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世界视点!美国智库:最大的敌人,不是中国,而是STEM教育

2023-06-25 18:12:46

来源: 腾讯网

亚瑟·赫尔曼(Arthur Herman)是美国著名的历史学家,前段时间,他忧心忡忡地写了一篇长文,发表在American Affairs杂志上。文章的题目是:STEM危机正威胁着美国的安全。


(相关资料图)

所谓STEM ,是科学Science,技术Technology,工程Engineering,数学Mathematics,四门学科英文首字母的缩写。用中国的说法就是“理工科”。

先划重点

首先,21世纪,国家之间的竞争就是科技水平的竞争,科技水平取决于理工科人才,而理工科人才来自教育体系。所以,归根到底,国家间的竞争是理工科教育体系的竞争。

其次,中国每年有470万理工科毕业生,而美国只有56.8万,更令美国忧心的是,即便在这区区56.8万毕业生中,还有一半是外国人,其中很大一部分是中国人。美国一方面想限制中国留学生的人数,又发现如果少了中国留学生,美国的科技公司可能招不到人,原因很简单,学理工科的美国人太少!

各国STEM毕业生人数

再次,当年和苏联冷战的时候,美国齐心协力,及时有效地拿出对策,加强理工科人才培养,效果很明显,最后科技方面超越苏联,并取得了冷战的胜利。而现如今,美国却陷入内斗,政客只关心四年一次的选举,没有长远计划,比危机更为可怕的是,找不到解决危机的决心和手段。

本来这篇文章写好想发,后来我又琢磨了一下,其实,对美国来说,「失败的教育」是最大的敌人,而对于我们,又何尝不是呢?

相对于中国,其实,美国有一个巨大的优势,但亚瑟·赫尔曼没说。不知道是他爱国心切,急于提醒美国,而故意忽略?还是他根本没有意识到这一点?

无论如何,对我们来说,这也是一个重大的挑战。虽然是老生常谈了,但还是那句话:对中美来说,最大的敌人,其实都是自己。

好,废话不多说,先让我们看作者的原文翻译。

1957年10月4日,一个排球大小的钢球在8分钟内绕地球一圈,它被苏联称为 "卫星-1 "(Sputnik-1),它是第一颗人造地球卫星。苏联人把它发射到一个椭圆的低地球轨道上,在那里停留了三个星期,然后电池耗尽。接着,它又在轨道上运行了两个月,最后在大气层中烧毁。

于是,世界有了一个新词Sputnik ,美国也有了新的使命:缩小与苏联在太空竞赛中的差距。这种紧迫的使命感引发了美国教育的变革。这场变革不仅为了赢得太空竞赛,也是为了让一代美国年轻人对“科学、技术、工程和数学”产生兴趣并接受教育。

从那时起,STEM就成为美国教育专家常年关注的问题。从20世纪80年代开始,人们对「美国STEM能力的下降」感到担忧。多份报告都指出了这个问题。

第一颗人造卫星Sputnik

然而,这种常年的手忙脚乱,以及国家科学基金所有拨款,似乎都没有什么效果。这种失败不仅体现在考试成绩不断下降,还体现在愿意投身于STEM学科的美国学生不断减少。自1985年以来,大学的学生总数增长了50%以上。但在数学和统计学方面,2009年只有15496名毕业生,和1985年的15009名几乎一样。学习视觉和表演艺术的学生,比学习“计算机科学、数学和化学工程”的学生加起来还要多。

与此同时,一个争夺STEM领导力的新竞争者正在逼近,就像苏联在20世纪50年代所做的那样——他就是中国。STEM领导力对我们的安全仍然同样重要——现在比Sputnik号发射时更加重要。

今天的顶尖专家都认为,美国未来的安全将依赖于人工智能、网络、量子、机器人、新能源和高超音速武器,甚至是3D打印等先进技术。奥巴马在2014年开始指出这一现实,在一系列演讲中公布了它所称的 "第三次抵消战略 ",如果美国要保持对包括中国在内的竞争对手的优势,上述所有技术都将至关重要。

