写过中国STEM教育发展，也谈谈美国的情况。一来当然因为美国是STEM教育的源头；二来中美两大强国在未来世代会持续互相较劲，两国以STEM教育推动的科技发展比并，会是实力分析的相关因素；三来美国STEM教育，近年未有像中国、东南亚地区及北欧国家那么火热，读者也有兴趣了解美国STEM教育的最新发展。因篇幅所限，本文综合一些网上资料及讨论平台的文稿简单介绍。
美国推进STEM的路线图
笔者在这个《STEM+ 教育初探系列》首篇文稿──〈STEM 横空出世〉已简介过美国的STEM教育是由美国政府积极推动。现摘录作者王烽2017年8月3日在《上海教育·环球教育时讯》的文稿──〈美国的STEM教育〉的重点，顺时序来补充一下：
1986年美国国家科学委员会发表过《本科的科学、数学和工程教育》报告，这被认为是美国STEM教育集成战略的里程碑。该报告首次明确提出「科学、数学、工程和技术」教育的纲领性建议，从而被视为STEM教育的开端。
1996年，美国国家科学基金会发表了题为《塑造未来：透视科学、数学、工程和技术的本科教育》报告，并提出今后的「行动指南」，大力「培养K-12教育系统中STEM教育的师资问题」。
2006年1月31日，美国总统布殊在其国情咨文公布一项重要计划──《美国竞争力计划》（American Competitiveness Initiative，ACI），提出知识经济时代教育目标之一是培养具有STEM素养的人才，并称其为全球竞争力的关键。
2007年10月30日，美国国家科学委员会发表《国家行动计划：应对美国科学、技术、工程和数学教育系统的紧急需要》报告，提出的行动计划主要包括两个方面的措施：一是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；二是要提高教师的水准和增加相应的研究投入。这一报告显示了STEM教育从本科阶段延伸到中小学教育阶段，希望从中小学就开始实施STEM教育。
也正是在2007年，美国参众两院在8月2日一致通过了《美国创造机会以有意义地促进技术、教育和科学之卓越法》（又称作《美国竞争法》）。《美国竞争法》对STEM教育的重视，极大程度上反映了美国社会的一种共同关注趋势。
2009年1月11日，美国国家科学委员会（National Science Board）代表NSF发布致美国当选总统奥巴马的一封公开信，其主题是《改善所有美国学生的科学、技术、工程和数学教育》。明确指出：国家的经济繁荣和安全要求美国保持科学和技术的世界领先和指导地位。大学前的STEM教育是建立领导地位的基础，而且应当是国家最重要的任务之一。
2011年，奥巴马总统推出了旨在确保经济增长与繁荣的新版的《美国创新战略》。新版的《美国创新战略》指出，美国未来的经济增长和国际竞争力取决于其创新能力。「创新教育运动」指引着公共和私营部门联合，以加强科学、技术、工程和数学（STEM）教育。同年美国国家科学院研究委员会发布了《成功的K-12阶段STEM教育：确认科学、技术、工程和数学的有效途径》的报告，报告认为在中小学实施STEM教育的目标主要有三个：
- 扩大最终会在STEM领域修读高级学位和从业的学生人数，并扩大STEM领域中女性和少数族裔的参与度；
- 扩大具有STEM素养的劳动力队伍并扩大这一队伍中女性和少数族裔的参与度；
- 增强所有学生的STEM素养，包括那些并不从事与STEM职业相关工作的学生或继续修读STEM学科的学生。
美国州长协会在2011年12月又针对STEM教育行动发布了《制定科学、技术、工程和数学教育议程：州级行动之更新》报告，分析了该协会2007年提出的行动议程中的弱势之处，重新提出《实施州级STEM议程》的各项具体措施。
美国STEM教育四种素养
王烽在文稿更指出，STEM教育是一种「后设学科」，即这一学科的建立是基于不同学科之间的融合然后形成一个新的整体，将原本分散的学科形成一个整体，由此形成当今日趋受到重视的、跨领域的STEM教育。美国高度重视STEM教育的根本原因，在于其深刻认识到美国科学技术的滑坡在于其人才的严重短缺，这在美国近10余年来的大量文献中屡屡被提及，而人才准备则聚焦培养学生四种STEM素养：
第一，科学素养（Scientific literacy）。是一种运用科学知识和过程，理解自然界并参与影响自然界的有关决策。
第二，技术素养（Technological literacy）。是指使用、管理、理解与评价技术的能力。技术是对自然环境的革新与改造以满足人们的现实需要。
