SEM教育的發(fā)展特點(diǎn)和科學(xué)教育的改革

STEM教育的發(fā)展、特點(diǎn)和科學(xué)教育改革蔡鐵權(quán)浙江師范大學(xué)課程與教學(xué)研究所一、美國(guó)STEM教育的興起與發(fā)展二、理解STEM教育三、STEM課程與中小學(xué)科學(xué)課程創(chuàng)新四、從STEM教育到STEAM教育五、中國(guó)STEM教育白皮書(shū)（2029創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃）一、美國(guó)STEM教育的興起與發(fā)展美國(guó)實(shí)施STEM教育戰(zhàn)略,其最為關(guān)鍵的原因是,經(jīng)濟(jì)全球化背景下美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力的相對(duì)下降。自20世紀(jì)90年代起，許多發(fā)展中國(guó)家開(kāi)始將科學(xué)和技術(shù)作為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和發(fā)展的推動(dòng)力，并且開(kāi)始著手建設(shè)更多的知識(shí)密集型經(jīng)濟(jì)。在這種經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中，研發(fā)、商業(yè)開(kāi)發(fā)和知識(shí)產(chǎn)品發(fā)揮更重要的作用，而科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)是知識(shí)密集型經(jīng)濟(jì)所需的基本技能。在廣泛的科技活動(dòng)方面，美國(guó)繼續(xù)保持領(lǐng)導(dǎo)者的地位，但在一些具體的科技發(fā)展上，其地位正在慢慢下降。從研發(fā)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率來(lái)說(shuō)，日本、韓國(guó)已經(jīng)高于美國(guó)，中國(guó)雖然低于美國(guó)，但趨勢(shì)是在不斷增加。而在當(dāng)前的美國(guó)高等教育院校，許多科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)領(lǐng)域的人才都是外國(guó)學(xué)生。有幾項(xiàng)數(shù)據(jù)更是加劇了美國(guó)的擔(dān)憂：一是美國(guó)教育進(jìn)步評(píng)價(jià)測(cè)試最近一次的NAEP報(bào)告顯示：大約40%的學(xué)生只達(dá)到了對(duì)數(shù)學(xué)部分掌握的程度，四年級(jí)和八年級(jí)學(xué)生在數(shù)學(xué)方面達(dá)到“熟練”的程度和比例分別只有36%和30%；約20%的四年級(jí)學(xué)生和超過(guò)30%的八年級(jí)學(xué)生的成績(jī)低于“基礎(chǔ)”水平。在科學(xué)水平上，也只有低于1/3的四年級(jí)學(xué)生和八年級(jí)學(xué)生，以及低于1/5的十二年級(jí)學(xué)生“熟練或以上”。二是在國(guó)際范圍內(nèi)，美國(guó)參加了國(guó)際數(shù)學(xué)和科學(xué)趨勢(shì)研究（TIMSS）以及國(guó)際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目（PISA）。在TIMSS中，美國(guó)學(xué)生的平均成績(jī)位于所有參與國(guó)的中間位置；在PISA中，美國(guó)的成績(jī)是較為落后的。目前來(lái)看,美國(guó)所制定的各項(xiàng)政策和措施都指向兩個(gè)方面：一是要吸引更多的學(xué)生到TIMSS領(lǐng)域?qū)W習(xí);二是要吸引更多學(xué)生從事STEM領(lǐng)域的職業(yè)。早在1986年,在美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)發(fā)表的《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》報(bào)告中就提出“科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)教育集成”的綱領(lǐng)性建議,被視作是提倡教育的開(kāi)端。1996年,美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)對(duì)美國(guó)大學(xué)科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)教育的十年進(jìn)展進(jìn)行回顧和總結(jié),并提出今后的“行動(dòng)指南”,發(fā)表了報(bào)告《塑造未來(lái)透視科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)的本科教育》。2005年1月至2007年的1月，美國(guó)第109屆國(guó)會(huì)通過(guò)的法案中，有3個(gè)法案與STEM教育相關(guān)。一是美國(guó)航空和航天局2005年的授權(quán)法案；二是國(guó)防部2006年的授權(quán)法案；三是2005年《赤字削減法案》。2007年,美國(guó)上到到國(guó)會(huì),下到教師師教育大大學(xué)協(xié)會(huì)會(huì),紛紛提出出了與STEM教育相關(guān)關(guān)的法案案、報(bào)告告、行動(dòng)動(dòng)綱領(lǐng),將STEM教育提到到了前所所未有的的重要高高度。第一,美國(guó)國(guó)會(huì)會(huì)一致通通過(guò)了《國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)力法》。該法案案強(qiáng)調(diào),創(chuàng)新需要要雄厚的的研發(fā)投投入和對(duì)對(duì)STEM教育計(jì)劃劃的切實(shí)實(shí)執(zhí)行。。第二,美國(guó)州長(zhǎng)長(zhǎng)協(xié)會(huì)擬擬定了一一項(xiàng)題為為“創(chuàng)新新美國(guó)制制定一個(gè)個(gè)科學(xué)、、技術(shù)、、工程和和數(shù)學(xué)的的議程””共同綱綱領(lǐng),其中就當(dāng)當(dāng)前美國(guó)國(guó)實(shí)施STEM教育戰(zhàn)略略的背景景、現(xiàn)狀狀、問(wèn)題題和相應(yīng)應(yīng)的策略略進(jìn)行了了詳細(xì)闡闡述。第三,美國(guó)國(guó)家家科學(xué)委委員會(huì)發(fā)發(fā)布報(bào)告告—《國(guó)家行動(dòng)動(dòng)計(jì)劃應(yīng)應(yīng)對(duì)美國(guó)國(guó)科學(xué)、、技術(shù)、、工程和和數(shù)學(xué)教教育系統(tǒng)統(tǒng)的緊急急需要》。第四,全美教師師教育大大學(xué)協(xié)會(huì)會(huì)也提出出了一份份報(bào)告—《準(zhǔn)備STEM教師全球球競(jìng)爭(zhēng)力力的關(guān)鍵鍵》,對(duì)全美范范圍內(nèi)各各所大學(xué)學(xué)中有關(guān)關(guān)STEM教師培養(yǎng)養(yǎng)的課程程計(jì)劃作作了全面面的梳理理。2009年1月20日，奧巴巴馬入駐駐白宮,正式當(dāng)選選為美國(guó)國(guó)總統(tǒng)，，同年7月,美國(guó)教育育部制定定了“邁邁向巔峰峰計(jì)劃””。該計(jì)計(jì)劃推出出項(xiàng)重點(diǎn)點(diǎn)項(xiàng)目,其中之一一是重視視教育,并希望各各州競(jìng)報(bào)報(bào)這一聯(lián)聯(lián)邦資助助項(xiàng)目。。2010年3月,美國(guó)教育育部發(fā)表表了《改革藍(lán)圖圖—初等和中中等教育育法再授授權(quán)》,將STEM教育作為為“完整整教育””的最為為重要的的組成部部分,以較大篇篇幅討論論了STEM教育的重重要意義義及如何何加強(qiáng)這這一教育育。