济可行性、评估预备方案、调查失败原因的系统而详细的检查过程。它是指对设计一个技术问题解决方案的物理、经济、法律、政治、社会、伦理、美学和时间的限制。
在课程活动中，限制往往是“事物”的限制，如时间、金钱、材料建模，是任何能够表示对工程设计有帮助的系统或过程的图形、物理或数学符号。大多数课程允许学生用日常生活中的材料制作物品，并帮助学生将他们的设计形象化。优化的目标是改进设计。在大多数课程中，“优化”往往等同于“再思考”和“做得更好”。也就是说，做出折衷决定，放弃或减少设计中的一个属性，以便最大化另一个属性。该系统以某种方式组合分散的元素来实现一个或多个功能。
