第一篇：stem教育教学设计
基于逆向设计的STEM教育
蒋雄超
1986年，在《本科的科学、数学和工程教育》的报告中，美国国家科学基金会(NSF)首次明确提出“科学、数学、工程和技术教育集成”的纲领性建议。STEM教育逐步进入各国课堂，受到人们的关注和重视。
2017年，中国教育科学研究院发布了《中国STEM教育白皮书》，指出“STEM教育应该纳入国家创新型人才培养战略，是跨学科、跨学段的连贯课程群，是面向所有学生培养综合素质的载体”。
2018年12月，美国政府又颁布了STEM教育“北极星”计划，旨在通过科学、技术、工程和数学教育建立一支强大的人才创新队伍。由此可见，STEM教育作为一种教学思想和策略，已成为培养创新人才的重大举措。
一、STEM教育的现状与存在的问题
尽管STEM教育的意义如此重大，但在当前的STEM教育中，教师通常以演绎的方式安排任务，根据内容设计教学活动，关注活动形式的多样化，导致学生学习内容过于宽泛，知识间缺少有机联系，学习体验华而不实。这都偏离了STEM教育的本质。
（一）重活动，轻知识
STEM教育强调综合运用跨学科、多学科知识以解决现实中的问题，培养学生的创新精神和实践能力。它的本质是用形象、生动的方式，强化多学科、跨学科知识的学习。
然而，对STEM教育的认识偏差，使其呈现活动导向的误区。教师热衷追求多样化的活动，营造活跃的课堂气氛，并没有真正理解STEM教育在培养学生掌握知识与技能并灵活应用方面的作用，忽视学生对问题现象的思考和质疑以及在探究中培养掌握相应知识与方法的能力。
（二）重模仿，轻创新
STEM教育强调实践，是对已有实践导向、创新导向的各类教育样式的继承与发展，如设计、发明、制作等。学生由此获得更多的动手的机会，但它的重点不是让学生掌握某项技能，而是在亲身体验中获取对知识的深层次理解，在此基础上开展创意创新。
但很多时候，这种“做中学”容易异化成手工课，缺少与学习内容相关联的内涵知识分解，让学生被范例牵着走，STEM学习探究仅停留于技能培养与模仿层面，创新能力的培养价值被弱化。
二、基于逆向设计的STEM教育实施框架
STEM教育强调过程的模糊性与结果的明确性，强调多学科融合的实践探究，注重创新精神和实践能力的培养，而传统的授课方式并不能满足学生在STEM教育活动中的体验。因此，借鉴逆向设计理念，开展基于逆向设计的STEM教育，为学生内化知识行为，实现深度理解
STEM教育理念基础上对所学内容进行思辨和创新，为学生有效地将知识与技能用于解决实际问题提供了思路。
基于逆向设计的STEM教育以想要的结果为起点，根据所要求的学习证据和用以协助学生学习的教学活动来达成目标。它的实施框架主要包括明确预期的学习结果、确定达到预期效果的评定证据和安排相关的教学活动三个方面。
（一）明确预期的学习结果
预期的学习结果，即学生在完成STEM学习后应该知道什么，能够做什么，涉及的哪些内容需要深入理解。因此，在基于逆向设计的STEM教育中，教师要对STEM教育主题和学生学情进行分析，明确活动中学生应该知道的知识、具备的技能、值得探究的内容概念等，然后确定符合学生发展的目标。这一环节是逆向设计的关键，具有导向性作用。
（二）确定达到预期效果的评定证据
评定证据是确定学生达到预期学习结果的评价标准和依据，是基于逆向设计的STEM教育的重要特点。这一评估环节在了解学生反馈的基础上能够进一步指导后续教学，确保教学活动与学习目标相匹配，并使教师的教与学生的学以预期的学习结果为中心。总的来说，它要以兴趣激发、问题识别、实践操作、问题解决、合作交流等作为评价维度，为教师开展有效的STEM教育提供证据。
（三）安排相关的教学活动
明确结果和合适的评估证据后，教师设计和安排教学活动，选择相应的教学策略和方法。通过引导性问题，让学生找寻问题本质，获得真正理解且利用跨学科知识解决问题的能力，培养学生在不同情境中灵活应对问题的能力。
