STEM教育的發展、特點和科學教育改革蔡鐵權浙江師范大學課程與教學研究所一、美國STEM教育的興起與發展二、理解STEM教育三、STEM課程與中小學科學課程創新四、從STEM教育到STEAM教育五、中國STEM教育白皮書（2029創新行動計劃）一、美國STEM教育的興起與發展美國實施STEM教育戰略,其最為關鍵的原因是,經濟全球化背景下美國競爭力的相對下降。自20世紀90年代起，許多發展中國家開始將科學和技術作為經濟增長和發展的推動力，并且開始著手建設更多的知識密集型經濟。在這種經濟結構中，研發、商業開發和知識產品發揮更重要的作用，而科學、技術、工程、數學是知識密集型經濟所需的基本技能。在廣泛的科技活動方面，美國繼續保持領導者的地位，但在一些具體的科技發展上，其地位正在慢慢下降。從研發對經濟增長的貢獻率來說，日本、韓國已經高于美國，中國雖然低于美國，但趨勢是在不斷增加。而在當前的美國高等教育院校，許多科學、技術、工程、數學領域的人才都是外國學生。有幾項數據更是加劇了美國的擔憂：一是美國教育進步評價測試最近一次的NAEP報告顯示：大約40%的學生只達到了對數學部分掌握的程度，四年級和八年級學生在數學方面達到“熟練”的程度和比例分別只有36%和30%；約20%的四年級學生和超過30%的八年級學生的成績低于“基礎”水平。在科學水平上，也只有低于1/3的四年級學生和八年級學生，以及低于1/5的十二年級學生“熟練或以上”。二是在國際范圍內，美國參加了國際數學和科學趨勢研究（TIMSS）以及國際學生評估項目（PISA）。在TIMSS中，美國學生的平均成績位于所有參與國的中間位置；在PISA中，美國的成績是較為落后的。目前來看,美國所制定的各項政策和措施都指向兩個方面：一是要吸引更多的學生到TIMSS領域學習;二是要吸引更多學生從事STEM領域的職業。早在1986年,在美國國家科學委員會發表的《本科的科學、數學和工程教育》報告中就提出“科學、數學、工程和技術教育集成”的綱領性建議,被視作是提倡教育的開端。1996年,美國國家科學基金會對美國大學科學、數學、工程和技術教育的十年進展進行回顧和總結,并提出今后的“行動指南”,發表了報告《塑造未來透視科學、數學、工程和技術的本科教育》。2005年1月至2007年的1月，美國第109屆國會通過的法案中，有3個法案與STEM教育相關。一是美國航空和航天局2005年的授權法案；二是國防部2006年的授權法案；三是2005年《赤字削減法案》。2007年,美國上到到國會,下到教師師教育大大學協會會,紛紛提出出了與STEM教育相關關的法案案、報告告、行動動綱領,將STEM教育提到到了前所所未有的的重要高高度。第一,美國國會會一致通通過了《國家競爭爭力法》。該法案案強調,創新需要要雄厚的的研發投投入和對對STEM教育計劃劃的切實實執行。。第二,美國州長長協會擬擬定了一一項題為為“創新新美國制制定一個個科學、、技術、、工程和和數學的的議程””共同綱綱領,其中就當當前美國國實施STEM教育戰略略的背景景、現狀狀、問題題和相應應的策略略進行了了詳細闡闡述。第三,美國國家家科學委委員會發發布報告告—《國家行動動計劃應應對美國國科學、、技術、、工程和和數學教教育系統統的緊急急需要》。第四,全美教師師教育大大學協會會也提出出了一份份報告—《準備STEM教師全球球競爭力力的關鍵鍵》,對全美范范圍內各各所大學學中有關關STEM教師培養養的課程程計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,正式當選選為美國國總統，，同年7月,美國教育育部制定定了“邁邁向巔峰峰計劃””。該計計劃推出出項重點點項目,其中之一一是重視視教育,并希望各各州競報報這一聯聯邦資助助項目。。2010年3月,美國教育育部發表表了《改革藍圖圖—初等和中中等教育育法再授授權》,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這這一教育育。2011年2月,奧巴馬在在其《總統2012預算要求求和中小小學教育育改革藍藍圖法案案》中進一步步明確,將通過增增加STEM教育的投投入,加強美國國在21世紀的領領導力。。