美国技术增强型的STEM教学路径

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　　摘   要：近年来，美国STEM教育越来越呈现技术增强型的趋势，政府各部门发布的一系列政策都体现了对将技术融入STEM教育以促进学生STEM学习的重视。2018年，美国公布STEM教育的“北极星计划”，尤其强调提高学生的数字素养和计算素养的教育发展路径，《用技术支持STEM学习的九个维度》这篇报告正是具体论述如何转变现有STEM教育模式，从而在方法论上接入该发展路径。文章在分析目前美国STEM教育现状和教育政策的基础上，对《用技术支持STEM学习的九个维度》报告进行解读，将这九个维度划分为技术促进互动、技术强化问题解决能力、技术培养科研精神三个方面进行具体论述，并基于对报告及相关文献的解读给出了对于中国STEM教育发展的建议。
　　关键词：STEM教育 教育技术 数字化
　　作为STEM教育的诞生地，美国一直走在STEM教育发展的前沿。STEM教育为美国培养了大量科技创新人才，从而使其在世界范围内奠定了科技竞争力的领先地位。为了应对未来更加激烈的科技竞争，其必须不断变革其STEM教育模式，培养出更多具备数字素养、信息素养和创新思维的人才。从近十年美国政府机构发布的相关政策和报告中可以看出，实施技术增强型的STEM教学已成为变革的航向。美国的STEM教育现状促使其抓住变革的机遇，突破瓶颈从而实现更为长远的发展。
　　2019年10月，美国联邦教育部教育技术办公室（Office of Educational Technology）发布了一份题为《用技术支持STEM学习的九个维度》（Nine Dimensions for Supporting Powerful STEM Learning with Technology）的报告。该报告响应“北极星计划”制定的目标和路线，明确指出技术可以成为转换STEM教学和学习方式的强大工具，探讨了将创新的数字技术整合到教育中的影响，并归纳了有效利用技术来深化学生STEM体验的九大路径。[1]
　　一、《用技术支持STEM学习的九个维度》报告发布背景与目的
　　（一）美國STEM教育发展现状
　　通过美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）发布的《中小学数学与科学教育》（Elementary and Secondary Mathematics and Science Education）[2]和《2020年美国科学与工程状况》（The State of U.S. Science & Engineering 2020）两份报告，可以了解到近年来美国K-12阶段STEM教育、STEM高等教育、STEM创新、STEM劳动力、美国公众对于科学技术的态度等方面的概况。[3]
　　1.社会经济地位差距使学生在数学和科学成绩上的差异越来越大
　　研究人员发现，学生在数学和科学方面的早期经验和成就可能会影响他们在以后的学业生涯中对STEM学科的态度和信心[4]。然而，学生通常无法在平等的基础上开始STEM学习——对幼儿园学生进行的评估揭示了学生因为家庭社会经济地位、种族或民族等因素在数学和科学成绩上产生的差距，其中一些差距随着学生学业的继续而持续存在，甚至逐渐扩大[5]。归根结底，种族因素最终指向的还是社会经济地位，可以认为社会经济地位是导致近些年来美国学生STEM学习成效差距的根本因素。
　　除了上述原因，还有多种因素导致了学生STEM教育的早期差距，其中包括学生是否有充足的机会参与非正式学习和能否得到高质量的学前教育[6]。另外，教育信息化也在某种程度上给学生带来技术门槛。
　　2.在国际评估中，美国学生的数学和科学成绩表现并没有非常突出
　　根据国际数学与科学成就趋势调查（TIMSS）评估①，相对于其他参与评估的发达国家的学生，美国八年级学生在数学和科学上的表现并不十分突出。在2015年参与TIMSS的19个发达国家中，美国在数学和科学方面的平均分数均排名第9，新加坡、韩国、日本等亚洲国家在分数表现上远远超越了美国[7]。美国联邦教育部逐渐意识到，应当想办法突破现今STEM教育的瓶颈，变革传统的STEM教育模式，寻求新的发展路径，以提高其义务教育阶段学生的总体STEM素养。
