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(2011-02-18 22:32:43)
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美国卡内基基金会调查报告数学和科学教育改革 |
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美国:数学和科学教育改革势在必行
——卡内基基金会数学和科学教育调查报告解读
杨光富
（华东师范大学教育学系，上海 200062)
备注：此文发表在《比较教育研究》2011年第1期上，发表时有删节。
转载请注明来自华东师范大学教育学系杨光富博客：西方教育新视野（http://blog.sina.com.cn/westedu）
内容摘要：2009年6月10日，美国发布一份题为《机会平等：为美国公民和全球经济改革数学和科学教育》的报告，呼吁美国数学和科学教育改革势在必行。其改革的背景源于美国对数学和科学教育一贯的重视及近年来数学和科学教育中存在的各种问题。报告的主要内容是建立全美数学和科学教育高水平的评估标准，同时招聘和培养优秀的数学和科学教师等。报告所提意见已经得到各方面积极响应，美国新一轮的数学和科学教育改革已拉开序幕。
关键词：美国；卡内基基金会调查报告；数学和科学教育改革
长期以来，凭借雄厚的财力和良好的研究氛围，美国吸引了来自海外的大量人才。但美国的教育人士担心，总有那么一天，美国的吸引力不复存在，美国的竞争力将很难保持。2006年6月21日，美国教育考试服务中心（ETS）发布调查报告称，在这种情况下，“数学和科学教育美国的取得未来竞争力的关键”。[1] 为此，2007年纽约卡内基基金会资助150万美元，组织相关专家组成一个调查委员会，对美国数学和科学教育的现状进行全面调查。 2009年6月10日，纽约卡内基—普林斯顿高等研究中心（Institute for Advanced Study, IAS）数学和科学教育委员会发布一份题为《机会平等：为美国公民和全球经济改革数学和科学教育》（The Opportunity Equation: Transforming Mathematics and Science Education for Citizenship and the Global Economy）的调查报告（以下简称《机会平等》）。报告的主要内容是建立全美50个州数学和科学教育高水平的评估标准，同时招聘和培养优秀的数学和科学教师。报告指出，美国的数学和科学教育现状令人担忧，并呼吁美国数学和科学教育须全面改革。
一、美国数学和科学教育调查与改革的动因
本次数学和科学教育调查与改革的动因首先源于美国对数学和科学教育的一贯重视，这可从二战后美国发布的有关教育法案和报告中到答案；另外，近年来美国数学和科学教育现状令人担忧，也是其中的一个重要原因。
（一）美国对数学和科学教育一贯的重视
美国从建国以来一直比较重科学教育，这与早期几位总统中包含像富兰克林和杰弗逊这样科学素养很高的学者有关。二战后至20世纪末，美国发布了一系列教育法案和报告，对数学和科学教育进行改革。
1957年10月4日，苏联人造地球卫星上天，使美国朝野震动。对于美国人来说，要想在科学技术方面超过苏联，保持美国在全世界头号强国的地位，需要有一大批训练有素的科学家和工程技术人员。为此，1958年9月，美国颁布了战后第一个重要的教育法案《国防教育法》（National Defense Education Act）。该法案主要关注三个方面的问题，而加强数学和科学教育（另外还包括现代外语）是该法案的一个重要方面，法案的第三部分就是“为加强科学、数学、现代外语和其它重要科目的教学而提供财政援助”（ Financial Assistance for Strengthening Science,Mathematics, and Modern Foreign Language Instruction）。[2] 该法授权联邦政府大量拨款资助各州中小学，用于加强科学、数学和现代外语等学科的教学改革。
1981年8月，面对教育质量不断下降，国际竞争日益加剧的严峻局面，联邦教育部领导成立了“国家优异教育委员会”(The National Commission on Excellence in Education)，并于1983年颁布《国家处在危机中：教育改革势在必行》（A nation at risk:the imperative for education reform）的报告，报告揭示了美国当时教育存在的一些严重问题，如测验成绩差、科学和数学很低的选修率、学校没有充足的资源、教师也缺乏足够的素养等。面对改革要求，一些科学团体迅速作出反应。1985年美国科学促进协会（American Association for the Advancement of Science）率先发起改革科学和数学教育的“2061计划”。1985年恰逢哈雷彗星临近地球，它要在76年后即2061年再次返回近地点，而在这76年里科技将发生巨大变化，以“2061”给改革活动命名是要表明，该计划将以学生进入社会后所需的知识、技能为着眼点，长期致力于科学教育改革。