總統2012預算對STEM的投入,主要分為為兩個方方面:一方面是是尋求更更加有效效的STEM教學模式式,投入高達達2億600萬美元,同時對目目前已有有的數學學和科學學合作項項目在2011年的基礎礎上增加加了2600萬美元撥撥款;另一方面面是培養養高質量量的STEM教師,預算投入入8千萬美元元用于培培養STEM教師和提提高現有有STEM教師的水水平。在美國,國家科學學委員會會國會、、能源部部、教育育部國家家科學基基金會等等各部門門聯手推推動STEM教育。STEM教育己經經并不僅僅僅是一一個單純純的學科科或課程程層面的的事情,它更多地地代表了了美國的的一種教教育發展展戰略,甚至可以以說是一一種國家家戰略。。2013年，頒布布了《聯邦STEM教育8年戰略規規劃（2013）》，將STEM置于政府府教育工工作的有有限地位位。頒布布《下一代科科學標準準》。2014年，《K-12年級STEM整合教育育：現狀狀、前景景和研究究議程（（2014）》。美國國國家工程程院和國國家研究究委員會會聯合成成立STEM整合教育育委員會會，對K-12年級STEM整合教育育產生積積極成果果的方法法和情況況開發研研究議程程。2014年，公布布《用21世紀技能能培養美美國人：：2015年STEM教育預算算（2014）》。把3.2億美元用用于STEM教育的自自發性創創新。2015年，頒布《2015年STEM教育法（2015）》。這是一部部界定STEM教育以將計計算機科學學包括在內內并支持國國家科學基基金會現有有各項STEM教育計劃的的法律。《K-12科學教育框框架：實踐踐、跨領域域概念和核核心概念》重點講述其其中的科學學和工程實實踐。二、理解STEM教育STEM是科學（Science）、技術（（Technology）、工程（（Engineering）和數學（（Mathmatics）英語首字字母的縮寫寫。STEM教育被稱為為是“后設設學科”(Matadiscipline)。STEM這門跨領域域的學科將將原本分散散的四門學學科集合成成一個整體體。這四門門學科分別別代表著四四類素養——四個學科素素養分別是是：科學素養技術素養工程素養數學素養科學素養,即運用科學學知識如物物理、化學學、生物科科學和地球球空間科學學理解自然然界并參與與影響自然然界的有關關決策的能能力,主要包括三三大領域生生命與衛生生科學、地地球與環境境科學、技技術科學。。技術素養,即使用、管理理、理解與評評價技術的能能力。學生應應當知道如何何使用技術,了解技術的發發展過程,具備分析新技技術如何影響響自己、國家家乃至整個世世界的能力。。工程素養,即對技術的工工程設計與開開發過程的理理解能力。工工程課程往往往基于一個個個項目,整合了多門學學科的知識,使得難以理解解的概念與學學生的生活密密切相關,激發學生解決決問題的興趣趣。數學素養,即學生在發現現、表達、與四個素養所所對應的學科科是：科學技術工程數學科學,是對自然界的的研究，包括括與物理、化化學、生物有有關的自然法法則，以及與與這些學科相相關的事實、、原則、概念念或習俗的處處理與利用。。科學是伴隨隨時間而積累累起來的知識識，以及通過過科學探索過過程而產生的的新知識。科科學知識可為為工程設計過過程提供信息息。技術術，，從從嚴嚴格格意意義義上上來來講講，，并并不不是是一一門門學學科科，，它它由由創創造造和和運運行行技技術術產產品品的的人人力力、、組組織織、、知知識識、、程程序序、、設設備備等等整整個個系系統統組組成成，，包包括括技技術術產產品品本本身身。。在在歷歷史史上上，，人人們們創創造造技技術術以以滿滿足足其其欲欲望望和和需需要要，，大大多多數數現現代代技技術術是是科科學學和和工工程程的的產產物物，，技技術術工工具具在在科科學學和和工工程程這這兩兩個個領領域域被被應應用用。。工程，既既是大量量關于設設計和創創造人工工產品的的知識，，也是解解決問題題的程序序。這個個程序在在約束條條件下被被設計。。工程設設計的制制約條件件之一是是自然法法則，或或者科學學。其他他制約條條件包括括時間、、財力、、可用的的材料、、工效、、環境法法則、可可制造性性、可修修復性等等。