打破格局，理工教育可以這麽做

2018年皮尤研究中心一項調查指出，63%的人認為美國STEM領域的教育水準尚有待提升，而社會對STEM專業人才的需求卻仍在不斷增長。針對這一現狀，作為人才輸出源泉的高校又該如何應對？密西根理工大學的經驗或許值得借鑒。

美國國家科學基金會2017年發布的數據顯示，全球生產總值的27%和美國國內生產總值的40%來自STEM領域，但根據皮尤研究中心提供的數據，46%的美國人認為美國大學生階段的STEM教育僅僅處於中等水準，甚至有17%的人認為低於美國平均水準。社會對STEM專業人才的需求日益旺盛，而教育水準卻無法緊跟需求，與時俱進。

注：

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四門學科英文首字母的縮寫。

或許高校需要思考如何打破現有格局，更好地進行STEM教育。

針對社會對STEM專業人才的需求不斷增長而STEM教育水準卻在“拖後腿”的現狀，2017年被《富比士》列入全美25所STEM領域頂尖大學的密西根理工大學（教學研究人員專門研究了影響STEM教學和學習的因素，通過與大學生、職前教師、專業教育者合作來研究最有效的教學方法，旨在推進STEM領域教學與學習方式的發展。

融會貫通跨學科

密西根理工大學設有STEM 教育研究與創新研究所（Research and Innovation in STEM Education Institute，以下簡稱“RISE”），該研究所目前正在校園內建立一個學者社區，社區中的研究人員包括教職員工、研究生和大學生。通過為教育研究人員提供這樣一個共同研究的場所，可以促進跨學科合作，促進研究生和大學生STEM 教育的改善，增強學校吸引研究資助的能力。

RISE 研究的重點領域包括：基礎STEM教育研究和以學科為基礎的教育研究。

在基礎STEM 教育研究方面， 校方專門資助了一項名為密西根科學教學與評估改革（Michigan Science Teaching and Assessment Reform，以下簡稱“Mi-STAR”）的項目，與部分K-12學校合作，開發一門新的、完全整合的中學STEM課程，強調STEM學科之間的聯繫。例如，Mi-STAR設有挑戰賽，向合作學校的中學生提出與社會現實相關的問題，學生需整合科學與工程知識，在實踐中去調查他們接收到的問題，並通過實踐和理論推理提出解決現實問題的方案。

注：

K12是kindergarten through twelfth grade的簡寫，是指從幼稚園（Kindergarten，通常5至6歲）到十二年級（grade12，通常17至18歲）。

在這一過程中，密西根理工大學作為合作方要為授課教師提供專業的STEM教學輔導。另外，Mi-STAR提供的課程是由課堂教師開發的，在開發過程中該校教學研究人員可以起到很好的長官作用，如整體項目管理、專業學習、課程發展等方面均由教學研究人員主導進行。通過這一項目，教學研究人員不僅可以發揮專業能力，還可以在實踐中促進自身發展。

在以學科為基礎的教育研究方面，密西根理工大學研究人員嘗試跨越學科界限解決比單個專業領域更複雜的問題。例如，2017年電腦科學與認知和學習科學之間便進行了跨學科合作，開展成人電腦基礎技能項目，幫助提升成年人的數字技能。

研究人員查爾斯?華萊士說，“學習者在運用數字技術時遇到了很大的障礙，但這些障礙是什麽以及如何解決不僅僅取決於技術本身，還取決於學習者的態度、動機和之前的經驗。”因此，電腦科學與認知和學習科學之間的跨學科合作無疑對解決問題大有幫助。

成人電腦基礎技能項目研究人員及認知與學習科學助理教授凱利?斯蒂爾曼表示，“跨學科的多元化合作有利於解決問題，校方為研究團隊提供的可能性越多，我們就越有可能考慮各種解決方案，從而有機會為STEM領域創造出更多的應對方案。”

跨學科意味著在STEM教育中，不再將重點放在某個特定學科上，而是強調利用科學、技術、工程、數學等學科的相互關聯去解決問題，真正將解決現實問題作為STEM教育的最終目的。

課外教學不尋常

作為一所理工院校，密西根理工大學指出，“我們的使命是讓學生更好地認知和管理地球上的資源。”為了實現這一點，該校在STEM學科的教學中為學生提供了注重實踐的課外教學方式。

在國外，課堂外的實踐式教學已不新鮮，例如加拿大約克大學採用基於探索和研究的學習方法，讓學生在參加各類研討會、夏令營活動中，通過學生團體合作項目、實驗室參觀和實踐研討會等形式來豐富學習體驗。高校管理者已經意識到課外教學可作為理論教學的有益補充，但密西根理工大學採用的卻是非常規的課外實踐。

