教育育儿
亚瑟·赫尔曼(Arthur L. Herman)是美国著名的历史学家,前段时间,他忧心忡忡地写了一篇长文,发表在American Affairs杂志上。
文章的题目是:America’s STEM Crisis Threatens Our National Security美国的STEM危机正威胁着美国的安全
原文网址:americanaffairsjournal.org 所谓STEM ,是科学Science,技术Technology,工程Engineering,数学Mathematics四门学科英文首字母的缩写。用中国的说法就是“理工科”。
美国的STEM危机威胁着我们美国的安全Arthur L. Herman
1957年10月4日,一个排球大小的钢球在8分钟内绕地球一圈,它被苏联称为 "卫星-1 "或"PS-1"(Prosteyshiy Sputnik-1),它是第一颗人造地球卫星。苏联人把它发射到一个椭圆的低地球轨道上,在那里停留了三个星期,然后电池耗尽。接着,它又在轨道上持续了两个月,最后在大气层中烧毁。 于是,世界有了一个新词-- Sputnik ,美国也有了新的使命:缩小与苏联在太空竞赛中的差距。这种紧迫的使命感引发了美国教育的变革。这场变革不仅为了赢得太空竞赛,也是为了让一代美国年轻人对“科学、技术、工程和数学”产生兴趣并接受教育。 从那时起,STEM就成为美国教育专家常年关注的问题。从20世纪80年代开始,人们对美国的STEM能力正在下降,以及随之而来的美国经济和科学领导力的未来感到担忧。多份报告都指出了这个问题。
自1985年以来,大学的学生总数增长了50%以上。但在数学和统计学方面,2009年只有15496名毕业生,和1985年的15009名几乎一样。学习视觉和表演艺术的学生,比学习“计算机科学、数学和化学工程”的学生加起来还要多。 与此同时,一个争夺STEM领导力的新竞争者正在逼近,就像苏联在20世纪50年代所做的那样——他就是中国。STEM领导力对我们的安全仍然同样重要——现在比Sputnik号发射时更加重要。
今天的顶尖专家都认为,美国未来的安全将依赖于人工智能、网络、量子、机器人、定向能源和高超音速武器,甚至是3D打印等先进技术。
如果没有一支强大的研究人员队伍,我们将在这一关键技术上面临人才短缺,而种短缺将影响我们在未来几十年内打赢战争的能力。 在其他领域也是如此。这些训练有素的人才将从哪里来?如果目前的趋势继续下去,他们将越来越多地来自国外。
美国STEM教育的现状
美国的STEM教育现状如何?
最新的PISA结果显示,美国的数学成绩在71个国家中排名第38,科学成绩排名第24。在经济合作与发展组织的35个成员中,美国的数学排第31,科学排名第19。 在2000年代初,面对这样的糟糕,忧心忡忡的美国国家科学院出了一份报告 ,该报告认为,如果美国要在21世纪保持繁荣,加强科学和数学教育是必不可少的。这样糟糕的表现也迫使国会通过《美国竞争法》,授权为各种新项目提供资金,以改善科学和数学教育。 然而,尽管有了资金和全国性的呼吁,却很难找到改善的迹象。
衡量美国STEM状况的另一个标准是国家教育进步评估(NAEP)。2015年,在《美国竞争法》实施8年后,八年级学生的平均数学成绩自1990年以来首次下降。在0到500分的范围内,四年级的NAEP数学平均分是240分--与2009年的水平相同。2015年八年级的平均分是282分,是2007年以来的最低分。那一年,NAEP显示,只有38%的四年级学生、34%的八年级学生,和22%的十二年级学生可以被认为是擅长科学。同时,24%的四年级学生、32%的八年级学生和40%的十二年级学生被评为 "低于基本水平"。
这些平庸的结果不会让大多数美国人感到惊讶。皮尤研究中心2015年的一份报告发现,只有29%的美国人将我们的STEM教育评价为高于平均水平。科学家们则更为挑剔。美国科学促进会成员的配套调查发现,只有16%的人称美国STEM教育是高于平均水平;相反,46%的人认为美国STEM教育低于平均水平。
最近一项测试数据发现,只有20%的学生为STEM专业通常所需的课程做好了准备。虽然美国人在STEM学科上的表现远低于平均水平,但他们的学院和大学却继续拥有一些世界上最好的STEM课程。当美国人倾向于远离我们高校中的STEM专业时,外国学生却没有。