1989年该协会出版了为改革指明方向的《2061年计划：为了全体美国人的科学》（Project 2061: Science for All Americans）一书，它是一份关于中小学数学和科学教育全面改革的研究报告。在长达200页的总体报告和其他5份专题报告中，明确提出“普及科学基础知识包括科学、数学和技术，已经成为教育的中心目标”。 4年后又推出用于课程设计的《科学素养标准》（Benchmarks for Science Literacy）。1996年，美国科学促进协会发表了有史以来由联邦政府支持制定的第一个全国性科学教育标准——《国家科学教育标准》（National science eduction Standards）。它不仅对具有科学素养的人作出了十分具体的构想，也为美国教育系统地规划出把构想变成现实所采取的具体行动路线。
（二）美国数学和科学教育现状不容乐观
近年来，随着学生人数逐年攀升和小班化教学大范围普及，美国面临教师严重短缺问题，尤其是数学和科学教师更是供不应求。如加利福尼亚科学技术委员会(CCST) 2007年初的一份研究报告显示，加利福尼亚州数学和科学教师严重短缺。报告显示，超过10%的数学和科学教师缺乏必要的培训和教书经验，超过三分之一的新任教师（工作1-2年内）在数学和科学教学方面准备不足。报告指出，由于老师退休和在职教师离职，五年内该州还需招聘16,000名数学和科学教师，接下来的10内，还需招聘33,000这类教师。[3] 美国的一些地方，近年来由于严重缺少中小学科学基础和数学教师，不得不从国外引进教师。如费城从2001年就开始不断引进外籍教师。学生在数学和科学方面学习欠缺，最终导致大学里的理工科学生相应减少，而那些学习数学、计算机、物理、生物等学科的大学生越来越多来自国外。数学和科学教师短缺结果就是教学质量的下降。美国教育考试服务中心的调查发现，连续6年来，如果一定要给美国的中小学打个分数，那么美国人基本给了“Ｃ”，也就是及格而已。[4]
有关调查也印证了美国在数学和科学教育方面落后于其他国家不容置疑的事实。2006年5月，亚洲协会（Asia Society）公布了一份题为《全球化时代的数学和科学教育：美国能从中国学习到什么》的报告。报告警告说，美国的数学和科学教育“已远远落在亚洲国家、尤其是中国的后面”。 报告指出，美国有必要研究中国在数学和科学教育方面的经验“向中国学习”。[5] 另外，国际教育成就评估协会（The International Association for the Evaluation of Educational Achievement）组织进行的2007年“国际数学与科学研究趋势”（Trends in Internat ional Mathematics and Science Study，简称TIMSS）的调查也证明了在科学和数学上，亚洲一些主要国家和地区学生的成绩显著超过美国学生。在数学学科上，美国四年级学生平均得分529 分，500 分代表国际平均水平，中国香港地区的学生以607 分排名榜首，新加坡、中国台湾地区、日本也都高于美国；而美国八年级学生成绩在所调查的47个国家中排名第9，平均得分508 分。[6] 参与该项测试调查的研究人员表示，美国和成绩最好的亚洲国家和地区之间的差距之大令他们感到担忧，他们呼吁各方应给予更多关注。
二、数学和科学教育调查报告主要内容及建议
由于国内数学和科学教育存在的种种问题，2007年，纽约卡内基基金会（Carnegie Corporation ）和普林斯顿高等研究中心（IAS）合作，组成一个关于数学和科学教育调查委员会（Commission on Mathematics and Science Education），委员会由22名成员组成，主席由普林斯顿高等研究中心前主任、数学教授菲利普·格里菲斯（Phillip A. Griffiths）担任。所有成员均是由顶尖的科学家、政治家、学术界人士、劳工界和商界领袖组成。如包括加利福尼亚大学生物化学和生物物理学教授、《科学》杂志主编布鲁斯·阿尔伯特（Bruce M. Alberts）；美国国家科学院主席拉尔夫尔夫·西瑟戎（Ralph J. Cicerone）；美国国家自然历史博物馆馆长埃伦·傅特（Ellen V. Futter）等。调查委员调查内容“不仅针对美国数学和科学教育的现状，而且调查如何提高中小学和大学在所有领域创新战略的能力，如何为每间教室的每个学生提高高质量的教育”。[7]