量子计算技术尤其如此,甚至是最紧迫的。正如我在早先的一篇《美国事务》文章中所写到的,量子的颠覆性,可能远超过二战以来的任何技术。如果没有一支强大的研究人员队伍,我们将在这一关键技术上面临人才短缺,而这种短缺将影响我们在未来几十年内打赢战争的能力。

在其他领域也是如此。这些训练有素的人才将从哪里来?如果目前的趋势继续下去,他们将越来越多地来自国外。

此外,在美国大学许多STEM领域的研究生中,外国学生占了大多数,包括来自我们主要的竞争对手——中国大陆的学生。总的来说,数据显示,自2008年以来,美国科学和工程大学的国际学生入学率一直在稳步上升,而美国公民在这些课程中的人数却在逐步下降。

美国STEM教育的现状

美国的STEM教育现状如何?衡量美国和全世界STEM能力的最重要基准之一是国际学生评估(PISA)。它每三年对众多国家的15岁青少年的阅读能力、数学和科学素养以及其他关键技能进行测量。

最新的PISA结果显示,美国的数学成绩在71个国家中排名第38,科学成绩排名第24。在「经合组织OECD」的35个成员中,美国的数学排第31,科学排名第18。

阅读能力,中国第1,美国13

数学中国第1,美国第31

科学中国第1,美国第18

在2000年代初,面对这种糟糕局面,忧心忡忡的美国国家科学院出了一份报告 ,该报告认为,如果美国要在21世纪保持繁荣,加强科学和数学教育是必不可少的。这样糟糕的表现也迫使国会通过《美国竞争法》,授权为各种新项目提供资金,以改善科学和数学教育。然而,尽管有了资金和全国性的呼吁,却很难找到改善的迹象。

在总结美国STEM现状时,联邦政府的报告声称,"美国人的基本STEM技能在过去20年里有了适度的提高",但也承认我们 "继续落后于许多其他国家",而且 "最近一项测试数据发现,只有20%的学生为STEM专业做好了准备。"

另一方面,报告说,"在过去15年里,印度和中国在科学和工程(S&E)学士学位的数量上已经超过了美国"。事实上,"这两个国家产生的学位数量几乎占到了总学位数量的一半。

这就给我们带来了一个双重悖论。虽然美国人在STEM学科上的表现远低于平均水平,但他们的大学却继续拥有一些世界上最好的STEM专业。当美国人倾向于远离我们高校中的STEM专业时,外国学生却没有。

外国学生与美国STEM的未来

如今,美国仍然是最多国际学生的首选国家,在2017年全球460万注册留学生中,美国接纳了约110万名学生。截至2018年3月,大约有120万留学生在美国各地登记。

在2016-17学年,中国是国际学生的第一大来源国(35.1万),占总数的33%,其次是印度(17%);韩国和沙特阿拉伯(各占5%)和加拿大(3%)。2016-17年,工程、商业管理、数学和计算机科学是国际学生的前三大学习领域,占美国高等教育机构国际招生总数的一半以上。

总的来说,数据显示,自2008年以来,美国科学与工程学院的国际学生注册人数一直在稳步上升,而美国人的注册人数,却在逐步下降。

国际研究生的比例甚至比本科生还要高。(2017年秋季,在美国的国际研究生中,超过60%的学生就读于这些领域,而国际本科生中约有40%的学生就读于这些领域)。2017年,美国院校研究生项目中62%的国际学生就读于S&E领域——其中69%来自中国和印度。

事实上,根据美国国家政策基金会的数据,如果没有国际学生,许多美国大学的本科专业和研究生项目都无法维持。在电气工程专业的全日制研究生中,外国学生占81%,计算机科学占79%,工业工程占75%,统计学占69%,机械工程占63%,土木工程占59%,化学工程占57%。如果没有国际学生,在计算机科学、电子工程和其他领域的学生数量,对于美国这样一个庞大的经济体来说,将少得令人震惊。

