学生与教师讨论3D打印技术。

　　2024年底，德国联邦教育和研究部发布“国际计算机和信息素养研究”报告。结果显示，德国八年级学生在计算机和信息相关素养方面的表现显著优于国际平均水平和22个欧盟参与国的平均成绩。这得益于德国长期以来在中小学科学教育领域所秉持的高质量发展策略和实践。

　　数学、信息工程、自然科学、技术的德文缩写为MINT，MINT教育是德国本土的科学教育。根据德国经济研究所数据，近年来德国MINT专业技术人才持续短缺。截至2024年9月，德国MINT专业职位约为41.8万个，考虑到专业资质不匹配的情况，36个MINT职业类别的专业人才缺口超过20万，占到职位总数的一半。为从根本上扭转这一现象，德国政府、中小学以及包括企业、社会组织在内的各相关团体积极采取多项举措，以保障中小学科学教育高质量发展，为德国增强全球科技竞争力提供人才和智力支撑。

　　制定战略政策推动科学教育发展

　　德国近年来制定了一系列关于科学教育的战略规划和行动计划，通过顶层规划引领，明确科学教育的发展目标、路径和重点任务，为科学教育的持续创新和高质量发展注入动力，以培养适应时代发展需求的MINT专业人才。

　　德国联邦教育和研究部于2019年2月推出了“MINT行动计划——在MINT教育中走向未来”，将加强青少年MINT教育设为重点领域之一。随后在2022年6月启动“MINT行动计划2.0”，并设定了若干新的行动领域，包括促进中小学校内外MINT教育合作，争取父母支持、激励儿童和青少年接受MINT职业培训或攻读MINT专业，为小学和课后托管班提供MINT教育等。此外，德国联邦教育和研究部资助建立的MINT教育中央学习平台——“MINT校园”目前已上线，免费提供MINT领域数字教育产品。

　　2024年6月，德国发布“各州文教部长联席会议关于加强数学、信息工程、自然科学和技术教育的建议”（以下简称“MINT教育建议”），以促进中小学校内外机构合作、保障科学教育质量和加强科学教育教师队伍建设。MINT教育建议提出，应从以下几个方面加强MINT教育：将MINT科目纳入各级各类教育，包括在小学通识课教学中也要凸显MINT主题；确定跨学科基础知识和概念，促进MINT学科之间的跨学科合作，并在整个教育链上提供相应的持续支持；创造对多样性敏感的学习环境，特别是增加女童和青年女性参与MINT教育或工作的机会；培养中小学生对MINT领域的兴趣，并有针对性地支持特别感兴趣、表现出色和潜在表现特别出色的学生；加强德国国内、州内和地区内各学校和课外教育机构的合作；开展MINT教育模式实践的国际交流活动；使用数字化教学形式来实现MINT教学的转型；加强MINT教育与可持续发展教育和健康教育的联系；在职业指导中特别关注MINT领域；通过适当措施吸引MINT专业教师等。同时，德国还发布了初中生物、化学、物理科目的“教育标准”，各联邦州也据此逐步调整原有的“教学计划”。

　　提高教师教育灵活性缓解师资短缺

　　积极主动、敬业且具备相应专业素养的教师，是成功实施MINT教育的先决条件。目前，德国师资整体短缺现象严重，遑论MINT教育专业师资。据德国文教部长联席会议预测，到2035年，德国师资短缺人数将高达6.8万。在此背景下，2024年3月14日，德国文教部长联席会议通过了《招聘更多教师和教师教育结构补充措施》的决议，提出了准备采取的关于教师招聘和教师教育方面的进一步措施。各联邦州正在制定单科教师资质、双元制教师教育和转行进入教师职业的硕士研究生教育的共同框架，以提高教师教育的灵活性。

　　为缓解师资短缺问题，德国各联邦州已采取多种多样的举措，包括大学相关专业扩招和允许其他行业转入教师职业计划。在德国东北部的梅克伦堡-前波美拉尼亚州、勃兰登堡州和萨克森-安哈尔特州，转行进入教师职业者已经填补了1/3的教学职位。德国电信基金会2024年的一项研究结果表明，转行进入教师职业者可以成为解决MINT师资短缺问题的重要力量，但前提是其具有教师职业的相应资格并能融入教学团队。

