全球中小学科技教育图景
编者按：近期，教育部等七部门联合发文《关于加强中小学科技教育的意见》，对于下一步中小学开展高质量科技教育进行了部署，旨在以科学、技术、工程、数学为重点，切实加强中小学科技教育，夯实科技创新人才培育基础，助力高水平科技自立自强，支撑教育、科技、人才高质量一体化发展。从世界各国经验来看，高度重视并系统推进中小学科技教育（STEM教育）是通行做法，通过制定战略规划与宏观政策、实施课程教学与评价改革、加强资源开发和环境建设、提高师资队伍素质、促进科技教育公平发展等，夯实国家科技发展之基。
科技教育作为STEM教育的核心组成部分，在日益激烈的国际竞争中具有重要的战略意义。发展科技教育尤其是基础教育阶段的科技教育，对于提升全民科技素养，培养科技人才、提升国家科技创新能力具有重要作用。美国科技高中作为培养科技创新人才的重要载体，在推进中小学科技教育上发挥着关键作用。其主要通过“课程建设-教学创新-资源保障”的方式展开具体行动。
一、课程建设：多元课程体系满足学生学习需求
在课程安排上，美国科技高中按照层层递进、严谨系统的学习路径来设置课程，构建了“基础-高阶-特色”的课程体系。科技高中在基础课程之上又广泛开设高水平的课程（如AP课程和荣誉课程），同时设有丰富的特色课程，兼顾深度与广度，能够充分满足学生的学习需求和个性发展需求，支持学生的全面发展。学生将从生物、化学等基础科学课程开始学习，逐步过渡到高阶课程（AP物理、AP计算机科学、AP环境科学等），确保学生能够构建扎实的知识体系，加强知识联结。同时，美国众多的科技高中都为学生提供了丰富的特色课程，重在将现实问题与课堂教学联系起来，帮助学生将所学科学知识融入现实实践。如，高科技高中（High Technology High School）的建筑工程与设计课程通过为学生提供学习重要建筑概念的情境，帮助他们了解建筑工程与设计的原理、流程等知识，并通过团队合作的方式解决真实建筑工程问题，以增强他们的技术、数学、工程和语言素养。除了线下课程外，美国科技高中也提供了在线课程供学生学习，学生可根据自己的兴趣自由选择。如伊利诺伊数学和科学高中（Illinois Mathematics and Science Academy,简称IMSA）为高中生开设了为期一年的研究、探究技能与实验（Research, Inquiry Skills & Experimentation，简称RISE）在线课程，旨在帮助学生探索科学难题，锻炼其通过科学研究解决问题的能力。学生将自行选择科研课题，在导师和专业学者的指导下进行自主研究，同时需要完成每日的课程目标，在家、学校或当地实验室开展研究。课程结束后，学生有机会在春季的科学研讨会上展示最终研究成果。
二、教学创新：多元教学法培养学生科学素养
为了提升学生科学素养，美国科技高中多采用问题导向学习法（Problem-Based Learning，简称PBL）和项目式学习（Project-Based Learning，简称PBL）。
问题导向学习法是一种以学生为中心、基于探究的教学方法，利用现实世界中的真是问题来引入和探索具体内容，激发学生的自主他就欲望。如尼古拉·特斯拉STEM高中（Nikola Tesla STEM High School）的科学和工程课程采用问题导向学习法，学生将会在具体的问题情境中学习，运用他们的知识、技能和创造力来调查现实世界的问题，通过开展科学调查搜集原始资料，并进行真实的科学研究，以理解和应用工程设计流程，培养数字素养，并培养批判性思维。同时，为了更好地促进PBL教学的推广，部分科技高中还会创立PBL教学资源库，如IMSA建立了PBL示例库，向教师介绍如何设计并成功实施适合课堂的原创PBL教学，以更好地锻炼学生的批判性思维和问题解决能力。
项目式学习旨在让学生在完成项目的过程中发现问题并解决问题，锻炼问题意识和实际操作能力。尼古拉·特斯拉高中的工程课程分为三阶段，均通过项目式学习的方式展开。I阶段课程主要以实践和项目为基础，通过小组合作模式展开学习。学生从基本的项目记录方法开始，逐渐学习设计、建造和测试装置或系统等内容。II阶段课程在I阶段课程所获得的知识和技能之上，通过更复杂的项目和更独立的决策来学习工程知识。学生需要以合作小组的形式解决从汽车与机械工程到电气与能源系统工程等方面的挑战，并完成一个原创设计挑战，作为课程结课作业。III阶段课程则旨在将学生的创意转变为现实并创建初创公司。学生先学习创建公司的基本技能和知识，再自行组建项目团队，通过制定商业计划、构建最小可行产品、设计路演，并向外部专家小组展示路演等一系列步骤为特定客户建立初创公司。在这个过程中，学生能够培养创新思维，连接行业专业人士网络，提升技术开发能力。