工程程學利用用科學和和數學概概念以及及技術工工具。數學，研究究量、數和和空間的模模式以及相相互關系。。它不像科科學那樣需需要尋找實實證性數據據去證明或或推翻論點點，數學中中的論點通通過基于基基本假設的的邏輯論證證予以證明明。邏輯論論證本身和和論點是數數學的一部部分。與科科學一樣，，數學中的的知識也會會增長，但但不同于科科學的是，，數學中的的知識不會會被推翻，，除非基本本假設被改改變。K-12年級數學的的具體概念念范疇包括括算術、代代數、函數數、幾何、、統計和概概率。數學學被廣泛運運用于科學學、工程、、技術領域域。融合的STEM教育具備新新的核心特特征:跨學科、趣趣味性、體體驗性、情情境性、協協作性、設設計性、藝藝術性、實實證性和技技術增強性性等。(一)跨學科教育工作者者在STEM教育中，不不再將重點點放在某個個特定學科科或者過于于關注學科科界限，而而是將重心心放在特定定問題上，，強調利用用科學、技技術、工程程或數學等等學科相互互關聯的知知識解決問問題，實現現跨越學科科界限、從從多學科知知識綜合應應用的角度度提高學生生解決實際際問題的能能力的教育育目標。(二)趣味性STEM教育在實施施過程中要要把多學科科知識融于于有趣、具具有挑戰性性、與學生生生活相關關的問題中中，問題和和活動的設設計要能激激發學習者者內在的學學習動機，，問題的解解決要能讓讓學生有成成就感，因因此需有趣趣味性。STEM教育強調分分享、創造造，強調讓讓學生體驗驗和獲得分分享中的快快樂感與創創造中的成成就感。(三)體驗性STEM教育不僅主主張通過自自學或教師師講授習得得抽象知識識，更強調調學生動手手、動腦，，參與學習習過程。STEM提供了學生生動手做的的學習體驗驗，學生應應用所學的的數學和科科學知識應應對現實世世界問題，，創造、設設計、建構構、發現、、合作并解解決問題。。因此，STEM教育具有體體驗性特征征，學生在在參與、體體驗獲得知知識的過程程中，不僅僅獲得結果果性知識，，還習得蘊蘊含在項目目問題解決決過程中的的過程性知知識。(四)情境性STEM教育具有情情境性特征征，它不是是教授學生生孤立、抽抽象的學科科知識，而而強調把知知識還原于于豐富的生生活，結合合生活中有有趣、挑戰戰的問題，，通過學生生的問題解解決完成教教學。STEM教育強強調讓讓學生生獲得得將知知識進進行情情境化化應用用的能能力，，同時時能夠夠理解解和辨辨識不不同情情境的的知識識表現現，即即能夠夠根據據知識識所處處背景景信息息聯系系上下下文辨辨識問問題本本質并并靈活活解決決問題題。STEM教育強強調知知識是是學習習者通通過學學習環環境互互動建建構的的產物物，而而非來來自于于外部部的灌灌輸。。(五)協作性性STEM教育具具有協協作性性，強強調在在群體體協同同中相相互幫幫助、、相互互啟發發，進進行群群體性性知識識建構構。STEM教育中中的問問題往往往是是真實實的，，真實實任務務的解解決離離不開開其他他同學學、教教師或或專家家的合合作。。在完完成任任務的的過程程中，，學生生需要要與他他人交交流和和討論論。(六)設計性性STEM教育要要求學學習產產出環環節包包含設設計作作品，，通過過設計計促進進知識識的融融合與與遷移移運用用，通通過作作品外外化學學習的的結果果、外外顯習習得的的知識識和能能力。。設計計出創創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發學習習動機機、保保持學學習好好奇心心的重重要途途徑。。因此此，設設計是是STEM教育取得得成功的的關鍵因因素。(七)藝術性STEM教育的藝藝術性強強調在自自然科學學教學中中增加學學習者對對人文科科學和社社會科學學的關注注與重視視，例如如在教學學中增加加科學、、技術或或工程等等相關發發展歷史史，從而而激發學學生興趣趣、增加加學習者者對STEM與生活聯聯系的理理解以及及提高學學生對STEM相關決策策的判斷斷力;再如，在在對學生生設計作作品的評評價中，，加入審審美維度度的評價價，提高高學生作作品的藝藝術性和和美感。。STEM教育的藝藝術性是是以數學學元素為為基礎，，從工程程和藝術術角度解解釋科學學和技術術。