第一章STEM教育理念第一節(jié)STEM教育的內(nèi)涵一、什么是STEM教育STEM教育是將科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)和數(shù)學(xué)(Mathematics)四門(mén)學(xué)科內(nèi)容有機(jī)融合，創(chuàng)建一個(gè)多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生探究世界、解決問(wèn)題的能力。STEM教育以真實(shí)問(wèn)題解決為任務(wù)驅(qū)動(dòng)、立足學(xué)習(xí)過(guò)程、多技術(shù)交叉融合，以培養(yǎng)具有全面科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新實(shí)踐能力的人才為根本目標(biāo)。通過(guò)STEM教育，學(xué)生在獲取知識(shí)、探索意識(shí)、學(xué)科融合、技能培養(yǎng)和問(wèn)題解決等方面的能力都將發(fā)生質(zhì)的飛躍。第一節(jié)STEM教育的內(nèi)涵一、什么是STEM教育STEM教育的內(nèi)涵在不斷發(fā)展和完善。美國(guó)學(xué)者者GeorgetteYakman提出STEAM的概念，在STEM中引入“Arts”元素。這里的Arts不單指狹義的美術(shù)、音樂(lè)學(xué)科，還包括人文、歷史、哲學(xué)、宗教等人文藝術(shù)學(xué)科。加入藝術(shù)元素的STEM教育開(kāi)拓了學(xué)生的人文視野和美術(shù)視野，為學(xué)生插上了生創(chuàng)造性和批判性思維的翅膀，形成了“以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，通過(guò)工程和藝術(shù)理解科學(xué)和技術(shù)”的多學(xué)科綜合教育。具有創(chuàng)新素質(zhì)的STEAM人才還應(yīng)該學(xué)會(huì)如何與人交流、溝通和合作，能夠清晰地表達(dá)自己的觀點(diǎn)，撰寫(xiě)規(guī)范的行業(yè)報(bào)告等等，融合閱讀和寫(xiě)作（Reading和wRiting）能力的STEAM教育形成了STREAM教育。2015年，奧馬巴簽署《STEM教育法(2015)》，將計(jì)算機(jī)科學(xué)也納入STEM教育，進(jìn)一步拓展了STEM教育的內(nèi)涵。第一節(jié)STEM教育的內(nèi)涵二、四門(mén)學(xué)科的內(nèi)在聯(lián)系了解科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門(mén)學(xué)科的內(nèi)在聯(lián)系有助于STEM教育內(nèi)涵的理解。科學(xué)在于認(rèn)識(shí)世界、解釋自然界的客觀規(guī)律；科學(xué)關(guān)注的是自然世界存在什么，追尋自然地本質(zhì)。技術(shù)是人類能動(dòng)地改造自然的知識(shí)方法、實(shí)物手段及活動(dòng)過(guò)程。其活動(dòng)的結(jié)果創(chuàng)造出滿足人類存在與發(fā)展的人工物品。其根本目的是改造社會(huì)以適應(yīng)人們的需求。工程通過(guò)研究、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐所獲得的科學(xué)和數(shù)學(xué)知識(shí)，將其應(yīng)用于開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)地材料和自然力量的方式，為人類造福。工程設(shè)計(jì)是針對(duì)特殊問(wèn)題的解決方案，是在有限條件下的設(shè)計(jì)，自然法則是最基本的限制，其他限制包括時(shí)間、資金、適合的材料、人體工程學(xué)、環(huán)境、政策等。數(shù)學(xué)是研究數(shù)量、結(jié)構(gòu)、變化、空間以及信息等概念的一門(mén)學(xué)科。在人類歷史發(fā)展和社會(huì)生活中，數(shù)學(xué)發(fā)揮著不可替代的作用，也是學(xué)習(xí)和研究現(xiàn)代科學(xué)、技術(shù)、工程等必不可少的基本工具。沒(méi)有數(shù)學(xué)，科學(xué)家無(wú)法證明或者定義定理或者原理，工程師無(wú)法設(shè)計(jì)和發(fā)展技術(shù)。

