视野 | 德国如何系统搭建涵盖全学段的“STEM教育链”?

看点 :德国希望将MINT教育同终身教育相结合,系统搭建“STEM教育链”,启动了一批涵盖学前教育、基础教育、高等教育以及职业技术教育的MINT促进项目。

为助力“工业4.0”,并应对技能人才的巨大缺口,德国联邦和各州政府都提出了有关促进数学、信息、自然科学和技术(德语简称为MINT)教育及人才培养的政策倡议,制定了基础教育阶段针对相关学科的新的教育标准,促进课程改革,并启动了一批涵盖学前教育、基础教育、高等教育以及职业技术教育的MINT促进项目。德国希望将MINT教育同终身教育相结合,系统搭建“STEM教育链”。
-1-在学前教育阶段促进儿童科学素养培养
德国各州文化教育部长联席会议2009年发布的《关于加强数学-自然科学-技术教育的建议》提出,数学和科学素养的教育在幼儿早期启蒙和学前教育阶段就应当展开。幼儿园应当系统地将数学和科学的启蒙纳入儿童的日常教育之中,帮助儿童建立关于自然科学、数学和技术的基本经验,促进他们手工技能的发展,引导他们有针对性地观察和认识自然现象,为进入学校系统后MINT专业知识的学习奠定兴趣和认知基础。
早在2006年,德国联邦教育和科研部成立了以促进学前儿童和小学生科学素养发展为宗旨的“小小研究者之家”基金会,在全国范围内组织开展幼儿园和小学数学-自然科学-技术教育的专家咨询、实践指导、教师继续教育培训和资格认证工作,联合企业、科研机构等组织建立地方科学教育网络,同时为幼儿园和小学提供科学教育的素材、实验资源,帮助幼儿园和小学加强相关软硬件和师资建设,打造真正有利于儿童进行科学探索的“小小研究者之家”。
其中,教师的MINT教育继续教育项目是基金会当前最重要的工作之一,基金会组织教育专家开发针对儿童的科学教育理论和教学法培训项目,通过培训提高教师激发儿童科学探索兴趣、引导儿童进行科学探索和研究尝试的能力,并通过认证机制促进教师科学教育专业能力的提升。“小小研究者之家”目前是德国最大的早期教育促进项目,并计划在未来几年将其服务覆盖到全国80%的学前教育机构。
-2-制定相关学科教育标准,促进基础教育课程改革
2002-2004年,德国各州文化教育部长联席会议先后对数学、物理、化学、生物和信息技术的“高级中学毕业考试统一要求”内容进行了修订,更加强调各学科整体性教育目标的实现和对知识应用能力的考查。在此基础上,自2005年以来,各州分别制定了更加细化的高级中学毕业考试要求,并将其贯彻到学校的课程设置和日常教学之中。
同时,作为构建全国性的教育标准体系的一部分,自2003年以来,德国各州文化教育部长联席会议先后颁布了包括四年级、九年级和十年级数学学科以及十年级生物、化学和物理学科在内的多个学科和年级的教育标准。这些标准强调对各学科核心领域和基本素养的准确把握,为MINT学科教学提出了更加明确的质量目标。
在学校课程教学中,德国近年来特别强调实践性知识的学习和跨学科素养的训练。按照德国各州文化教育部长联席会议关于MINT教学的指导性建议,德国小学教育阶段要注重在常识课中联系学生的实际生活经验系统地介绍自然科学-技术知识部分的内容;在中学五到十年级,通过开设专业课程、自然科学-技术综合课程,按照学科领域或跨学科以学科综合的方式开设课程,进行连续的自然科学教育。中学第一阶段旨在培养学生关于自然科学的学科观念,激发学生对自然科学和技术的兴趣。而文理中学高级阶段则主要对自然科学知识进行加深和扩展。
需要特别强调的是,德国近年来在中小学教学中对信息技术学习和应用非常重视。一方面,信息技术和媒介被作为一门重要的科目纳入基础教育的课程教学,很多州从初中开始将信息技术作为自然科学的一门科目供学生选修。另一方面,各州都在极力推动学校教学硬件和软件的数字化,大多数学校配备了一定规模的计算机、多媒体等先进的数字化设备,并对教师进行数字化教学的培训。
此外,各州也在教学大纲中明确指出,要让学生接触和使用新的媒体,并培养学生对数字化媒体的使用和鉴别能力,使学生能够熟练地使用互联网搜索和甄别信息等。近期,德国实施了“数字高等教育创新奖学金”计划,于2019-2021年资助德国高校教师开展高校数字化教学创新实践。2019年,德国联邦教育部长卡利切克女士表示,联邦教育和研究部将为新的MINT行动计划提供5500万欧元的财政支持。
-3-支持青少年科学竞赛活动
为了鼓励青少年科学兴趣、素养和科学能力的发展,德国同样鼓励各类以青少年为参赛对象的科学竞赛活动。例如,德国每年都组队参加国际青少年科学奥林匹克竞赛的生物、化学和物理三项赛事,以及国际数学奥林匹克竞赛,并为此每年在全国范围内按年龄分组开展选拔赛。
