STEM教育是科学、技术、工程和数学的教育。20世纪80年代兴起于美国的STEM教育近年来在中国开始流行，一些中小学开设STEM课程，实施STEM教育。这是顺应国际教育发展趋势的大好事，但如果不能正确理解STEM教育的核心精神，则会出现“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳”的现象。
这并非是杞人忧天，现实中这种现象已有所表现，如一些学者把STEM仅仅归为教育技术的范畴，一些中小学把STEM搞成小发明、小创造，或者引进机器人、3D打印等“高新技术”项目，一些公司在技术设备上做足文章，大大偏离了STEM教育的内涵与要求。
STEM教育不同于传统分科知识教育，它是一种综合性的探究教育，以提升学生的STEM综合性素养为核心。但也不能仅仅把SETM理解为一种课程，还必须把它理解为与STEM课程相匹配的教学策略，以及设置这种课程的目的。只有从课程设置的目的、课程本身及其教学策略三个方面，才能完整地把握和理解STEM教育的内涵与要求，科学、合理地实施STEM教育。
STEM综合素养：STEM教育目标的核心
20世纪80年代，STEM教育的出现源于美国对科技人才缺失的反思。他们试图通过STEM教育使中小学生具有STEM素养，为他们有志于从事科技创新，具备科技创新素养奠定基础。所以，美国政府的STEM计划实际上是为了应对国际社会的日益竞争，提升美国的科技实力而实施的一种科技战略。他们的目标是鼓励学生主修科学、技术、工程和数学领域，“增加追求STEM领域的高学位或投身STEM相关职业的学生数量”，加大科学、技术、工程和数学教育的投入，“增加具备STEM能力的劳动力”。STEM教育成为培养科技人才，提升国民科技素质，应对国际竞争的关键。因此，世界各国把STEM都提高到国家战略的地位，开始积极推动和实施STEM教育。
科技人才的缺乏在我国同样存在，甚至更为严重。我们不仅面临科技人才匮乏的现实，而且也缺少科技人才的后备力量和持续发展的力量。科技人才匮乏的危机在学校，希望也在学校。所以，能否为未来社会培养出大批高水平的科技人才，关键在我们的基础教育是否能够培养中小学生的STEM素养。培养他们对科学和技术的兴趣，为他们成为科技人才和具有STEM素养的技术工人奠定基础。
基础教育阶段培养中小学生的STEM素养。STEM素养是一种综合性素养。其素养的综合性有两个方面的体现：一是体现为内容上的综合，二是体现为形式上的综合。
在内容上，STEM是科学、技术、工程和数学四个领域的综合。不同于以往的四个学科，STEM是四个学科的综合，这种综合不是简单的集合和拼凑，而是围绕一个问题或项目，运用多学科知识解决问题，因此是一种综合性的项目学习。在这样一种综合性的项目学习中，通过运用科学、技术、工程和数学四个学科的知识，综合形成学生的STEM素养。科学是根基，技术和工程分别是科学和技术的运用，数学作为工具运用在科学、技术和工程之中。STEM素养是综合运用科学、技术、工程和数学领域的知识解决实际问题的能力。
在形式上，STEM是知识、方法、技能、能力、态度等多元素的综合。STEM素养既不单指知识，也不单指创新能力，而是知识、技能、能力、情感等因素的综合。当然，每个因素又是多种因素的综合，如科学技术知识涉及数学、物理、化学、生物、地球、信息等，技能包括学习与创新技能、媒介数字素养技能、职业和生活技能。能力包括思考与问题解决能力、探索学习能力、科技实践能力、创意革新能力。STEM因培养科技人才，应对国际科技竞争而兴起，因此，最初STEM指向科学技术教育和创造、运用。
但鉴于科技的两面性，科技需要人文加以引导，因此，STEM就增加了Art，变为STEAM。这里的A，最早是韩国提出的，指的是艺术。后来美国把'A'也吸纳进去，赋予了它更广泛的含义，不仅仅指艺术，还包括人文、语言、文化、社会学等十多门学科。A的加入，不仅培养学生对科技的向往和热爱的情感，对STEM领域的态度和兴趣，而且引导学生形成正确的科技观、科技运用观，防止人在创造技术之时，又被技术所异化，成为只有技术而无人性的单面人。
2
整合性：STEM课程的核心精神
STEM课程在于综合运用各门学科的知识解决现实问题，这是它的优势，但劣势在于各门学科都用到，但却无法获得系统的学科知识。如果没有分科课程保证学生获得系统的知识，仅靠STEM课程不可能有效地掌握系统的知识。如果没有系统学科知识，也谈不上综合运用知识进行科技创新和解决实践问题。
所以把STEM课程成为分科课程的后设综合课程，而分科课程是学习STEM的基础，STEM是对分科课程知识的综合运用和深化发展。学生就对分科知识掌握得越系统，解决实践问题时综合运用知识的能力就越强。所以，STEM的综合是建立在学科基础上以及学科与社会、学科与个人之间的联系上。
STEM是科学、技术、工程和数学的综合，之所以综合它们，不仅是因为它们是解决科技问题的需要，而且因为这四门学科具有相通性和渗透性，它们本身在解决现实科技问题时是一个整体。整合是STEM的最突出特征和要求。整合不是四门学科的汇集，它强调对知识的综合应用和对学科之间关系的关注。“将重心放在特定问题上，强调利用科学、技术、工程和数学等学科相互关联的知识解决问题，试图从多学科知识综合应用的角度提高学生解决实际问题的能力”。