第一節(jié)STEM教育的內(nèi)涵科學(xué)與技術(shù)兩者之間既有聯(lián)系又有區(qū)別，存在辯證統(tǒng)一關(guān)系?？茖W(xué)是目的認(rèn)識(shí)世界，技術(shù)的目的是改造世界?？茖W(xué)為技術(shù)提供改造自然的理論基礎(chǔ)。如愛(ài)因斯坦的相對(duì)論、盧瑟福和波爾的原子模型揭示了原子結(jié)構(gòu)以及核裂變規(guī)律，從而使人類進(jìn)入原子能和電子技術(shù)時(shí)代。技術(shù)將科學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，推動(dòng)科學(xué)發(fā)展。如20世紀(jì)初，人類實(shí)現(xiàn)了穿越大西洋的無(wú)線電通訊，工程技術(shù)人員在研究長(zhǎng)途無(wú)線電通訊干擾時(shí)發(fā)現(xiàn)了靜電干擾現(xiàn)象。根據(jù)靜電干擾現(xiàn)象，發(fā)明了射電望遠(yuǎn)鏡，從而產(chǎn)生了射電天文學(xué)。第一節(jié)STEM教育的內(nèi)涵工程和技術(shù)都是在人類在認(rèn)識(shí)世界的過(guò)程中，為獲得更好的生活而改造世界的活動(dòng)。兩者之間存在差異與聯(lián)系：（1）技術(shù)以人們改造世界的方法、技巧和技能為核心，體現(xiàn)為發(fā)明、專利、技術(shù)文獻(xiàn)和論文等形式；工程以建造為核心，體現(xiàn)為具體的物質(zhì)產(chǎn)品或設(shè)施。（2）工程離不開(kāi)技術(shù)，技術(shù)是工程的載體。工程包括技術(shù)應(yīng)用，但不局限于技術(shù)的應(yīng)用，除技術(shù)外，還包括自然科學(xué)知識(shí)、人文社會(huì)科學(xué)知識(shí)、境域性知識(shí)等。（3）工程活動(dòng)中可能發(fā)生新技術(shù)的發(fā)明，但技術(shù)發(fā)明最終目標(biāo)是利用這些新技術(shù)去建造實(shí)物，而不是創(chuàng)造新的工程技術(shù)。7第一節(jié)STEM教育的內(nèi)涵三、STEM教育的根本動(dòng)因社會(huì)發(fā)展需要大批創(chuàng)新性人才。從農(nóng)耕時(shí)代到工業(yè)時(shí)代再到信息時(shí)代，技術(shù)的不斷進(jìn)步帶動(dòng)了生產(chǎn)力的提高，并不斷推動(dòng)人類社會(huì)向更高層次發(fā)展。今天，互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)，正以改變一切的力量，在全球范圍掀起一場(chǎng)影響人類所有層面的深刻變革，新技術(shù)正在重構(gòu)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升產(chǎn)業(yè)效益，推動(dòng)人類社會(huì)向數(shù)字化和智能制造時(shí)代邁進(jìn)。未來(lái)，知識(shí)和智慧將會(huì)取代資本和資源，成為驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵力量。從事一般體力勞動(dòng)或簡(jiǎn)單腦力勞動(dòng)的職業(yè)將逐漸被技術(shù)所取代，只有那些具有創(chuàng)新思維和高水平技能的人才，才能在激烈競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主動(dòng)。第一節(jié)STEM教育的內(nèi)涵三、STEM教育的根本動(dòng)因在教育改革的探索中，教師教育面臨兩大挑戰(zhàn)：一是人才觀的重新定義問(wèn)題。過(guò)去把學(xué)生強(qiáng)制分為文科和理科。今天，我們推進(jìn)學(xué)科整合的學(xué)習(xí)方式，每個(gè)學(xué)生都有不一樣的成長(zhǎng)路徑，我們?cè)鯓觼?lái)衡量、評(píng)價(jià)、看待我們的學(xué)生？什么樣的學(xué)生是真正的人才？第二個(gè)挑戰(zhàn)是教育路徑依賴。當(dāng)今，在建設(shè)創(chuàng)新作為發(fā)展第一動(dòng)力的現(xiàn)代化國(guó)家道路上，特別需要那些在某一領(lǐng)域有個(gè)性、有專長(zhǎng)，甚至癡迷于這個(gè)方向的人才。第一節(jié)STEM教育的內(nèi)涵三、STEM教育的根本動(dòng)因STEM多學(xué)科交叉融合的教育方式為創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供了新的模式。傳統(tǒng)課堂教學(xué)以知識(shí)點(diǎn)作為驅(qū)動(dòng)，有嚴(yán)密的邏輯性和系統(tǒng)性，便于學(xué)生掌握。弊端在于學(xué)科知識(shí)間彼此孤立、相互分離，不利于知識(shí)體系的理解和運(yùn)用。一方面真實(shí)世界的問(wèn)題和復(fù)雜多樣的，蘊(yùn)含多種類型信息和多學(xué)科知識(shí)，分科式教學(xué)導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識(shí)不能應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的解決，造成“知識(shí)無(wú)用論”；另一方面分科式教學(xué)以知識(shí)傳遞為主要教學(xué)形式，側(cè)重知識(shí)復(fù)制與積累，缺少項(xiàng)目引導(dǎo)、問(wèn)題探究、實(shí)踐創(chuàng)新過(guò)程，學(xué)生大多停留在被動(dòng)學(xué)習(xí)的層次上。