2011年2月,奧巴馬在在其《總統(tǒng)2012預(yù)算要求求和中小小學(xué)教育育改革藍(lán)藍(lán)圖法案案》中進(jìn)一步步明確,將通過(guò)增增加STEM教育的投投入,加強(qiáng)美國(guó)國(guó)在21世紀(jì)的領(lǐng)領(lǐng)導(dǎo)力。?？偨y(tǒng)2012預(yù)算對(duì)STEM的投入,主要分為為兩個(gè)方方面:一方面是是尋求更更加有效效的STEM教學(xué)模式式,投入高達(dá)達(dá)2億600萬(wàn)美元,同時(shí)對(duì)目目前已有有的數(shù)學(xué)學(xué)和科學(xué)學(xué)合作項(xiàng)項(xiàng)目在2011年的基礎(chǔ)礎(chǔ)上增加加了2600萬(wàn)美元撥撥款;另一方面面是培養(yǎng)養(yǎng)高質(zhì)量量的STEM教師,預(yù)算投入入8千萬(wàn)美元元用于培培養(yǎng)STEM教師和提提高現(xiàn)有有STEM教師的水水平。在美國(guó),國(guó)家科學(xué)學(xué)委員會(huì)會(huì)國(guó)會(huì)、、能源部部、教育育部國(guó)家家科學(xué)基基金會(huì)等等各部門(mén)門(mén)聯(lián)手推推動(dòng)STEM教育。STEM教育己經(jīng)經(jīng)并不僅僅僅是一一個(gè)單純純的學(xué)科科或課程程層面的的事情,它更多地地代表了了美國(guó)的的一種教教育發(fā)展展戰(zhàn)略,甚至可以以說(shuō)是一一種國(guó)家家戰(zhàn)略。。2013年，頒布布了《聯(lián)邦STEM教育8年戰(zhàn)略規(guī)規(guī)劃（2013）》，將STEM置于政府府教育工工作的有有限地位位。頒布布《下一代科科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)》。2014年，《K-12年級(jí)STEM整合教育育：現(xiàn)狀狀、前景景和研究究議程（（2014）》。美國(guó)國(guó)國(guó)家工程程院和國(guó)國(guó)家研究究委員會(huì)會(huì)聯(lián)合成成立STEM整合教育育委員會(huì)會(huì)，對(duì)K-12年級(jí)STEM整合教育育產(chǎn)生積積極成果果的方法法和情況況開(kāi)發(fā)研研究議程程。2014年，公布布《用21世紀(jì)技能能培養(yǎng)美美國(guó)人：：2015年STEM教育預(yù)算算（2014）》。把3.2億美元用用于STEM教育的自自發(fā)性創(chuàng)創(chuàng)新。2015年，頒布《2015年STEM教育法（2015）》。這是一部部界定STEM教育以將計(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)包括在內(nèi)內(nèi)并支持國(guó)國(guó)家科學(xué)基基金會(huì)現(xiàn)有有各項(xiàng)STEM教育計(jì)劃的的法律?！禟-12科學(xué)教育框框架：實(shí)踐踐、跨領(lǐng)域域概念和核核心概念》重點(diǎn)講述其其中的科學(xué)學(xué)和工程實(shí)實(shí)踐。二、理解STEM教育STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（（Technology）、工程（（Engineering）和數(shù)學(xué)（（Mathmatics）英語(yǔ)首字字母的縮寫(xiě)寫(xiě)。STEM教育被稱為為是“后設(shè)設(shè)學(xué)科”(Matadiscipline)。STEM這門(mén)跨領(lǐng)域域的學(xué)科將將原本分散散的四門(mén)學(xué)學(xué)科集合成成一個(gè)整體體。這四門(mén)門(mén)學(xué)科分別別代表著四四類素養(yǎng)——四個(gè)學(xué)科素素養(yǎng)分別是是：科學(xué)素養(yǎng)技術(shù)素養(yǎng)工程素養(yǎng)數(shù)學(xué)素養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng),即運(yùn)用科學(xué)學(xué)知識(shí)如物物理、化學(xué)學(xué)、生物科科學(xué)和地球球空間科學(xué)學(xué)理解自然然界并參與與影響自然然界的有關(guān)關(guān)決策的能能力,主要包括三三大領(lǐng)域生生命與衛(wèi)生生科學(xué)、地地球與環(huán)境境科學(xué)、技技術(shù)科學(xué)。。技術(shù)素養(yǎng),即使用、管理理、理解與評(píng)評(píng)價(jià)技術(shù)的能能力。學(xué)生應(yīng)應(yīng)當(dāng)知道如何何使用技術(shù),了解技術(shù)的發(fā)發(fā)展過(guò)程,具備分析新技技術(shù)如何影響響自己、國(guó)家家乃至整個(gè)世世界的能力。。工程素養(yǎng),即對(duì)技術(shù)的工工程設(shè)計(jì)與開(kāi)開(kāi)發(fā)過(guò)程的理理解能力。工工程課程往往往基于一個(gè)個(gè)個(gè)項(xiàng)目,整合了多門(mén)學(xué)學(xué)科的知識(shí),使得難以理解解的概念與學(xué)學(xué)生的生活密密切相關(guān),激發(fā)學(xué)生解決決問(wèn)題的興趣趣。數(shù)學(xué)素養(yǎng),即學(xué)生在發(fā)現(xiàn)現(xiàn)、表達(dá)、與四個(gè)素養(yǎng)所所對(duì)應(yīng)的學(xué)科科是：科學(xué)技術(shù)工程數(shù)學(xué)科學(xué),是對(duì)自然界的的研究，包括括與物理、化化學(xué)、生物有有關(guān)的自然法法則，以及與與這些學(xué)科相相關(guān)的事實(shí)、、原則、概念念或習(xí)俗的處處理與利用。?？茖W(xué)是伴隨隨時(shí)間而積累累起來(lái)的知識(shí)識(shí)，以及通過(guò)過(guò)科學(xué)探索過(guò)過(guò)程而產(chǎn)生的的新知識(shí)?？瓶茖W(xué)知識(shí)可為為工程設(shè)計(jì)過(guò)過(guò)程提供信息息。技術(shù)術(shù)，，從從嚴(yán)嚴(yán)格格意意義義上上來(lái)來(lái)講講，，并并不不是是一一門(mén)門(mén)學(xué)學(xué)科科，，它它由由創(chuàng)創(chuàng)造造和和運(yùn)運(yùn)行行技技術(shù)術(shù)產(chǎn)產(chǎn)品品的的人人力力、、組組織織、、知知識(shí)識(shí)、、程程序序、、設(shè)設(shè)備備等等整整個(gè)個(gè)系系統(tǒng)統(tǒng)組組成成，，包包括括技技術(shù)術(shù)產(chǎn)產(chǎn)品品本本身身。。在在歷歷史史上上，，人人們們創(chuàng)創(chuàng)造造技技術(shù)術(shù)以以滿滿足足其其欲欲望望和和需需要要，，大大多多數(shù)數(shù)現(xiàn)現(xiàn)代代技技術(shù)術(shù)是是科科學(xué)學(xué)和和工工程程的的產(chǎn)產(chǎn)物物，，技技術(shù)術(shù)工工具具在在科科學(xué)學(xué)和和工工程程這這兩兩個(gè)個(gè)領(lǐng)領(lǐng)域域被被應(yīng)應(yīng)用用。。工程，既既是大量量關(guān)于設(shè)設(shè)計(jì)和創(chuàng)創(chuàng)造人工工產(chǎn)品的的知識(shí)，，也是解解決問(wèn)題題的程序序。這個(gè)個(gè)程序在在約束條條件下被被設(shè)計(jì)。。工程設(shè)設(shè)計(jì)的制制約條件件之一是是自然法法則，或或者科學(xué)學(xué)。其他他制約條條件包括括時(shí)間、、財(cái)力、、可用的的材料、、工效、、環(huán)境法法則、可可制造性性、可修修復(fù)性等等。工程程學(xué)利用用科學(xué)和和數(shù)學(xué)概概念以及及技術(shù)工工具。數(shù)學(xué)，研究究量、數(shù)和和空間的模模式以及相相互關(guān)系。。