　　3.各国STEM高等教育学位产出竞争激烈
　　在所有国家中，美国授予的STEM博士学位最多，接收的国际学生也最多，但是从工程类STEM专业的博士学位数量来看，美国面临着来自中国的巨大竞争压力。中国的STEM博士学位数量增长迅速，美国高等教育机构希望进一步提高STEM领域学生的入学率和保有率。
　　4.美国企业积极进行技术创新，科技成果转化率较高
　　美国企业积极将新的技术应用于企业生产管理的过程，从而实现技术创新。风险投资的数据显示，新兴领域的投资者看到了潜在的商业影响。在美国，风险投资主要集中在依赖软件的领域，包括移动技术、人工智能、大数据、工业和金融技术。在这些领域中，人工智能技术的投资增长最快。这些现象非常有力地说明，新的研发成果不能仅停留在知识和理论的层面，而且要积极应用于经济生产和商业实践，才能发挥其应用价值，吸引更多资源投入，反哺学术研究，从而促进知识的良性循环。
　　5.具备STEM技术专长的人才在劳动力市场中更具优势
　　劳动力市场对STEM人才的需求量很大并保持稳定增长。美国的STEM职位主要包括软件开发人员、计算机系统分析师、化学家、数学家、经济学家、心理学家、工程师等，其增长速度超过了整体劳动力的增加速度，目前占美国整体劳动力的5%（约700万职位）[8]。另外，从事STEM相关职业的人员收入也远高于其他职业。
　　需要注意的是，不仅STEM相关行业和机构对STEM技能专长有所要求，许多非STEM领域的行业和机构也同样对STEM技能有需求。 　　6.美国民众对于科学技术发展的总体态度较为乐观
　　美国绝大多数民众认为，科学为下一代创造了更多机会，并支持联邦政府为科学研究提供资金。许多美国人继续对科学界抱有极大信心，自1973年以来，这种看法一直保持稳定，仅次于对军事的信心。[9]
　　通过梳理美国的STEM教育现状，可以发现美国的STEM教育同时显示出一些积极的发展态势和一些消极的发展障碍。积极因素包括：教育信息化的快速发展、STEM领域高学历人才的培养量高、科技成果转化率高、STEM就业市场良好、民众和对于科学技术发展的支持，这些都是发展技术增强型STEM教育的现实基础。而消极的发展障碍则包括：社会经济地位对教育的影响越来越大、基础教育阶段STEM教育陷入发展瓶颈、美国在全球的主导作用正在减弱，这些消极因素是美国提出发展技术增强型STEM教育的直接原因。
　　（二）发布背景
　　自STEM教育出现以来，美国政府陆续发布了一系列法令和政策来支持STEM教育的发展，美国的STEM教育体系因而不断得到完善。纵观相关的报告文件，可以发现近些年来美国STEM教育政策内含的对于教育信息化的要求不断提高，STEM教育路径正向技术增强的方向转型。
　　2010年， 由美国总统科技顾问委员会发布的《培养与激励：为美国的未来实施K-12阶段STEM教育》（Prepare and Inspire： K-12 Science， Technology， Engineering， and Math（STEM）Education for America’s Future）报告中提出，要将教育技术融入STEM教育中，运用技术推动创新，并鼓励建立先进的教育研究中心[10]。2011年，美国国家科学院研究委员会发布的《K-12科学教育的框架：实践、跨学科概念与核心概念》（A Framework for K-12 Science Education： Practices， Crosscutting Concepts， and Core Ideas）报告中明确提出，K-12科学教育要联结科学和技术，重视科学和工程实践[11]。2013年， 美国国家科学技术委员会发布的2013-2018年《聯邦STEM教育五年战略规划》（Federal Science， Technology， Engineering， and Mathematics（STEM）Education 5-Year Strategic Plan）报告中提到，要强化基础设施以支持STEM教学[12]，后续奥巴马政府也一直在加大对于STEM高技术基础设施建设的投入。