STEAM教育中五门学科的教学必须紧密相连，以整合的教学方式培养学生掌握知识和技能，并能进行灵活迁移应用解决真实世界的问题。融合的STEAM教育具备新的核心特征：跨学科、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性。
(一)跨学科
将知识按学科进行划分，对于科学研究、深入探究自然现象的奥秘和将知识划分为易于教授的模块有所助益，但并不反映我们生活世界的真实性和趣味性。因此，分科教学(如物理、化学)在科学、技术和工程高度发达的今天已显出很大弊端。针对这一问题，理工科教育出现了取消分科、进行整合教育的趋。STEAM教育因此应运而生，跨学科性是它最重要的核心特征。
(二)艺术性
STEAM中的这个“A”狭义上指美术、音乐等，广义上则包括美术、音乐、社会、语言等人文艺术，实际代表了STEAM强调的艺术与人文属性。STEAM教育的艺术性强调在自然科学教学中增加学习者对人文科学和社会科学的关注与重视，例如在教学中增加科学、技术或工程等相关发展历史，从而激发学生兴趣、增加学习者对STEAM与生活联系的理解以及提高学生对STEAM相关决策的判断力;再如，在对学生设计作品的评价中，加入审美维度的评价，提高学生作品的艺术性和美感。
概括来说，STEAM教育的艺术性是以数学元素为基础，从工程和艺术角度解释科学和技术。
(三)体验性
STEAM教育不仅主张通过自学或教师讲授习得抽象知识，更强调学生动手、动脑，参与学习过程。STEAM提供了学生动手做的学习体验，学生应用所学的数学和科学知识应对现实世界问题，创造、设计、建构、发现、合作并解决问题。因此，STEAM教育具有体验性特征，学生在参与、体验获得知识的过程中，不仅获得结果性知识，还习得蕴含在项目问题解决过程中的过程性知识。
(四)情境性
STEAM教育具有情境性特征，强调让学生获得将知识进行情境化应用的能力，同时能够理解和辨识不同情境的知识表现，即能够根据知识所处背景信息联系上下文辨识问题本质并灵活解决问题。STEAM教育强调知识是学习者通过学习环境互动建构的产物，而非来自于外部的灌输。教师在设计STEM教育项目时，项目的问题一方面要基于真实的生活情景，另一方面又要蕴含着所要教的结构化知识。这样，学生在解决问题的过程中，不仅能获得知识，还能获得知识的社会性、情境性及迁移运用的能力。情境性问题的解决，可以让学生体验真实的生活，获得社会性成长。
(五)协作性
STEAM教育强调在群体协同中相互帮助、相互启发，进行群体性知识建构。在完成任务的过程中，学生需要与他人交流和讨论。STEAM教育的协作性就是要求学习环境的设计要包括“协作”和“会话”两要素：让学生以小组为单位，共同搜集和分析学习资料、提出和验证假设、评价学习成果。同时，学习者通过会话商讨如何完成规定的学习任务。需指出的是，小组学习最后的评价环节以小组成员的共同表现为参考，而不是根据个人的表现进行独立评价。
(六)设计性
STEAM教育要求学习产出环节包含设计作品，通过设计促进知识的融合与迁移运用，通过作品外化学习的结果、外显习得的知识和能力。设计出创意作品是获得成就感的重要方式，也是维持和激发学习动机、保持学习好奇心的重要途径。在设计过程中，学生学习知识、锻炼能力、提高STEAM素养，因此设计性是STEM教育的又一核心特征。
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