此外,2015年,国际学生在工程、经济、计算机科学、数学和统计学领域获得了一半以上的博士学位;他们在S&E学位中的总体比例为34%,中国学生占了很大的份额。1995年至2015年期间,持临时签证的国际学生获得的理工科博士学位中,28.8%颁给了中国公民。

当我们审视个别高校,尤其是那些在科学和工程领域排名靠前的高校时,这些数字看起来更加惊人。例如,在哈佛大学的计算机科学系,超过一半(53%)的学生是外国学生。在麻省理工学院,计算机科学系的学生略少(43%),但电子工程系的学生占55%。

在普林斯顿和耶鲁,美国STEM的情况显得更加惨淡。在普林斯顿的计算机科学系,60%的学生是国际学生;在电子工程系,这个数字是70%。耶鲁大学的美国人参与计算机科学的比例不超过19%,电子工程的比例为12%。在马里兰大学,计算机科学系学生81%是外国籍;弗吉尼亚理工大学77%,普渡大学计算机科学系76%。如下图所示:

美国各大顶级大学中国际STEM学生的比例

总的来说,持临时签证在美国学习STEM学科的国际博士级学生的比例在过去三十年里翻了一番。考夫曼基金会2016年7月的一份报告认为,如果目前的趋势继续下去,到2025年,国际学生将占到美国STEM博士毕业生的一半。

这种趋势对美国的威胁有多严重?

一方面,大量外国学生在美国学习,甚至是中国学生的存在。同时,硅谷的许多公司会认为,如果没有外国公民,他们就无法填补队伍中的空缺。显然,全国各大高校的类似项目也无法维持。另一方面,当五角大楼开始审查STEM毕业生时,他们会发现能够通过审查的美国人严重短缺。

总之,一个令人震惊的趋势正在发展。美国维持关键技术研究的能力看起来很脆弱,而这些能力对我们的安全至关重要。因为在这个领域工作的美国公民的人才库正在缩小。而当美国在STEM领域的领导地位逐渐消失时,中国却在突飞猛进。

中国,内外交加的威胁

NextWeb刊登了一篇题为「当美国STEM教育市场下滑时,中国却大举投资 」的文章。Rick Ye的文章要点是,虽然美国是世界上最大的STEM教育的提供国,但「全世界都在质疑美国学校系统中STEM教育的命运」。

美国STEM教育及其配套产业的缺口越来越大,导致微软等美国大公司在其他国家寻找人才,因为美国无法满足他们的需求。

另一方面,文章指出,中国家庭的人均教育支出在过去10年中增加了三倍。中国显然将科技教育投资视为优先事项,在政府没有进行投资的地方,中国普通家庭进行了投资。

如今,中国在STEM毕业生数量上居世界首位。世界经济论坛报告称,2016年中国有470万应届STEM毕业生,而美国只有56.8万。

考虑到中国的人口,中国的教育系统是世界上最大的教育系统,这并不奇怪。中国的《义务教育法》规定了九年义务教育,其中包括六年的小学和三年的初中。对于那些有幸通过高考的学生来说,近来可供选择的大学急剧增加。从2005年到2015年,中国的大学数量增加了768所。在2017年亚洲排名前20的大学中,有10所来自大中华地区,那里的重点不仅是高等教育的数量,还有质量。成立于1998年的 "985工程 "是中国为提高优秀大学的研究水平而制定的计划。位于金字塔顶端的是所谓的C9联盟,即全国最顶尖的九所大学,它们保证获得中国整个国家研究预算的10%。

其中之一是清华大学,它被许多人称为中国的麻省理工学院,它的科学教师中有两位诺贝尔奖得主。另一所是北京大学,它与西方大学有广泛的学生交流项目。还有位于合肥的中国科学技术大学(USTC),毗邻正在建设的价值110亿美元的新量子研究中心,以确保中国的 "量子至上"。

这些顶尖学校的工作人员并不限于中国学者。中国也在外国学者中招募关键STEM领域的最优秀的人。在工资和研究支持方面,钱不是问题。这是一个强大的教育资源体系。

当然,中国高等STEM依然面临一些不足,中国解决这些不足的一个办法是,派遣学生去国外。美国大学的STEM学位在中国科学界有着特别的地位。因此,数十万中国STEM学生被美国顶尖大学录取,并在他们所选择的领域获得一流的教育。同时,这些大学也喜欢中国学生,因为他们毫无怨言地支付了高昂的学费。