（一）调查报告的主要内容
调查报告于2009年6月10日发布，这份长达76页的报告由5部分组成，主要综合了以前美国各州有关教育的绝望呼吁，并对目前美国在数学和科学教育方面的弱势提出严重警告；报告提出数学和科学教育应有更严格的内容、提高教学标准和评估水平、对教师进行更好的培训、建设创新能力更强的学校。各部分主要内容如下：
第一部分，导言：紧急和充满机遇的时刻（A Moment of Urgency and Opportunity）。这部分主要探讨了改革美国现行数学和科学的必要性，并探讨了什么样的学校和教育系制度需要为学生卓越和平等的数学与科学教育进行改革呢等问题。第二部分，卓越和平等：数学和科学学习的动员（Excellence and Equity: Mobilizing for Math and Science Learning）。该部分针对数学和科学学习，委员会建议应建立广泛的公众理解和承诺，指出要把数学和科学放在学校改革、改进和责任努力的中心，并动员国家为所有学生改进数学和科学教育；第三部分，标准和评估：聚焦基本知识和能力(Standards and Assessments: Focusing for Essential Knowledge and Skills)；该部分针对如何聚焦数学和科学的基本知识和能力，提出应建立数学和科学的一般标准，促进和引导数学和科学教学的改进和创新。第四部分，教学和专业学习：管理为了有效性（Teaching and Professional Learning: Managing for Effectiveness）。该部分培养未来教师、招聘新教师、改进教师专业知识等几个方面论述了管理的有效性问题，以便让每个学生都能得到优秀教师的指导。第五部分，学校和制度：为成绩而设计（Schools and Systems: Designing for Achievement）。
（二）调查报告的主要建议
委员会指出，教室、学校、教育系统都需要改革，这是一个巨大的挑战。教育者、学生、父母、大学领导、博物馆、商界和专业团体、公共官员、数学家、科学家等都应行动起来，各尽所能，让每位学生都能接受高水平的数学和科学教育。报告指出，“为了让学生能接受到卓越的数学和科学教育，美国必须行动起来，以便让所有的学生——而不仅仅只是少数学生或那些幸运地能进入某类学校的学生——实现更高水平的数学和科学学习”。[8] 为了达到这一目标，报告提出一个全面的行动计划，计划涉及四个方面的建议：
第一个方面建议：为全美学生提供高水准的数学和科学知识。报告动员国家为为数学和科学教育的卓越和公平而努力。把数学和科学放在教育创新、改进和责任制的中心地位。为此报告建议：广泛宣传，让公众意识到数学和科学是美国经济复兴和社会流动（social mobility）的中心；增加公众对数学和科学的了解，让他们知道数学和科学涉及到很多的职业，尤其和国家的安全和经济有着非常密切的联系；增加高校和中小学教育的合作，以便学生进入高校后能继续从事数学和科学的学习；鼓励公司、非盈利组织、慈善机构等投资中小学数学和科学教育等。
提高数学和科学知识标准的原因前面已经分析，那就是美国在数学和科学教育方面已经落后于其他国家。奥巴马总统也意识到了问题的严重性，他在一次公开演讲时指出，“我们已经在国际教育比较中下降了，我们的学校落后了，我们教师的质量下降了，其他国家超过了我们。让我给你们一个新的数据吧！ 在八年级的数学比赛中， 我们落到了第九的位置。新加坡中学生的优秀比例与我们相比是3∶1，我们只有1/3 的13~14 岁的孩子可以做到他们那样。”[9] 看来，美国的数学和科学标准的提高势在必行。
第二方面的建议：建立数学和科学的一般标准，并伴之以高质量的评估。为此，为报告建议：标准内容的设置应该更少、更清晰、（质量要求）更高，以便引导数学和科学教学改进；开发高水平的评估和责任机制，并和一般的标准一起，激发数学和科学教学改进和创新；联邦政府签署全美州长联合会（National Governors Association）和CCSSO的共同核心标准方案（Common Core Standards Initiative）；政府资助研究和开发活动，以加强了解所有学生需要知道多少，才能在大学获得成功；在共同核心标准方案（the Common Core Standards Initiative）的框架内，在下一轮发展中鼓励开发科学标准；各州之间共同合作创立一个全国性的评估、数据收集与汇报的体制，并形成一个共同的框架，定期加以修改。
之所以要在全美建立数学和科学的一半标准，是因为美国在教育管理方面采取的是地方分权制度，美国的公立教育50个州和地区有自己的标准，结果，一个学生在一个州达到标准，到了另外一个州可能会被评为不及格，采取全国标准有助于数学和科学教育水平得到全面提高。
