STEM 教育的起源和发展

出国之后发现周围的老外（不管男女）怎么动手能力这么强！

木工活儿，给车换机油，厨房电器故障排除，样样都自己来，这和他们从小接受的教学方法确实分不开。国外孩子很小的时候，在学校里都会接触到需要动手来操作的科技知识，很大一部分的课程都是靠实践来完成的。现实生活中的学习实践离不开STEM 这一关键学科。那么STEM 这个词是怎么来的呢？

早在1986年，美国国家科学委员会(NSB)发表的《本科的科学、数学和工程教育》报告中就提出“科学、数学、工程和技术教育集成”的纲领性建议，被视作是提倡STEM教育的开端，从此STEM教育成为美国社会各界所关心的教育改革话题。

STEM教育强调科学、技术、工程和数学等四大学科的综合应用，因此实现了从分科到跨学科的飞跃。与此同时，为了更好地实现STEM教育的跨学科整合，美国联邦政府建立并支持了众多的STEM项目，以提高学生的学习能力、满足知识经济快速发展的需求。

STEM 是四个学科的首字母缩写，分别是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)与数学(Mathematics)，需要注意的是美国的STEM 教学从来都不是孤立的教授一门课程，而是STEM 四个学科的综合式学习。我们对于STEM 的误区就是中国人的数学能力很强，但是美国跟中国不一样的是美国高中就开始学微积分，数学是整个STEM教育的基础。我们都沾沾自喜的是在国外超市的收银员都拿计算器来计算怎么找零，殊不知这一工作仅仅代表社会的下层的工作，真正有文化有知识的人是不会去做这一个工作的。

STEM 课程的培养目标中包含了科学素养、技术素养、工程素养和数学素养等方面：

1.科学素养(Scientific literacy)是一种运用科学知识和过程(如物理、化学、生物科学和地球空间 科学)理解自然界并参与影响自然界的有关决策。

2.技术素养(Technological literacy)是指使用、管理、理解与评价技术的能力。学生应当知道如 何使用技术,了解技术的发展过程,具备分析新技术如何影响自己、国家乃至整个世界的能力。

3.工程素养(Engineering literacy)是指对技术的工程设计与开发过程的理解。工程课程是基于项 目,整合了多门学科的知识,使得难以理解的概念与学生生活密切相关,激发学生解决问题的兴趣。工 程设计是把科学与数学原理系统地、创造性地用于实践的结果。

4.数学素养(Mathematical literacy)指学生在发现、表达、解释和解决多种情境下的数学问题时进 行分析、推断和有效交流思想的能力。

2006年，弗吉尼亚理工大学的专家乔吉特·雅克曼又提出将人文也加入STEM教育，从而将STEM扩展为STEAM。但不管是STEM还是STEAM，说到底目的都是一样：培养学生从更多视角认识不同学科间的联系，提高综合运用知识解决实际问题的能力。

2007年，美国国会通过《国家竞争力法》，提出应加强STEM教育投入。

2007-2011年，美国国家科学委员会先后发表了三份报告，提出了促进STEM教育的国家行动计划，将STEM教育从大学本科阶段拓展到基础教育阶段，并制定了《K-12科学教育框架》和《新一代科学教育标准》，从联邦政府到州政府，从基础教育到高等教育，STEM教育促进项目在美国全面展开。

其中最著名的文件就是《新一代科学教育标准》，该文件从非常细致的角度阐述了STEM 教育的各个方面，原文链接如下：

美国STEM教育理念先后被德国、日本、韩国、澳大利亚等国引进，并在教育中进行了实践，都在国家战略的层面制定了促进STEM人才培养的政策措施，加大了对STEM教育领域的公共和私人投资，整合政府各个部门、大中小学、企业、科研机构、社区和家庭的力量，共同促进STEM教育发展。

STEAM 的课堂常常是基于真实问题解决的探究学习(PBL,Problem-Based Learning)、基于设计的 学习(DBL,Design-Based Leraning),它强调学生在看似杂乱无章的学习情境中发展设计能力与问题解 决能力,因为真实的问题是劣构、错构的问题。STEM 课堂上教师围绕一个真实问题,促进学生参与到 一个班级范围内的小组中去开展研究,期间有可能通过面对面的方式、网络的方式与校外学习支持者、 学习伙伴开展交流。在学习与研究的过程中,学生被要求使用技术搜集、分析数据,并设计、测试和改 进一个解决方案,然后与其同伴交流研究成果。这类学习方式,学生需要花费更多的课外时间。

从实践来看，STEM教育并不是简单地将科学与工程组合起来，而是要把学生学习到的知识与机械运转过程结合，转变成一个探究世界相互联系的过程。STEM课堂常常是基于真实问题的探究性学习，强调学生在复杂情境中发展解决问题的能力。STEM 既不是小学就开始学习初中和高中的知识，也不是一味的追求高难度，而是强调基于现有水平的整合。

在STEM课堂上，所学内容是跨学科复合型知识的综合应用。记者听到过华盛顿一家小学的故事，有一名一年级的小学生发现了一只蛹，就放到书桌上玩。老师发现后，不但没有批评，而且专门找来个瓶子，让这名学生把蛹养起来。老师还要求他每两天向全班同学汇报一次蛹的变化，两周后蛹变成了一只漂亮的蝴蝶，全班同学一下子欢呼起来。紧接着老师还带学生们去参观蝴蝶博物馆，让学生们对蝴蝶的由来有一个比较详细的了解。这种教学方式不只教授知识，更是让学生体验、观察和想象，如此学到的知识会让孩子受益一生。

日前，中国也出台《小学科学课程标准》，对科学教育的重视首次从教育部的文件中细化展现出来，这被看做是政府层面首次定义中国版STEM教育。但是由于实验室设备缺乏、师资缺乏、评价体系难确定等原因，STEM教育在中国落地难度很大，现有的部分STEM教育也存在教育理念误导、教学方式偏颇、课程设计拔苗助长等诸多问题。