例如，采用基于问题的探究学习、基于项目的问题解决学习等方式，确保学生所学的是主要概念和原理，而不仅仅是孤立的知识。
三、基于逆向设计的STEM教育学习样态
基于逆向设计的STEM教育实施框架，在具体学习环节中，通过先行明确教学目标、评价标准和评价方式，再逆推教学活动设计，抓住关键问题并挖掘学科核心概念和知识，最终促进STEM教育学习目标的达成。
（一）明确达成目标
在基于逆向设计的STEM教育初始，教师要从学生的立场出发，让学生明确需要达到的目标、期望完成的任务、所学内容的价值等，并视情况安排检测学生学情。
例如，在“投石机”的目标设置中，外层表示学生应当熟悉的内容，不需深入探讨，只需大概了解;中间层表示学生应掌握的必备知识(概念、原理)和技能(过程、策略和方法)，是学生达成目标的前提;内层则表示学生应深入理解的内容，是学习的核心(如图1)。
（二）激发学习意愿
STEM教育往往由真实问题来驱动，问题是基于逆向设计的STEM教育的关键。目标确立后，教师应在教学活动中充分利用和主题密切相关的核心问题或真实情境任务激发学生的学习意愿，引导学生主动思考，提高参与度。
例如，“投石机”一课中，播放投石机攻城的视频之后，教师通过问题判断学生对什么是投石机是否有了大概的认识;随后开展实物观察，了解构成投石机的各部分及它们的作用，建立初步的设计观念;最后，利用材料尝试搭建结构，在稳定性、弹性、韧性、杠杆撬动等任务体验中，体会投石机整体与部分的关系，激发学生深入探究的热情。
（三）深化探究主题
一个优秀的STEM教育活动，体现的是学生像科学家一样思考，像工程师一样解决问题，主动发表见解、观点，在逐步探究中深化对知识的理解。因而，教师在基于逆向设计的STEM教育中，需要思考帮助学生更好掌握基本知识、探究核心问题、优化学习表现的方法。
无论采用哪种方法，其设计都应以教学目标为依据，根据教学目标设置评价任务，预期学生应有表现开展教学，教学目标、评价任务、预期表现和教学活动的每一点都是对应的。如此，学习才能成为发现证据的过程，评价嵌入学习过程，不断促进目标的达成。表1是“投石机”一课中确定达到预期效果的评定证据和教学活动。
表1
“投石机”中确定达到预期效果的评定证据和教学活动
（四）反思学习过程
STEM教育强调学习过程中知识的累积和技能的获得。因此，基于逆向设计的STEM教育反思，重点在于对学习活动过程的检测和诊断。当完成STEM学习后，教师需要为学生提供反思和再思考的机会，利用反思进一步改善学生的学习并系统梳理知识。
一是过程的反思，如自身参与活动的积极性、小组间的合作交流、归纳整个证据收集过程和数据分析过程的方法等；
二是结果的反思，如作品的质量、设计要求的达成、问题解决的方法等。
在对过程与结果反思的基础上，教师指导学生通过撰写报告、反思日志等方式，总结成败得失，提升个体经验，并根据同伴及教师提出的反馈和建议改进，获取更好的问题解决方式，培养问题发现能力。
（五）展评学习所得
评价是教学设计中必不可少的环节。明确的评估标准和反馈，可以帮助教师根据学生学习情况调整教学设计，使学生更加明确学习目标，改进不足。
以教学目标为依据，采用良好的量规评价，是优化教学设计提高基于逆向设计的STEM教育效果的重要举措。它主要包括对学生表现进行评价的指标、评分等级及评分描述等内容。表2是“投石机”一课的量规评价。
表2
“投石机”一课的量规评价
STEM教育的开展，顺应当今快速发展的社会对人才的需求，是提升国家实力的重要途径。采用逆向设计的STEM教育，改变了提出问题、实践操作、评价交流的传统STEM教育模式，在“以终为始”理念的指引下，实现“教、学、评”一体化，为学生真正理解和运用知识，达成问题解决能力和创造力的培养目标提供了载体，也为教师切实开展STEM教育提供了有效支持，助力实现STEM教育效果的最优化。
