學生與教師討論3D打印技術。

　　2024年底，德國聯邦教育和研究部發布“國際計算機和信息素養研究”報告。結果顯示，德國八年級學生在計算機和信息相關素養方面的表現顯著優于國際平均水平和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展策略和實踐。

　　數學、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。根據德國經濟研究所數據，近年來德國MINT專業技術人才持續短缺。截至2024年9月，德國MINT專業職位約為41.8萬個，考慮到專業資質不匹配的情況，36個MINT職業類別的專業人才缺口超過20萬，占到職位總數的一半。為從根本上扭轉這一現象，德國政府、中小學以及包括企業、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。

　　制定戰略政策 推動科學教育發展

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

　　德國聯邦教育和研究部于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職業培訓或攻讀MINT專業，為小學和課后托管班提供MINT教育等。此外，德國聯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領域數字教育產品。

　　2024年6月，德國發布“各州文教部長聯席會議關于加強數學、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支持；創造對多樣性敏感的學習環境，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、表現出色和潛在表現特別出色的學生；加強德國國內、州內和地區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；使用數字化教學形式來實現MINT教學的轉型；加強MINT教育與可持續發展教育和健康教育的聯系；在職業指導中特別關注MINT領域；通過適當措施吸引MINT專業教師等。同時，德國還發布了初中生物、化學、物理科目的“教育標準”，各聯邦州也據此逐步調整原有的“教學計劃”。

　　提高教師教育靈活性 緩解師資短缺

　　積極主動、敬業且具備相應專業素養的教師，是成功實施MINT教育的先決條件。目前，德國師資整體短缺現象嚴重，遑論MINT教育專業師資。據德國文教部長聯席會議預測，到2035年，德國師資短缺人數將高達6.8萬。在此背景下，2024年3月14日，德國文教部長聯席會議通過了《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，德國各聯邦州已采取多種多樣的舉措，包括大學相關專業擴招和允許其他行業轉入教師職業計劃。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領域專業師資短缺問題，開姆尼茨工業大學將開設相關領域的學士學位課程。同時，開姆尼茨工業大學正與萊比錫大學、德累斯頓工業大學開展合作，研究開發“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完成。二是開發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發展之路。小學教師專業的大學畢業生可以修讀該數學課程，從而獲得中學數學教師的任教資格。未來，小學在職數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模式

　　德國通過一系列創新舉措，積極構建MINT教育的校內外合作培養模式，以提升學生的科學素養和創新能力。政府鼓勵企業、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專業人士建立聯系，以加深對MINT專業的了解。

　　德國聯邦政府“MINT行動計劃”的一個核心資助措施便是地區性MINT集群。MINT集群的目標是在整個地區擴大校外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、企業界和政府部門等不同領域的參與者用各自的專業知識，共同致力于改善所在地區的MINT教育格局。截至2024年7月，德國各地已開發并建立了約70個MINT集群。校外MINT教育由當地的合作伙伴參與設計，為兒童和青少年提供在學校教育之外發展興趣愛好的機會，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，培養創新和解決問題的技能，并探索職業發展方向。每個MINT集群都是獨一無二的，會根據當地的地區條件和具體需求量身定制。學習方式和地點也富有創意和多樣化，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模式方面表現突出的德國萊茵蘭-普法爾茨州，已經創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，每個地區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，能更有效地激發學生的興趣，并培養學生的專業實操技能。

　　利用數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的普及，數字化轉型已成為科學教育發展的主要趨勢。德國依托先進的數字化教學手段，優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境，有效提升了學生的科學素養和數字素養。

　　德國文教部長聯席會議發布的“MINT教育建議”也提出，要使用數字化教學和學習機會，保障科學教育質量，具體措施包括：繼續實施“數字世界中的教育”戰略，尤其是“數字世界中的教與學”補充戰略；培養相關數字技能；使用適合教學的數字工具如數字數據采集系統等來支持教學和學習；利用數字化潛力發展創新教學形式；促進數字學習環境的使用，如學習管理系統、自適應學習系統、智能輔導系統等；促進使用數字教育媒體，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。“小學機器人”計劃是該州文化部“數字學校”創新計劃的一部分，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學概念，探索科學原理，培養編程和使用數字工具等數字技能。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展研究中心）

《中國教育報》2025年02月13日 第04版