在森林資源與環境科學學院，有一片供學生研究使用的佔地3700英畝的福特森林，該森林以捐助者亨利?福特的名字命名。1/8的本科課程需要學生在福特森林完成，教師將在秋季或夏季帶領學生在森林中學習和生活，其中包括為期六個星期的綜合野外實習，學生可在這裡通過現場觀察了解樹的品種，進行地理太空測繪，觀測野生動物棲息地甚至親自操作電鋸。

學校的化學工程系擁有佔地6500平方英尺的單元操作實驗室，這是美國最大的化學教學設施。該實驗室有18個試驗台，主要可進行熱交換、膜分離、動力學、液體提取、真空乾燥和流量測量等化學實驗，足以和真實的化學工廠相媲美。學生在這一環境中學習，可以積累真正實用的經驗。

密西根理工大學在努力為學生提供完全真實和專業的實踐環境，不僅讓課程更具吸引力，而且學生能提前了解畢業後將會在怎樣的環境中工作，更好地將大學與社會相銜接。

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除了在教學方式、課堂教學等方面作出努力，密西根理工大學還關注到了教師這一重要群體的培養，選擇與一些K-12學校進行合作，提出了可增強STEM教育吸引力的舉措。

密西根理工大學以主要合夥人的身份參與了一項名為“密西根教學卓越計劃”的項目。該項目由美國國家科學基金會資助，是一項關於教師長官力發展的計劃，主要研究地球系統科學這一內容，目的是改進全美地球科學這一STEM學科的教育模式，提升高中地球科學教師的教學技能。

或許這看上去與大學中的STEM教育沒有太大聯繫，但密西根理工大學選擇讚助這一項目必然有其理由：該項目希望通過為高中教師提供高品質的專業發展機會，讓高中教師採用探究性的教學方式來激發學生對STEM的興趣，從而增加對STEM學科感興趣的高中畢業生的數量，這對於密西根理工大學這樣一所專注於STEM教育發展的大學大有裨益。

為此，“密西根教學卓越計劃”項目挑選具有優秀教學長官能力的K-12教師，通過培訓他們設計和實施探究性教學計劃，系統地改進其STEM教學方式，豐富教學內容，最終讓這些教師具備開發和實施新型教學方法的能力，提升學生學習STEM課程的興趣，增強STEM教育的吸引力。

STEM專業走向新領域

2017年10月20日，密西根理工大學董事會批準了一項為期五年的項目申請，其中就包括一項名為“H-STEM”的項目。該項目預計耗資4470萬美元，國家將提供2970萬美元，密西根理工大學預計將提供1500萬美元，足見國家和學校對STEM領域發展的重視。

“H-STEM”代表健康、科學、技術、工程和數學，也就是說將STEM領域專業知識應用於與人類健康相關的領域。密西根理工大學校長格倫?姆羅茲說，“當前的經濟預測表明，那些與人類生活領域相關的技術創新需求正在大幅增長，例如人類健康領域。”H-STEM項目正是基於這樣的背景提出的。

該項目支持各類與健康相關的教育計劃：通過開發治療設備、傳感器，提供健康預防策略和衛生技術，進行以人為本的研究，讓STEM教育緊跟市場需求。由此可見，STEM知識可以不僅僅局限於科學技術領域，還需順應時代發展，在更多與社會需求緊密相關的領域進行應用，賦予STEM更多的可能性和更強的實用性。

在以知識為基礎的背景下，STEM教育的重要性不言而喻，雖然它的專業性、學習難度讓許多學生畏懼不前，不過高校的積極舉措或許可成為提升教育水準並招攬更多學生的重要一環。2017年8月，在富比士網站評選的畢業生薪資排名中，密西根理工大學排名第12位，其在STEM領域做出的多項應對舉措對學生綜合能力的提升有所裨益，而這樣的榮譽也可成為學校招生時的“金字招牌”，教學、學生能力與招生三者環環相扣，互為輔助。

當學校積極主動應對STEM教育問題時，或許STEM 教育瓶頸的突破指日可待，校方表示，“我們願意為推動STEM教育的變革貢獻自己的一份力量。密西根理工大學希望能創造未來，學生們在這裡學習、創造、行動，把廢棄水瓶變成塑料燈絲，把木材廢料做成門把手，讓密西根州的居民可以使用混合太陽能，我們監測火山狀況，我們與當地居民一起工作，讓STEM學科對社會產生更多的影響。”讓STEM教育造福社會，或許這正是大學提升STEM教育水準的關鍵所在。

主要參考文獻：密西根理工大學網站