STEM教育的定義與內涵探析

田進梅

摘要：STEM教育對一國的重大意義為全世界所認可，因此，STEM教育得到眾多國家、機構和學者的研究和實踐，成果令人矚目。但是STEM教育本身仍然存在爭論。辨析STEM教育必須厘清STEM教育內涵、STEM教育中的四門學科以及STEM素養。

關鍵詞：STEM教育;科學;內涵

一、STEM中的科學、技術、工程與數學

STEM中的技術指能帶來經濟效益的科學知識，比如制造一種產品所需要的系統知識，具體指為滿足人們的現實需要而采取的手段和方法，即規范化的技能和技巧，以及實現技能、技巧的工具或設備，是人類能力的延伸，是改變世界的力量，是對自然環境的革新與改造。技術的根本職能是控制和改造客觀世界?，F代技術則是科學應用于生產過程的中介。工程課程基于項目，整合多門學科的知識。技術和工程是在尊重自然規律的基礎上，控制和利用自然界，解決社會問題，改造世界。技術與工程共同以數學作為基礎性的工具。生活中大多數問題需要應用多種學科的知識來共同解決。

二、STEM教育的內涵：學科的疊加？還是學科的融合？

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四門學科的簡稱，強調多學科的交叉融合。STEM教育的基本目標是培養學生的STEM素養。STEM素養是比科學素養外延更大的概念，是一種在STEM四門科目相關領域，個體按照自然界和社會運行方式運用知識的能力。通過STEM四門科目的學習，具有創造性解決復雜問題的能力，即具備STEM素養。STEM素養包含科學素養、技術素養、工程素養和數學素養，國際經合組織（OECD）、美國大學入學考試委員會（ACT）、我國教育部高等學校學科教學指導委員會等專業機構對科學素養、技術素養、工程素養和數學素養進行了定義[3]。

三、STEM教育的定義：課程？還是教學理念？

有觀點認為STEM教育是一種課程，不是科學、技術、工程與數學四門學科的簡單總和，而是將四門學科有目的地融合為整體，解決真實世界問題的一門新課程，甚至是跨學科、跨學段連貫的課程群。也有觀點認為STEM教育是一種學習方法和教學策略，通過引導性的教學手段將四門學科融合為整體的方法。隨著對STEM教育的不斷深入研究，還有觀點認為STEM教育應該有更廣泛的涵義，應該加人藝術（Arts）等與創新相關的元素，將STEM教育升級為STEAM教育更符合時代的需求[4]。

（一）STEM教育的起點——基于真實情境的問題解決能力

STEM教育強調讓學生獲得將知識進行情境化應用的能力，同時能夠理解和辨識不同情境的知識表現，即能夠根據知識所處背景信息聯系上下文辨識問題本質并靈活解決問題。只有當學習鑲嵌在運用該知識的情境之中，有意義的學習才可能發生。教師在設計STEM教育項目時，項目的問題一方面要基于真實的生活情景，另一方面又要蘊含著所要教的結構化知識。這樣，學生在解決問題的過程中，不僅能獲得知識，還能獲得知識的社會性、情境性及遷移運用的能力。情境性問題的解決，可以讓學生體驗真實的生活，獲得社會性成長。

（二）STEM教育的學習方式——基于項目式學習

基于項目式的學習方式是STEAM學習的核心方式。在STEAM教育中，學習任務往往是模糊定義的，需要采用項目設計的方式將獨立、分散的各學科知識結合起來，解決現實生活中的復雜問題并落實其跨學科的融合特性。這種學習活動方式，為學習者提供動手做的課堂體驗，將他們學習到的東西用于應對世界重大挑戰，創造、設計、建構、發現、合作并解決問題。協作、交互、分享（表達）、反思、迭代是該類型學習活動的核心要素，因此，基于STEAM的學習是一種動態的學習

（三）STEM教育的終點——培養高階思維能力

STEM教育就是基于真實情境下的學習與真實問題的解決，此過程有探究、調查、設計、討論等活動充分激發學生的積極主動性，而這些活動就是高階思維能力培養的載體，在STEM教育里，學習者都是自主學習和探究，而不是被動接受知識，所以STEM教育理念融入到科學課堂中可以達成全面提升學生核心素養的目標，有助于學生高階思維能力的發展，并促使"思維"逐步走向“精神”，對現代教育事業的發展具有重要意義。

四、結語

由此可見，STEM教育是以真實問題為起點，以跨學科為內容，以項目式學習方法為核心方法，以培養高階思維能力為終點的教學理念。希望在后續的研究中可以融合其他研究方法，實現更科學、更嚴謹的研究。隨著STEM教育在世界范圍的廣泛發展，加之人工智能、大數據的快速發展，培養創新人才對于各國來說都至關重要。希望本文提供的建議和觀點可以給我國STEM教育的研究者以啟示，不斷推動我國STEM教育的發展，以培養出更多的創新創造型科技人才。

參考文獻

[1]陳明選，蘇珊.STEAM教育視角下教育技術學人才培養的思考[J].電化教育研究，2019（3）：27-33.

[2]佚名.STEM教育理念與跨學科整合模式[J].開放教育研究，2015（4）：13-22.

[3]杜文彬.國外STEM教育研究的熱點主題與特點探析[J].電化教育研究，2018（11）：9.