注：本文系浙江省教育科学规划2018研究课题“创客教育：基于设计性学习的‘双轨共进’模式创生研究”(课题编号：2018SC162)阶段性研究成果。
(作者系浙江省嘉兴市南湖区余新镇中心小学高级教师，浙江省浙派名师培养对象)
第二篇：系统化培养优质STEM教师，看《STEM课程设计与案例分
析》
STEM教育最初源于美国对于理工人才的需求，发展至今已超过30年，逐渐成为当今国际为探索21世纪人才培养的教育理念，我国教育部在2015年5月《十三五规划纲要》首次提出探索STEM创新教育模式，将其纳入教学改革重点。并于2017年首次把STEM概念融入课程标准，由此STEM教育成为我国教育界讨论的热门话题，同时也是全球创新人才培养的发展趋势。
现阶段我国的STEM教育进入蓬勃发展阶段，虽然许多学校都在探索STEM教育的推进方式，但是并没有形成完整的系统方案，在课程实施中最缺乏的就是STEM师资，即系统的STEM职前教师培训方案和线上线下相结合的STEM在职培训。因此《STEM课程设计与案例分析》MOOC课程孕育而生。本课程由国内STEM教育专家江丰光博士依据国内对STEM教育的认知现状和需求调研成果而研发，主要介绍了STEM课程的教学理论知识、STEM教学教法、STEM案例分析以及STEM的相关资源等，是国内第一门针对STEM教育系统设计的MOOC课程。其从理论基础到国内外课程案例观摩分析，让学习者在名师带领下深入了解STEM教育，掌握STEM课程设计精髓。课程提供的全球STEM相关工具、网站、期刊等信息资源也为教师自主设计和实施STEM课程提供参考。 针对现阶段我国的STEM教育缺乏系统的STEM职前教师培训方案，和线上线下相结合的STEM在职培训。《STEM课程设计与案例分析》这门课程能填补这一缺陷。 课程目录如下：第一章
STEM 教育理论知识 第一节
何为 STEM 教育第二节
STEM 教育的起源与发展第三节
世界各国的 STEM 教育政策第四节
为什么要发展 STEM 教育第二章
STEM 教育教学教法 第一节
STEM 教学教法之 PBL第二节
STEM 教学教法之 6E 教学法第三节
工程教育教学模式第四节
STEM 教学评估第三章
STEM 教育案例分析 第一节
教室内的 STEM 教育案例分析第二节
馆校结合的 STEM 教育案例分析第三节
学习共同体的 STEM 教育案例分析第四节
给在职和职前教师与教育部门的 STEM 教育建议第四章
STEM 教育相关资源 第一节
国外 STEM 教育专家的教学建议第二节
STEM 教育的工具使用第三节
STEM 教育的网站资源第四节
STEM 教育期刊与书籍
名师简介：课程主讲人江丰光博士，台湾高雄师范大学工业科技教育系教育科技组博士，台湾大学博士后研究。现职为上海师范大学教育学院教育技术系特聘教授,曾任职北京师范大学教育学部教育技术学院副教授。国际研究经验丰富，公费至日本东京工业大学教育工学研究室、德国伊尔梅瑙科技大学计算机科学所,录取美国麻省理工学院访问学者。荣获第六届全国教育硕士优秀教师、北京师范大学京师英才一等奖,励耘优秀青年教师, 校级优质课程优秀奖等奖项。研究领域为 STEM 教育、信息技术创新教学、学习空间与未来教室等研究。目前担任哈萨克斯坦教育科学部,国家科学与技术评估中心项目外审专家,英国教育技术期刊British Journal of EducationalTechnology (SSCI) 编辑委员与国际工程教育期刊(International Journal of Engineering Education, SCI)客座主编、19本国际英文期刊(包含 SSCI、SCI、EI 等)审稿委员。2013 年获邀世界奥林匹克机器人竞赛顾问委员会委员(World Robot Olympiad, Advisory Council)至今。只有跨学科经验与课程开发能力的教师，才能带动且影响课程的变革。这需要我们的一线老师能够结合本土课程标准与学科整合，设计能力与专题导向的项目学习，让学生能够在STEM课程中培养出能带走的能力!——江丰光博士