第三方面的建议：通过更好的学校和制度管理，提高教师的教学水平和专业学习。报告建议：通过培养未来教师和不断招聘新教师，为所有年级增加优秀的数学和科学教师；为数学和科学学科教师的专业学习和教学水平的提高实施一个全面的计划，以使他们加强对科学和数学知识的学习，通过改进为所有教师的专业学习，改革数学和科学教学；提升全美学校和学校系统的人力资本管理，让每个学生都能得到优秀教师的指导。
关于招聘、培训和奖励优秀教师教师的建议，这也是奥巴马政府教育改革的一个重点之一，但如何招聘、培养优秀的数学和科学教师，是美国联邦和州教育当局亟须解决的一个问题。
第四方面的建议：重新设计学校和相关系统，以便让数学和科学学习更加有效。报告建议：为学生在数学和科学方面取得的成绩建立一个更高的期望，并把它作为进入高校和职业生涯的一个途径；组织学校聚焦教学和学习，尤其要重视数学和科学两个方面，并作为其核心使命。
对美国而言，“机会平等”意味着改革美国目前的教育，以便让每一所学校都能为每一位学生提供高水平的数学和科学教育。[10] 报告指出，如果美国民众，尤其是年轻人明白数学和科学学习的重要意义，其学习的可能性更大。因此，纽约卡耐基基金会要求全国动员起来，为变革唤醒人们对其认识。通过战略性合作，纽约卡耐基基金会、普林斯顿高等学术研究所和其他的机构（包括很多领导也担任了委员会成员）正在采取行动，并鼓励更广泛的参与。
三、报告得到各方面的支持
2009年6月10日，《机会平等》报告新闻发布会在美国首府召开，美国与教育有关的重要人物都参加了报告的新闻发布会，如联邦教育部长阿恩诺·邓肯（Arne Duncan）、国会众议院教育委员会主席乔治·米勒，以及卡内基高等研究中心高级研究委员的18位成员，这表明新报告已经得到政府和国会的支持。
教育部长邓肯在发布会上指出，“总统奥巴马已经向所有的美国学生发出呼吁并采取行动，以便在未来的10年中能使他们的数学和科学成绩达到一个较高水平，今天发布的这个报告为我们的学生如何达到这一水平提出了一个行动计划。”[11] 报告建议联邦政府、各州、地方教育领导人采取行动改革数学和科学教育，以让美国能重返全球竞争力的最前沿。委员会主席菲利普·格里菲斯也指出，美国科学和数学团体必须和高校、商业部门、联邦和州政府及其他机构“联合起来”来改革当前的科学和数学教育。[12]
报告发布后，美国国家科学教师协会（National Science Teachers Association）、美国中立的非盈利教育改革机构Achieve、美国自然历史博物馆等相关组织和机构纷纷公开支持该报告。如，拥有300万个公司和机构会员的美国商会（U.S. Chamber）在报告发布的第二天就公开表示支持该报告，美国商会竞争劳动力研究所（Institute for a Competitive Workforce）执行理事莉蒂亚·洛根（Lydia Logan）说道，商业团体早已认识到坚实的数学与科学基础和具有竞争劳动力之间的联系，美国商会将动员其成员单位支持委员会各项建议，支持其改革。[13]
该报告强调加强对数学和科学教育的改革，这也是美国现任总统奥巴马一直强调的教育之策一，因为奥巴马对科学和科学教育也非常重视。2009 年3 月，他在拉美裔全美商会上发表讲话时，对艾森豪威尔总统在数学和科学上的投资造就了遍布全国的年轻的科学家和工程师的做法大为赞赏。[14] 2009年7月20日是美国首次登月40周年纪念日，他在白宫会见阿波罗3人组时并未提美国的太空计划，而是强调数学和科学教育。他说：“作为总统，我将全力以赴让数学和科学重新‘酷’（cool）起来。我们要实现到2020年的目标，即拥有地球上的国家中最高的大学毕业率，尤其在数学和科学领域……我们期待下一代孩子们仰望太空时，将出现另一个阿姆斯特朗（Armstrong）、柯林斯（Collins）和奥尔德林（Aldrins）。当他们准备踏上探索旅程时，我们要保证美国宇航局做好了准备。”[15] 不仅在演讲中，奥巴马一直强调数学和科学教育，他还拨款加以支持。2009年4月27日，在美国国家科学院第146届年会上，奥巴马总统宣布了在科学研究、创新和教育等方面的新计划和投资。并宣布了一项名为“奔向顶峰”（Race to the Top）的全国性计划。该计划的出发点是提高学生在数学和科学方面的成绩，让美国学生在国际数学和科学成绩的排名在未来10年内从中游达到优秀。[16] 7月24日，奥巴马和教育部长共同替联邦教育部“奔向顶峰”计划揭开序幕，联邦教育部将提供43亿5000万美元，供各州政府申请，以推动中小学数学和科学等学科的教育改革。[17] 这应该是奥巴马对卡内基基金会数学和科学教育调查报告所提建议最好的回应。