STEM课程是通过对科学、技术、工程和数学四个领域的整合而形成的综合课程。其综合的程度不同，形成相关课程、融合课程和核心课程。
第一，STEM相关课程。相关课程是在保留原先分科课程的基础上，寻求四个学科之间的共同点和交叉点，使这些学科能够按照互相照应的顺序进行。这样的课程不改变原先的课程，需要四个学科的老师一起备课，看看哪些主题具有相关性，按照相关的主题进行教学。在教学中，以其中的一门课程为主，其他课程是辅助式的。比如学习物理学，需要相应的数学为基础，同时，把物理的结论应用于工程技术实践之中。这样的课程只需要四个学科的老师协调，不改变课程本身。
第二，STEM融合课程。融合课程要消除分科的界限，将四门学科的知识整合为一个新的领域。这样的课程依托于科学、技术、工程与数学，内容具有高度的整合性。融合课程涉及到多个学科，它需要一个大的主题单元才能把相关的内容纳入其中。
第三，STEM核心课程。融合课程更多地是整合科学、技术、工程与数学的知识，核心课程则是以科技或工程问题为核心，根据解决问题的需要，让学生通过活动，组织所需要的科学、技术、工程与数学的知识，形成连贯、有组织的课程结构。STEM核心课程偏重于知识的综合运用，适宜于在学习分科课程之后进行，它主要是检验知识的运用，培养学生综合运用知识解决问题的能力。
3
探究性：STEM教学策略的核心
STEM固然是一种融科学、技术、工程与数学为一体的课程，但如果这个课程不能够运用恰当的方法进行教学，也构不成一个STEM课程。STEM课程其实施策略也有特定的要求。STEM暗线是科学和数学，明线是技术和工程。科学和数学是技术和工程的原理和基础，技术体现在工程之中。STEM课程基于工程设计的项目为架构，利用工程设计整合课程内容，产生具体项目，把科学、数学的基础知识和技术能力融合在工程项目之中。所以，STEM课程的学习要求一种基于问题的探究性学习，强调实践探究与工程设计。这也是STEM中E(工程)的含义与要求。
根据综合运用科学、数学和技术的知识解决工程中问题的要求，STEM的教学主要步骤有：
(一)发现问题
STEM学习是探究性学习，探究必须从问题开始。STEM的问题是基于生活情景的真实问题，这个问题可以由教师给定，也可以学习者自己发现。教师给定的，属于验证某个结论的，这样的探究具有模拟性。学习者发现的问题，如果没有一定的限定条件，与科学家发现问题完全一样，本身不是学生的学习。因此，STEM的问题既需要开放和创造，也需要一定的限定。教师要在一定的条件下引导学生发现问题，发现问题是STEM的开端。
(二)提出假设或设计方案
科学假设是科学理论的一种可能表达。科学研究之所以不是盲目的尝试，就在于它是有根据的，是一个提出假设、求证假设的过程。科学假设是根据已有的科学知识和观察到的事实，对所研究的问题提出的一种猜测性陈述、一种可能性的解答。假说是一种猜想，但不同于无端的猜想，它是基于已有的科学知识和新的科学事实作出的一种科学假定，因此，假说是科学性和假定性的统一。提出假设固然要基于科学原理和事实，但假说的提出更需要思维的提炼。对于工程问题而言，提出假设的过程也是制定方案的过程。
(三)科学求证或实施方案
假说是否是真理，需要科学验证。这种验证需要收集证据，需要对证据进行分析和验证，需要科学实验，也需要逻辑思维。证据收集是科学求证的第一步。证据可以来自于观察，也可以来自于实验，还可以基于科学原理的逻辑推理。求证过程中，需要对证据进行验证，显示其科学性。对于工程问题而言，就是要把设计的方案付诸实施，从而验证方案。如果无法验证或者验证不成功，就需要返回到步骤2，重新提出假说。因此，STEM是一种基于证据的学习。
(四)得出结论或评估方案
科学假设通过科学求证和数据分析，对假设进行验证：假设是否成立，是否需要修正，等等，都需要通过科学验证后得出定论。由于科学研究的复杂性，一次实验求证不一定都能得出确定的结论。因此，它需要不断修正方案，不断进行验证，进而不断地修正结论。对于科学研究来说，这个过程看中的是结果，但对于STEM的学习而言，过程比结果重要，因为在过程中培养了学生的探索精神和解决问题的能力。对于工程问题而言，就是要根据方案的实施情况对方案进行评估，验证其效果，进而进行修正和完善。
(五)反思分享
从提出问题到得出结论，是科学研究的完整过程。但作为一个教学策略，STEM还应该有一个反思分享环节，通过这一环节，学习者对自己发现问题、验证问题和得出结论中的经验和错误做出分析，提炼成功经验，促进解决方法的可迁移性，提升学习迁移能力。同时，与学习者共同的分享交流有助于产生新的观点，发现新的问题。
当然，STEM教育有多种类型，有学者列举了验证型STEM、探究型STEM、制造型STEM、创造型STEM，不同类型的STEM，其教育策略有所不同。不管哪种策略，都要使学习者经历完整的科学研究过程。
但STEM作为学生的一种学习方式还不可能完全像科学家那样创新，它需要教师的指导和提供一定的典型材料，设计一定的结构化程序。从验证型STEM到创造型STEM，研究的成分越来越强，因此就是要不断减少教师的指导，增强学习者的自主性和创造性。
本文摘自未来菁英科学教育
联系客服