第三，工程素养（Engineering literacy）。是指对技术的工程设计与开发过程的理解。工程课程是基于专案，整合了多门学科的知识，使得难以理解的概念与学生生活密切相关，激发学生解决问题的兴趣。
第四，数学素养（Mathematical literacy）。指学生在发现、表达、解释和解决多种情境下的数学问题时进行分析、推断和有效交流思想的能力。
大家都知道，美国发起的STEM教育，后来加了艺术（Arts）变成STEAM。有些地区及组织又演进为STREAM，多出来的R指的就是阅读及写作。未来社会，阅读及写作是一项异常重要的团队协作和沟通能力。
美国STEM教育的具体实践
美国对STEM的支持是举国上下的。美国白宫于2014年6月18日（National Day of Making，自造日）首次举办了创客嘉年华（Maker Faire），奥巴马并在活动上宣布了由白宫主导的推动创客运动的整体措施。许多团体、企业都答应支持这个由各种形式推进创客的「美国制造业的群众文艺复兴」。
美国人的STEM教育内核虽然是S、T、E和M，但外延的内容非常丰富，包括语言的艺术，商业的技能，包括PR、Marketing、teamwork，还有现今非常重要的coopetition，这是一个合成词，由cooperation和competition合成而来，意为「竞合」。
美国STEM教育另一个精彩的外延是看重教育带给孩子的自信，让孩子得到能够面对未来挑战的技能和信心，在不过分注重结果的情况下获得他人尊重和内心真正的成长。这是STEM教育的本质和核心，是需要国内科技教育工作者和STEM教育学习者去充分理解和认识的，只有这样才能真正培养出在未来有竞争力的人才。
STEM教育在美国已成为独立课程，强调四门学科知识的综合性应用，强调解决实际问题的能力。美国的STEM教育是从本科、高中开始逐步向中小学渗透，背后有着非常先进的教育理念，包含培养面向21世纪人才所需的所有元素：
- 足够挑战的环境条件
- 以学生为中心的活动设计
- 注重在真实情境中学习
- 公司制的学习模式
- 学校打造数字校园
美国STEM教育的困局及挑战
虽然备受重视，但是STEM教育、STEM人才的现状却让人忧虑。美国在发布于2011年的一份《人力资源调查报告》中指出：超过一半的美国雇主发现自己很难找到具备高等数学、高等物理、高等化学知识的员工，而这些知识却是工作当中必须掌握的。西门子的报告称：2012年，该公司原计划在美国招收3000多个员工，但在招聘当中却发现仅有10%的应徵者能够顺利通过STEM能力测试，这也就意味着90%的应徵者未能从学校教育中获取胜任这3000个职位的能力。因此，专家预计，在接下来的十几年，美国必须多培养100万STEM领域的高校毕业生，才能使美国经济立于不败之地。与STEM人才匮乏的现状相对应的却是快速增长的需求量。在美国，STEM领域的职位增长速度是其余工种的三倍。还有一点也许更能打动正在找工作的毕业生：STEM相关行业的薪水通常比其他行业高出26%。
从上述统计资料中得出的结论就是，所有学生都极须在K-12阶段获得优质的STEM教育，不管他们是想接着上大学，还是步入职场谋生。因此，美国极须为K-12阶段的学生提供既生动有趣又能让更多人享有的STEM课程，否则美国今天的经济强国地位将朝不保夕。
纵观当前美国各地推进STEM的行动，落实在操作层面上，有两个方面的特点非常明显，一是拥抱数位技术，二是在真实情境中学习。
STEM在国内的落地硬体条件是具备的，好的学校里有3D印表机、车床、钻床等等。缺乏的还是师资，是软性条件。STEM教育里人是核心环节，美国也面对共同问题。美国中密西根大学/莱斯利大学Juliana Texley教授在2016年11月STEM+教育上海峰会上，提出：「应开辟一条连接未来的通道，助力今日世界的莘莘学子成长为明日世界的优秀公民，更好地迎接未来的挑战：
挑战1：教师们感觉很难整合STEM
教师自身在知识获取阶段时，他们接受的也是传统的分科教育，从小学时过少的科学课程安排，到大学时被单科教授，还有教科书和主题类书籍的分化，这种孤僻性的教育方式，造成了现在教师自身在协作和整合能力上的弱势。跨学科整合概念是教师们遇到的最大挑战。美国在挑战整合采取的一个重要行动是重新定义成功，这迫使了教育工作者们改变，并试着努力开发三维教学整合的课程。
挑战2：技术实现
当前，基础教育没有系统完善的技术课程，但是现在的孩子却是技术的原住民，他们期待更好的技术教育课程。这个挑战不仅在美国，在国内其实还要更明显一些。国内同样的领域中，有很多都没有足够的技术和硬体支援，尤其在乡村地区。
