STEM 教育战略规划系统动力学决策支持模型的经验，改进教育规划。
关键词：美国 STEM 教育；战略规划；系统动力学；决策支持；模型 中图分类号：G649.21 文献标识码：A 文章编号：1674-5485（2016）11-0116-07
DOI:10.16697/ki.xdjygl.2016.11.020

二、BHEF 的三个 STEM 教育开源模型
（一）BHEF 美国 STEM 教育模型［11］ BHEF 是美国最古老的以财富 500 强的 CEO 和 研 究 型 大 学 校 长 为 成 员 的 组 织 ，致 力 于 推 进 创 新 教 育 与 劳 动 力 解 决 方 案 和 改 善 美 国 的 竞 争 力 。 BHEF 美国 STEM 教育模型是 Raytheon 公司历时三年开发 的，于 2009 年将其正式赠送给 BHEF。随后，BHEF 将模型以开源方式向有兴趣的伙伴开放。 1. 问题与模型结构
基于这一问题，BHEF 设计了美国 STEM 教育简 化模型，如图 1 所示。
图 1 美国 STEM 教育简化模型［12］
2. 干预措施及其影响
STEM 高 中 教 育 的 师 资 流 失 率 从 13% 减 少 到 7% 会
一是聚焦本科教育产生的投入回报。群分项目 引起高中熟练掌握数学的学生数增加。
一、早期的五个 STEM 模型
随 着 与 其 他 国 家 竞 争 越 来 越 激 烈 ，美 国 的 企 业 领导人担心美国没能产出足够数量的训练有素的 工程师和科学家，他们越来越关注 STEM 对美国未 来繁荣的影响。2009 年之前已经开发出五个独立 的系统动力学模型以测试与此相关的政策建议。 这 五 个 模 型 都 以 开 发 者 所 在 的 组 织 命 名 ，分 别 为 Boeing，MIT，Raytheon，Sandia and SimBlox/NIH。
美 国 STEM 毕 业 生 的 相 对 短 缺 导 致 BHEF 于 2005 年启动了确保美国在 STEM 领域领导地位行动 方案，提出到 2015 年美国 STEM 领域毕业生数量翻 一 番 的 目 标 。 针 对 这 一 雄 心 勃 勃 的 目 标 ，身 为 Raytheon 公 司 主 席 兼 CEO 与 BHEF 主 席 的 William H.Swanson 提出了“如何确定哪种想法对增加 STEM 毕业生数量最有效？”的问题。
像许多其他政府机构和私营部门的组织一样，
上：（1）师资对初级和高中教育阶段学生绩效变化 海军也面临着找到在 STEM 学科有充足技能的员工
的影响约占 8.5%；（2）把学生从第 50 百分位数的教 的 挑 战 。 2012 年 ，美 国 海 军 为 BHEF 提 供 了 STEM
师处送至第 85 百分位数的教师处，在给定年限内提 本科生模型的研发资金，重点研究人才供给的本科
的明显增加。
毕 业 生 数 才 能 确 实 接 近 翻 一 番 的 目 标 ，然 而 ，达 到
二是胜任 STEM 教育的师资对增加 STEM 兴趣 这一结果会花费 20 年的时间。
和数学熟练度至关重要。模型假设建立在
（二）美国 STEM 本科生模型［13］
Hanushek（2002）两 个 与 教 师 有 关 的 关 键 研 究 结 果
现代教育管理·2016 年第 11 期
比较教育
美国 STEM 教育战略规划决策支持模型及其启示
纪洪波
（北京大学，北京 100871）
摘 要：2009 年以前，美国 Boeing、MIT、Raytheon、Sandia、SimBlox/NIH 等机构研制了与美国 STEM
（Science，Technology，Engineering，Mathematics）教育战略规划决策支持有关的基于系统动力学的五个早期
表 1：基于系统动力学的 STEM 模型比较［10］
模型
关注点
取自美国科学院咨
波音 （Boeing）
询报告《迎击风暴》 的科学/工程企业和 繁荣之间的动态关
系
MIT 近二十五年美国出
（麻省理工
生的本科生获得工 程学位的比例下降
学院） 的原因
Raytheon （雷神）
到 2015 年 STEM 大 学毕业生可以翻一 番吗?