三、资源保障：构建“学校-政府-大学-企业”的多元合作网络
美国科技高中通过构建“学校-政府-大学-企业”的协同育人网络，为学生的升学和未来职业规划奠定了一定的基础，促进了科技人才的培养与流动。
政府主要通过颁布相关法律政策的形式来推动中小学科技教育发展。早在1986年，美国政府发布了《科学、数学和工程本科生教育》（Undergraduate Science, Mathematics and Engineering Education）报告，并将STEM教育置于重要位置。随后美国政府先后发布了《国家行动计划：应对美国STEM教育体系的重大需求》（A National Action Plan for Addressing the Critical Needs of the U.S. Science, Technology, Engineering, and Mathematics Education System）、《K－12年级STEM整合教育:现状、前景和研究议程(2014)》（Integration in K–12 STEM Education: Status, Prospects, and an Agenda for Research）、《推动美国青少年AI教育发展》（Advancing Artificial Intelligence Education for American Youth）等政策，为中小学科技教育发展奠定了法律保障。同时，为了进一步规范中小学科技教育的发展，提升科技教育水平，美国政府颁布了面向幼儿园至高中（K-12）的科学内容标准——《下一代科学标准》（Next Generation Science Standards，简称NGSS），规定了K-12学生应该掌握的科学知识和技能，突出了技术、工程在整个K-12科学教育中的地位。高校亦是美国科技高中的重点合作伙伴之一，在开发和提供课程资源上发挥着重要作用。例如，高科技高中的双学分课程项目为为学生提供了一个在高中阶段提前参与大学学习的机会。该项目与圣地亚哥大学和圣地亚哥社区学院区合作，学生可以根据自己的兴趣和目标选择各种课程，包含众多的STEM高级课程，有数据超过40%的高科技高中毕业生在毕业前就能获得大学水平课程的学习经验。在与企业的合作上，美国科技高中积极链接当地科技企业，为科技人才的培养提供了丰富的资源。如托马斯·杰弗逊科技高中（Thomas Jefferson High School for Science and Technology）与大西洋研究公司、Dynalectron公司、索尼公司和IBM公司等众多企业合作，以获取在科研设施、人员培训和导师等方面的资源。
更多信息请参阅：
https://hthplcollege.hightechhigh.org/college-courses
https://www.hightechhigh.org/hth/
https://www.imsa.edu/youth-outreach/high-school-online-programs/
https://www.imsa.edu/educator-development/problem-based-learning/
https://tesla.lwsd.org/academics
https://www.nextgenscience.org/
https://tjhsst.fcps.edu/academics/research-program
编译自：高科技高中官网，2025；
伊利诺伊数学和科学高中官网，2025；
尼古拉·特斯拉高中官网，2025；
美国白宫官网，2025-08-23；
下一代科学标准官网，2025；
托马斯·杰弗逊科技高中官网，2025；
编译者：上海师范大学国际与比较教育研究院 方帆
