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什么是STEM教育？
STEM的概念
STEM 是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四门学科的简称，强调多学科的交叉融合。STEM 教育并不是科学、技术、工程和数学教育的简单叠加，而是要将四门学科内容组合形成有机整体，以更好地培养学生的创新精神与实践能力。
STEM的特点
融合的 STEM 教育具备新的核心特征:跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作、设计性、艺术性、实证性和技术增强性等。
（1）跨学科：跨学科意味着教育工作者在 STEM 教育中， 不再将重点放在某个特定学科或者过于关注学科界限，而是将重心放在特定问题上，强调利用科学、技术、工程或数学等学科相互关联的知识解决问题，实现跨越学科界限、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的教育目标。
（2）趣味性：STEM 教育强调分享、创造，强调让学生体验和获得 分享中的快乐感与创造中的成就感。有的项目还把 STEM 教育内容游戏化(将游戏的元素、方法和框架 融于教育场景)，因为将基于探索和目标导向的学 习嵌入游戏中，有利于发展学习者的团队技能、教授 交叉课程概念和负责的科学内容主题，可以得到更 多、更理想的教育产出。
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（3）体验性：STEM 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。 STEM 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。
（4）情景性：STEM 教育强调把知识还原于丰富的 生活，结合生活中有趣、挑战的问题，通过学生的问题解决完成教学。STEM 教育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。
（5）协作性：STEM 教育具有协作性，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。STEM 教育中的问题往往是真实的，真实任务的解决离不开其他同学、教师或专家的合作。在完成任务的过程中，学生需要与他人交流和讨论。
（6）设计性：STEM 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。
（7）艺术性：STEM 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。
（8）实证性：，STEM 教育 不仅要注重科学的实证性，更强调跨学科情景中通 过对问题或项目的探索，培养学生向真实生活迁移 的科学精神和科学理性。
（9）技术增强性：STEM 教育强调学生要具备一定技术素养，强 调学生要了解技术应用、技术发展过程，具备分析新 技术如何影响自己乃至周边环境的能力。
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STEM教育重在培养学生的四种素养
第一，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，主要包括三大领域：生命与卫生科学、地球与环境科学、技术科学。
第二，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。技术是对自然环境的革新与改造以满足人们的现实需要。
第三，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。
第四，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。
STEM课程的跨学科整合模式
STEM教育要求四门学科在教学过程中必须紧密相连，以整合的教学方式使得学生掌握概念和技能，并运用技能解决真实世界中的问题。如何将四门独立学科知识紧密关联实现整合，有三种取向：
(1)学科知识整合取向
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分析各学科最基本的学科知识结构，找到不同学科知识点之间的连接点与整合点，将分散的课程知识按跨学科的问题逻辑结构化。将各学科内容改造成以问题为核心的课程组织，通过序列化的问题有机串接起各学科知识，使课程要素形成有机联系和有机结构。
知识整合取向模式一般采用基于问题的学习模式，强调把学习设计在复杂、有意义的问题情境中，通过学生合作解决嵌入于真实情境中的问题或与真实世界相关的问题，促进学生对所学知识的理解与建构，从而习得隐含于问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。它可以使学生通过体验知识获得的过程，促进学生元认知能力的发展，通过应用知识解决问题达成对知识的灵活掌握，并能对知识进行社会性、情境性的迁移运用。解决问题的目的是为了掌握蕴含于问题之中或支持问题解决的知识，问题是多学科知识融合的交叉点与整合点，是触发学生学习与探究的触发器，是创新学习的载体。一般来说，问题解决的过程不会持续很长，具体开展的方式方法也会多样化，比如Web Quest网络探究、5E教学法、研究性学习等。
(2)生活经验整合取向
注重知识的社会功能，也就是基于学习者的需求，以第三次工业革命为代表的知识经济社会所必须的知识与技能为核心整合多学科知识，然后以项目设计与实施为载体，将学术性的学科知识转化为可解决实际问题的生活性知识。基本做法是从儿童适应社会的角度选择典型项目进行结构化设计，让学习者在体验和完成项目的过程中，习得蕴含于项目之中的多学科知识与技能，或从改造和完善现有社会的角度，选择挑战性项目。
这种课程整合方式强调社会实践活动以及社会问题解决能力的培养，强调多学科知识融合到真实的社会性项目中，在项目活动中寻找各学科知识的整合点。因此，项目的过程分析、活动设计等社会分析是核心。
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生活经验与社会取向课程整合模式一般采用基于项目的学习模式，以实践性的项目完成为核心，将跨学科的内容、高级思维能力发展与真实生活环境联系起来。项目学习一般以开发最终作品或“人工制品”为出发点，在教师的指导下，学生按自己的设计思路，采用科学的方法完成作品设计。作品设计是项目学习贯穿的主线和驱动力，学生在完成作品的过程中进行检索、讨论、演算、设计、观察等学习活动，并解决一个或多个问题，从而获得知识和技能。作品制作是这种学习的重点，但更为重要的是学生在制作作品过程中获得跨学科的知识和技能，并获得创造性运用知识的社会性能力。
基于项目的学习并非只强调学科知识的掌握，还侧重对教材内容以外知识的体验与经历，旨在丰富学生对事物的认识，注重生活经验知识的增长。整个学习过程应真实可信，是反映真实情境和现实生活的体验性活动，体现将学术性学科知识转化为生活经验知识价值取向。
(3)学习者中心整合取向
这种模式不强调由教师预设问题或项目，而由学习者个体或小组调查、发现问题。它不仅强调解决问题能力的培养，还强调发现问题的创新能力，是一种依据学习者需求，以学习者生活经验为基础寻找各学科整合点的模式。它强调学习者成就感与自我效能感，强调学生好奇心与兴趣的维护与保护，强调分享、创造的愉快。在理念上，它清晰地体现了教育的人本主义思想。
学习者中心取向整合模式采用学生主导项目的方式，学生以个人或小组为单位提出任务，任务内容需要学习并运用跨学科知识。学生在项目问题解决过程中，教师发挥协调、指导、检查、监督、计时和评价作用。其优点在于能力较强的学生可以摆脱传统的结构化课堂教学对个人学习与设计活动的约束，能更好地发挥个人能力;缺点在于能力弱的学生会
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对学习过程中的自由度不适应，需要教师更多的指导;同时由于项目任务非结构化，所以很难实现对学生技能最终结果的全面评估。
学习者中心取向整合模式强调创设学习者可以主动介入、研究与发现的丰富教育环境，让学生在蕴含丰富STEM知识的环境中进行交互、探究与发现，创造意义、学习知识，在建构性的环境设计中寻找蕴含STEM知识的整合点。
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