　　德国萨克森州科学部和文化部已与该州的开姆尼茨工业大学签署了加强教师教育的文件，主要内容包括：一是为解决MINT领域专业师资短缺问题，开姆尼茨工业大学将开设相关领域的学士学位课程。同时，开姆尼茨工业大学正与莱比锡大学、德累斯顿工业大学开展合作，研究开发“中学国家考试MINT教学”课程，相关实习将在萨克森州西南部地区完成。二是开发硕士学位课程小学高级班，时间为两个学期，以拓宽小学教师未来职业发展之路。小学教师专业的大学毕业生可以修读该数学课程，从而获得中学数学教师的任教资格。未来，小学在职数学教师也将能够通过这一课程的学习获得进入中学授课的资格。德国萨克森州政府为开姆尼茨工业大学提供总计28.5万欧元的资助。

　　构建科学教育校内外合作培养模式

　　德国通过一系列创新举措，积极构建MINT教育的校内外合作培养模式，以提升学生的科学素养和创新能力。政府鼓励企业、高等院校、科研院所与中小学建立合作伙伴关系，为学生提供实习机会，指导学生使用其先进的实验室设备开展学习和研究，帮助学生在个人生涯的早期与MINT专业人士建立联系，以加深对MINT专业的了解。

　　德国联邦政府“MINT行动计划”的一个核心资助措施便是地区性MINT集群。MINT集群的目标是在整个地区扩大校外MINT教育并建立校内外的教育合作。在MINT集群中，来自教育界、学术界、社会界、企业界和政府部门等不同领域的参与者用各自的专业知识，共同致力于改善所在地区的MINT教育格局。截至2024年7月，德国各地已开发并建立了约70个MINT集群。校外MINT教育由当地的合作伙伴参与设计，为儿童和青少年提供在学校教育之外发展兴趣爱好的机会，通常采用较为实用且重视参与的学习形式。这能够帮助学生体验到自我效能感，培养创新和解决问题的技能，并探索职业发展方向。每个MINT集群都是独一无二的，会根据当地的地区条件和具体需求量身定制。学习方式和地点也富有创意和多样化，实验活动、研讨会等形式不一，足迹遍布学校实验室、MINT俱乐部、博物馆等不同场所。

　　在构建校内外合作培养模式方面表现突出的德国莱茵兰-普法尔茨州，已经创建了一个覆盖全州的MINT教育网络，包括来自教育界、学术界、企业界和气候保护领域的200多个合作伙伴。全州分为9个MINT地区，每个地区均有自己的资助计划，在计划框架下，学校与校外机构开展合作。如该州科布伦茨市的MakerSpace（创客空间）公司允许歌德实科中学的学生使用其仪器和工作室，并通过其员工的多样化专业技能为学生提供学习支持。由于这种合作涵盖了学校不经常涉及的领域，能更有效地激发学生的兴趣，并培养学生的专业实操技能。

　　利用数字化教学保障科学教育质量

　　随着人工智能技术在各行各业的普及，数字化转型已成为科学教育发展的主要趋势。德国依托先进的数字化教学手段，优化科学教育内容与传授方式，为学生提供了更加丰富、多元且互动性强的学习环境，有效提升了学生的科学素养和数字素养。

　　德国文教部长联席会议发布的“MINT教育建议”也提出，要使用数字化教学和学习机会，保障科学教育质量，具体措施包括：继续实施“数字世界中的教育”战略，尤其是“数字世界中的教与学”补充战略；培养相关数字技能；使用适合教学的数字工具如数字数据采集系统等来支持教学和学习；利用数字化潜力发展创新教学形式；促进数字学习环境的使用，如学习管理系统、自适应学习系统、智能辅导系统等；促进使用数字教育媒体，特别是开放教育资源作为学习对象和学习工具；采用有针对性和反思性的方式将人工智能纳入MINT教学等。

　　例如，德国巴登-符腾堡州州立媒体中心代表州文化部，为该州小学配备机器人设备，并提供个性化的培训和教材。“小学机器人”计划是该州文化部“数字学校”创新计划的一部分，预计到2026年总计投入1600万欧元，旨在将机器人技术融入课程，帮助小学生为数字化未来做好准备。2024年6月，该州文化部向斯图加特祖文豪森区的蒙特梭利小学移交了第一套机器人设备。小学生们立即开始尝试用乐高积木、电机和传感器来构建不同类型的机器人，然后使用平板电脑对其进行编程。以机器人学习为支点，撬动起MINT学科专业学习，促进小学生跨学科学习，使他们可以通过贴近生活的方式应用数学概念，探索科学原理，培养编程和使用数字工具等数字技能。截至2024年底，德国巴登-符腾堡州共有404所小学参与“小学机器人”计划，MINT教育范围进一步扩大。

　　（作者单位系北京教育科学研究院教育发展研究中心）