(八)實證性實證性作作為科學學的本質質(NatureofScience)的基本內內涵之一一，是科科學區別別于其他他學科的的重要特特征，也也是科學學教育中中學習者者需要理理解、掌掌握的重重要方面面。STEM教育要促進進學生按照照科學的原原則設計作作品，基于于證據驗證證假設、發發現并得出出解決問題題的方案;要促進學生生在設計作作品時，遵遵循科學和和數學的嚴嚴謹規律，，而非思辨辨或想象，，讓嚴謹的的工程設計計實踐幫助助他們認識識和理解客客觀的科學學規律。(九)技術增強性性STEM教育強調學學生要具備備一定技術術素養，強強調學生要要了解技術術應用、技技術發展過過程，具備備分析新技技術如何影影響自己乃乃至周邊環環境的能力力。在教學學中，它要要求利用技技術手段激激發和簡化化學生的創創新過程，，并通過技技術表現多多樣化成果果，讓創意意得到分享享和傳播，，從而激發發學生的創創新動力。。STEM教育主張技技術作為認認知工具，，無縫地融融入到教學學各個環節節，培養學學生善于運運用技術解解決問題的的能力，增增強個人駕駕馭復雜信信息、進行行復雜建模模與計算的的能力，從從而支持深深度學習的的發生。三、STEM課程與中小小學科學課課程創新STEM課程的跨學學科整合模模式STEM教育的課程程設計應該該使用“整整合的(integrated)課程設計模模式”，即即將科學、、技術、工工程和數學學等整合在在一起，強強調對知識識的應用和和對學科之之間關系的的關注。(一)跨學科整合合的模式針對STEM教育整合的的課程設計計，美國馬馬里蘭大學學赫希巴奇奇(Herschbach，2011)提出兩種最最基本的課課程模式:相關課程(thecorrelatedcurriculum)模式和廣域域課程(thebroadfieldsurriculum)模式。相關關課程模式式將各科目目仍保留為為獨立學科科，但各科科目教學內內容的安排排注重彼此此間的聯系系。廣域課程模模式則取消消了學科間間的界限，，將所有學學科內容整整合到新的的學習領域域。STEM教育的廣域域課程模式式不再強調調物理、化化學甚至科科學作為獨獨立的學科科存在，而而是將科學學、技術、、工程和數數學等內容容整合起來來，形成結結構化的課課程結構。。赫希巴奇奇指出，最最常用的整整合方式是是通過活動動(activities)形成連貫、、有組織的的課程結構構(見圖1)。(二)跨學科整合合的基本取取向如何將四門門獨立學科科知識緊密密關聯實現現整合，有有三種取向向:1．學科知知識整合取取向分析各學科科最基本的的學科知識識結構，找找到不同學學科知識點點之間的連連接點與整整合點，將將分散的課課程知識按按跨學科的的問題邏輯輯結構化。。將各學科科內容改造造成以問題題為核心的的課程組織織，通過序序列化的問問題有機串串接起各學學科知識，，使課程要要素形成有有機聯系和和有機結構構。知識整合取取向模式一一般采用基基于問題的的學習模式式。2．生活經經驗整合取取向注重知識的的社會功能能，也就是是基于學習習者的需求求，以第三三次工業革革命為代表表的知識經經濟社會所所必須的知知識與技能能為核心整整合多學科科知識，然然后以項目目設計與實實施為載體體，將學術術性的學科科知識轉化化為可解決決實際問題題的生活性性知識。生活經驗與社社會取向課程程整合模式一一般采用基于于項目的學習習模式(project-basedlearning)3．學習者中中心整合取向向這種模式不強強調由教師預預設問題或項項目，而由學學習者個體或或小組調查、、發現問題。。它不僅強調調解決問題能能力的培養，，還強調發現現問題的創新新能力，是一一種依據學習習者需求，以以學習者生活活經驗為基礎礎尋找各學科科整合點的模模式。學習者中心取取向整合模式式采用學生主主導項目的方方式，學生以以個人或小組組為單位提出出任務，任務務內容需要學學習并運用跨跨學科知識。。STEM項目設計模式式(見圖2)1.教學分析1)教學目標;2)學習者特征;3)跨學科知識地地圖(學習內容)。STEM教育強調學習習要完成真實實情境中的任任務，而要確確保任務中包包含教學目標標，就需要對對學習內容進進行深入分析析，明確所需需學習的知識識內容、知識識內容間的結結構關系和知知識內容的類類型。