有效提升教师能力，推动STEM教育发展是这门课程开发的初衷和期望，希望《STEM课程设计与案例分析》可以帮助更多人。我们将持续深耕STEM教育领域，支持和推动中国STEM教育持续发展。——广州翔远STEM教育事业部负责人
封文婷
MOOC公益课程赞助商
第三篇：美国STEM教育报告（下）
摘要：在未来的岁月里，教育者将不断的研究，将科技与课堂融为一体，提高学生的数学和科学成绩，美国的教育体系也将从中获益。联邦及各州政府应该制定和公布可以推动相关学科学习的预算。未来的学校将会拥有一个全新的改观。
STEM教育的未来：改革在即
在未来的岁月里，教育者将不断的研究，将科技与课堂融为一体，提高学生的数学和科学成绩，美国的教育体系也将从中获益。联邦及各州政府应该制定和公布可以推动相关学科学习的预算。未来的学校将会拥有一个全新的改观。
与学校建立良好关系
宾夕法尼亚州立大学以基于实地的研究为己任，以便清楚地了解STEM课堂教学的现状。负责研究生学习、研究，以及教师专业发展的副院长罗伯特.亨德里克森说，“我们注重发展与学区内学校的良好关系，为课程和参考资料的互通大开通道，有了这些急需的资源，我们就能更好的分析和认识不同的STEM学科教学内容产生的影响”。
现在，更多的课堂参与将会带来更多影响课堂体验的机会。 “我们懂得，探索与实践之间有着一种强大的共生关系。在我们实地研究的过程中，我们研究教师如何教，学生如何学，与此同时，我们还将扩大研究范围” ，亨德里克森说。
让研究成果落实到教育领域
不久的将来，中大西洋地区的基础教育教师将能够轻松的接触到研究人员关于授课和学习的快速解答。
今年早些时候，宾州州立大学与罗格斯大学和三家咨询机构一起，与美国教育部共同签订了一个3400万美元的合约，计划建立新的中大西洋地区教育实验室(Mid-Atlantic Regional Education Labora-tory)。实验室位于教育学院内，将会帮助教师回答他们关于如何提高学生学习的问题。
>边栏：对话斯基普.范内尔(全美数学教师协会主席、宾州州立大学校友)
弗朗西斯.斯基普.范内尔毕业于宾州州立大学教育学院，是1972届课程与教学–数学教育博士。自1976年以来，他一直担任马里兰州迈克丹尼尔大学的教育学教授。2006年，他成为全美数学教师协会(National Council of Teachers of Mathematics)的主席，任期两年，将于一年之后卸任。布什总统最近任命他成立全国数学专家组，他也将成为美国国家数学教学委员会(United States National Commission of Mathemat-ics Instruction)的主席。
教育学院：您认为美国在数学方面落后吗?
范内尔：我认为这确实是一个问题。在国家教育发展评估(National Assessment of Educational Progress)中，全国小学生的数学成绩比以往的分数都要高，并且高分和低分之间的落差也在减少。当我们进行国内外对比时，我们发现，我国的四年级学生完全具备竞争力。但是在八年级成绩开始下降，到了高中成绩急剧下滑。我们真的需要明白，在这些年级之间到底发生了什么，尤其是高中阶段。
教育学院：全美数学教师协会计划如何攻克这些问题呢?
范内尔：我们主要朝三个目标努力：
作为一个国家，我们确实需要更强的竞争力。
我们需要更多的数学专业的大学生，他们将会成为下一代工程师和数学家，更重要的，成为数学教师。
我们需要发展下一代教师和家长，他们需要重视数学，把它视为一个专业，一个职业的选择，并且，坦白的讲，要把数学看作一个重要的学科。
教育学院：我们如何吸引更多的教师来教数学?