它不像科科學(xué)那樣需需要尋找實(shí)實(shí)證性數(shù)據(jù)據(jù)去證明或或推翻論點(diǎn)點(diǎn)，數(shù)學(xué)中中的論點(diǎn)通通過(guò)基于基基本假設(shè)的的邏輯論證證予以證明明。邏輯論論證本身和和論點(diǎn)是數(shù)數(shù)學(xué)的一部部分。與科科學(xué)一樣，，數(shù)學(xué)中的的知識(shí)也會(huì)會(huì)增長(zhǎng)，但但不同于科科學(xué)的是，，數(shù)學(xué)中的的知識(shí)不會(huì)會(huì)被推翻，，除非基本本假設(shè)被改改變。K-12年級(jí)數(shù)學(xué)的的具體概念念范疇包括括算術(shù)、代代數(shù)、函數(shù)數(shù)、幾何、、統(tǒng)計(jì)和概概率。數(shù)學(xué)學(xué)被廣泛運(yùn)運(yùn)用于科學(xué)學(xué)、工程、、技術(shù)領(lǐng)域域。融合的STEM教育具備新新的核心特特征:跨學(xué)科、趣趣味性、體體驗(yàn)性、情情境性、協(xié)協(xié)作性、設(shè)設(shè)計(jì)性、藝藝術(shù)性、實(shí)實(shí)證性和技技術(shù)增強(qiáng)性性等。(一)跨學(xué)科教育工作者者在STEM教育中，不不再將重點(diǎn)點(diǎn)放在某個(gè)個(gè)特定學(xué)科科或者過(guò)于于關(guān)注學(xué)科科界限，而而是將重心心放在特定定問(wèn)題上，，強(qiáng)調(diào)利用用科學(xué)、技技術(shù)、工程程或數(shù)學(xué)等等學(xué)科相互互關(guān)聯(lián)的知知識(shí)解決問(wèn)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)跨越學(xué)科科界限、從從多學(xué)科知知識(shí)綜合應(yīng)應(yīng)用的角度度提高學(xué)生生解決實(shí)際際問(wèn)題的能能力的教育育目標(biāo)。(二)趣味性STEM教育在實(shí)施施過(guò)程中要要把多學(xué)科科知識(shí)融于于有趣、具具有挑戰(zhàn)性性、與學(xué)生生生活相關(guān)關(guān)的問(wèn)題中中，問(wèn)題和和活動(dòng)的設(shè)設(shè)計(jì)要能激激發(fā)學(xué)習(xí)者者內(nèi)在的學(xué)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，，問(wèn)題的解解決要能讓讓學(xué)生有成成就感，因因此需有趣趣味性。STEM教育強(qiáng)調(diào)分分享、創(chuàng)造造，強(qiáng)調(diào)讓讓學(xué)生體驗(yàn)驗(yàn)和獲得分分享中的快快樂(lè)感與創(chuàng)創(chuàng)造中的成成就感。(三)體驗(yàn)性STEM教育不僅主主張通過(guò)自自學(xué)或教師師講授習(xí)得得抽象知識(shí)識(shí)，更強(qiáng)調(diào)調(diào)學(xué)生動(dòng)手手、動(dòng)腦，，參與學(xué)習(xí)習(xí)過(guò)程。STEM提供了學(xué)生生動(dòng)手做的的學(xué)習(xí)體驗(yàn)驗(yàn)，學(xué)生應(yīng)應(yīng)用所學(xué)的的數(shù)學(xué)和科科學(xué)知識(shí)應(yīng)應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)世世界問(wèn)題，，創(chuàng)造、設(shè)設(shè)計(jì)、建構(gòu)構(gòu)、發(fā)現(xiàn)、、合作并解解決問(wèn)題。。因此，STEM教育具有體體驗(yàn)性特征征，學(xué)生在在參與、體體驗(yàn)獲得知知識(shí)的過(guò)程程中，不僅僅獲得結(jié)果果性知識(shí)，，還習(xí)得蘊(yùn)蘊(yùn)含在項(xiàng)目目問(wèn)題解決決過(guò)程中的的過(guò)程性知知識(shí)。(四)情境性STEM教育具有情情境性特征征，它不是是教授學(xué)生生孤立、抽抽象的學(xué)科科知識(shí)，而而強(qiáng)調(diào)把知知識(shí)還原于于豐富的生生活，結(jié)合合生活中有有趣、挑戰(zhàn)戰(zhàn)的問(wèn)題，，通過(guò)學(xué)生生的問(wèn)題解解決完成教教學(xué)。STEM教育強(qiáng)強(qiáng)調(diào)讓讓學(xué)生生獲得得將知知識(shí)進(jìn)進(jìn)行情情境化化應(yīng)用用的能能力，，同時(shí)時(shí)能夠夠理解解和辨辨識(shí)不不同情情境的的知識(shí)識(shí)表現(xiàn)現(xiàn)，即即能夠夠根據(jù)據(jù)知識(shí)識(shí)所處處背景景信息息聯(lián)系系上下下文辨辨識(shí)問(wèn)問(wèn)題本本質(zhì)并并靈活活解決決問(wèn)題題。STEM教育強(qiáng)強(qiáng)調(diào)知知識(shí)是是學(xué)習(xí)習(xí)者通通過(guò)學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)環(huán)境互互動(dòng)建建構(gòu)的的產(chǎn)物物，而而非來(lái)來(lái)自于于外部部的灌灌輸。。(五)協(xié)作性性STEM教育具具有協(xié)協(xié)作性性，強(qiáng)強(qiáng)調(diào)在在群體體協(xié)同同中相相互幫幫助、、相互互啟發(fā)發(fā)，進(jìn)進(jìn)行群群體性性知識(shí)識(shí)建構(gòu)構(gòu)。STEM教育中中的問(wèn)問(wèn)題往往往是是真實(shí)實(shí)的，，真實(shí)實(shí)任務(wù)務(wù)的解解決離離不開(kāi)開(kāi)其他他同學(xué)學(xué)、教教師或或?qū)＜壹业暮虾献?。。在完完成任任?wù)的的過(guò)程程中，，學(xué)生生需要要與他他人交交流和和討論論。(六)設(shè)計(jì)性性STEM教育要要求學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)產(chǎn)出環(huán)環(huán)節(jié)包包含設(shè)設(shè)計(jì)作作品，，通過(guò)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)促進(jìn)進(jìn)知識(shí)識(shí)的融融合與與遷移移運(yùn)用用，通通過(guò)作作品外外化學(xué)學(xué)習(xí)的的結(jié)果果、外外顯習(xí)習(xí)得的的知識(shí)識(shí)和能能力。。設(shè)計(jì)計(jì)出創(chuàng)創(chuàng)意作作品是是獲得得成就就感的的重要要方式式，也也是維維持和和激發(fā)發(fā)學(xué)習(xí)習(xí)動(dòng)機(jī)機(jī)、保保持學(xué)學(xué)習(xí)好好奇心心的重重要途途徑。。因此此，設(shè)設(shè)計(jì)是是STEM教育取得得成功的的關(guān)鍵因因素。(七)藝術(shù)性STEM教育的藝藝術(shù)性強(qiáng)強(qiáng)調(diào)在自自然科學(xué)學(xué)教學(xué)中中增加學(xué)學(xué)習(xí)者對(duì)對(duì)人文科科學(xué)和社社會(huì)科學(xué)學(xué)的關(guān)注注與重視視，例如如在教學(xué)學(xué)中增加加科學(xué)、、技術(shù)或或工程等等相關(guān)發(fā)發(fā)展歷史史，從而而激發(fā)學(xué)學(xué)生興趣趣、增加加學(xué)習(xí)者者對(duì)STEM與生活聯(lián)聯(lián)系的理理解以及及提高學(xué)學(xué)生對(duì)STEM相關(guān)決策策的判斷斷力;再如，在在對(duì)學(xué)生生設(shè)計(jì)作作品的評(píng)評(píng)價(jià)中，，加入審審美維度度的評(píng)價(jià)價(jià)，提高高學(xué)生作作品的藝藝術(shù)性和和美感。。STEM教育的藝藝術(shù)性是是以數(shù)學(xué)學(xué)元素為為基礎(chǔ)，，從工程程和藝術(shù)術(shù)角度解解釋科學(xué)學(xué)和技術(shù)術(shù)。