我非常荣幸能够作为督学来参加这样的一个活动，我们在座的有这么多出色的教师，我希望跟诸位讲的这些内容能够对您有一点帮助。我也非常期待能够得到大家的反馈。
　　我首先介绍一下美国康涅狄格州的情况，我所在的这个学区有6000名学生，12所学校，基本上来说也没有非常好的，但是我们尽力为我们的学生以最少的钱办最好的事，因为政府也没有给我们学区很多钱。我主要想跟大家讲3点，现在全世界都面临这样的一个挑战，就是STEM领域学生不够，我想首先给大家讲一下这个情况，然后我们再谈为什么吸引学生学习STEM学科这么困难，另外就是什么样的教学战略可以促进学生对于STEM的兴趣，而且还不止STEM学科，而是让学生喜欢所有的学科。
　　在美国有这样一个趋势，到2020年，将会在理工科方面有很多的职位需求，这个数据非常明显，职位需求在理工领域会有非常强劲的增长，不仅在美国，世界上也是一样。目前只有5%的美国人在STEM领域工作，但这个领域担负了未来美国经济增长的50%，甚至更高。我们发现吸引学生学习理工科是非常困难的，在小学和中学都很困难，尤其是在大学阶段，很多学生都不选择学习理工科，有些人可能一开始打算学理工科，学了1年，第2年就换学科了。有数据显示，40%的大学学生打算学习理工科，但是最后换学科学了其他专业。现在一个重要的挑战就是学生从我们的学区毕业之后，他们对于STEM课程的兴趣到了大学就会丧失，这是我比较担心的一点。所以我们在这方面面临一些挑战，也就是大学毕业的理工科学生数量不太够，在美国占的比例比较低。理工科的工作不断增加，对这方面人才的需求不断增加，但是真正有理工科学位和技能支持的人才却乏力。
　　我们也不是唯一面临这个挑战的国家，这是世界面临的趋势。在中国的同事今天也谈到了这个挑战，澳大利亚的同事、全世界的同仁们似乎都在面临这个挑战，每个国家当中最多只有一半的毕业生是学习理工科的（图1），这是他们所担心的一个问题。理工科方面会有很多新的工作，可能今天我们还没有看见，但是未来会有非常强劲的增长。这些工作可能现在还不存在，但是未来会有，而且是直接和理工类相关的，但是现在理工类毕业生的数量却满足不了需求。中国比美国做得好一点，基本上有一半的学生是理工科的，美国面临的缺口更大。为什么会有这样的挑戰呢？为什么吸引学生学理工科会有挑战？
　　首先是在文化方面对于数学和科学的误解，有些学生往往被告知数学不好，他就认为自己的数学不好，这是文化方面的一种误解。因为一些学生可能一开始学数学和科学不太成功，他们就认为以后可能也学不好。所以在这方面，我们还面临一个问题就是吸引高质量的教师比较困难。
　　还有一些学理工科的人，他们愿意到科技企业工作，让他们成为这个领域的教师非常困难。美国的科学教师认证体系，也使得一些教师望而却步。
　　第三个就是缺乏好的人生导师和模范。教师不是使你看起来像姚明或者迈克尔·乔丹，或者某个明星一样，我们现在需要重塑理工科人的形象。在社交媒体上，虽然有这方面的一些宣传，但是实质上我们还需要做更多的工作。
　　现在我们还面临其他的挑战，我们缺乏好的课程或者好的教学方法吸引学生。美国盖勒普的民意调查显示，70%的学生在小学阶段都愿意学习科学，但是到了中学就下降到了30%。为什么会下降？为什么这些学生到了高年级就不愿意学了呢？在确保参与STEM这方面，我们需要包含进入解决问题的过程，然后要提供给学生机会进行创造。
　　在我们的学生当中，我们希望能够提高女童在这方面的参与。创造和创意，似乎在男女之间有一些差别，女性往往同时具备创意、创造力和具体做事的能力，而男孩往往善于做具体确切的事情，不太善于做创意方面的东西，女性在这方面更有优势。
　　此外我们也需要帮助学生社交能力的发展。在这方面要让学生加入到STEM的课程当中，我们需要培养他们的软技能。软技能很重要，往往在教学的过程当中会丧失，我们希望在这个过程当中有好的交流。
　　我之前的同事说到要能够进行合作，同时也要坚韧不拔，要有创新精神，不仅是在STEM课程当中，在所有的课程当中，都应该具备这样的技能。因此在STEM学习当中我们所做的就是利用设计思维策略将学习分为3个步骤：找到问题，头脑风暴、设计，形成最终的设计方案。