這可以以通過繪制學學習內容的知知識地圖，展展示跨學科知知識之間的關關聯，為整個個課程知識均均衡覆蓋提供供基礎。2．學習任務務設計學習任務是整整個STEM教學設計模式式的核心和立立足點。STEM教學是基于現現實情境的，，需要學習者者置身于真實實、非良構的的學習任務。。學習任務可可以是問題或或項目:它們均代表連連續性的復雜雜問題，并要要求學習者采采取主動、建建構、真實情情境下的學習習方式。STEM教學要基于前前面的教學分分析結果，對對學習情境進進行設計，使使得學習問題題能夠與真實實學習情境相相融合，不處處于分離或勉勉強合成的狀狀態。3．工具與與資源設計計設計適宜的的學習環境境和豐富的的學習資源源與工具是是STEM教學設計必必不可少的的環節。學學習環境設設計主要包包括教學中中需要用到到的設備、、器材和各各種信息化化工具。學習資源方方面教師需需要設計:1)了解有關學學習問題的的詳細信息息和必要的的預備知識識;2)學生在解決決學習問題題過程中可可能需要查查閱的信息息;3)強化練習材材料。4．學習支支架設計STEM教師既需要要保持對各各個教學環環節的控制制、管理、、幫助和指指導，又需需要從課堂堂主角變為為幕后導演演，成為學學生意義建建構的幫助助者、促進進者。針對學生問問題解決過過程中可能能遇到的困困難，教師師提供起支支撐、承載載、聯結等等作用的支支架，是確確保學生在在最臨近發發展區內進進行學習并并解決問題題的關鍵。。典型的支架架包括:情境型支架架，設置情情境幫助進進入學習;問題型支架架，創設問問題情境，，引發思維維;實驗型支架架，演示實實驗、學生生實驗、家家庭實驗等等;信息型支架架，包括教教師已有知知識、網絡絡知識、材料等;知識型支架架，主要是是提供評價價和產生新新的經驗和和信息的框框架;程序型支架架，是指做做事的順序序;策略型支架架，指在不不同教學條條件下，為為達到不同同教學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;訓練性支架架指通過指指導和練習習強化學生生認知理解解，提升學學生學習能能力。5．學習活活動設計學生是在完完成STEM教育項目過過程中獲取取知識、認認識客觀世世界的，認認知與學習習發生在完完成任務和和解決問題題的過程中中，是通過過學習活動動這一中介介體完成的的。STEM學習活動設設計，就是是教師根據據教學目標標、教學內內容、教學學情境靈活活選擇和設設計學習活活動，讓學學生通過參參與活動進進行學習。。6．學習評評價設計教學評價包包括形成性性評價和總總結性評價價。形成性評評價偏向向于使用用量表、、行為觀觀察和知知識測驗驗等形式式了解階階段性的的教學成成果和存存在問題題，及時時對教學學實施方方案進行行修改、、完善。。總結性評價價一般安排排在教學活活動告一段段落后，為為檢驗學習習效果是否否達到預期期的教學目目標而進行行的評價。。7．總結與與強化練習習項目結束后后需要適時時進行教學學總結，促促進學習者者將零散的的知識系統統化。教學學總結可以以由教師獨獨立進行，，也可以采采取教師指指導下學生生小組合作作匯報等形形式進行。。完成教學總總結后，教教師應根據據小組評價價和自我評評價結果，，為學生設設計一套可可供選擇并并有針對性性的補充學學習材料和和強化練習習。8．項目方方案試用與與改進項目實施過過程中，一一方面要嚴嚴格按照設設計的方案案進行實施施，確保教教學方案的的執行;另一方面，，要根據現現實教學條條件和形成成性評價的的結果不斷斷修訂設計計方案，保保證靈活性性。四、從STEM教育到STEAM教育STEAM教育用跨學學科的方法法教授科學學、技術、、工程、藝藝術和數學學方面的知知識，引導導學生適應應不斷更新新的專業知知識和快速速變化的社社會生活。。STEAM教育的理念念可以概括括為:以數學為基基礎，通過過工程和藝藝術解讀科科學和技術術。STEAM教育支持學學生以學科科整合的方方式認識世世界，以綜綜合創新的的形式改造造世界，培培養他們解解決問題的的創新能力力。STEAM教育主要以以基于項目目的學習、、問題的學學習為主要要教學(學習)整合的方式式認識世界界，以綜合合創新的形形式改造世世界，培養養他們解決決問題的創創新能力。。