(八)實(shí)證性實(shí)證性作作為科學(xué)學(xué)的本質(zhì)質(zhì)(NatureofScience)的基本內(nèi)內(nèi)涵之一一，是科科學(xué)區(qū)別別于其他他學(xué)科的的重要特特征，也也是科學(xué)學(xué)教育中中學(xué)習(xí)者者需要理理解、掌掌握的重重要方面面。STEM教育要促進(jìn)進(jìn)學(xué)生按照照科學(xué)的原原則設(shè)計(jì)作作品，基于于證據(jù)驗(yàn)證證假設(shè)、發(fā)發(fā)現(xiàn)并得出出解決問(wèn)題題的方案;要促進(jìn)學(xué)生生在設(shè)計(jì)作作品時(shí)，遵遵循科學(xué)和和數(shù)學(xué)的嚴(yán)嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)律，，而非思辨辨或想象，，讓嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡墓こ淘O(shè)計(jì)計(jì)實(shí)踐幫助助他們認(rèn)識(shí)識(shí)和理解客客觀的科學(xué)學(xué)規(guī)律。(九)技術(shù)增強(qiáng)性性STEM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)學(xué)生要具備備一定技術(shù)術(shù)素養(yǎng)，強(qiáng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生要要了解技術(shù)術(shù)應(yīng)用、技技術(shù)發(fā)展過(guò)過(guò)程，具備備分析新技技術(shù)如何影影響自己乃乃至周邊環(huán)環(huán)境的能力力。在教學(xué)學(xué)中，它要要求利用技技術(shù)手段激激發(fā)和簡(jiǎn)化化學(xué)生的創(chuàng)創(chuàng)新過(guò)程，，并通過(guò)技技術(shù)表現(xiàn)多多樣化成果果，讓創(chuàng)意意得到分享享和傳播，，從而激發(fā)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)創(chuàng)新動(dòng)力。。STEM教育主張技技術(shù)作為認(rèn)認(rèn)知工具，，無(wú)縫地融融入到教學(xué)學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)學(xué)生善于運(yùn)運(yùn)用技術(shù)解解決問(wèn)題的的能力，增增強(qiáng)個(gè)人駕駕馭復(fù)雜信信息、進(jìn)行行復(fù)雜建模模與計(jì)算的的能力，從從而支持深深度學(xué)習(xí)的的發(fā)生。三、STEM課程與中小小學(xué)科學(xué)課課程創(chuàng)新STEM課程的跨學(xué)學(xué)科整合模模式STEM教育的課程程設(shè)計(jì)應(yīng)該該使用“整整合的(integrated)課程設(shè)計(jì)模模式”，即即將科學(xué)、、技術(shù)、工工程和數(shù)學(xué)學(xué)等整合在在一起，強(qiáng)強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)識(shí)的應(yīng)用和和對(duì)學(xué)科之之間關(guān)系的的關(guān)注。(一)跨學(xué)科整合合的模式針對(duì)STEM教育整合的的課程設(shè)計(jì)計(jì)，美國(guó)馬馬里蘭大學(xué)學(xué)赫希巴奇奇(Herschbach，2011)提出兩種最最基本的課課程模式:相關(guān)課程(thecorrelatedcurriculum)模式和廣域域課程(thebroadfieldsurriculum)模式。相關(guān)關(guān)課程模式式將各科目目仍保留為為獨(dú)立學(xué)科科，但各科科目教學(xué)內(nèi)內(nèi)容的安排排注重彼此此間的聯(lián)系系。廣域課程模模式則取消消了學(xué)科間間的界限，，將所有學(xué)學(xué)科內(nèi)容整整合到新的的學(xué)習(xí)領(lǐng)域域。STEM教育的廣域域課程模式式不再?gòu)?qiáng)調(diào)調(diào)物理、化化學(xué)甚至科科學(xué)作為獨(dú)獨(dú)立的學(xué)科科存在，而而是將科學(xué)學(xué)、技術(shù)、、工程和數(shù)數(shù)學(xué)等內(nèi)容容整合起來(lái)來(lái)，形成結(jié)結(jié)構(gòu)化的課課程結(jié)構(gòu)。。赫希巴奇奇指出，最最常用的整整合方式是是通過(guò)活動(dòng)動(dòng)(activities)形成連貫、、有組織的的課程結(jié)構(gòu)構(gòu)(見(jiàn)圖1)。(二)跨學(xué)科整合合的基本取取向如何將四門(mén)門(mén)獨(dú)立學(xué)科科知識(shí)緊密密關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)整合，有有三種取向向:1．學(xué)科知知識(shí)整合取取向分析各學(xué)科科最基本的的學(xué)科知識(shí)識(shí)結(jié)構(gòu)，找找到不同學(xué)學(xué)科知識(shí)點(diǎn)點(diǎn)之間的連連接點(diǎn)與整整合點(diǎn)，將將分散的課課程知識(shí)按按跨學(xué)科的的問(wèn)題邏輯輯結(jié)構(gòu)化。。將各學(xué)科科內(nèi)容改造造成以問(wèn)題題為核心的的課程組織織，通過(guò)序序列化的問(wèn)問(wèn)題有機(jī)串串接起各學(xué)學(xué)科知識(shí)，，使課程要要素形成有有機(jī)聯(lián)系和和有機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)。知識(shí)整合取取向模式一一般采用基基于問(wèn)題的的學(xué)習(xí)模式式。2．生活經(jīng)經(jīng)驗(yàn)整合取取向注重知識(shí)的的社會(huì)功能能，也就是是基于學(xué)習(xí)習(xí)者的需求求，以第三三次工業(yè)革革命為代表表的知識(shí)經(jīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)所所必須的知知識(shí)與技能能為核心整整合多學(xué)科科知識(shí)，然然后以項(xiàng)目目設(shè)計(jì)與實(shí)實(shí)施為載體體，將學(xué)術(shù)術(shù)性的學(xué)科科知識(shí)轉(zhuǎn)化化為可解決決實(shí)際問(wèn)題題的生活性性知識(shí)。生活經(jīng)驗(yàn)與社社會(huì)取向課程程整合模式一一般采用基于于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)習(xí)模式(project-basedlearning)3．學(xué)習(xí)者中中心整合取向向這種模式不強(qiáng)強(qiáng)調(diào)由教師預(yù)預(yù)設(shè)問(wèn)題或項(xiàng)項(xiàng)目，而由學(xué)學(xué)習(xí)者個(gè)體或或小組調(diào)查、、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。。它不僅強(qiáng)調(diào)調(diào)解決問(wèn)題能能力的培養(yǎng)，，還強(qiáng)調(diào)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)問(wèn)題的創(chuàng)新新能力，是一一種依據(jù)學(xué)習(xí)習(xí)者需求，以以學(xué)習(xí)者生活活經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)礎(chǔ)尋找各學(xué)科科整合點(diǎn)的模模式。