这个数字有多大?每隔一年,移民局都会发布一份关于在美国的外国学生入学情况的报告。根据其最新报告《国际学生趋势半年报告》,在2018年4月发布的报告中,中国留学生(377070人)的人数远远超过了他们最接近的竞争对手印度(211700人)。虽然报告没有披露有多少中国学生就读STEM课程,但在过去的几年里,超过一半的中国学生就读STEM课程。

但要看到真正的问题,需要一个更大的视角,这个问题不是大量的外国学生在美国大学学习STEM,而是越来越少的美国学生在做同样的事情。这将需要一个更大更全面的改革方法,而不仅仅是对F-1或M-1签证进行限制。它需要一种更类似于60多年前Sputnik引发的方法,全面改变美国的教育体系。

Sputnik及其影响

1957年10月4日,Sputnik号发射。12月30日,美国科学促进会(AAAS)发表决议,要求对科学教师进行专门培训。1958年1月28日,艾森豪威尔总统就针对STEM教育问题,向国会发表讲话。不到一年后,国会批准了《教育法》的10亿美元资金申请,这涉及到美国教育系统从学校到大学的第一次联邦层面的全面改革。

在很短的时间内,艾森豪威尔总统设立了总统科学顾问的职位,参众两院重组了他们的委员会结构,把重点放在科学政策上。国会还成立了国家航空和航天局(NASA),以创建一个民用空间计划,并将国家科学基金会的资金增加了三倍,以改善科学教育。

是什么让联邦如此努力?实际上是一种“全民动员”的方法来提高美国作为科学领导者的地位。

首先,当然是担心Sputnik号标志着美国在太空竞赛中输给了苏联。其次,人们感到尴尬的是,美国领导世界获得二战胜利,其工业实力在历史上是无可比拟的,但在下一次重要的战略未来竞赛中却以某种方式落后了。

最重要的是,Sputnik事件引发了一种担忧,即美国的问题来自于教育体系,而这种教育体系却不幸地与时代脱节。用历史学家保罗-迪克森的话说,「在公众眼中,科学教育成为赢得与苏联竞赛的重要筹码。」

这些忧虑和对解决方案的探索,最终导致了1958年《教育法》(NDEA)的通过。它的目标是 "改进教育计划,以满足国家的关键需求"。该法案在4年内为8个项目拨出了10多亿美元。

Sputnik之后,美国教育发生了巨大的变化。1940年,大约有50万年轻人上大学,勉强占到美国适龄青年的15%。到了1960年,这个数字猛增到360万;到了1970年,这个数字又翻了一倍多,有750万美国人,也就是40%的大学适龄青年在上大学。

很多人认为,如果没有Sputnik改革,就没有70年代的计算机创新,以及20世纪90年代的网络创新。美国在未来几十年的IT领导地位,很大程度上要归功于美国年轻人觉得科学技术很酷、很刺激,并投身到科学领域。

另一方面,当时没有大量在美国学习STEM科目的苏联学生,同样,美国大学也没有急切欢迎苏联学生进入他们的物理实验室。然而,这正是我们今天在与中国的STEM竞争中所面临的情况。在这方面,我们面临的危机要比六十年前复杂得多。例如,中国的量子计算机可以穿透我们最脆弱的公共加密系统,几乎可以肯定的是,已经为时已晚,无法采取任何行动。

荐言

在 "911 "事件17周年前夕,我写了一篇题为 "美国的高科技STEM危机 "的福布斯专栏。在那篇专栏中,我写到美国的STEM领导力正在下降。

我们正在快速接近另一个Sputnik时刻,我们不能忽视。我们的未来,都有赖于解决这个问题。我们需要高科技公司、大学、白宫、教育体系,共同打造一个能够引领我们走向未来的高科技STEM教育战略。遗憾的是,我们依然缺少专门解决美国STEM危机的计划,尤其是与计算机工程和网络安全、人工智能、量子和机器人等主题有关的问题。