2015年，美国联邦教育部与美国研究所联合发布了《STEM 2026：STEM教育中的创新愿景》（STEM 2026： A Vision for Innovation in STEM Education）报告。报告提出了STEM教育发展的六大愿景，其中包括创设网络化且参与度高的实践社区，建设创新技术支持的灵活且包容的学习空间[13]。2018年，白宫和美国国家科学技术委员会联合发布了《绘制成功之路：美国STEM教育战略》（Charting A Course For Success： America’s Strategy for STEM Education），该战略是继奥巴马政府推出的上一个五年战略之后的新的五年战略计划，是特朗普政府对之后美国STEM教育的总体规划和指导纲领，因而又被称为“北极星计划”[14]。该战略提出了实现未来五年STEM发展目标的四大路径，其中之一就是培养公民的计算素养[15]。而培养公民的计算素养就要求加强学生信息素养和数字素养的培养、将计算思维整合到所有学科领域和扩大数字化教学平台应用。
　　从美国推出的一系列政策中可以看出，联邦教育部逐渐意识到教育技术对于推动STEM教育的重要性。当今世界是一个信息化的世界，就业市场要求未来人才必须具备较高的信息素养和数字素养。STEM教育顺应就业市场的需求也必须做出改变——变革原有的传统STEM教育模式，采用技术增强型的手段来增强学生的整体STEM素养。
　　（三）发布目的
　　近年来，人们越来越意识到技术可以成为转换STEM学习模式的强大工具。《用技术支持STEM学习的九个维度》旨在帮助各级学校和地区工作人员实施基于最新研究成果的新方法，以有效地运用技术来支持STEM教学和学习。总体来看，报告将在STEM教学方式、STEM教学资源、STEM人才培养三个方面发挥作用。
　　第一，转变STEM教学方式。技术增强型STEM教育要求提高学生的课堂参与度，力求发挥学生主动性，让学生能在技术辅助下通过自主探索、建构知识，提高科学论证和解决问题的能力。因此，STEM教学方式应当从传统的“教师讲解—学生练习”的模式向“学生探索—学生迁移”的模式转变，如此一来，学生对于STEM知识的理解更加深入，并且更有可能将知识转化为实践。
　　第二，丰富STEM教学资源。实现更多资源的联结与共享是技术增强型STEM教育的内在要求。STEM教育越来越倾向于将线上数字资源和线下教学资源（如智慧教室、创客空间、学科实验室、多媒体教室等）相整合，以支持学生学习，丰富的教学资源为学生创新研发创造了条件，并且有利于培养学生的数字素养、科学素养及工程素养。
　　第三，加强STEM人才培养。近年来，就业市场对具备STEM素养的人才需求越来越高，但是接受STEM教育的学生并不一定具备STEM素养。技术增强型STEM教育培养的人才需要在具备创新自觉的基础上整合跨学科知识和相关技术，从而解决问题。除了企业，科研领域也强调利用技术进行科技创新的能力。
　　二、《用技术支持STEM学习的九个维度》报告框架分析
　　《用技术支持STEM学习的九个维度》集中论述了有效的STEM教与学的九个维度，并阐述了如何用数字技术进一步支持这九个维度的STEM教学实践。该报告基于研究人员对如何支持学生发展STEM知识技能和计算思维的研究，具有较强的实践意义。这些研究通过对学生的客观测试得到研究结果，因此具有较高的信度和效度。报告论述的九个维度依照其在教学中发挥的主要作用可以分为三个方面：一是促进学生互动，二是强化学生问题解决能力，三是培养学生科研精神（见表1）。 　　（一）促进学生互动
　　技术将大大提高学生在STEM教学中的参与度。通过数字技术、仿真技术、虚拟现实技术，学生可以与学习内容、师生积极互动，从而构建良好的学习社区，促进个体知识和群体知识的深层建构。
　　1.动态表征
