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美国理科教育（2）教育与国力（上）
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把中小学教育，特别是理科教育，看作“国家竞争力”的根本所在，可说是美国二战后的传统了。1957年苏联第一颗人造卫星伴侣号（Sputnik）发射成功，在美国引起举国震动，以及对科学和教育政策的全面反省。从那以后，联邦政府在科学教育上的支出翻了几倍，科学也在公众眼中从“实验室怪人”变成了财富和国家安全的源泉。十多年后，美国终于率先登月，赢得了“空间竞赛”。到了八十年代初，面对美国七十年代的经济困难和日本和德国的强力竞争，国家教育促进委员会（NCEE）发表了报告“危机中的国家”（A Nation at Risk），认为中小学教育的缺失威胁到了美国的领先地位，必须立即改革。这个报告的很多建议，特别是重视标准考试的做法，被采纳进了1994年通过的“2000年目标”（Goal 2000）法案和2001年通过的 “不让一个孩子掉队”（No Child Left Behind）法案中。2005年，面临全球化带来的新挑战，美国国会要求美国科学院研究美国科技的现状和对策。2007年，科学院发表了报告“未雨绸缪”（Rising Above the Gathering Storm）,把中小学理科教育列为重大“整改”对象之一。报告的作者大多数是高科技公司的现任或前任高级主管，也有一些学校研究科技政策的教授。同年八月，国会通过了“美国竞争力法”（America Competes Act），采纳了报告中的一些建议，包括在7年内让国家自然基金，国家标准技术实验室和能源部科研办公室的经费加倍，以及一些增进中小学理科师资的措施。这个法案在2010年得到了5年的延长。与此同时，国家科学院，国家工程学院和医学学院提交了“未雨绸缪”更新版，阐述这五年来的情况变化和更新后的建议。报告认为过去五年中国家的竞争力情况更加恶化，面临的风暴已达到“最高级”。正好这时新的PISA成绩公布，奥巴马总统声称美国又面临“卫星时刻”（Sputnik Moment），誓言致力加大科学和教育的投资。每当谈到全球化挑战，“加强教育和训练”总是政治家们提出的对策之一。然而五十多年来，似乎教育落后于国家需要的情况从未改善过。
中小学理科教育是否拖了国家竞争力的后腿？我们是否应该加大中小学和大学理科教育的投入？这是本文要讨论的题目。
关于美国理科教育面临的问题，除了上一篇文章中讨论过的国际测验成绩问题外，“未雨绸缪”更新版【注1】还列举了一些其他问题。其中包括：
◇大约30%的美国年轻人不能按时高中毕业。美国的高中毕业率是工业国家中名列20位。
◇美国中小学生在国际测验中落后，在国内测验中，40年中没有多少进步。然而扣除物价因素后，美国2007年每个学生的花费是1973年的两倍多。
◇美国选修教育专业的学生在国内国际都是中等偏下。46%的教师在头五年间离开这个职业。
◇中国的清华和北大是美国博士学生的最大来源。2001年，51%的美国专利由非美国公司取得。
◇大约三分之一在美国的制造业表示他们面临技术人才短缺。
大约在同时（2010年9月），白宫科学技术顾问发表了“训练与激励：事关美国前途的中小学理科教育”（Prepare and Inspire: K-12 Education in Science, Technology, Engineering and Math (STEM) for America’s Future）【注2】，这是给美国总统作为决策依据的报告。报告中提到了更多的问题：
◇在美国，大约三分之一的学士学位是理科的。而在中国和日本，这个比例分别是53%和63%。
◇美国一半以上的理科研究生来自国外。
◇许多优秀的理科学生被吸引到其他领域。
◇美国目前注重帮助学习困难的学生。但是我们需要对优秀学生给予更多的注意和资源。
◇即使最好的中小学也缺少能够激励学生的理科老师。太多美国学生认为理科科目太沉闷和太困难。
以上这两篇报告大致反映了“主流意见”：美国的理科教育问题多多，而解决的办法是加大投资力度，培养更多的教师和吸引更多的学生。这里有些问题我将在其他文章中讨论。在本文中，我将主要讨论以下问题：美国理科学生的数量与质量是否影响了国家的竞争力？
根据以上两篇报告，对这个问题的回答应该是肯定的。主要论据是：美国理科学生的数量和质量在国际上都有差距；有很多美国公司面临人才短缺；美国技术人才依赖外国的情况严重。
但是，另一方面的声音也很强烈【注3，注4】。他们认为，美国的理科人才是供过于求。过去几十年来，每年各种学位的理科毕业生（美国公民和永久居民）都稳定在理科职位增长数的三倍左右。从1977年到2002年，美国学士，硕士和博士学位中理科的比例分别稳定在20%，30%和60%左右，而绝对人数有所增加【注5】。而且美国学生的质量也不差。美国中学科学课程的数目和修课人数的比例在过去几十年来都有增加。2006年，大学新生的SAT数学成绩是历史上最高的，比1996年高了近15分，比1986年高了20分。关于国际上的对比，上篇文章已经分析过。美国处于中游，但表现历年来没有下降【注5】。对工程和技术公司主管的调查表明，他们不认为申请的人不够多，或者申请人的数学和科学技能不足。问题是，他们找不到所需的特定技术和经验的人才【注6】。
有关文章：
谈美国中小学理科教育（1）关于国际测验成绩 （上）
http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=400801
http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=403223
完整大脑与后信息时代 《A Whole New Mind》读后
http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=300210
http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=358516
古狗随想录（下）：一统天下，“不作恶”与公信力
http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=361463【1】 Rising above the gathering storms revisited，2007，www.aps.org/policy/reports/upload/rags-revisited.PDF
【2】 http://www.whitehouse.gov/sites/default/files/microsites/ostp/pcast-stemed-report.pdf
【3】 H. Salzman and L. Lowell, “Making the Grade”, Nature vol. 453 (2008), 28-30, doi:10.1038/453028a, http://www.nature.com/nature/journal/v453/n7191/full/453028a.html
【4】 B. L. Benderly, “Does the U.S. Produce Too Many Scientists?” Scientific American (2010), http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=does-the-us-produce-too-m
【5】 Lowell, B. L. & Salzman, H. Into the Eye of the Storm: Assessing the Evidence on Science and Engineering Education, Quality, and Workforce Demand (Urban Inst., Washington DC, 2007). http://www.urban.org/UploadedPDF/411562_Salzman_Science.pdf
【6】 Lynn, Leonard, and Hal Salzman. 2002. “What Makes a Good Engineer? U.S., German, and Japanese Perspectives.” Presented at Proceedings. The European Applied Business Research Conference, in Rothenburg, Germany, June.
https://blog.sciencenet.cn/blog-309766-405402.html
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