學(xué)習(xí)者中心取取向整合模式式采用學(xué)生主主導(dǎo)項(xiàng)目的方方式，學(xué)生以以個(gè)人或小組組為單位提出出任務(wù)，任務(wù)務(wù)內(nèi)容需要學(xué)學(xué)習(xí)并運(yùn)用跨跨學(xué)科知識(shí)。。STEM項(xiàng)目設(shè)計(jì)模式式(見(jiàn)圖2)1.教學(xué)分析1)教學(xué)目標(biāo);2)學(xué)習(xí)者特征;3)跨學(xué)科知識(shí)地地圖(學(xué)習(xí)內(nèi)容)。STEM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)習(xí)要完成真實(shí)實(shí)情境中的任任務(wù)，而要確確保任務(wù)中包包含教學(xué)目標(biāo)標(biāo)，就需要對(duì)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)進(jìn)行深入分析析，明確所需需學(xué)習(xí)的知識(shí)識(shí)內(nèi)容、知識(shí)識(shí)內(nèi)容間的結(jié)結(jié)構(gòu)關(guān)系和知知識(shí)內(nèi)容的類類型。這可以以通過(guò)繪制學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容的知知識(shí)地圖，展展示跨學(xué)科知知識(shí)之間的關(guān)關(guān)聯(lián)，為整個(gè)個(gè)課程知識(shí)均均衡覆蓋提供供基礎(chǔ)。2．學(xué)習(xí)任務(wù)務(wù)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)是整整個(gè)STEM教學(xué)設(shè)計(jì)模式式的核心和立立足點(diǎn)。STEM教學(xué)是基于現(xiàn)現(xiàn)實(shí)情境的，，需要學(xué)習(xí)者者置身于真實(shí)實(shí)、非良構(gòu)的的學(xué)習(xí)任務(wù)。。學(xué)習(xí)任務(wù)可可以是問(wèn)題或或項(xiàng)目:它們均代表連連續(xù)性的復(fù)雜雜問(wèn)題，并要要求學(xué)習(xí)者采采取主動(dòng)、建建構(gòu)、真實(shí)情情境下的學(xué)習(xí)習(xí)方式。STEM教學(xué)要基于前前面的教學(xué)分分析結(jié)果，對(duì)對(duì)學(xué)習(xí)情境進(jìn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使使得學(xué)習(xí)問(wèn)題題能夠與真實(shí)實(shí)學(xué)習(xí)情境相相融合，不處處于分離或勉勉強(qiáng)合成的狀狀態(tài)。3．工具與與資源設(shè)計(jì)計(jì)設(shè)計(jì)適宜的的學(xué)習(xí)環(huán)境境和豐富的的學(xué)習(xí)資源源與工具是是STEM教學(xué)設(shè)計(jì)必必不可少的的環(huán)節(jié)。學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)設(shè)計(jì)主要包包括教學(xué)中中需要用到到的設(shè)備、、器材和各各種信息化化工具。學(xué)習(xí)資源方方面教師需需要設(shè)計(jì):1)了解有關(guān)學(xué)學(xué)習(xí)問(wèn)題的的詳細(xì)信息息和必要的的預(yù)備知識(shí)識(shí);2)學(xué)生在解決決學(xué)習(xí)問(wèn)題題過(guò)程中可可能需要查查閱的信息息;3)強(qiáng)化練習(xí)材材料。4．學(xué)習(xí)支支架設(shè)計(jì)STEM教師既需要要保持對(duì)各各個(gè)教學(xué)環(huán)環(huán)節(jié)的控制制、管理、、幫助和指指導(dǎo)，又需需要從課堂堂主角變?yōu)闉槟缓髮?dǎo)演演，成為學(xué)學(xué)生意義建建構(gòu)的幫助助者、促進(jìn)進(jìn)者。針對(duì)學(xué)生問(wèn)問(wèn)題解決過(guò)過(guò)程中可能能遇到的困困難，教師師提供起支支撐、承載載、聯(lián)結(jié)等等作用的支支架，是確確保學(xué)生在在最臨近發(fā)發(fā)展區(qū)內(nèi)進(jìn)進(jìn)行學(xué)習(xí)并并解決問(wèn)題題的關(guān)鍵。。典型的支架架包括:情境型支架架，設(shè)置情情境幫助進(jìn)進(jìn)入學(xué)習(xí);問(wèn)題型支架架，創(chuàng)設(shè)問(wèn)問(wèn)題情境，，引發(fā)思維維;實(shí)驗(yàn)型支架架，演示實(shí)實(shí)驗(yàn)、學(xué)生生實(shí)驗(yàn)、家家庭實(shí)驗(yàn)等等;信息型支架架，包括教教師已有知知識(shí)、網(wǎng)絡(luò)絡(luò)知識(shí)、材料等;知識(shí)型支架架，主要是是提供評(píng)價(jià)價(jià)和產(chǎn)生新新的經(jīng)驗(yàn)和和信息的框框架;程序型支架架，是指做做事的順序序;策略型支架架，指在不不同教學(xué)條條件下，為為達(dá)到不同同教學(xué)效果果所采用的的手段和謀謀略;范例型支架架指典型事事例和范例例;訓(xùn)練性支架架指通過(guò)指指導(dǎo)和練習(xí)習(xí)強(qiáng)化學(xué)生生認(rèn)知理解解，提升學(xué)學(xué)生學(xué)習(xí)能能力。5．學(xué)習(xí)活活動(dòng)設(shè)計(jì)學(xué)生是在完完成STEM教育項(xiàng)目過(guò)過(guò)程中獲取取知識(shí)、認(rèn)認(rèn)識(shí)客觀世世界的，認(rèn)認(rèn)知與學(xué)習(xí)習(xí)發(fā)生在完完成任務(wù)和和解決問(wèn)題題的過(guò)程中中，是通過(guò)過(guò)學(xué)習(xí)活動(dòng)動(dòng)這一中介介體完成的的。STEM學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)設(shè)計(jì)，就是是教師根據(jù)據(jù)教學(xué)目標(biāo)標(biāo)、教學(xué)內(nèi)內(nèi)容、教學(xué)學(xué)情境靈活活選擇和設(shè)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活活動(dòng)，讓學(xué)學(xué)生通過(guò)參參與活動(dòng)進(jìn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。。6．學(xué)習(xí)評(píng)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)教學(xué)評(píng)價(jià)包包括形成性性評(píng)價(jià)和總總結(jié)性評(píng)價(jià)價(jià)。形成性評(píng)評(píng)價(jià)偏向向于使用用量表、、行為觀觀察和知知識(shí)測(cè)驗(yàn)驗(yàn)等形式式了解階階段性的的教學(xué)成成果和存存在問(wèn)題題，及時(shí)時(shí)對(duì)教學(xué)學(xué)實(shí)施方方案進(jìn)行行修改、、完善。。總結(jié)性評(píng)價(jià)價(jià)一般安排排在教學(xué)活活動(dòng)告一段段落后，為為檢驗(yàn)學(xué)習(xí)習(xí)效果是否否達(dá)到預(yù)期期的教學(xué)目目標(biāo)而進(jìn)行行的評(píng)價(jià)。。7．總結(jié)與與強(qiáng)化練習(xí)習(xí)項(xiàng)目結(jié)束后后需要適時(shí)時(shí)進(jìn)行教學(xué)學(xué)總結(jié)，促促進(jìn)學(xué)習(xí)者者將零散的的知識(shí)系統(tǒng)統(tǒng)化。教學(xué)學(xué)總結(jié)可以以由教師獨(dú)獨(dú)立進(jìn)行，，也可以采采取教師指指導(dǎo)下學(xué)生生小組合作作匯報(bào)等形形式進(jìn)行。。