近年来，通过参加中美“万花筒计划”项目活动，我对美国大学本科理工科教育教学改革有了更多的了解。事实上，“万花筒计划”就是一个旨在加强美国大学本科理工科（在美国通称科学、技术、工程和数学（Science，Technology，Engineering和Mathematics，缩写为STEM））教育及推进教学改革和数字化学习创新的非政府的全国性联盟。美国政府和教育界对大学本科理工科教育地位的基本信念是:大学本科教育对加强一个国家的科学和数学能力是至关重要的。正是在大学中，未来的科学工作者和大学教师被招收进来，并做好研究生学习的准备；也正是在大学中，全美的小学和中学教师，美国年轻一代的教育工作者被培育出来；还是在大学中，美国社会明天的领导人物赢得了对一个充满了层出不穷的科学技术问题的世界做出重大决策的基本能力。

　　因此，美国大学本科理工科教育教学改革的基本任务是:集中关注构建用来吸引和保持大学本科生学习理工科课程的学习环境、包括数字化学习环境，并激励他们将未来的职业生涯定位在科技和工程领域。美国政府和高等教育界领导层认为美国大学本科理工科教育当前面对以下三大挑战，并认为应对这些挑战的各种努力同时也是塑造美国未来社会的机会。美国大学本科理工科教育面对的三大挑战及相应的教育教学改革对策是:

　　挑战1:将21世纪的科学技术引进大学本科生教育课程设置重构基础课程，使之确实成为吸引学生并保持其高度兴趣的关键，满足国家对大学本科理工科教育的需要，将新一代培养成为具有高度科学技术和数学素养的接受过大学教育的公民；构建新型跨学科的课程设置来反映当代科学的发展趋势；通过开设高层次的标志性专业课程，使所有进入大学的学生从一开始就将研究与学习整合在一起；将科技进步引入大学本科生的课程设置，为学生提供未来职业生涯的直接经验并为他们进入研究生院学习做好准备。

　　挑战2:构建更好更有效的学习环境将构建学习环境同“人们如何学习”的最新发现联结起来，洞悉并利用认知和学习科学关于协作、问题解决和积极参与的高质量学习的研究成果；最有效地应用新兴的技术，将学生的学习目标同大学学习项目与学习空间的设计联结起来；构建研究性学习环境以使学生能像科学工作者从事科研工作那样“动手做科学研究”，即在课堂和学校实验室提供与实际工作环境包括在科研机构和产业界实验室中一样的从事科学研究的直接经验。

　　挑战3:确保输送未来社会需要的科学技术专业人才为学生提供机会让他们体验发现的愉悦和通晓科学与他们未来社会生活密切相关，从而激励学生从人生早期就追求科学；将21世纪科学的工具和实践带进课堂和学校实验室；帮助学生理解他们在课堂和学校实验室学习的一切都可以被用来发展处理社会问题的解决方案和开拓探索新的世界。

　　美国政府和高等教育界的领导层在推进大学本科理工科教育教学改革时对上述战略挑战及相应对策的认识对我们是有启发意义的。我国大学理工科教育的课程设置应该如何革新，如何适应21世纪科学技术的迅猛发展和学科交叉与综合的趋势，如何使大学生入学后尽早将学习与科研结合起来？我国大学理工科教育应该如何充分应用以计算机和互联网为核心的电子信息通信技术构建创新的数字化学习环境，提高大学教学和学习的效率和效益？如何推进大学教学改革，探索和创造更符合当代认知科学和学习科学的研究成果、更能发挥学生学习积极性和主动性的新的教学模式和教学方法？如何使我们高校输送的理工科专业人才很快适应信息社会和知识经济对人才的需求，适应传统产业改造、新兴产业起飞、经济与社会协调发展的要求？我以为，我们要做好两方面的工作。其一是面向全体国民的科学技术素养普及和提高工作，这涉及基础教育、大学各个学科的教学（包括对文科类学生进行科技素养的教育）以及成人教育和社会教育。其二是培养理工科高级专业人才及科技界领袖人物。这主要依靠继续深化大学理工科本科和研究生教育，建设好一批综合性的、研究型的一流大学。