美国科学、技术、工程和数学教育(简称STEM教育)是美国联邦政府自上而下推动的一项国家长期战略规划，分别于2007年、2010年以立法形式加以推进，带有明显的国家意志。美国科学教育界认识到，在培养学生STEM学习兴趣方面，课后与校内具有同样重要的作用，因此，在课后服务中不断增加学习机会。
美国课后STEM教育的缘起
20世纪后半叶以来，美国中小学教育明显加强了对数学、科学等科目的重视，但STEM教育的概念形成于21世纪，真正以立法形式正式确立是在2007年的布什政府执政时期。2010年奥巴马政府继续以立法形式对STEM教育提供了各类保障与支持，其间各种报告、政策和具有法律效力的文件密集出台。美国政府已切实将STEM教育上升到国家战略高度，并将其与美国国际领导力和竞争力紧密联结。
2007年，美国国会颁布《为有意义地促进一流的技术、教育与科学创造机会法》(AmericaCreatingOpportunitiestoMeaningfullyPromoteExcellenceinTechnology,Education，andScienceAct)，因缩写为英语“竞争”一词，又称《美国竞争法》，这是关于STEM教育的第一部正式法案。法案批准2008—2010年为STEM教育投资433亿美元，重点用于奖学金、支持计划、K-12(基础教育阶段)的STEM师资培养和大学STEM研究计划。法案还对STEM师资培养问题进行了明确规定，鼓励招收科学、技术、工程和数学的本科生和研究生，将其培养为小学和中学的STEM教师，并规定STEM教师与学生的比例不得低于1∶100，以确保STEM教师的充足供给。同年，美国教育部发布《学术竞争力委员会报告》，该报告划分了STEM教育层次，并提出了STEM教育各阶段的具体培养目标和评估标准。
2010年，美国总统科技顾问委员会提交《准备与激励：为了美国未来的K-12科学、技术、工程和数学教育》报告，讨论了基础教育阶段STEM教育的重要性、联邦政府的责任、培养目标与评估指标、教师队伍建设、信息技术平台等问题，明确提出学生的STEM教育除课内学习外，还可以在课外体验学习，通过非正式教育环境让学生创建计划和寻找灵感，联邦政府支持开发一系列高质量的STEM课后活动和拓展性学习。
2013年，由美国国家科技委员会牵头，并联合联邦教育部、国防部、能源部等十余家部门和机构发布《联邦政府STEM教育五年战略计划》，明确指出优先发展STEM教育，并确定STEM教育的合作协调战略，由国会、国家科学基金会、教育部、学校、协会及联盟等社会多方通力合作，共同推动教育政策的具体实施和有效落实。在基础教育阶段，STEM教育的培养目标是培养学生STEM技能，为其在21世纪科技经济中获得成功做准备，提高学生STEM教育参与度，使学生认识到STEM教育对生活的价值。同时，相关研究报告指出，越来越多的工作需要STEM素养，未来STEM领域的工作机会是非STEM领域的3倍，教育应该努力培养学生STEM素养，以便他们能够更好地理解和应对未来生活的复杂问题。
美国课后STEM学习机会与需求不断增长
随着美国对STEM教育的重视和普及，越来越多的学校和机构提供课后STEM学习机会。2012年，美国课后联盟(AfterschoolAlliance)发布《课后作为STEM教育合作伙伴的政策建议》，认为课后服务可以并且应该为国家STEM劳动力培养发挥关键作用，应该在基础教育阶段STEM教育倡议和立法中明确支持课后STEM项目。同时，联邦和州的课外项目资金应该支持课后STEM学习项目。
美国课后服务提供的学习内容随着社会和家长需求而不断变化，从美国课后联盟开展的历次全国调查中可以看到，课后STEM学习机会在不断增长。据美国课后联盟2009年调查结果，课后服务排名前五的学习活动分别是学业和作业辅导(98%)、娱乐和运动(93%)、健康教育(88%)、生活技能(88%)、艺术(84%)。2014年排名前五的课后活动变化为体育锻炼(80%)、家庭作业辅导(77%)、阅读写作(72%)、STEM学习(69%)、学术指导(65%)。其中，阅读写作与STEM学习增长较快。2020年排名前五的课后活动则为社交技能(90%)、体育锻炼(85%)、STEM学习(73%)、作业帮助(73%)和决策能力(73%)。三次全国调查数据比较来看，美国课后服务提供的学习内容逐渐由知识型向技能型转变，从家庭作业辅导、体育锻炼发展到阅读写作支持，再到STEM学习，从单纯地解决学生课后无人看管的问题发展到培养学生核心素养，课后服务的价值得到更深层次的挖掘和进一步体现。