　　让学生通过与数字模型，仿真以及数学、科学和工程系统的动态表征进行交互来学习和掌握STEM概念。动态表征（如数字模型、交互式仿真和虚拟环境技术）是科学家、数学家和工程师常常使用的基本工具。基于计算机模型的动态表征往往更能引起学习者的学习兴趣，并帮助他们构建更为准确的自然现象或工程现象的心理模型（mental model）②。例如，学生可以通过在线模拟工具对一个地区的温度、湿度和降雨量进行测量，从而全面了解该地区的气候情况。
　　动态表征以动态可视化的形式向学生传递教学信息，除了能最大程度地吸引学生的注意力，还能给予学生亲自动手实践的机会，加深对过程性和概念性知识的理解，构建自己的认知地图。在这个过程中学生和教学内容之间产生良性互动，不再是传统的单向输入。
　　2.协作推理
　　学生利用相关技术工具围绕STEM概念进行协作推理，过程中小组成员平等参与、共同进步。不断构建和维持对问题的共同理解、协作推理可以有效促进学生学习。当学生一起思考某个STEM概念时，他们会对概念的涵义进行反复协商以达成共识。在这个过程中，技术可以通过提供多样化的交流方式、对社区知识无障碍的访问来增强协作。研究表明，当学生通过与他人互动来获得支持和指导时，他们将更多地从协作活动中受益。数字协作平台相比传统协作模式具备更为强大的同伴交互功能，并且可以起到均衡参与度的作用（鼓励小组的每个成员都积极参加，让协作不被少数人主导）。
　　3.直接的个性化反馈
　　数字工具可以为学生的STEM学习和实践提供即时和个性化的反馈。反馈被认为是影响学生学习的最有力手段之一。当学生面对具有挑战性的学习任务时，反馈会告知学习者所需的绩效水平，以便他们为自己设定合理的目标，并以此指导后续的学习行动。此外，如果学生能够根据反馈调整自己的学习计划，反馈还可以帮助他们缩小当前的绩效水平与预期绩效水平之间的差距。
　　根据课程的学习目标，反馈可以采取多种不同的形式，如延时反馈或即时反馈、个人反馈或小组反馈等，在不同的情况下适用的反馈形式有所不同。数字技术能够兼容更多的反馈形式，并且能较为便捷和即时地为每个学生提供个性化反馈，从而引导学生学习行为。反馈从根本上来说其实是学习者与教师的互动。在这个维度中，技术可以分担教师的部分职能，让每个学生都能及时得到有针对性的指导，这在STEM学习中是非常有必要的。
　　（二）强化学生问题解决能力
　　技术可以培养学生问题解决的能力或者成为学生解决问题的工具。强化学生问题解决能力不仅是为了让学生实现经过教学设计的良构问题的解决，更重要的是延伸到现实复杂情境中非良构问题③的解决。技术可以帮助学生输出观点、掌握系统化的问题解决流程、养成解决问题的计算思维、进行整体化的问题解决并对问题解决的质量进行评估。
　　1.科学论证技能
　　学生能够利用技术进行科学论证，包括提出和评估科学或数学主张的證据。科学论证是一个思维过程，需要学生运用批判性思维来提出和捍卫解释科学现象概念的证据。科学论证对于科学的所有领域的实践都至关重要。在课堂里，科学论证使学生能够建构知识并赋予他们权力来评判他人的主张是否合理;而在真实情境中，科学论证技能也可帮助学生收集相关证据为自己的主张进行辩护。可以说，科学论证技能已成为现代公民必备的核心技能之一。为了顺应时代需求， 绝大多数国家的科学课程标准都将学生的论证能力作为重要的培养目标[16]。在此维度中，技术可以为学生创设情境、搭建支架，从而帮助学生提高科学论证技能。科学论证是学生输出观点的必要步骤，任何STEM领域创新理念的输出都需要经过严密的科学论证，而观点输出则是进行问题解决的前提。
　　2.工程设计流程
　　学生可以使用工程设计流程和相关支持技术来计划、修订、测试、实施问题解决方案。
　　工程设计是指以数学和科学知识为基础，有目标地进行工程产品构思和计划的过程，是工程教育的重要组成部分[17]。工程设计是一个迭代的系统化过程。工程师根据已有的知识反复测试和调整设计出新版本，然后采取系统化的步骤改进设计。在这个过程中，他们通过数据提出问题，确定成功的解决方案的标准并鉴别制约因素。因而，数字工具在工程设计流程中起着核心作用。
