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长期以来，知识和技术创新一直是美国经济发展的动力和源泉，也是支撑其超级大国地位的支柱。但由于金融危机的影响和削减庞大财政赤字的需要，近年来美国联邦和州政府对教育的预算投入不仅难以保持稳定，而且还面临削减的情况。为确保研发和创新活动免受影响，美国联邦政府于2011年根据《2010年美国竞争授权法》制定并实施了“科学、技术、工程和数学教育战略计划”（简称STEM），联邦政府每年拿出专款，保持并增加对STEM教育计划的投入，并在实习、就业和移民政策上对STEM学生（包括外国留学生）实行优惠和政策倾斜。
奥巴马在任期间，政府曾多次拨款支持STEM计划，用于鼓励那些未来可能会成为科学家的理工科学生继续留在相关科学领域深造，支持“让每一个人都有梦想”的计划，为年轻人增加学习的机会等。提高对理工科教育的投入，加强它的重视，已经对美国继续保持科技创新大国的地位起到了作用。由此可见，STEM计划对美国经济的长久繁荣非常有益。
在美国，大学毕业生中理工专业与人文专业的就业前景和起薪可以说是天壤之别。根据美国薪酬数据公司最近对数百万专业人士的调查，美国大学毕业生起薪最高的15个专业全是理工科专业，其中前10位依次是石油工程、化学工程、计算机工程、核工程、计算机科学与工程、电气与计算机工程、电气工程、机械工程、电子与通信工程、材料科学与工程。比如石油工程专业的毕业生平均年收入为10.23万美元，10年后平均达到17.63万美元；化学工程的毕业生平均年收入为6.96万美元，10年后平均达到11.67万美元；计算机工程的毕业生平均年收入为6.73万美元，10年后平均达到10.86万美元。以上几个专业10年薪水的涨幅都在六七成。
所以，第一部分我们就从理科和工科两个方面着手，来细说每个专业方向的发展、申请研究生时所需要做的准备以及每个专业的就业趋势。