范内尔：当教育学学生认为数学是一个选择时，我们必须与他们保持密切的沟通。数学和科学教育学的学生常常会发现，在他们的伙伴们晚上和周末出去消遣的时候，他们却必须要埋头学习。毕业之后呢，他们常常看到的，又是他们的这些伙伴会赚更多的钱。
我们需要尽早的与这些新教师保持密切的联系，为他们提供专业发展的机会，并帮助他们处理各种问题，诸如课堂管理和学生多种多样的需求等。全国有一半的教师在头5年职业生涯中离开本行业，头3年的离开率是30%。数学和科学教师的离职率更高，因为他们能够轻松的在其他领域被雇用，并且赚更多的钱。
我们必须付给教师更多的薪酬，但这不只是钱的问题。从历史的角度来说，我们给教师的报酬一直很低，这是我们文化的一部分。教师按付出获得报酬，并在别人家里寄宿，但在世界其他国家，教师是被尊敬的。
教育学院：教育类院校该怎样做来解决这些问题呢?
范内尔：教育类院校是培养教师的本体。他们的教育应该是每时每刻的，在早期给予希望，创造机会，帮助他们从一开始就与学生建立良好关系。但我们必须要小心，不要改变教师的本职工作，而只是让他们在教室里围着孩子转。
教育类院校还应该充分解决教师的教学本职与学生的学习本职的关系问题。确保问题解决的深度和健全性。
教育类院校还必须为教师提供专业发展的平台，从职前开始一直贯穿他们的职业生涯。许多大学已经有了尝试。无论是我们的机构，迈克丹尼尔大学，还是宾州州立大学，都有了非常成功的方案，包括教师专业发展学校。我们不光要只针对职前教师开展工作，还要为教育学校的导师提供发展机会。
地区实验室的覆盖范围延伸至4个州，生活在这些地区的专家们第一时间接收并汇总该地区的教师和行政部门提出的问题，然后将学校的重点问题和需求提交给实验室的研究人员。 “这些学校的需求将会引导我们的研究”，主管外联、技术、国际项目的副院长，实验室主管凯尔.佩克说，“当这些问题可以通过现有的研究来回答时，我们将努力给出更快，更高质量的回应”。
如果实验室还没有能够回应一些重要问题的研究，那么我们也会开展相关的试验性研究。目前正有一个计划，就是研究25所学校的50个初级代数课堂，判定教师的发展是否更严密，教学任务是否现实，是否能实际地保证学生的兴趣，提高学生的学习成绩。
尖端技术的运用
到2009年，每个高中学生的课桌上都有一台笔记本电脑，这是宾夕法尼亚州州长爱德华.伦德尔的美好愿景。在2006年早期，他给州立法机构的《未来的教室》提案中，伦德尔承诺，每人拥有一台电脑，将会在宾州的每所高中的每一节数学课、科学课、英语课和所有中小学的历史公共课堂上实现。
伦德尔还承诺，随着培养教师使用高科技教学设备，以上学科的每一位教师将拥有一个多媒体电脑，一个智能白板，一个网络摄像机，和其他设备。
“这标志着宾夕法尼亚的学生‘一对一’的电脑使用率，并且我知道，这对我们宾州州立大学设计职前教师培养方案，也具有重要的意义和影响”，佩克说。
教育系统加强科技在课堂中的运用，就像赋予教师一把额外的工具，是必须的。学校科学与技术中心(Center for Science and Technology in the Schools)已经准备开始利用远程教育，来拓展教师专业发展。中心已经开始建立网络研讨会，并且已经制作了一个课程资源的视频，为公众开放。“我们必须坚持利用整合技术来把我们能够影响到的人数最大化”，CSATS主管威廉姆.卡尔森说，“我们尤其对贫困人口感兴趣”。
政府的努力
在布什总统2006年的国情咨文中，他承诺他的美国竞争力计划(American Competitiveness Initiative)“要能够鼓舞整个经济的创新，以及为我们的儿童在数学和科学教育方面，开发一片坚实的教育土壤”。布什政府正在考虑为数学和科学教师提供新的助学金，为数学和科学专业学校、数学和科学教学信息交换中心提供资助，预算还将建立奖学金、研究基金和实习职位，来鼓励学生追求STEM职业。
国家研究委员会(National Research Council)预估，在下一个20年里，将会有大约20万个中级科学和数学教师职位空缺。这些职位，像STEM在商业和研究部门一样，已经习惯地被白人男性所垄断。女性和其他人群在STEM领域被忽视，他们必须被雇用，以填补正在增加的空缺。