“ 拐 点 ”，在 这 个 点 将 引 起 劳 动 力 供 需 比 例 发 生 变 能性、工作期限。为了探索产业和政府的政策从内
化，导致美国本科生获得工程学位的比例增加。
部影响 STEM 劳动力的可用性，Sandia 模型对 STEM
（三）Raytheon 模型［7］
劳 动 力 内 部 的 影 响 因 素 进 行 了 明 确 区 分 ：入 门 和 更
工作可用性反馈回路 教学质量反馈回路
K-12 对 STEM 感兴趣和不感兴趣 STEM 教师学院 STEM 产业学院
教师是否学习 STEM 专业 产业中 STEM 劳动力
STEM 劳动力供应/需求反馈回路 K-12 具有 STEM 素养的程度 本科和研究生学院 工人入门水平 工人高级水平 外籍工人 国内和离岸工作入门水平 国内工作高级水平 继续教育，入门水平 继续教育，高级水平 入门水平劳动力充足性 高级水平劳动力充足性 STEM 吸引力
（一）Boeing 模型［5］ Boeing 模型的重点是分析美国海外投资、教育、 移民、研发投入政策以及其他国家的决策对美国未 来 繁 荣 影 响 。 该 模 型 基 于 一 些 动 态 假 设 ，这 些 动 态 假 设 与《迎 击 风 暴 ：增 强 活 力 使 美 国 走 向 更 美 好 的 经济未来》的国家科学院的报告（2007 年）所涉内容 紧密相关。 （二）MIT 模型［6］ MIT 模 型 探 索 近 25 年 的 美 国 出 生 的 大 学 生 获 得 工 程 学 位 的 比 例 下 降 的 原 因 。 另 外 ，注 重 研 究
高学生标准化数学测试成绩 7%。研究表明，胜任 部分，并且把与海军研究办公室的 STEM2Stern 计划
- 118 -
美国 STEM 教育战略规划决策支持模型及其启示
提出的重点任务和总统科技咨询委员会提出的增 加一百万 STEM 本科生毕业率和保留率等内容直接 纳入模型。
1. 问题与模型结构 STEM 领域的学生尤其是在大学的大一、大二 学年学生的高流失率大大减少了获得 STEM 学位的
首席研究员老化链
测试的政策
起止时间
历史数据 校准
增加 STEM 教育投入在国家繁荣中的占比
增加研发投入在的国家繁荣中的占比 鼓励 STEM 移民
19502050 年
历史 趋势
不同的教师工资增长对提高教师质量的影响
19402040 年
历史 趋势
培训、指导、三年后拒聘最差教师 STEM 教师薪酬变化 改变班额
Raytheon 模 型 最 初 关 注 的 是 测 试 所 提 出 的 与 高水平的工作；入门水平和更高水平的继续教育；入
2015 年目标相近应的师资力量改进政策。除了把 门和更高水平的工人和需求；本科生和研究生学院
其栈——流结构分解得更细以外，Raytheon 公司模 与 STEM 入门和更高级别工作的关系。
毕业生数量。要实现总统科技咨询委员会 （President’s Council of Advisors on Science and Technology，PCAST）提出的在未来 10 年每年增加 10 万个 STEM 毕业生的目标需要采取强有力的干预措 施。STEM 本科生模型用于提高 STEM 学生保留率 的干预效果，如图 2 所示。
美国为了确保国家的竞争力和在科学、技术、工 程 与 数 学 （Science， Technology， Enginecning， Mathematics，简称 STEM）领域的领先地位 ，美国连 续出台了《美国竞争力计划》《联邦 STEM 教育五年 战略规划》《迎击风暴》《参与执行：在科学、技术、工 程和数学领域增加培养一百万大学毕业生》等相关 的 报 告 、政 策 和 具 有 法 律 效 力 的 文 件［1］。 其 中 ，《联 邦 STEM 教育五年战略规划》对提高国家 STEM 教 育质量、保证和增加青少年及公众对 STEM 教育的 参与、加强在校大学生的 STEM 学习、更好地服务 于在 STEM 教育方面以往未受重视的群体、为未来 STEM 劳动力提供所需的研究生教育、建立一个高 效的跨部门合作的新模式等进行了详尽的部 署。［2］。围绕《迎击风暴》和《参与执行: 在科学、技 术 、工 程 和 数 学 领 域 增 加 培 养 一 百 万 大 学 毕 业 生》 报 告 提 出 的 目 标 ，Boeing、MIT、Raytheon、Sandia 、 SimBlox/NIH 和 BHEF（Business Higher Education Forum）等 机 构 研 制 了 基 于 系 统 动 力 学 的 模 型 以 支 持 相 关 决 策 。［3］［4］
图 2 美国 STEM 本科生模型
2. 输出
1. 问题
BHEF 的美国 STEM 模型表明，提高 STEM 学生 毕 业 人 数 有 效 的 干 预 措 施 为 ：本 科 生 桥 梁 项 目 、课 程 再 设 计 、校 内 科 研 、认 知 辅 导 、学 习 共 同 体 、服 务
在 20 世 纪 90 年 代 ，UPS（United Parcel Service Inc.）认为员工的生产率低、培训少和招聘成本高阻 碍了路易斯维尔隔夜航运业务的发展。UPS 希望送
2003- 没有，但 2025 年 有计划
提高 H1-B 签证限制 提高 K-12STEM 素养
限制工作离开 保持 STEM 工人培训
19832033 年
历史 趋势
向库中添加不同数量的年轻的 新的首席研究员
1980- 人员年龄 2020 年 历史分布