完成教學(xué)總總結(jié)后，教教師應(yīng)根據(jù)據(jù)小組評(píng)價(jià)價(jià)和自我評(píng)評(píng)價(jià)結(jié)果，，為學(xué)生設(shè)設(shè)計(jì)一套可可供選擇并并有針對(duì)性性的補(bǔ)充學(xué)學(xué)習(xí)材料和和強(qiáng)化練習(xí)習(xí)。8．項(xiàng)目方方案試用與與改進(jìn)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)過(guò)程中，一一方面要嚴(yán)嚴(yán)格按照設(shè)設(shè)計(jì)的方案案進(jìn)行實(shí)施施，確保教教學(xué)方案的的執(zhí)行;另一方面，，要根據(jù)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)教學(xué)條條件和形成成性評(píng)價(jià)的的結(jié)果不斷斷修訂設(shè)計(jì)計(jì)方案，保保證靈活性性。四、從STEM教育到STEAM教育STEAM教育用跨學(xué)學(xué)科的方法法教授科學(xué)學(xué)、技術(shù)、、工程、藝藝術(shù)和數(shù)學(xué)學(xué)方面的知知識(shí)，引導(dǎo)導(dǎo)學(xué)生適應(yīng)應(yīng)不斷更新新的專業(yè)知知識(shí)和快速速變化的社社會(huì)生活。。STEAM教育的理念念可以概括括為:以數(shù)學(xué)為基基礎(chǔ)，通過(guò)過(guò)工程和藝藝術(shù)解讀科科學(xué)和技術(shù)術(shù)。STEAM教育支持學(xué)學(xué)生以學(xué)科科整合的方方式認(rèn)識(shí)世世界，以綜綜合創(chuàng)新的的形式改造造世界，培培養(yǎng)他們解解決問(wèn)題的的創(chuàng)新能力力。STEAM教育主要以以基于項(xiàng)目目的學(xué)習(xí)、、問(wèn)題的學(xué)學(xué)習(xí)為主要要教學(xué)(學(xué)習(xí))整合的方式式認(rèn)識(shí)世界界，以綜合合創(chuàng)新的形形式改造世世界，培養(yǎng)養(yǎng)他們解決決問(wèn)題的創(chuàng)創(chuàng)新能力。。STEAM教育主要以以基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)習(xí)、問(wèn)題的的學(xué)習(xí)為主主要教學(xué)(學(xué)習(xí))方式，引導(dǎo)導(dǎo)學(xué)生通過(guò)過(guò)合作與實(shí)實(shí)踐，完成成主題項(xiàng)目目和解決生生活中遇到到的難題。。作為一種種超越傳統(tǒng)統(tǒng)的教育模模式，STEAM教育可以縮縮小學(xué)生現(xiàn)現(xiàn)有知識(shí)技技能與職業(yè)業(yè)所需知識(shí)識(shí)技能間的的差距，提提升學(xué)生的的就業(yè)竟?fàn)帬?zhēng)力。STEAM教育育在在原原有有STEM教育育基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上加加入入了了藝藝術(shù)術(shù)，，有有助助于學(xué)生生從從更更多多視視角角認(rèn)認(rèn)識(shí)識(shí)不不同同學(xué)學(xué)科科間間的的聯(lián)聯(lián)系系，，提提高高自自身身綜綜合合運(yùn)運(yùn)用用知知識(shí)識(shí)解解決決現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)問(wèn)問(wèn)題題的的能能力力。。藝術(shù)術(shù)‘‘`A”包包含含較較少少’’一一泛泛的的人人文文藝藝術(shù)術(shù)科科目目，，涵涵蓋蓋社社會(huì)會(huì)研研究究(socialstudies)、語(yǔ)語(yǔ)言言(language)、形形體體(physical)、音音樂(lè)樂(lè)(musical)、美美學(xué)學(xué)(fine)和表表演演(performing)等。。從STEM教育育到到STEAM教育育再再到到STREAM教育育(添加加了了讀讀/寫(xiě)能能力力‘‘Reading/Writing’’)}STEAM教育育的的內(nèi)內(nèi)涵涵不不斷斷豐豐富富，，成成為為教教育育界界的的熱熱點(diǎn)點(diǎn)。。在在STEM和STEAM教育育的的熱熱潮潮下下，，STREAM(科學(xué)學(xué)、、技技術(shù)術(shù)、、讀讀/寫(xiě)、、工程、、藝藝術(shù)術(shù)和和數(shù)數(shù)學(xué)學(xué))教育育應(yīng)應(yīng)運(yùn)運(yùn)而而生生。。事事實(shí)實(shí)上上，，強(qiáng)強(qiáng)調(diào)調(diào)讀讀寫(xiě)寫(xiě)能能力力是是科科學(xué)學(xué)、、工程和技技術(shù)教教育的的重要要組成成部分分，目目的是是使高高素質(zhì)質(zhì)令業(yè)業(yè)人士士能夠夠勝任任撰寫(xiě)寫(xiě)報(bào)告告、實(shí)實(shí)驗(yàn)材材料以以及與與人交交流的的需要要。STEAM教育已已得到到公眾眾的認(rèn)認(rèn)可，，逐步步成為為更加加完善善的人人力資資源教教育模模式。。我們們可以以把基基于現(xiàn)實(shí)需需要、、具有有終身身學(xué)習(xí)習(xí)效能能的STEAM教育稱稱為““全民民有效效性學(xué)學(xué)習(xí)””。隨著國(guó)國(guó)際上上不斷斷將STEAM教育運(yùn)運(yùn)用于于實(shí)踐踐教學(xué)學(xué)，STEAM教育理理念也也被引引入中中國(guó)。。STEAM教育認(rèn)認(rèn)為科科學(xué)、、技術(shù)術(shù)、工程、數(shù)數(shù)學(xué)、、藝術(shù)術(shù)之間間存在在結(jié)構(gòu)構(gòu)上的的順序序關(guān)系系，在在人們們分析析和改改造世世界中中發(fā)揮揮著各各自作作用。。在STEAM教育中中，科科學(xué)支支持人人們認(rèn)認(rèn)識(shí)世世界的的規(guī)律律;工程與技技術(shù)支支持人人們根根據(jù)社社會(huì)需需求改改造世世界;藝術(shù)幫幫助人人們以以美好好的形形式豐豐富世世界;數(shù)學(xué)則則為人人們發(fā)發(fā)展與與應(yīng)用用科學(xué)學(xué)、工程、藝藝術(shù)和和技術(shù)術(shù)提供供思維維方法法和分分析工具。人們只只有在在擁有有了技技術(shù)的的前提提下才才可以以理解解科學(xué)學(xué)，只只有理理解了了藝術(shù)術(shù)和數(shù)數(shù)學(xué)后后才能能從事事工程的研研究與與開(kāi)發(fā)發(fā)。我我們聚聚焦在在如何何分析析不同同學(xué)科科間知知識(shí)的的聯(lián)系系，探探討它它們?cè)谠诂F(xiàn)實(shí)實(shí)世界界中的的應(yīng)用用，而而不是是關(guān)注注某些些知識(shí)識(shí)是否否屬于哪個(gè)研研究領(lǐng)領(lǐng)域。。STEAM教育不不是將將重點(diǎn)點(diǎn)放在在某個(gè)個(gè)學(xué)科科上，，而是是放在在引導(dǎo)導(dǎo)學(xué)生生采用用學(xué)科科融合合的學(xué)學(xué)習(xí)方方式，，運(yùn)用用跨學(xué)學(xué)科思思維解解決現(xiàn)現(xiàn)實(shí)問(wèn)問(wèn)題。。藝術(shù)加加入科科學(xué)、、技術(shù)術(shù)、工程、數(shù)學(xué)教教育中，是是對(duì)這四類類課程的良良好補(bǔ)充，，能幫助學(xué)學(xué)生優(yōu)化不不同學(xué)科知知識(shí)的理解解與應(yīng)用。。例如，““聲音”具具有影響和和傳授知識(shí)識(shí)的效能，，學(xué)生運(yùn)用用溝通和語(yǔ)語(yǔ)言的藝術(shù)術(shù)能更好地地實(shí)現(xiàn)知識(shí)識(shí)共享;通過(guò)美術(shù)，，學(xué)生能更更好地了解解過(guò)去和現(xiàn)現(xiàn)在的文化化和美學(xué);學(xué)生了解人人性、道德德、自由和和藝術(shù)等知知識(shí)，有助助于理解社會(huì)發(fā)發(fā)展。