在2007-08年，作为不让一个孩子掉队法案(No Child Left Behind)的一部分，关于科学科目的标准化测试将启用。数学和阅读的标准化测试在2年前就启用了，这两个学科已经成为学区试图达到它们发展(Annual Yearly Progress)目标的重点。这些学校的注意力集中在提高学生数学和阅读的表现上，是否会对科学教学产生不利影响还有待观察。
“学校一直全神贯注于阅读和数学的教育，现在，对于提高小学科学教育存在着一个不断增加的压力”，卡尔森说，“忽视科学不再可能了，行政部门必须重视完善科学教育，而不是只为考试做准备”。
张开双臂，迎接未来
未来不会只达到双臂的长度。美国教育系统的所有方方面面都必须调整，以适应日益变迁的科技需求。但是，科学、技术、工程、数学这些学科领域是我们的短缺。STEM教育普及的第一个挑战我们已经输了。那么之后的挑战，就是跟随科技的飞速发展而加快脚步。
(来自：http://issuu.com/tlac_onward/docs/fall_2014_tlac_onward)
第四篇：STEM教学收获感悟范文
【收获感悟】
STEM教学并不是简单地将科学、技术、工程和数学组合起来，它是一种新的教育理念，以项目引领的方式，让学生通过一个项目将学到的零碎的知识与机械记忆过程转变成探究世界相互联系的过程。
与传统科学活动相比，STEM活动考虑到材料预算节约成本，以及实验数据的统计，都在潜移默化的培养学生的数学素养，加深学生对科学概念的理解，促进工程问题的解决。
在搭建桥梁模型的工程中，设计图纸是非常重要的环节，要考虑到桥梁结构、连接方式、材料预算、施工顺序等内容。学生在整个项目的活动过程中，不仅是制作者，更是设计者。每次制作发生改动，都必须先修改设计图，再来制作。把思考的过程在设计图上体现出来，更好的发展他们的技术思维。
这样一个反复迭代的过程让学生亲身经历了科学探究的“复杂”过程，每次的迭代都能产生新的火花，促使学生的思维和技术能力不断提升，学生们不但乐于参与这样的活动,且在整个活动中终保持高度的热情和积极性。
第五篇：STEM教育的九大核心特征
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教育中四门学科的教学必须紧密相连，以整合的教学方式培养学生掌握知识和技能，并能进行灵活迁移应用解决真实世界的问题。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、协作性、设计性、艺术性、实证性和技术增强性等。
跨学科
将知识按学科进行划分，对于科学研究、深入探究自然现象的奥秘和将知识划分为易于教授的模块有所助益，但并不反映我们生活世界的真实性和趣味性。因此，分科教学(如物理、化学)在科学、技术和工程高度发达的今天已显出很大弊端。针对这一问题，理工科教育出现了取消分科、进行整合教育的趋。STEAM教育因此应运而生，跨学科性是它最重要的核心特征。
美国学者艾布特斯(Abts)使用“元学科”(meta-discipline)描述STEM，即表示它是代表科学、技术、工程和数学等学科的统整的知识领域，它们存在于真实世界中，彼此不可或缺、互相联系。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。
趣味性
STEM教育在实施过程中要把多学科知识融于有趣、具有挑战性、与学生生活相关的问题中，问题和活动的设计要能激发学习者内在的学习动机，问题的解决要能让学生有成就感，因此需有趣味性。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。例如，芬兰大学和美国北伊利诺伊大学合作成立了Finnish-US，在K-16阶段开展基于游戏的STEM教育。
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。因此，STEM教育具有体验性特征，学生在参与、体验获得知识的过程中，不仅获得结果性知识，还习得蕴含在项目问题解决过程中的过程性知识。
这种在参与、体验中习得知识的方式对学生今后的工作和生活的长远发展会产生深刻影响。例如，我国台湾学者赖恩莹等利用乐高作为模组教具培养学生有关齿轮、力矩等工程概念。学生通过搭建乐高组件测试相关原理，不仅可以了解物理概念与知识，还在工程设计体验中感受到这些知识的重要作用，将抽象的知识与实际生活连接起来，很好地体现了STEM教育的体验性特征。