此外,在德国比较重要的青少年科学赛事还包括已有多年历史的德国数学竞赛,旨在鼓励青少年科研创意和科技发明的青少年科研竞赛、联邦信息科学竞赛,鼓励青少年在微电子领域进行探索的“投资芯片”竞赛活动。总体来看,德国的这些青少年科学竞赛活动基本都是每年举行一次,涵盖了数学、科学和技术的各个领域,面向10岁以上的各个年龄组的青少年,并且具有广泛的参与性,所有感兴趣的青少年都可以参加。
对于全国性的青少年科学竞赛,德国联邦教育和研究部、各大科研院所、协会和众多高校、企业、基金会等都予以支持,很多竞赛活动都是科研院所和企业直接承办。德国教育界、舆论和家长对青少年的科学竞赛活动普遍持肯定和支持的态度,认为这有助于促进青少年科学兴趣、素养、能力的培养和个人的全面发展,也有助于发现那些具有潜力的科学人才,并给予他们更多专业的支持。
-4-评选MINT友好学校
“MINT友好学校”是德国在新的MINT行动计划联盟框架下设立的年度学校评选项目。该项目旨在通过评选活动和标杆学校的榜样效应鼓励学校促进数学、信息、自然科学和技术专业的教育教学,培养学生对这些专业领域知识和职业前景的兴趣,提升教学质量,在学校中营造促进MINT学习的良好氛围,并加强学校之间以及学校与企业、科研机构之间有关MINT教育的合作。
评选活动的支持和赞助单位包括德国多家知名企业、基金会、专业学会以及地方政府。该评选活动分别针对小学、中学初级和中学高级阶段,以及在海外的德国学校等,设有不同的组别。选出的友好学校可以获得来自企业、基金会、专业学会等机构有关数学、信息、自然科学和技术知识学习以及学生发展的各种支持,还能够加入全国性和地方性的MINT学校联盟,加强MINT教育之间的合作交流。
-5-鼓励开展校园和企业实验室项目
依托于强大的工业反哺,德国历来有重视职业教育和实践能力的传统。通过让儿童和青少年参与大学实验项目、进入企业体验学习等方式,引导他们在解决具体问题的过程中加深对相关职业的了解,沿着MINT教育链发展。
有不少德国科研机构和大学参与到了欧盟“校园实验室”项目中。这些机构将其实验室向青少年开放,采用探究式教学方式,让青少年自主开展高科技实验,甚至成为实验课题的负责人,在真实实验环境中增强MINT意识,发展MINT技能。例如,德国国家航天与空间研究中心建立了9所校外科学实验室,并向全国青少年开放13项课题,涉及激光技术、雷达技术、环境感、气象、卫星观测数据分析、卫星导航等领域。
除了大型研究机构和大学,企业也是推动MINT教育的重要组成部分。例如,德国巴斯夫公司针对不同年龄段的青少年和儿童,建立了少年儿童实验室,开发了幼儿教育项目。少年儿童实验室旨在给中小学生提供实验机会,一至四年级学生在这里使用化学设备探索生活中观察到的科学现象;五、六年级学生则通过实验学会如何把小点子变成新产品;13到19岁的少年则可以通过一些项目习得化学和生物技术,把课堂中学到的知识运用起来。每年,有超过18000名德国中小学生参与到实验室的活动中。
-6-鼓励更多女性青少年投身MINT专业
鼓励更多女性青少年投身MINT专业,产生对数学、信息、自然科学、技术专业的兴趣,促进她们在这些领域的学业和职业发展是德国教育政策中的一项重要内容。
2008年6月,德国联邦教育和研究部发起了以“来做MINT”为口号的“促进女性参加数学-科学-技术工作国家公约”计划。这一计划针对那些正面临从中等教育向高等教育过渡或从高等教育向职场过渡的女性青少年,旨在向她们展现工程-自然科学领域工作的真实景象以及女性在其中的发展机会;鼓励更多女性青少年发展对自然科学和技术学业的兴趣,以及促进女性大学毕业生在技术企业和科研机构的就业和职业发展。
该国家公约的主要组织形式是一个广泛的联盟网络,德国联邦和地方政府部门如联邦和各地劳动局、公共机构、学术和研单位、企业、行业协会、社会组织以及媒体等都可以作为合作伙伴加入该公约,并致力于公约目标的实现。公约推动的一项核心工作是有关MINT职业发展、职业选择、专业介绍以及学业服务的各类项目的在线数据库系统建设,以一个统一的信息平台向女性青少年提供在线专业和职业倾向测试、MINT相关信息介绍、专业咨询和个人辅导等服务。
公约的成员伙伴同时通过各类活动致力于将这些项目在不同部门、地区和机构贯彻实现。此外,也会组织线下的主题活动,通过工作坊、个人专业和职业选择咨询、企业参观与体验、与MINT领域杰出女性榜样交流等多种形式鼓励和支持女性青少年在科学和技术领域的学业及职业发展。