STEAM教育將人文文藝術(shù)中的的“誰(shuí)來(lái)做做”和“為為什么這樣樣做”(WhoandWhy)加入到STEM教育領(lǐng)域的的“做什么么”和“怎怎么做”(WhatandHow)中，讓人和和倫理道德德在創(chuàng)新過(guò)過(guò)程中扮演演重要的角角色。因此此，STEAM教育不僅可可以提升學(xué)學(xué)生的演繹繹與歸納等等邏輯思維維能力，還還能培養(yǎng)學(xué)學(xué)生養(yǎng)成解解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)問(wèn)題所需的的靈活性和和適應(yīng)性，，使他們具具備跨文化化交流能力力。STEAM教育讓學(xué)生生遠(yuǎn)離碎片片化的知識(shí)識(shí)和死記硬硬背的過(guò)程程，引導(dǎo)學(xué)學(xué)生聯(lián)系不不同學(xué)科之之間的知識(shí)識(shí)，不斷提提升學(xué)生的的邏輯思維維能力、問(wèn)問(wèn)題解決的的創(chuàng)新能力力、同伴之之間的合作作能力，以以及自我實(shí)實(shí)現(xiàn)的激勵(lì)勵(lì)能力。因因此，STEAM教育有利于于培養(yǎng)具有有創(chuàng)造和革革新精神的的全面發(fā)展展的人，支支持他們成成為未來(lái)發(fā)發(fā)明家和創(chuàng)創(chuàng)造者。STEAM教育框架(見(jiàn)圖1)中，最頂層層的是最終終目標(biāo)(LifelongHolistic)，表明STEAM教育的終身身性、整體體性;第二層是STEAM，可以作為為綜合層級(jí)級(jí)(MultidisciplinaryLevel)，強(qiáng)調(diào)STEAM教育支持學(xué)學(xué)生以跨學(xué)學(xué)科的方式式發(fā)現(xiàn)和解解決問(wèn)題;第三層是STEM加藝術(shù)(STEM+A)，強(qiáng)調(diào)藝術(shù)術(shù)對(duì)各個(gè)學(xué)學(xué)科的滲透透;第四層是學(xué)學(xué)科層，主主要探討科科學(xué)、技術(shù)術(shù)、工程、、藝術(shù)和數(shù)數(shù)學(xué)等學(xué)科科間的聯(lián)系系;最底層是具具體內(nèi)容層層(ContentSpecificLevel)，主要是科科學(xué)、技術(shù)術(shù)、工程·藝術(shù)和數(shù)學(xué)學(xué)等學(xué)科的的相關(guān)課程程。例如，，科學(xué)學(xué)科科包括物理理、生物、、化學(xué)、空空間和地理理科學(xué)等。。STEAM教育針對(duì)學(xué)學(xué)生目前的的學(xué)習(xí)需要要和未來(lái)的的工作需要要，通過(guò)問(wèn)問(wèn)題導(dǎo)向的的項(xiàng)目實(shí)踐踐，實(shí)現(xiàn)多多個(gè)學(xué)科之之間的整合合，為學(xué)生生提供體驗(yàn)驗(yàn)創(chuàng)新、獨(dú)獨(dú)立思考和和團(tuán)隊(duì)協(xié)作作的機(jī)會(huì)。。盡管STEAM教育提供多多種方式支支持學(xué)習(xí)，，但學(xué)生仍仍需要對(duì)個(gè)個(gè)人學(xué)習(xí)負(fù)負(fù)責(zé)，需要要不斷發(fā)揮揮自身的能能動(dòng)性和創(chuàng)創(chuàng)造性。STEAM教育的教學(xué)學(xué)不以傳授授知識(shí)為主主要任務(wù)，，而以培養(yǎng)養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)問(wèn)題解決能能力和創(chuàng)新新能力為目目標(biāo)。相對(duì)對(duì)于傳統(tǒng)的的教學(xué)活動(dòng)動(dòng)設(shè)計(jì)，STEAM教學(xué)堅(jiān)持以以學(xué)生為中中心。教師師不僅告訴訴學(xué)生怎么么做，而且且引導(dǎo)學(xué)生生體驗(yàn)解決決實(shí)際問(wèn)題題的過(guò)程，，在探索中中開(kāi)啟學(xué)生生的創(chuàng)造力力。為了培養(yǎng)創(chuàng)創(chuàng)新型人才才，教師應(yīng)應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)學(xué)生去質(zhì)疑疑和反思，，而不是依依賴死記硬硬背;引導(dǎo)學(xué)生面面向問(wèn)題去去創(chuàng)新，而而不是強(qiáng)調(diào)調(diào)簡(jiǎn)單應(yīng)用用。為此，，STEAM教育的教師師需要科學(xué)學(xué)安排教學(xué)學(xué)過(guò)程，即即要做什么么(活動(dòng)的目的的)、用什么做做(設(shè)備、要素素和材料等等)以及達(dá)到什什么效果(學(xué)生發(fā)現(xiàn)了了什么、收收獲了什么么)等。為了提提高STEAM教學(xué)的有效效性，我們們根據(jù)STEAM教學(xué)流程，，設(shè)計(jì)了STEAM教育教學(xué)過(guò)過(guò)程卡。STEAM教育的教師師應(yīng)根據(jù)學(xué)學(xué)生特征，，開(kāi)展不同同學(xué)科、不不同課程之之間的融合合，并注重重通過(guò)項(xiàng)目目活動(dòng)帶動(dòng)動(dòng)課程的整整合，培養(yǎng)養(yǎng)學(xué)生的STEAM素養(yǎng)(科學(xué)、技術(shù)、、工程、藝術(shù)術(shù)、數(shù)學(xué)等素素養(yǎng))和解決問(wèn)題的的創(chuàng)新能力。。STEAMSTEAM教育育中中，，教教育育工工作作者者需需要要學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)新新的的知知識(shí)識(shí)，，獲獲得得所所需需的的教教學(xué)學(xué)經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，，不不斷斷提提高高教教學(xué)學(xué)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)能能力力。。教教育育工工作作者者應(yīng)應(yīng)該該在在引引導(dǎo)導(dǎo)學(xué)學(xué)生生““了了解解自自己己””和和““如如何何進(jìn)進(jìn)行行團(tuán)團(tuán)隊(duì)隊(duì)協(xié)協(xié)作作””等等基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上，，幫幫助助學(xué)學(xué)生生掌掌握握如如何何進(jìn)進(jìn)行行互互動(dòng)動(dòng)、、成成為為小小組組成成員員、、如如何何開(kāi)開(kāi)展展團(tuán)團(tuán)隊(duì)隊(duì)合合作作等等知知識(shí)識(shí)。。這這些些活活動(dòng)動(dòng)涉涉及及基基本本的的寫(xiě)寫(xiě)作作、、科科學(xué)學(xué)運(yùn)運(yùn)用用詞詞匯匯和和行行為為調(diào)調(diào)查查等等，，需需要要教教育育工工作作者者有有效效地地組組織織與與實(shí)實(shí)施施。。作為教育工工作者的核核心人員，，教師應(yīng)根根據(jù)學(xué)生興興趣和不同同學(xué)科知識(shí)識(shí)的特點(diǎn)，，面向現(xiàn)實(shí)實(shí)問(wèn)題設(shè)計(jì)計(jì)跨學(xué)科項(xiàng)項(xiàng)目活動(dòng)，，采用不同同的教學(xué)方方式和個(gè)別別化教學(xué)，，并不斷增增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)問(wèn)問(wèn)題、課程程內(nèi)容、活活動(dòng)設(shè)計(jì)、、能力培養(yǎng)養(yǎng)以及未來(lái)來(lái)工作之間間的聯(lián)系，，引導(dǎo)學(xué)生生在問(wèn)題解解決過(guò)程中中提高創(chuàng)新新能力。