學生與教師討論3D打印技術。

　　2024年底，德國聯(lián)邦教育和研究部發(fā)布“國際計算機和信息素養(yǎng)研究”報告。結果顯示，德國八年級學生在計算機和信息相關素養(yǎng)方面的表現(xiàn)顯著優(yōu)于國際平均水平和22個歐盟參與國的平均成績。這得益于德國長期以來在中小學科學教育領域所秉持的高質量發(fā)展策略和實踐。

　　數(shù)學、信息工程、自然科學、技術的德文縮寫為MINT，MINT教育是德國本土的科學教育。根據(jù)德國經濟研究所數(shù)據(jù)，近年來德國MINT專業(yè)技術人才持續(xù)短缺。截至2024年9月，德國MINT專業(yè)職位約為41.8萬個，考慮到專業(yè)資質不匹配的情況，36個MINT職業(yè)類別的專業(yè)人才缺口超過20萬，占到職位總數(shù)的一半。為從根本上扭轉這一現(xiàn)象，德國政府、中小學以及包括企業(yè)、社會組織在內的各相關團體積極采取多項舉措，以保障中小學科學教育高質量發(fā)展，為德國增強全球科技競爭力提供人才和智力支撐。

　　制定戰(zhàn)略政策 推動科學教育發(fā)展

　　德國近年來制定了一系列關于科學教育的戰(zhàn)略規(guī)劃和行動計劃，通過頂層規(guī)劃引領，明確科學教育的發(fā)展目標、路徑和重點任務，為科學教育的持續(xù)創(chuàng)新和高質量發(fā)展注入動力，以培養(yǎng)適應時代發(fā)展需求的MINT專業(yè)人才。

　　德國聯(lián)邦教育和研究部于2019年2月推出了“MINT行動計劃——在MINT教育中走向未來”，將加強青少年MINT教育設為重點領域之一。隨后在2022年6月啟動“MINT行動計劃2.0”，并設定了若干新的行動領域，包括促進中小學校內外MINT教育合作，爭取父母支持、激勵兒童和青少年接受MINT職業(yè)培訓或攻讀MINT專業(yè)，為小學和課后托管班提供MINT教育等。此外，德國聯(lián)邦教育和研究部資助建立的MINT教育中央學習平臺——“MINT校園”目前已上線，免費提供MINT領域數(shù)字教育產品。

　　2024年6月，德國發(fā)布“各州文教部長聯(lián)席會議關于加強數(shù)學、信息工程、自然科學和技術教育的建議”（以下簡稱“MINT教育建議”），以促進中小學校內外機構合作、保障科學教育質量和加強科學教育教師隊伍建設。MINT教育建議提出，應從以下幾個方面加強MINT教育：將MINT科目納入各級各類教育，包括在小學通識課教學中也要凸顯MINT主題；確定跨學科基礎知識和概念，促進MINT學科之間的跨學科合作，并在整個教育鏈上提供相應的持續(xù)支持；創(chuàng)造對多樣性敏感的學習環(huán)境，特別是增加女童和青年女性參與MINT教育或工作的機會；培養(yǎng)中小學生對MINT領域的興趣，并有針對性地支持特別感興趣、表現(xiàn)出色和潛在表現(xiàn)特別出色的學生；加強德國國內、州內和地區(qū)內各學校和課外教育機構的合作；開展MINT教育模式實踐的國際交流活動；使用數(shù)字化教學形式來實現(xiàn)MINT教學的轉型；加強MINT教育與可持續(xù)發(fā)展教育和健康教育的聯(lián)系；在職業(yè)指導中特別關注MINT領域；通過適當措施吸引MINT專業(yè)教師等。同時，德國還發(fā)布了初中生物、化學、物理科目的“教育標準”，各聯(lián)邦州也據(jù)此逐步調整原有的“教學計劃”。

　　提高教師教育靈活性 緩解師資短缺

　　積極主動、敬業(yè)且具備相應專業(yè)素養(yǎng)的教師，是成功實施MINT教育的先決條件。目前，德國師資整體短缺現(xiàn)象嚴重，遑論MINT教育專業(yè)師資。據(jù)德國文教部長聯(lián)席會議預測，到2035年，德國師資短缺人數(shù)將高達6.8萬。在此背景下，2024年3月14日，德國文教部長聯(lián)席會議通過了《招聘更多教師和教師教育結構補充措施》的決議，提出了準備采取的關于教師招聘和教師教育方面的進一步措施。各聯(lián)邦州正在制定單科教師資質、雙元制教師教育和轉行進入教師職業(yè)的碩士研究生教育的共同框架，以提高教師教育的靈活性。

　　為緩解師資短缺問題，德國各聯(lián)邦州已采取多種多樣的舉措，包括大學相關專業(yè)擴招和允許其他行業(yè)轉入教師職業(yè)計劃。在德國東北部的梅克倫堡-前波美拉尼亞州、勃蘭登堡州和薩克森-安哈爾特州，轉行進入教師職業(yè)者已經填補了1/3的教學職位。德國電信基金會2024年的一項研究結果表明，轉行進入教師職業(yè)者可以成為解決MINT師資短缺問題的重要力量，但前提是其具有教師職業(yè)的相應資格并能融入教學團隊。