政府对报告已经有了积极的相应，为了调查数学和科学对学生有多大的重要程度，委员会对全国范围内904对8-10年级的学生及他们的父母进行了一次民意调查，以了解他们对数学和科学教育的看法。调查结果表明，相对其他学科（除了英语外），学生及其父母都把数学和科学科目（包括代数、数据分析和几何）放在较高的优先考虑的地位。他们明白数学和科学对他们未来的重要性，但他们认为数学和科学学得好坏并不重要，除非他们打算今后从事的职业与数学和科学直接有关。[18] 可以看出学生和家长对数学和科学教育的改革仍认识不足，因此，美国政府除了加大对数学和科学教育改革的投入外，还要广泛宣传，让公众意识到数学和科学在美国经济复兴中的重要作用。
美国数学和科学教育新一轮改革已拉开序幕，但改革通向成功的道路还很长。
参考文献
[1][4]ETS Poll: Americans See Math and Science as Key to U.S. Competitiveness[EB/OL]. http://www.hispanicprwire.com/news.php?l=in&id=6484, 2009-07-20.
[2]The National Defense Education Act of 1958[R]. http://www.ida.org/stpi/pages/D3306-FINAL.pdf, 2009-07-26.
[3]California Faces Critical Shortage of Math and Science Teachers[EB/OL]. http://www.ccst.us/news/2007/20070305TCPA.php, 2009-07-23.
[6]Mathematics Achievement of Fourth- and Eighth-Graders in 2007[R]. http://nces.ed.gov/timss/results07_math07.asp, 2009-07-20.
[12]National Leaders Speak Out on Transforming Science, Math Education[EB/OL]. http://www.nsta.org/publications/news/story.aspx?id=56138, 2009-08-10.
[13]U.S. Chamber Supports Carnegie Report Calling for Higher Levels of Math & Science Learning [EB/OL]. http://www.uschamber.com/press/releases/2009/june/090611_carnegie.htm, 2009-08-15.
[15]Obama Hails Apollo 11 Astronauts[EB/OL].
http://www.cbsnews.com/blogs/2009/07/20/politics/politicalhotsheet/entry5175254.shtml, 2009-08-20.
[16] President Obama Announces Major Investments in Research and Education[EB/OL]. http://www8.nationalacademies.org/onpinews/newsitem.aspx?RecordID=20090427, 2009-08-20.
[17]The Race to the Top Begins—Remarks by Secretary Arne Duncan[EB/OL]. http://www.ed.gov/news/speeches/2009/07/07242009.html, 2009-08-26.
The Imperative Reform for Maths and Science Education in the USA
——Analysis on the Carnegie Corporation Report for maths and science education
YANG Guang-fu
(Department of Pedagogy, East China Normal University, Shanghai 200062,China)
Abstract：On June 10 2009, the USA
Key words: the USA; the Carnegie Corporation Report for maths and science education；the reform of maths and science education
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