　　在这个维度中，技术辅助学生进行工程设计，帮助学生通过迭代改进设计步骤将观点转化为实践，从而实现问题解决。另外，技术还为学生提供了将科学和数学思想应用于具体设计的机会。简而言之，技术可以帮助学生掌握系统化的问题解决流程。
　　3.计算思维
　　学生运用信息技术，通过算法、数据和模拟来调查问题并获得对现象的新理解，从而解决问题。计算思维是指使用一定方法和工具对问题及其解决方案进行表述和分析，并通过算法思维来促进抽象推理和程序自动化。简单来说，计算思维将一个复杂问题拆解为简单可操作的子问题，然后使用一系列清晰步骤来有顺序地解决每个子问题;证明解决方案有效后，将其迁移到类似问题中;最后通过计算机使问题解决过程自动化。计算思维包括问题拆解、算法、抽象、自动化等方面的能力[18]。这些能力不仅是计算机教育关注的核心素养，更应当是STEM教育需要重点培养的思维能力。在STEM教育中，让学生运用计算思维进行实践的教学设计应当广泛适用于科学和数学相关学科，教学设计者还应当为学生处理抽象数据提供迁移机会和应用环境。
　　在这个维度中，技术是培养学生计算思维和帮助学生实现问题解决自动化的有力工具，培养学生的计算思维必然离不开信息技术的应用。而计算思维是在STEM领域中进行问题解决时必须具备的一种思维方式。 　　4.基于项目的跨学科学习
　　学生可以在结合多个STEM领域的基于项目或挑战的真实学习活动中使用数字技术工具。分科教学在反映现实世界的真实问题方面具有很大的弊端。针对这一问题，取消分科、进行整合教育已成为一种教育趋势。STEM代表的是科学、技术、工程和数学相关的学科统整的知识领域，跨学科性就是STEM教育的核心特征[19]。跨学科学习需要学生打破学科界限，综合应用STEM领域中相互关联的知识来解决实际问题。
　　STEM跨学科整合最核心的工作是项目设计。在这个过程中，学生可以使用数字技术来查找、组织和交流信息，进行任务管理并创建最终产品。通过基于项目的跨学科学习活动，学生不仅可以习得重要的STEM知识，还可以在实际情况中结合其他知识和技能进行应用。
　　在这个维度中，数字技术可以帮助学生获取信息、运用信息并创建和输出有形的项目成果，最重要的是它可以培养学生跨学科综合解决问题的能力，避免学生因为过于关注学科界限、忽视知识联系，将重心局限于某个特定问题，从而影响问题的整体解决。
　　5.嵌入式评估
　　将数字评估嵌入STEM教学中，以提示学生对他们的解释、模型和问题解决方案的质量进行反思。当教学设计者将数字评估嵌入到STEM教学中时，数字评估可以在学生科学探究过程中为他们提供有关自身STEM实践质量的丰富信息。当用于形成性评价时，数字评估有助于调整教学内容，以更好地满足学习者的需求;而当用于总结性评价时，数字评估可以帮助学生评价产出的解决方案的质量。
　　在这个维度中，技术可以作为对学生进行评估的主体——通过数字技术为学生提供能够帮助改进自身STEM实践的信息;技术也可以作为对学生进行评估的渠道——同行和专家可以在学生进行科学探究的过程中随时介入进行评估。总而言之，技术可以帮助学生评估自己或他人的问题解决方案或产品质量。
　　（三）培养学生的科研精神
　　技术可以让学生理解领域专家进行学术研究的实践过程，培养学生对于科研探究的兴趣和基本素养。学生利用技术工具来开发基于数据和证据的模型。开发和测试基于证据的模型是科学家在研究有关自然界的理论时所进行的一种核心实践，而工程师在设计针对实际问题的系统性解决方案时也需要依赖基于证据的模型。为了深入理解STEM专家进行的实践，学生需要开发自己的基于证据的模型，并发展解释分析这些证据的能力。
　　在这个维度中，技术可以帮助学生绘制和开发自己基于证据的模型。而让学生开发的模型能够深化学生对于科研探究的理解，引起学生对于科研的兴趣并最终引导在这方面存在天赋的学生走上科研的学术道路。
　　三、启示
　　通过了解美国近年来的STEM教育现状和政策背景，并对《用技术支持STEM学习的九个维度》进行解读，可以发现美国的STEM教育在与技术的深度融合、跨学科整合以及充分引导学生进行自主探究等方面正在进行变革性的尝试。我国STEM教育可借鉴以下建议。
　　（一） STEM教育应转变视角，做到真正意义上的以学生为中心