STEAM教育立足足于實(shí)際際問(wèn)題，，鼓勵(lì)學(xué)學(xué)生通過(guò)過(guò)協(xié)作和和實(shí)踐完完成項(xiàng)目目、解決決問(wèn)題，，有助于于培養(yǎng)學(xué)學(xué)生的綜綜合素養(yǎng)養(yǎng)和問(wèn)題題解決能能力，形形成具有有創(chuàng)新能能力的優(yōu)優(yōu)秀人力力資源，，而人力力資源的的培養(yǎng)為為科學(xué)伎伎術(shù)水平平的提升升起到了了推動(dòng)作作用，因因此STEAM教育正在在成為技技術(shù)創(chuàng)新新的重要要驅(qū)動(dòng)力力。盡管管不是所所有學(xué)生生都能進(jìn)進(jìn)入STEAM行業(yè)，但但其他行行業(yè)正變變得越來(lái)來(lái)越依賴賴STEAM技能。幾幾乎所有有職業(yè)要要求學(xué)生生精履STEAM教育所培培養(yǎng)的能能力。中國(guó)要開(kāi)開(kāi)展STEAM教育，建建議在教教授課程程時(shí)應(yīng)將將STEAM看作是提提升創(chuàng)造造力的方方法。例例如，對(duì)對(duì)于其中中的藝術(shù)術(shù)教育而而言，STEAM教育的目目的不是是教藝術(shù)術(shù)，而是是讓學(xué)生生懂得如如何在現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活活中運(yùn)用用藝術(shù)，，不斷完完善目前前的生活活方式和和所在的的現(xiàn)實(shí)世世界。應(yīng)當(dāng)將教教育輔助助人員融融入STEAM團(tuán)隊(duì)，包包括:1)指導(dǎo)人員員，他們們要幫助助學(xué)生了了解自己己的興趣趣和愛(ài)好好，指導(dǎo)導(dǎo)他們選選擇符合合職業(yè)目目標(biāo)的課課程，引引導(dǎo)他們們實(shí)現(xiàn)自自身技能能和興趣趣與未來(lái)來(lái)職業(yè)的的匹配;2)圖書(shū)館館管理理員/媒體專專家，，他們們要幫幫助學(xué)學(xué)生尋尋找信信息、、查詢?cè)兘逃龑＜壹?，以以及為為學(xué)生生STEAM教育項(xiàng)項(xiàng)目的的作品品展示示提供供空間間，讓讓學(xué)生生看到到大家家在做做什么么、怎怎么做做的，，以及及引導(dǎo)導(dǎo)學(xué)生生如何何借鑒鑒他人人成果果改善善自己己的產(chǎn)產(chǎn)品或或者方方案;3)信息/教育技技術(shù)人人員，，他們們要改改善STEAM教育中中技術(shù)術(shù)應(yīng)用用的過(guò)過(guò)程和和方法法，優(yōu)優(yōu)化師師生教教學(xué)，，并對(duì)對(duì)如何何購(gòu)買(mǎi)買(mǎi)與使使用新新興教教育技技術(shù)提提出建建議。。為促使使STEAM教育取取得更更好的的效果果，建建議:1)每個(gè)學(xué)學(xué)校應(yīng)應(yīng)配備備一名名STEAM認(rèn)證協(xié)協(xié)調(diào)員員。作作為課課程專專家、、申請(qǐng)請(qǐng)撰寫(xiě)寫(xiě)人和和社區(qū)區(qū)聯(lián)絡(luò)絡(luò)員，，這些些協(xié)調(diào)調(diào)員應(yīng)應(yīng)精通通職業(yè)業(yè)規(guī)劃劃、基基于問(wèn)問(wèn)題的的學(xué)習(xí)習(xí)、課課程整整合等等相關(guān)關(guān)知識(shí)識(shí)，熟熟悉教教育、、科學(xué)學(xué)、技技術(shù)、、工程程、藝藝術(shù)、、數(shù)學(xué)學(xué)等學(xué)學(xué)科間間的聯(lián)聯(lián)系;2)學(xué)校應(yīng)當(dāng)當(dāng)根據(jù)技技術(shù)教育育的相關(guān)關(guān)國(guó)家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)計(jì)STEAM教育主題題;3)采購(gòu)設(shè)備備與設(shè)計(jì)計(jì)課程應(yīng)應(yīng)具有可可持續(xù)發(fā)發(fā)展的視視野，既既要基于于STEAM教育的現(xiàn)現(xiàn)實(shí)狀況況，又能能滿足STEAM教育的未未來(lái)需要要;4)實(shí)現(xiàn)信息息技術(shù)與與STEAM教育的深深度融合合，采用用翻轉(zhuǎn)課課堂等方方式開(kāi)展展教學(xué)活活動(dòng)。五、中國(guó)國(guó)STEM教育白皮皮書(shū)（2029創(chuàng)新行動(dòng)動(dòng)計(jì)劃））第一，促促進(jìn)STEM教育政策策頂層設(shè)設(shè)計(jì)。STEM教育是培培養(yǎng)創(chuàng)新新人才的的一個(gè)重重要途徑徑，對(duì)國(guó)國(guó)家未來(lái)來(lái)發(fā)展具具有不可可忽視的的重要作作用，因因此在國(guó)國(guó)家層面面進(jìn)行相相應(yīng)的頂頂層設(shè)計(jì)計(jì)甚為關(guān)關(guān)鍵。以以美國(guó)為為例，近近三十年年來(lái)，美美國(guó)政府府連續(xù)發(fā)發(fā)布多項(xiàng)項(xiàng)關(guān)于發(fā)發(fā)展STEM教育的指指導(dǎo)性文文件，并并在資金金保障、、社會(huì)參參與、項(xiàng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)等方面面給予大大力支持持，培養(yǎng)養(yǎng)了大批批STEM教育方面面的人才才，為美美國(guó)經(jīng)濟(jì)濟(jì)發(fā)展做做出了重重要貢獻(xiàn)獻(xiàn)。目前前創(chuàng)新驅(qū)驅(qū)動(dòng)已經(jīng)經(jīng)成為我我國(guó)的一一個(gè)重大大戰(zhàn)略，，我們行行動(dòng)組，，愿與社社會(huì)各界界一道，，推動(dòng)STEM教育政策策的頂層層設(shè)計(jì)，，助力這這一戰(zhàn)略略的全面面實(shí)施。。第二，實(shí)實(shí)施STEM人才培養(yǎng)養(yǎng)暢通計(jì)計(jì)劃。構(gòu)建起良良好的STEM人才培養(yǎng)養(yǎng)體系，，才能真真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)國(guó)家人人才建設(shè)設(shè)的可持持續(xù)發(fā)展展。對(duì)于于中小學(xué)學(xué)生，要要注重培培養(yǎng)學(xué)習(xí)習(xí)STEM的興趣，，奠定必必要的基基礎(chǔ)；對(duì)對(duì)于職業(yè)業(yè)學(xué)校學(xué)學(xué)生，要要引導(dǎo)樹(shù)樹(shù)立工匠匠精神，，強(qiáng)化STEM技能技技術(shù)訓(xùn)訓(xùn)練；；對(duì)于于大學(xué)學(xué)生，，要鼓鼓勵(lì)積積極投投身STEM領(lǐng)域，，提高高科技技創(chuàng)新新能力力和就就業(yè)創(chuàng)創(chuàng)業(yè)能能力。?？傊?，要要完善善STEM教育課課程教教學(xué)體體系，，促進(jìn)進(jìn)各學(xué)學(xué)段STEM教育的的有效效銜接接，進(jìn)進(jìn)一步步優(yōu)化化STEM教育活活動(dòng)，，提高高相關(guān)關(guān)活動(dòng)動(dòng)的吸吸引力力、科科學(xué)性性和教教育質(zhì)質(zhì)量，，為每每一位位學(xué)生生參與與STEM活動(dòng)提提供保保障。。第三，，建設(shè)設(shè)資源源整合合和師師資培培養(yǎng)平平臺(tái)。。我們將將組建建學(xué)校校發(fā)展展共同同體，，推選選優(yōu)秀秀學(xué)校校擔(dān)任任牽頭頭學(xué)校校，定定期組組織開(kāi)開(kāi)展研研討活活動(dòng)，，加強(qiáng)強(qiáng)校際際之間間的溝溝通與與交流流，促促進(jìn)資資源共共建共共享。。加強(qiáng)強(qiáng)具有有跨學(xué)學(xué)科背背景的的師資資力量量的培培養(yǎng)，，尤其其是針針對(duì)STEM教育相相對(duì)落落后地地區(qū)和和群體體的師師資培培訓(xùn)，，幫助助他們們獲得得多學(xué)學(xué)科STE