　　德國薩克森州科學部和文化部已與該州的開姆尼茨工業(yè)大學簽署了加強教師教育的文件，主要內容包括：一是為解決MINT領域專業(yè)師資短缺問題，開姆尼茨工業(yè)大學將開設相關領域的學士學位課程。同時，開姆尼茨工業(yè)大學正與萊比錫大學、德累斯頓工業(yè)大學開展合作，研究開發(fā)“中學國家考試MINT教學”課程，相關實習將在薩克森州西南部地區(qū)完成。二是開發(fā)碩士學位課程小學高級班，時間為兩個學期，以拓寬小學教師未來職業(yè)發(fā)展之路。小學教師專業(yè)的大學畢業(yè)生可以修讀該數(shù)學課程，從而獲得中學數(shù)學教師的任教資格。未來，小學在職數(shù)學教師也將能夠通過這一課程的學習獲得進入中學授課的資格。德國薩克森州政府為開姆尼茨工業(yè)大學提供總計28.5萬歐元的資助。

　　構建科學教育校內外合作培養(yǎng)模式

　　德國通過一系列創(chuàng)新舉措，積極構建MINT教育的校內外合作培養(yǎng)模式，以提升學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。政府鼓勵企業(yè)、高等院校、科研院所與中小學建立合作伙伴關系，為學生提供實習機會，指導學生使用其先進的實驗室設備開展學習和研究，幫助學生在個人生涯的早期與MINT專業(yè)人士建立聯(lián)系，以加深對MINT專業(yè)的了解。

　　德國聯(lián)邦政府“MINT行動計劃”的一個核心資助措施便是地區(qū)性MINT集群。MINT集群的目標是在整個地區(qū)擴大校外MINT教育并建立校內外的教育合作。在MINT集群中，來自教育界、學術界、社會界、企業(yè)界和政府部門等不同領域的參與者用各自的專業(yè)知識，共同致力于改善所在地區(qū)的MINT教育格局。截至2024年7月，德國各地已開發(fā)并建立了約70個MINT集群。校外MINT教育由當?shù)氐暮献骰锇閰⑴c設計，為兒童和青少年提供在學校教育之外發(fā)展興趣愛好的機會，通常采用較為實用且重視參與的學習形式。這能夠幫助學生體驗到自我效能感，培養(yǎng)創(chuàng)新和解決問題的技能，并探索職業(yè)發(fā)展方向。每個MINT集群都是獨一無二的，會根據(jù)當?shù)氐牡貐^(qū)條件和具體需求量身定制。學習方式和地點也富有創(chuàng)意和多樣化，實驗活動、研討會等形式不一，足跡遍布學校實驗室、MINT俱樂部、博物館等不同場所。

　　在構建校內外合作培養(yǎng)模式方面表現(xiàn)突出的德國萊茵蘭-普法爾茨州，已經創(chuàng)建了一個覆蓋全州的MINT教育網絡，包括來自教育界、學術界、企業(yè)界和氣候保護領域的200多個合作伙伴。全州分為9個MINT地區(qū)，每個地區(qū)均有自己的資助計劃，在計劃框架下，學校與校外機構開展合作。如該州科布倫茨市的MakerSpace（創(chuàng)客空間）公司允許歌德實科中學的學生使用其儀器和工作室，并通過其員工的多樣化專業(yè)技能為學生提供學習支持。由于這種合作涵蓋了學校不經常涉及的領域，能更有效地激發(fā)學生的興趣，并培養(yǎng)學生的專業(yè)實操技能。

　　利用數(shù)字化教學保障科學教育質量

　　隨著人工智能技術在各行各業(yè)的普及，數(shù)字化轉型已成為科學教育發(fā)展的主要趨勢。德國依托先進的數(shù)字化教學手段，優(yōu)化科學教育內容與傳授方式，為學生提供了更加豐富、多元且互動性強的學習環(huán)境，有效提升了學生的科學素養(yǎng)和數(shù)字素養(yǎng)。

　　德國文教部長聯(lián)席會議發(fā)布的“MINT教育建議”也提出，要使用數(shù)字化教學和學習機會，保障科學教育質量，具體措施包括：繼續(xù)實施“數(shù)字世界中的教育”戰(zhàn)略，尤其是“數(shù)字世界中的教與學”補充戰(zhàn)略；培養(yǎng)相關數(shù)字技能；使用適合教學的數(shù)字工具如數(shù)字數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等來支持教學和學習；利用數(shù)字化潛力發(fā)展創(chuàng)新教學形式；促進數(shù)字學習環(huán)境的使用，如學習管理系統(tǒng)、自適應學習系統(tǒng)、智能輔導系統(tǒng)等；促進使用數(shù)字教育媒體，特別是開放教育資源作為學習對象和學習工具；采用有針對性和反思性的方式將人工智能納入MINT教學等。

　　例如，德國巴登-符騰堡州州立媒體中心代表州文化部，為該州小學配備機器人設備，并提供個性化的培訓和教材?！靶W機器人”計劃是該州文化部“數(shù)字學校”創(chuàng)新計劃的一部分，預計到2026年總計投入1600萬歐元，旨在將機器人技術融入課程，幫助小學生為數(shù)字化未來做好準備。2024年6月，該州文化部向斯圖加特祖文豪森區(qū)的蒙特梭利小學移交了第一套機器人設備。小學生們立即開始嘗試用樂高積木、電機和傳感器來構建不同類型的機器人，然后使用平板電腦對其進行編程。以機器人學習為支點，撬動起MINT學科專業(yè)學習，促進小學生跨學科學習，使他們可以通過貼近生活的方式應用數(shù)學概念，探索科學原理，培養(yǎng)編程和使用數(shù)字工具等數(shù)字技能。截至2024年底，德國巴登-符騰堡州共有404所小學參與“小學機器人”計劃，MINT教育范圍進一步擴大。

　　（作者單位系北京教育科學研究院教育發(fā)展研究中心）

《中國教育報》2025年02月13日 第04版