挑战3：整合文学来陈述STEM的思想
区别于传统的文学概念，Juliana Texley教授提出用适当的阅读来理解STEM教育有很大的价值。STEM文学和传统的科学书籍有非常大的区别，它涉及主动调查、分享思维习惯，这代表了STEM的创新。
挑战4：建立教师的信心
其实所有教师们在自身所授的课程上已经做的非常棒了，Juliana Texley教授认为可以在他们已熟悉的教育方式上帮助他们建立更好的信心。比如让教师和学校们能够有效的评估他们目前正在使用的，以及他们想要使用的教材；给予教师们制定和评估自己课程的权利，而不是使用统一的评估标准体系来限制各人所长。
STEM 2026: 美国STEM教育创新的六大愿景
为进一步推动STEM教育，2016年9月14日，美国研究所与美国教育部综合了研讨会与会学者对 STEM 未来十年的发展愿景与建议，联合发布：《教育中的创新愿景》（STEM 2026：A Vision for Innovation in STEM Education）。《STEM 2026》旨在推进STEM教育创新方面的研究和发展，并为之提供坚实依据。确保各年龄阶段以及各类型的学习者都能享有优质的STEM学习体验，解决STEM教育公平问题，进而保持美国的竞争力。
美国STEM教育的六大愿景分别为：
- 网络化且参与度高的实践社区
- 加入特别设计的游戏和风险的学习活动
- 包含用跨学科方法解决「大挑战」的教育经验
- 创新技术支援的灵活且包容的学习空间
- 创新且具操作性的学习测量
- 促进多元化且多机遇的社会文化环境
《STEM 2026》报告中还提到，未来可能颠覆 STEM 课堂的六类技术：
- 线上协作工具
- 线上混合的教育环境
- 沉浸式媒体
- 模拟游戏
- 智慧导师系统
- 增强与虚拟实境AR&VR
4个最新努力方向和「北极星」计划
2018年6月，白宫科学与技术政策办公室推选并邀请各州STEM教育杰出贡献者和引领者进行了集中讨论，会议提出了美国STEM教育的4个最新努力方向，并发布了相关报告。
- 在教育和工作之间建立更牢固的联系
- 专注于创新和创业
- 将电脑科学整合到STEM教育中
- 制定改善所有美国人STEM素养的计划
白宫更进一步于2018年12月3日发布了STEM教育的五年战略计划──「北极星」计划，是由美国国家科学技术委员会STEM协会和白宫科学与技术政策办公室拟定。该计划预示着美国联邦政府的未来投资方向，还敦促教育工作者推出更有意义和启发性的STEM课程：PBL学习、科学节、机器人俱乐部、发明挑战和游学工作坊等，任何能够培养学生综合应用各领域知识来识别与解决问题能力的方案。 政府的这一目标有三重含义：
- 增加广度：每个美国人都应掌握基本的STEM概念（比如电脑思维），以能够应对技术变革；
- 增加深度：增进以往在这一领域欠缺的学生对STEM的学习；
- 鼓励下一代：鼓励学生从事STEM职业。
外热内冷，办好STEM从研究开始。
虽然美国积极投资、全国铺开推动STEM教育，但近年基础教育却显现「外热内冷」情况。美国一个致力于教育创新的研究机构通过多种途径采集教育大数据，今年初发布了《2018年美国教育趋势》报告，揭示了当今美国教育工作者最为关注的20个教育发展趋势。结果是有助于培养孩子面对困难和挑战的积极态度，还将通过激发更活跃的大脑活动，提高孩子智商的「成长型思维」排名第一。PBL（项目化学习/专题研习）也上了榜，排名第六。
令人惊讶的是，人们一直很关注的STEAM教育竟然没有在内，与其相关的创客教学、机器人和程式设计学习却在榜上。学者解读或许STEAM教育本身存在跨学科知识糅合的复杂性，学科跨界的不确定性，以及对于学校课程设置、教师课程开发和设计能力提出了巨大挑战，导致真正关注它的教育工作者并不多，在课堂中实践较少。现实说明尽管STEAM教育的理念令人心潮澎湃，不过对于培养学生的创新与实践能力确实有巨大的推动作用。其内在要求与现实的教育体制间存在着水土不服的问题。今天国内很多所谓的「STEAM教育」，事实上只是劳技学科或者小发明小创造的翻版而已，不过是迎合当今的热点，包装而来的。
关于如何能办好STEM教育？或许美国、国内STEM教育工作者，要参考一下今年「一丹教育研究奖」得主，美国芝加哥西北大学统计学系系主任Larry Hedges教授的总结：「如要办好STEM教育，请先做相关的研究。」这正符合STEM教育「教无定方、学无定法、成无定式」的特点。