　　我们分了3个等级，第一个元素就是用你的想象力，用你的观察定义和甄别一个问题。有些学生往往不知道生活当中面临的问题是什么，他们聚焦于一个事件的发展方向，却忽略了这个事件其实是在朝另外一个方向运动的。在数学、科学和工科领域都是这样的，我们教授学生如何甄别这些问题和定义问题，教授给不同年级的学生这一点。在英语、语言学习、写作、阅读这些方面，确保学生在各个学科当中都具有这个能力，而不是像我们今天看到的所有学科都是孤立的。
　　第二个就是让学生参与，设计出样品和原形，比如说让学生尝试不同的想法，创造出不同的设计和样品，得到相应的反馈，具有创造性，同时也要坚韧不拔。比如说刚刚那个桥的模型，如果它在测试当中倒塌的话，需要重新做，创造出一个新的桥。
　　第三点就是鼓励学生创造出一个最终的产品。很多时候，在课堂教学和传统课堂当中，学生的事业或者创新都止步于一个样品，我们希望他们的样品最后是能够在真正的生活当中应用的，得到一个真正的产品应用于社区，甚至超越社区到州层面，甚至到国际层面，真正创造解决问题的方法。
　　让我们再来拆分一下，进行详细的讲解。我在这里强调一下同理心，这是非常关键的。我们希望学生跟客户联系在一起，很多时候我们理所当然地认为，对于客户，我们作为产品或服务的提供者，对客户有最好的了解。但是我们缺乏的一点就是没有去问问题，所以我们希望学生能够去问问题，了解客户的需求，这也是我们在这个过程当中应该鼓励学生做的，让他们找到潜在的用户，调查用户需求，让他们设身处地地为客户着想，然后搜集信息，定义方案，不断完善解决方案。 　　在这个过程当中，他们会得到反馈，然后不断完善。以校园挑战为例，就是让学生在校园当中到处走动，找到一些可以创新的点。他们需要搜集数据，对这些创新进行分类，然后找一个新问题，并致力于解决这个问题。可能一些学生在看到一些创新的时候就会想，我原来有这个问题，但是有些人已经在这里提供了解决方案，学生就会去寻找下一个可能存在的问题，然后进行解决。在这个过程当中，他们会采访家长、教师、保安，然后再做出一个相关问题的陈述，他们可能在陈述前解决了问题，也可能在作完陈述之后发现那并不是真正需要解决的问题。
　　曾经有一个中学生发现学校大厅非常拥挤，储物箱往往不足，有时候还需要排队。他就采访了门卫、学生、教师，甚至采访了我。他衡量了空间，重新对室内进行摆放和设计，看需要多少储物箱，需要多少空间。我们于是鼓励这个学生开始进入到设计环节和测试，这样的反思是非常重要的。在每一个节点上，我们都希望学生能够暂停一下，然后反思一下这是不是正确的前进方向。很多时候我们都是做了之后再想，我们对于学生的期待，就是在学习的过程当中、社交的过程当中、生活的过程当中、和父母交流的过程当中，三思而后行的重要性。然后需要再出去和用户进行谈话，和学生谈论，和社区当中的家庭谈论，确保他们最初设计出的方案，能够解决他们所发现的问题。之后，学生会进行一些改进，会看他们这个产品做得怎么样，做出一个原型，再对原型进行测试。当然了，原型不是一次就行，原型也可能不太漂亮，就是用很粗糙的方法做出來的，还不是用非常高级的材料，比如学校餐厅里面的废料。他们通过这样的方法不断测试，现在在我们学区的几个学校都在推广，是有用的。
　　还有一个问题就是展示。现在学生发短信非常快，手指按得非常快，但是他们的表达能力、面对观众的演讲能力很差，因此在整个过程当中还有一点，就是他们必须把他们的成果展示给观众，观众可能是教师、同学或者是家长，不管是谁，他们必须去做这件事情。
　　校园挑战，其实差不多就是学生要去反思，完成挑战，并且展示他们的成果。我们发现这个梦想设计和行动能够让更多学生参与。我们知道，创客空间在中国也在兴起，在我们国家也是一样的，在美国大家都知道创客空间是什么样的。创客空间是为了鼓励学生实践，让他们有创造力，给他们平等获得成功的机会。平等非常重要，我们国家的科学中心、国家科学教育标准，都说到了必须要有平等的机会。
　　我们还要在学生中促进他们的社会和情感的一些品质，也希望可以加强他们对于STEM的兴趣。我们把设计思维和传统的探究式科学教育法作一个比较，觉得设计思维有更多的可持续性，而且在推广的时候能够更加有效。这不仅限于理工科，还可以把这种方法运用到其他学科教学中。