STEAM教育主要以以基于項目的學習習、問題的的學習為主主要教學(學習)方式，引導導學生通過過合作與實實踐，完成成主題項目目和解決生生活中遇到到的難題。。作為一種種超越傳統統的教育模模式，STEAM教育可以縮縮小學生現現有知識技技能與職業業所需知識識技能間的的差距，提提升學生的的就業竟爭爭力。STEAM教育育在在原原有有STEM教育育基基礎礎上上加加入入了了藝藝術術，，有有助助于學生生從從更更多多視視角角認認識識不不同同學學科科間間的的聯聯系系，，提提高高自自身身綜綜合合運運用用知知識識解解決決現現實實問問題題的的能能力力。。藝術術‘‘`A”包包含含較較少少’’一一泛泛的的人人文文藝藝術術科科目目，，涵涵蓋蓋社社會會研研究究(socialstudies)、語語言言(language)、形形體體(physical)、音音樂樂(musical)、美美學學(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/寫能能力力‘‘Reading/Writing’’)}STEAM教育育的的內內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點。。在在STEM和STEAM教育育的的熱熱潮潮下下，，STREAM(科學學、、技技術術、、讀讀/寫、、工程、、藝藝術術和和數數學學)教育育應應運運而而生生。。事事實實上上，，強強調調讀讀寫寫能能力力是是科科學學、、工程和技技術教教育的的重要要組成成部分分，目目的是是使高高素質質令業業人士士能夠夠勝任任撰寫寫報告告、實實驗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認可，，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實需需要、、具有有終身身學習習效能能的STEAM教育稱稱為““全民民有效效性學學習””。隨著國國際上上不斷斷將STEAM教育運運用于于實踐踐教學學，STEAM教育理理念也也被引引入中中國。。STEAM教育認認為科科學、、技術術、工程、數數學、、藝術術之間間存在在結構構上的的順序序關系系，在在人們們分析析和改改造世世界中中發揮揮著各各自作作用。。在STEAM教育中中，科科學支支持人人們認認識世世界的的規律律;工程與技技術支支持人人們根根據社社會需需求改改造世世界;藝術幫幫助人人們以以美好好的形形式豐豐富世世界;數學則則為人人們發發展與與應用用科學學、工程、藝藝術和和技術術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的的前提提下才才可以以理解解科學學，只只有理理解了了藝術術和數數學后后才能能從事事工程的研研究與與開發發。我我們聚聚焦在在如何何分析析不同同學科科間知知識的的聯系系，探探討它它們在在現實實世界界中的的應用用，而而不是是關注注某些些知識識是否否屬于哪個研研究領領域。。STEAM教育不不是將將重點點放在在某個個學科科上，，而是是放在在引導導學生生采用用學科科融合合的學學習方方式，，運用用跨學學科思思維解解決現現實問問題。。藝術加加入科科學、、技術術、工程、數學教教育中，是是對這四類類課程的良良好補充，，能幫助學學生優化不不同學科知知識的理解解與應用。。例如，““聲音”具具有影響和和傳授知識識的效能，，學生運用用溝通和語語言的藝術術能更好地地實現知識識共享;通過美術，，學生能更更好地了解解過去和現現在的文化化和美學;學生了解人人性、道德德、自由和和藝術等知知識，有助助于理解社會發發展。STEAM教育將人文文藝術中的的“誰來做做”和“為為什么這樣樣做”(WhoandWhy)加入到STEM教育領域的的“做什么么”和“怎怎么做”(WhatandHow)中，讓人和和倫理道德德在創新過過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學生的演繹繹與歸納等等邏輯思維維能力，還還能培養學學生養成解解決現實問問題所需的的靈活性和和適應性，，使他們具具備跨文化化交流能力力。