Sputnik及其影响 1957年10月4日,Sputnik号发射。12月30日,美国科学促进会(AAAS)发表决议,要求对科学教师进行专门培训。1958年1月28日,艾森豪威尔总统就针对STEM教育问题,向国会发表讲话。不到一年后,国会批准了《教育法》(1958年)的10亿美元资金申请,这涉及到美国教育系统从学校到大学的第一次联邦层面的全面改革。 在很短的时间内,艾森豪威尔总统设立了总统科学顾问的职位,参众两院重组了他们的委员会结构,把重点放在科学政策上。国会还成立了国家航空和航天局(NASA),以创建一个民用空间计划,并将国家科学基金会的资金增加了三倍,以改善科学教育。 是什么让联邦如此努力?实际上是一种“全民动员”的方法来提高美国作为科学领导者的地位。 首先,当然是担心Sputnik号标志着美国在太空竞赛中输给了苏联,甚至担心苏联会利用像Sputnik号这样的卫星来监视美国。其次,人们感到尴尬的是,美国领导世界获得二战胜利,其工业实力在历史上是无可比拟的,但在下一次重要的战略未来竞赛中却以某种方式落后了。 最重要的是,Sputnik事件引发了一种担忧,即美国的问题来自于教育体系,而这种教育体系却不幸地与时代脱节。用历史学家保罗-迪克森的话说,"在公众眼中,科学教育成为赢得与苏联的科技竞赛的重要筹码。" 这些忧虑和对解决方案的探索,最终导致了1958年《教育法》(NDEA)的通过。它的目标是"改进教育计划,以满足国家的关键需求"。该法案在4年内为8个项目名称拨出了10多亿美元。 Sputnik之后,美国教育发生了巨大的变化。1940年,大约有50万年轻人,勉强占到美国适龄青年的15%,在上大学。到了1960年,这个数字猛增到360万;到了1970年,这个数字又翻了一倍多,有750万美国人,也就是40%的大学适龄青年在上大学。 很多人认为,如果没有Sputnik改革,就没有70年代的计算机创新,以及20世纪90年代的网络创新。美国在未来几十年的IT领导地位,很大程度上要归功于美国年轻人觉得科学技术很酷、很刺激,并投身到科学领域。 另一方面,当时没有大量在美国学习STEM科目的苏联学生,同样,美国大学也没有急切欢迎苏联学生进入他们的物理实验室。然而,这正是我们今天在与中国的STEM竞争中所面临的情况。在这方面,我们面临的危机要比六十年前复杂得多。例如,中国的量子计算机可以穿透我们最脆弱的公共加密系统,几乎可以肯定的是,已经为时已晚,无法采取任何行动。
荐言 2018年9月10日,在 "9-11 "事件17周年前夕,我写了一篇题为 "美国的高科技STEM危机"的福布斯专栏。在那篇专栏中,我写到美国的STEM领导力正在下降。 我们正在快速接近另一个Sputnik时刻,我们不能忽视。我们的未来,都有赖于解决这个问题。我们需要高科技公司、大学、白宫、教育体系,共同打造一个能够引领我们走向未来的高科技STEM教育战略。遗憾的是,我们依然缺少专门解决美国STEM危机的计划,尤其是与计算机工程和网络安全、人工智能、量子和机器人等主题有关的问题。
此外,还必须认识到,这场危机不是要等市场来解决的。在危机中,市场是出了名的不善于配置资源,但尤其是教育资源,因为涉及到时间差和其他因素。比如,在2014年石油市场崩盘的时候,恰恰是石油工程专业让人趋之若鹜。 此外,有些人认为,目前对外国学生依赖在很大程度上是设计好的机制,通过这种机制,美国公司就可以获得廉价的科技人才。迄今为止,引起最多关注的是中国公民,包括博士后和教授,在美国学习和工作,情况十分复杂。 2018年6月,特朗普宣布限制中国研究生在某些科技领域的学习的时间,包括机器人、航空和高科技制造,从5年减少到1年。2018年12月2日,媒体报道。"美国考虑对中国学生进行新的限制。"
中国学生的问题需要从更大的角度来看待。更大的关注点应该是我们如何让更多的美国人,尤其是美国年轻人,学习并对STEM学科产生兴趣,尤其是对国家安全有重要影响的高科技STEM学科。 一种方法是,将某些STEM学科,如人工智能,定义为“关键领域”,并提供奖学金和资金,鼓励更多的美国年轻人参与。 另一种方法是,直接与高科技企业协调,既要改善美国的教育和职业机会,又要推进关键的研究。美国企业实验室所做的工作是六十年前应对 "人造卫星 "的一个重要部分。今天,许多这样的实验室已经不复存在,但要应对当前的科学、技术、工程和数学危机,就必须调动全社会的资源。不能继续局限于几个机构。 STEM教育太重要了,不能再由教育专家来决定。现在是白宫和五角大楼出面扭转局势的时刻。就像他们在Sputnik之后所做的那样,只有这样,美国的未来才不会悄无声息地落到外国人手中。 六十年前,美国为夺取全球STEM领导权所做的努力,将宇航员送上了月球。今天,谁能说夺回STEM领导权对我们不重要?谁又能说得清如果我们失败了会付出什么代价?
( teafox 茶狐看世界 版面所限,本文有删节)
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