2014年，美国课后联盟发布《全面提升STEM教育：课后计划逐步成为STEM教育的关键合作伙伴》调查报告，调查显示69%的学生在课后服务中接受了STEM学习，其中，数学学习所占比例最高，达60%;其次是科学，占45%;技术与工程只占30%。76%的学生每周至少参加一次STEM学习，农村、郊区和城市学生接受STEM学习的机会存在显著差异，城市STEM学习的供给数量和频率都明显高于农村和郊区。越来越多的家长认为STEM学习非常重要，并且希望提高学习供给和频率。同时，67%的家长认为课后STEM学习有助于提高孩子的素质和技能，比如团队合作精神、领导力和批判性思维。
2020年，美国课后联盟发布《下午三点后的美国：需求增加，机会减少》调查报告。调查结果显示，家长对课后服务的需求不断增加，每一个接受课后服务的孩子背后，有三个孩子的课后学习需求未得到满足。越来越多的家长认识到了课后服务的价值，在回答“课后服务有哪些好处”这一问题时，选择“为儿童提供了获得STEM相关兴趣和技能”的比例增长较大，从2014年的65%增长到2020年的76%，增加了11个百分点。家长对课外服务项目的期待也更加全面，从最基本的为孩子提供安全的环境发展到特殊需求，STEM成为家长优先选择的学习内容。认为STEM学习机会是他们选择课后服务最重要因素的家长，从2014年的53%增长至2020年的72%，是各种考虑因素中增长最快的因素。与2014年相比，家长希望孩子在课后服务中获得更多的STEM学习机会。实际上，近年来美国中小学生课后STEM学习的机会一直在增加。其中，数学学习机会从2014年的60%增长至2020年的62%，科学学习机会从2014年的46%增长至2020年的49%，技术和工程学习机会也从2014年的30%增长至2020年的39%。课后STEM学习的频率也越来越高，每周至少参加两次STEM活动的学生从2014年的52%上升到2020年的59%。同时，家长对课后STEM学习的满意度也在上升，67%的家长对孩子课后STEM学习感到满意，其中41%的家长表示非常满意。
课后服务在STEM学习中发挥重要作用，不仅扩大了STEM学习的教育供给，还为学生提供了不同于校内教学和学习的方式方法，特别是学生可以更多参与科学和工程实践，如开展科学实验、分析阐释数据、工程设计等。
美国的大学，甚至是世界一流大学也积极参与课后STEM学习。例如，美国芝加哥大学普利兹克分子工程学院实施“K-12量子教育推广计划”，通过为初中生和高中生提供动手实践和以学生为中心的学习体验，培养他们对STEM课程的兴趣，学习了解世界前沿科技——量子领域的初步知识，增强解决问题、收集信息和举证的能力。该计划还持续多年开展高中STEM教师暑期培训，指导教师开展STEM课程设计，体现了美国在高端前沿科技领域人才培养“从娃娃抓起”的决心。“科学俱乐部”是芝加哥市课后计划STEM学习活动之一，中学生每周与西北大学的科学家们合作，开展有趣的科学项目。比如，学生在课内学习医学知识，作为课程延伸，课后参观访问西北大学医学院，了解如何诊断和治疗疾病。芝加哥市学校与哥伦比亚学院合作开展“音乐STEM”项目，为青少年提供设计和制作乐器的机会，并将学到的乐器原理加以实际运用，探索声音背后的数学和科学问题。学生在课后习得的这些STEM知识与技能，对于他们未来在STEM领域的职业发展至关重要。
课内与课后STEM教育并举
近年来，提高学生接受STEM教育的质量及机会，成为世界各国优先关注的事项。中美贸易战将人们的视线引向科技战、未来战，STEM教育水平直接关系到一国科技水平和科技人才储备。它有助于提高年轻人的观察力和分析解决问题的能力，以满足复杂多变的未来世界。
美国的教育体制以州政府分权自治为主要运行模式，而STEM教育则是以联邦政府作为教育行动的主体，是美国教育界一场不多见的、持续时间较长的全国性战略规划。连续几届美国政府都在不断强调STEM教育的重要性，以确保通过STEM教育培养的人才能够为国家在科技领域抢占领先地位作出卓越贡献。
当前，美国非常重视非正式教育系统对促进STEM教育发展的作用，着力构建包括正规学校教育和非正式教育在内的STEM学习生态系统(STEMLearningEcosystem)，并初步形成了课内正规教育领域与课后非正式教育领域并举开展STEM教育的局面。倡导通过在真实情境下的项目学习，使学生运用跨学科知识解决复杂问题，提高学生的实践能力、创新能力和跨界整合能力，进而有效提升学生的这三种核心素养。我国在加强中小学STEM教育的同时，也可以充分合理利用好课后服务，使学生了解STEM对未来职业及生活的影响，培养中小学生对STEM的兴趣和爱好，着力提升中小学生STEM素质，努力使STEM教育惠及所有学生。
(作者杨红系中国教育科学研究院副研究员)