我们还必须认识到,这场危机不是要等市场来解决的。在危机中,市场是出了名的不善于配置资源,尤其是教育资源。

此外,有些人认为,目前对外国学生依赖在很大程度上,是人为设计好的机制,通过这种机制,美国公司就可以获得廉价的科技人才。迄今为止,引起最多关注的是中国公民,包括博士后和教授,在美国学习和工作,情况十分复杂。

2018年6月,特朗普宣布限制中国研究生在某些科技领域的学习的时间,包括机器人、航空和高科技制造,从5年减少到1年。2018年12月2日,媒体报道。"美国考虑对中国学生进行新的限制。"

除了新的签证限制外,官员们还在考虑是否对在美国学校就读的中国学生进行额外的调查。路透社报道说,官员们希望检查学生的电话。他们还在考虑查看学生的社交媒体个人账户。

同样,中国学生的问题需要从更大的角度来看待。更大的关注点应该是我们如何让更多的美国人,尤其是美国年轻人,学习并对STEM学科产生兴趣。

一种方法是,将某些STEM学科,如人工智能,定义为「关键领域」,并提供奖学金和资金,鼓励更多的美国年轻人参与。

另一种方法是,直接与高科技企业协调,既要改善美国的教育和职业机会,又要推进关键的研究。美国企业实验室所做的工作是六十年前应对 "人造卫星 "的一个重要部分。今天,许多这样的实验室已经不复存在,但要应对当前的科学、技术、工程和数学危机,就必须调动全社会的资源。不能局限于几个机构。

STEM教育太重要了,不能再由教育专家来决定。现在是白宫和五角大楼出面扭转局势的时刻。就像他们在Sputnik之后所做的那样,只有这样,美国的未来才不会悄无声息地落到外国人手中。

六十年前,美国为夺取全球STEM领导权所做的努力,将宇航员送上了月球。今天,谁能说夺回STEM领导权对我们不重要?谁又能说得清,如果我们失败了,会付出什么代价?

全文完。

最后我说两点作者有意无意没提的重要问题。

首先,美国缺乏的是人才,而不是天才。中国恰恰相反,我们不缺人才,但我们缺天才。天才的作用是完成0~1的创新,人才的作用是完成1~N的应用。很难说得清,到底是天才重要?还是人才重要?

乔布斯凭一己之力,彻底改变了手机产业。马斯克单枪匹马,就颠覆了电动车行业,短短几年时间,特斯拉的市值比「全世界其他汽车公司市值的总和」还多!

有一次,我在美国旧金山的某个停车场缴费,收费员是一个中年妇女,膀阔腰圆,笨手笨脚。她要我把车牌号码报给她,我的车是租的,怎么可能记住车牌?于是我只能下车,把车牌读给她听,她用二指禅法(左手食指+右手食指)在键盘上,慢吞吞敲入我的车牌,然后,打印出一张收据,收下我的钱,然后,找钱,放行。整个过程耗时至少3分钟。 

如果不是亲身体验,你很难相信,这就是旧金山,大名鼎鼎的Google、苹果、Facebook,就在方圆50公里之内。最笨拙的收费员,最聪明的工程师,最低效的停车场,最先进的科技公司,同时存在,这就是美国。

美国的天才完成了创新,但美国的人才不足,制约了美国科技成果的落地。而中国的情况刚好相反,我们缺乏创新,但我们善于应用。在STEM的人才上,中国有数量的优势,但美国也有质量上的优势,两者难分仲伯。

其次,美国有吸引全世界人才的强大能力,在这方面,我们还落后不少。美国因为国内底层的压力,目前对国际人才做了一些限制,但逼急了,资本的力量会驱动一切的变革。到时候,人才的闸门一旦打开,全世界的人才,都会涌向美国。所以,我们不但要继续培养国内的人才,还要改善人才吸引的机制,尽量吸引全世界的人才。

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