情景性
STEM教育具有情境性特征，它不是教授学生孤立、抽象的学科知识，而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。
STEM教育强调知识是学习者通过学习环境互动建构的产物，而非来自于外部的灌输。情境是STEM教育重要而有意义的组成部分，学习受具体情境的影响，情境不同，学习也不同。只有当学习镶嵌在运用该知识的情境之中，有意义的学习才可能发生。教师在设计STEM教育项目时，项目的问题一方面要基于真实的生活情景，另一方面又要蕴含着所要教的结构化知识。
这样，学生在解决问题的过程中，不仅能获得知识，还能获得知识的社会性、情境性及迁移运用的能力。情境性问题的解决，可以让学生体验真实的生活，获得社会性成长。
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。建构主义指出，学习环境的四大要素包括“情境”“协作”“会话”和“意义建构”。
STEM教育的协作性就是要求学习环境的设计要包括“协作”和“会话”两要素：让学生以小组为单位，共同搜集和分析学习资料、提出和验证假设、评价学习成果;同时，学习者通过会话商讨如何完成规定的学习任务。需指出的是，小组学习最后的评价环节以小组成员的共同表现为参考，而不是根据个人的表现进行独立评价。
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。设计出创意作品是获得成就感的重要方式，也是维持和激发学习动机、保持学习好奇心的重要途径。因此，设计是STEM教育取得成功的关键因素。美国学者莫里森认为，设计是认知建构的过程，也是学习产生的条件。
学生通过设计可以更好地理解完成了的工作，从而解决开放性问题。在这个过程中，学生学习知识、锻炼能力、提高STEM素养，因此设计性是STEM教育的又一核心特征。科学在于认识世界，解释自然界的客观规律，技术和工程则是在尊重自然规律的基础上改造世界，实现对自然界的控制和利用，解决社会发展过程中遇到的难题。按照科学和数学的规律开展设计实践是科学、数学、技术与工程整合的重要途径。
艺术性
也有人提出STEAM的概念，强调在STEM中加入“Art”学科。这个“A”狭义上指美术、音乐等，广义上则包括美术、音乐、社会、语言等人文艺术，实际代表了STEM强调的艺术与人文属性。
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，例如在教学中增加科学、技术或工程等相关发展历史，从而激发学生兴趣、增加学习者对STEM与生活联系的理解以及提高学生对STEM相关决策的判断力;再如，在对学生设计作品的评价中，加入审美维度的评价，提高学生作品的艺术性和美感。概括来说，STEM教育的艺术性是以数学元素为基础，从工程和艺术角度解释科学和技术。
实证性
实证性作为科学的本质(Nature of Science)的基本内涵之一，是科学区别于其他学科的重要特征，也是科学教育中学习者需要理解、掌握的重要方面。STEM教育要促进学生按照科学的原则设计作品，基于证据验证假设、发现并得出解决问题的方案;要促进学生在设计作品时，遵循科学和数学的严谨规律，而非思辨或想象，让严谨的工程设计实践帮助他们认识和理解客观的科学规律。
总之，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。
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。在教学中，它要求利用技术手段激发和简化学生的创新过程，并通过技术表现多样化成果，让创意得到分享和传播，从而激发学生的创新动力。
STEM教育主张技术作为认知工具，无缝地融入到教学各个环节，培养学生善于运用技术解决问题的能力，增强个人驾驭复杂信息、进行复杂建模与计算的能力，从而支持深度学习的发生。
本文参考自：
[1]余胜泉,胡翔. STEM教育理念与跨学科整合模式[J]. 开放教育研究,2015,04:13-22.