中国教育科学研究院院长田慧生认为，现阶段我国基础教育阶段STEM教育存在的问题：没有形成完整的系统性方案，各学段内容和目标不衔接。教育标准与评估机制尚未建立，什么样的课程能够进入学校，期望取得什么样的效果，缺乏国家项目示范引领，已有项目系统性不强等等。
那么今天我们就带大家来看看美国的STEM特色高中是如何运营以及解决这些问题的!
案例学习
Chattanooga STEM 特色学校
是一所公立学校，位于美国田纳西州;该校成立于2012年，以科学、技术、工程、数学、艺术相结合的STEM内容为教育特色;在学科内容学习之外，注重学生创新能力、批判性思维和合作能力的培养;采用Project/problem-based learning，基于项目的学习方式
与传统美国高中的区别：
1. 鼓励学生自主学习与学生能力测评机制
Michael Stone之前在传统高中是一位非常成功的微积分老师，最开始考虑去Chattanooga STEM学校任教时，他对这所学校所采用的基于项目的学习(Project Based Learning 简称PBL)模式并不了解。
当他第一次参观Chattanooga STEM学校，带领他参观的并非校长，也不是教职人员，而是一名普通的学生志愿者。这名学生告诉他：“学生用这种方式学习可以完全靠自己，不需要他的帮助。”这在他的微积分教学中是不可想象的，但是随着这位学生志愿者的讲解，他对这所学校的教育理念有了全面的了解。
学生首先向他介绍了学校的评价机制，如何鼓励学生尝试去完成一个任务，犯错，搞清楚失败原因，再重新尝试。另一方面，在学习知识时，也会对学生在学习过程中需要锻炼的能力评价。
Stone明白，一个10年级学生能够如此清晰地表达他对教育的理解，这和传统高中是完全不一样的，他决定加入这所学校。
2. 组织学生参与“实践训练”，和企业合作学习解决问题!
Stone作为学校Lab主任及“基于项目学习”课程负责人，他负责在Chattanooga商业社区寻找那些有实际问题需要解决的合作伙伴，指导学生们组成小组设计方案，帮助合作伙伴解决一些问题。通过这种学习，培养学生解决问题的能力。
Stone主动与社区里的商业公司联系，告诉对方请给我2小时的时间告诉我你需要待解决的问题，他不需要对方付任何费用，很多公司都非常愿意尝试这样的合作。
他的第一个大项目来自于EPB----当地一家电力设备与通讯公司。EPB每年都会以节日为主题，用灯光来布置办公室橱窗。于是，公司请Chattanooga STEM学校的学生为橱窗装饰设计一个方案原型。
九星期后，学生们设计出了各种巧妙的装置原型，6个学生小组分别为EPB的管理层展示了他们的方案，公司决定资助他们，完成真实产品的制作。一开始，Stone只想找到一个真实待解决的问题，现在这些学生可以在现实中实现他们的创意。
3. 在解决实际问题中，学生学习如何应用所学的知识
当然有些方案制作起来并不是很容易，例如，有一个方案需要制作一个总高30英尺的冰雕城堡，由有机玻璃砖块搭成，学生需要用CAD制图，并用3D打印机打印出来。
Stone发现冰雕城堡那组中有个孩子，平时默默无闻，他发现如果将城堡的塔尖倾斜，强度会降低。他掏出手机开始重新计算承重，这涉及到三角函数的计算。这个学生之前在数学上并不突出，但通过参与项目，他获得了一个在解决真实问题过程中探索所需的学科知识的机会。
冰雕城堡小组的另外一位成员是一个典型的“好学生”------按时交作业，很有领导力，但当她面对这个真正需要做的项目时，却束手无策，她说“我只擅长在学校里的学习，我做不出任何真正的东西。”Stone老师指导她做东西，打消她的恐惧，他认为这种挑战对今天的学生来说非常有必要。
4.关注当下的问题，获得真实学习经验，并为他们提供持续学习所需的工具
校长Tony Donne介绍之所以采用这种全新的教育模式，是希望学生有朝一日进入这个复杂、变幻莫测的世界时，可以做好充分的准备。而要实现这一目标，学生不仅要达到毕业要求，他们个人的思维能力，包括：批判性思维、创造性思维和领导力，都需要达到较高的水平。
而PBL的学习方式让学生关注当下的问题，并为他们提供持续学习所需的工具，能够使学生最终得到人才市场欢迎，在国际范围社会、经济、政治事务上，产生积极的影响。学校聚焦科学、技术、教育、数学、艺术，学生通过做各种项目获得真实世界的学习经验。这些项目通常与当地的工业及高等教育机构合作，解决当下实际的问题。这些项目也能让学生找到学校里学术性的学习与真实世界的联系。
每个学年，学生都将完成若干个小项目，高中最后一年，需要完成一个持续一学年的大项目(包括定义问题、提出解决方案、撰写商业计划书、向风投推荐项目并融资，整个流程)。
5. 表现性评价---关注学生学习过程中理解和表现的达成情况
学校要求学生在自己的学习过程中掌握主动性，不再正襟危坐。学生是学校的主体，教师是学习过程的促进者。课堂上，由学生自己掌握学习进度、选择想使用的技术手段、小组合作、动手做项目。
学校采用表现性的评价机制，关注学生在学习过程中各方面的达成情况。学生获得的评价反映的是学生知道什么和能做什么，是对知识理解水平的高低，而不仅是一个数字。它也能激励学生做出真正高水平的成果，体现学生应用能力、综合能力、知识掌握程度多维度能力。
Donen校长认为，科学、技术、工程、数学教育不是学更多知识，而是通过做项目将这些知识与过程性能力进行整合，学生们需要合作、解决问题，提出自己独特的问题解决思路。
6. 如何一点点帮助学生建立“合作”意识?
Donen校长说：“合作可能是这其中最难学的一个技能，因为它包含很多方面。”虽然许多学校会专门教学生合作，但Donen校长认为这还不够，关键是教育者真正明白这项技能在高中阶段应该如何一点点建立起来。换句话说，是哪些特别的东西让11年级的学生比10年级学生更懂得合作?
Chattanooga学校“合作意识”教学模型
9年级，学生学习了解自己，学习如何与和自己不同的人一起工作。
10年级，学生学习面对一个未知的难题时，团队伙伴们如何相互负责分工。
11年级，学生学习在个人层面和团队层面如何做好时间管理。学生需要把握好项目各阶段的时间才能保证项目最终完成。
12年级，学生学习“超越校园的合作”，他们主动去寻找自己感兴趣的专家，并与他们建立联系。他们学习如何创业，并获得校外“老师”的建议。
7. 如何帮助学生去建立批判性思维?
对于批判性思维和创新，学校也开发了一系列的学习路径。Donen校长发现，学生用手机可以搜索几乎所有信息，但他们在完成任务时，还是依赖老师告诉他们正确的方法。批判性思维的培养就是帮助他们明白他们拥有哪些工具，如何使用这些工具去解决遇到的问题。
Donen校长说,“现在学生们已经从‘老师没告诉我做什么，所以我做不了’变成说‘老师也不是专家’”
小结
从这个案例中，我们了解到，美国真正的STEM办学特色并不在于科学实验室或者创客空间的设计多么炫酷，也不是追求课程覆盖范围与难度系数，而是利用项目制学习方法来让学生锻炼自学和探究能力，结合学校的评价体系设计，企业真实设计需求，“软能力“合作与批判精神的培训设计，都是这所美国特色STEM学校办学理念的核心。