STEAM教育讓學生生遠離碎片片化的知識識和死記硬硬背的過程程，引導學學生聯系不不同學科之之間的知識識，不斷提提升學生的的邏輯思維維能力、問問題解決的的創新能力力、同伴之之間的合作作能力，以以及自我實實現的激勵勵能力。因因此，STEAM教育有利于于培養具有有創造和革革新精神的的全面發展展的人，支支持他們成成為未來發發明家和創創造者。STEAM教育框架(見圖1)中，最頂層層的是最終終目標(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級(MultidisciplinaryLevel)，強調STEAM教育支持學學生以跨學學科的方式式發現和解解決問題;第三層是STEM加藝術(STEM+A)，強調藝術術對各個學學科的滲透透;第四層是學學科層，主主要探討科科學、技術術、工程、、藝術和數數學等學科科間的聯系系;最底層是具具體內容層層(ContentSpecificLevel)，主要是科科學、技術術、工程·藝術和數學學等學科的的相關課程程。例如，，科學學科科包括物理理、生物、、化學、空空間和地理理科學等。。STEAM教育針對學學生目前的的學習需要要和未來的的工作需要要，通過問問題導向的的項目實踐踐，實現多多個學科之之間的整合合，為學生生提供體驗驗創新、獨獨立思考和和團隊協作作的機會。。盡管STEAM教育提供多多種方式支支持學習，，但學生仍仍需要對個個人學習負負責，需要要不斷發揮揮自身的能能動性和創創造性。STEAM教育的教學學不以傳授授知識為主主要任務，，而以培養養學生的問問題解決能能力和創新新能力為目目標。相對對于傳統的的教學活動動設計，STEAM教學堅持以以學生為中中心。教師師不僅告訴訴學生怎么么做，而且且引導學生生體驗解決決實際問題題的過程，，在探索中中開啟學生生的創造力力。為了培養創創新型人才才，教師應應該鼓勵學學生去質疑疑和反思，，而不是依依賴死記硬硬背;引導學生面面向問題去去創新，而而不是強調調簡單應用用。為此，，STEAM教育的教師師需要科學學安排教學學過程，即即要做什么么(活動的目的的)、用什么做做(設備、要素素和材料等等)以及達到什什么效果(學生發現了了什么、收收獲了什么么)等。為了提提高STEAM教學的有效效性，我們們根據STEAM教學流程，，設計了STEAM教育教學過過程卡。STEAM教育的教師師應根據學學生特征，，開展不同同學科、不不同課程之之間的融合合，并注重重通過項目目活動帶動動課程的整整合，培養養學生的STEAM素養(科學、技術、、工程、藝術術、數學等素素養)和解決問題的的創新能力。。STEAMSTEAM教育育中中，，教教育育工工作作者者需需要要學學習習新新的的知知識識，，獲獲得得所所需需的的教教學學經經驗驗，，不不斷斷提提高高教教學學設設計計能能力力。。教教育育工工作作者者應應該該在在引引導導學學生生““了了解解自自己己””和和““如如何何進進行行團團隊隊協協作作””等等基基礎礎上上，，幫幫助助學學生生掌掌握握如如何何進進行行互互動動、、成成為為小小組組成成員員、、如如何何開開展展團團隊隊合合作作等等知知識識。。這這些些活活動動涉涉及及基基本本的的寫寫作作、、科科學學運運用用詞詞匯匯和和行行為為調調查查等等，，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實施施。。作為教育工工作者的核核心人員，，教師應根根據學生興興趣和不同同學科知識識的特點，，面向現實實問題設計計跨學科項項目活動，，采用不同同的教學方方式和個別別化教學，，并不斷增增強現實問問題、課程程內容、活活動設計、、能力培養養以及未來來工作之間間的聯系，，引導學生生在問題解解決過程中中提高創新新能力。STEAM教育立足足于實際際問題，，鼓勵學學生通過過協作和和實踐完完成項目目、解決決問題，，有助于于培養學學生的綜綜合素養養和問題題解決能能力，形形成具有有創新能能力的優優秀人力力資源，，而人力力資源的的培養為為科學伎伎術水平平的提升升起到了了推動作作用，因因此STEAM教育正在在成為技技術創新新的重要要驅動力力。