　　我国的STEM教育目前采用较多的仍然是讲授式教学，尤其是在高等教育之前。教师将事先架构好的由易到难的学科知识按照单元模块单向地传输给学生，然后布置给学生书面练习来测验学生的知识掌握程度，学生仅仅可从自己的练习完成情况中得到关于自身学习的反馈。在这个过程中，学生鲜少能与教师进行互动，也很难自主建构知识网络，他们习得的知识体系是提前组建好的。STEM教育应当将主视角从教师转变到学生，让学生成为知识的生成者而不是接收者，这才是真正意义上的以学生为中心。以学生为中心的STEM教学的关键就是要促进学生自我主导地积极参与学习过程[20]。学生可以在各种技术的支持下进行协作推理、科学论证、工程设计和基于证据的模型开发，在这个过程中他们能够越来越熟练地运用技术来达到自己的目的，并通过自身的STEM实践转变思维方式，培养科学探究的思维能力，从而实现有意义的学习。
　　（二）STEM教育应进行跨学科整合，培养学生解决真实问题的能力
　　当前，我国初高中的STEM教育仍以应试教育为主，所有教学活动的展开基本围绕提高学生的科目考试成绩，因此各科的知识体系基本上鲜有交叉，更遑论让学生实现综合应用。当然，近些年来的高考改革多多少少打破了学科之间的界限，但是这对于学生能够综合地解决STEM领域的真实问题远远不够。
　　比起知识的接收，更重要的是要培养学生主动学习的技能和解决问题的能力，因此跨学科的项目学习对于目前的STEM教育改革来说很有必要。《STEM 2026：STEM教育中的创新愿景》报告曾强调，STEM课程需要通过设计跨界实践解决真实问题来转变传统教育模式。跨学科项目实践能够帮助学生将想法输出，将理论转化为实践，再从实践中寻找创新突破。在这个过程中学生不仅可以培养4C学习技能（批判性思维、创新思维、沟通能力、协作能力），而且可以找到未来的职业兴趣和方向。
　　（三）STEM教育应与技术深度融合，提高学生数字素养
　　从目前国内的研究状况看，公民数字素养意识普遍不强，国家与社会需要高度重视[21]。STEM教育应当充分使用各种数字化工具、信息技术、虚拟现实技术以及人工智能技术来帮助学生更好地进行STEM的概念学习和实践应用。在这个过程中，学生的行为方式和思维特征也会发生改变[22]。學生通过技术增强型的STEM教育不仅获取知识，掌握了技术工具的操作方法，而且随着学习的深化，能够使用算法的逻辑思维去认识问题和分析问题，最终设计出程序化的解决方案。
　　如果学生具备足够的数字素养，那么当他们面临现实世界的复杂问题或在未来的STEM领域工作中遇到挑战时，他们能够自然而然地使用数字化工具帮助自己解决问题，并在信息技术对之前知识进行整合的情况下，更容易充分调动各种资源实现创新，成为信息世界知识的“创造者”和“分享者”。 　　注释：
　　①TIMSS是国际教育成就评价协会（International Association for the Evaluation of Educational Achievement，IEA）从1995年开始实施的国际数学与科学趋势研究项目。
　　②心理模型（mental model）是用于解释人的内部心理活动过程而构造的一种比拟性的描述或表示，可描述和阐明一个心理过程或事件。本质上说，心理模型是经过组织的知识结构。
　　③非良构问题指在日常生活的具体情境中，很难进行明确的界定、问题的陈述对问题的解决也没有任何帮助的这一类问题。在解决非良构问题的过程中，目标的数量是很难清晰界定的，有利于解决的信息通常也是不完整的、不正确的和模糊的。
　　参考文献：
　　[1]Office of Educational Technology. Nine dimensions for supporting powerful STEM learning with technology education[EB/OL].[2019-10-18]. https：//tech.ed.gov/files/2019/10/stem-innovation-spotlights-research-synthesis.pdf.
　　[2][7]ROTERMUND S， WHITE K.Elementary and secondary Mathematics and Science education[EB/OL].[2019-09-04].https：//ncses.nsf.gov/pubs/nsb20196.
　　[3][8][9]KHAN B， ROBBINS C， OKRENT A.The State of U.S. Science & Engineering 2020[EB/OL].[2020-01-15].https：//ncses.nsf.gov/pubs/nsb20201.
　　[4]MALTESE A V， TAI R H. Eyeballs in the fridge： sources of early interest in science[J]. International Journal of Science Education， 2010， 32（5）：669-685.
　　[5]FRIEDMAN-KRAUSS A， BARNETT W S， NORES M. How much can high-quality universal Pre-K reduce achievement gaps？[Z] .Washington， D.C.：Center for American Progress， 2016.
　　[6]GARC？魱A E， WEISS E. Education inequalities at the school starting gate： Gaps， trends， and strategies to address them[Z]. Washington， D.C.： Economic Policy Institute， 2017.
　　[10]Executive Office of the President. Prepare and inspire：K-12 science， technology， engineering， and math（stem） education for America’s future[R].Washington D.C.， 2010.
　　[11]National Research Council. A framework for K-12 science education： Practices， crosscutting concepts， and core ideas[M].Washington， D.C.：The National Academies Press， 2011：30-33.
　　[12]National Science and Technology Council. Federal Science， Technology， Engineering， and Mathematics （STEM） Education 5-Year Strategic Plan[R].Washington D.C.， 2013.
　　[13]Office of Innovation and Improvement， U.S.Department of Education . STEM 2026： A Vision for Innovation in STEM Education[R].Washington D.C.， 2016.
　　[14]The White House.Charting a Course for Success：America’s Strategy for STEM Education[EB/OL].[2018-12-15].https：//www.whitehouse.gov/wp-content/uploads/2018/12/STEM-Education-Strategic-Plan-2018.pdf.
　　[15]陳鹏，田阳，刘文龙.北极星计划：以STEM教育为核心的全球创新人才培养——《制定成功路线：美国STEM教育战略》（2019-2023）解析[J].远程教育杂志，2019，37（2）：3-14.
　　[16]刘韬容，肖化，张军朋.国外学生科学论证能力的分析视角及评价模式[J].上海教育科研，2019（2）：53-57.
　　[17]雷庆，王敏.工程设计与工程设计教育的历史解读[J].高等工程教育研究，2014（1）：38-44.
　　[18]亚达夫，钱逸舟.如何有效开展编程与计算思维教育：教师教育的视角[J].中国信息技术教育，2020（8）：4-8.
　　[19][20]余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015，21（4）：13-22.
　　[21]朱红艳，蒋鑫.国内数字素养研究综述[J].图书馆工作与研究，2019（8）：52-59.
　　[22]李锋，熊璋，任友群.聚焦数字化竞争力，发展学生核心素养——从国际国内课程改革看上海中小学信息科技教育[J].电化教育研究，2017，38（7）：26-31.
　　编辑 吕伊雯   校对 徐玲玲
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