盡管管不是所所有學生生都能進進入STEAM行業，但但其他行行業正變變得越來來越依賴賴STEAM技能。幾幾乎所有有職業要要求學生生精履STEAM教育所培培養的能能力。中國要開開展STEAM教育，建建議在教教授課程程時應將將STEAM看作是提提升創造造力的方方法。例例如，對對于其中中的藝術術教育而而言，STEAM教育的目目的不是是教藝術術，而是是讓學生生懂得如如何在現現實生活活中運用用藝術，，不斷完完善目前前的生活活方式和和所在的的現實世世界。應當將教教育輔助助人員融融入STEAM團隊，包包括:1)指導人員員，他們們要幫助助學生了了解自己己的興趣趣和愛好好，指導導他們選選擇符合合職業目目標的課課程，引引導他們們實現自自身技能能和興趣趣與未來來職業的的匹配;2)圖書館館管理理員/媒體專專家，，他們們要幫幫助學學生尋尋找信信息、、查詢詢教育育專家家，以以及為為學生生STEAM教育項項目的的作品品展示示提供供空間間，讓讓學生生看到到大家家在做做什么么、怎怎么做做的，，以及及引導導學生生如何何借鑒鑒他人人成果果改善善自己己的產產品或或者方方案;3)信息/教育技技術人人員，，他們們要改改善STEAM教育中中技術術應用用的過過程和和方法法，優優化師師生教教學，，并對對如何何購買買與使使用新新興教教育技技術提提出建建議。。為促使使STEAM教育取取得更更好的的效果果，建建議:1)每個學學校應應配備備一名名STEAM認證協協調員員。作作為課課程專專家、、申請請撰寫寫人和和社區區聯絡絡員，，這些些協調調員應應精通通職業業規劃劃、基基于問問題的的學習習、課課程整整合等等相關關知識識，熟熟悉教教育、、科學學、技技術、、工程程、藝藝術、、數學學等學學科間間的聯聯系;2)學校應當當根據技技術教育育的相關關國家標標準設計計STEAM教育主題題;3)采購設備備與設計計課程應應具有可可持續發發展的視視野，既既要基于于STEAM教育的現現實狀況況，又能能滿足STEAM教育的未未來需要要;4)實現信息息技術與與STEAM教育的深深度融合合，采用用翻轉課課堂等方方式開展展教學活活動。五、中國國STEM教育白皮皮書（2029創新行動動計劃））第一，促促進STEM教育政策策頂層設設計。STEM教育是培培養創新新人才的的一個重重要途徑徑，對國國家未來來發展具具有不可可忽視的的重要作作用，因因此在國國家層面面進行相相應的頂頂層設計計甚為關關鍵。以以美國為為例，近近三十年年來，美美國政府府連續發發布多項項關于發發展STEM教育的指指導性文文件，并并在資金金保障、、社會參參與、項項目設計計等方面面給予大大力支持持，培養養了大批批STEM教育方面面的人才才，為美美國經濟濟發展做做出了重重要貢獻獻。目前前創新驅驅動已經經成為我我國的一一個重大大戰略，，我們行行動組，，愿與社社會各界界一道，，推動STEM教育政策策的頂層層設計，，助力這這一戰略略的全面面實施。。第二，實實施STEM人才培養養暢通計計劃。構建起良良好的STEM人才培養養體系，，才能真真正實現現國家人人才建設設的可持持續發展展。對于于中小學學生，要要注重培培養學習習STEM的興趣，，奠定必必要的基基礎；對對于職業業學校學學生，要要引導樹樹立工匠匠精神，，強化STEM技能技技術訓訓練；；對于于大學學生，，要鼓鼓勵積積極投投身STEM領域，，提高高科技技創新新能力力和就就業創創業能能力。。總之之，要要完善善STEM教育課課程教教學體體系，，促進進各學學段STEM教育的的有效效銜接接，進進一步步優化化STEM教育活活動，，提高高相關關活動動的吸吸引力力、科科學性性和教教育質質量，，為每每一位位學生生參與與STEM活動提提供保保障。。第三，，建設設資源源整合合和師師資培培養平平臺。。我們將將組建建學校校發展展共同同體，，推選選優秀秀學校校擔任任牽頭頭學校校，定定期組組織開開展研研討活活動，，加強強校際際之間間的溝溝通與與交流流，促促進資資源共共建共共享。。加強強具有有跨學學科背背景的的師資資力量量的培培養，，尤其其是針針對STEM教育相相對落落后地地區和和群體體的師師資培培訓，，幫助助他們們獲得得多學學科STE