STEM跨學(xué)科整合的教學(xué)，打破學(xué)科之間的壁壘，在項(xiàng)目引領(lǐng)和主動(dòng)探究中完成知識(shí)建構(gòu)，培養(yǎng)多元思維能力、解決真實(shí)問(wèn)題的能力、工程設(shè)計(jì)能力，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和科學(xué)概念的興趣，提高工程意識(shí)、科技素養(yǎng)，進(jìn)而為創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供了新的模式。第一節(jié)STEM教育的內(nèi)涵三、STEM教育的根本動(dòng)因信息技術(shù)的發(fā)展拓展了STEM教育形態(tài)。過(guò)去開(kāi)展STEM教育存在獲取知識(shí)渠道少效率低，獲取知識(shí)不對(duì)稱，學(xué)習(xí)成果分享交流范圍窄等問(wèn)題，一定程度上阻礙了個(gè)性化創(chuàng)新性學(xué)習(xí)的開(kāi)展。隨著信息化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，學(xué)習(xí)者在世界范圍收集學(xué)習(xí)資源，跨領(lǐng)域?qū)ふ一顒?dòng)主題，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下充分分享、交流學(xué)習(xí)成果，在多種技術(shù)的整合中開(kāi)展學(xué)習(xí)探究，信息化為每個(gè)人的創(chuàng)新活動(dòng)提供了支持。第一節(jié)STEM教育的內(nèi)涵STEM教育已經(jīng)被納入國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展政策。2016年教育部出臺(tái)的《教育信息化“十三五”規(guī)劃”》中明確提出“有條件的地區(qū)要積極探索信息技術(shù)在‘眾創(chuàng)空間’、跨學(xué)科學(xué)習(xí)（STEAM教育）、創(chuàng)客教育等新的教育模式中的應(yīng)用?！苯逃?016年《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》中國(guó)學(xué)生的核心素養(yǎng)，包括“理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究、勤于反思、勞動(dòng)意識(shí)、問(wèn)題解決、技術(shù)運(yùn)用等”。STEM教育倡導(dǎo)在真實(shí)的任務(wù)中學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)在動(dòng)手實(shí)踐中學(xué)習(xí)，這種更加綜合的學(xué)習(xí)方式將是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑。2017年教育部印發(fā)《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，倡導(dǎo)“跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式，建議教師可以在教學(xué)實(shí)踐中嘗試

STEM教育”。學(xué)習(xí)STEM教育技能，

提升師范生核心競(jìng)爭(zhēng)力！第一章STEM教育理念第二節(jié)STEM教育發(fā)展背景當(dāng)今世界，全球化趨勢(shì)深入發(fā)展，第四次工業(yè)革命如火如荼，科技的飛速發(fā)展正在重塑人類社會(huì)?？萍己腿瞬懦蔀楦鲊?guó)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心因素，科學(xué)家、工程師和技術(shù)工人等方面的人才培養(yǎng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略的高度。以美國(guó)為代表的西方主要國(guó)家，紛紛出臺(tái)了促進(jìn)STEM人才培養(yǎng)的政策措施，大力發(fā)展STEM教育發(fā)展。第二節(jié)STEM教育發(fā)展背景一、美國(guó)STEM發(fā)展歷程20世紀(jì)80年代，為保持國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力，美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)提出STEM教育并發(fā)展成為國(guó)家戰(zhàn)略。1983年美國(guó)國(guó)家優(yōu)質(zhì)教育委員會(huì)發(fā)布《國(guó)家在危急中，教育改革勢(shì)在必行》報(bào)告，提出：“美國(guó)中小學(xué)教育中存在的不足，尤其在科學(xué)與數(shù)學(xué)領(lǐng)域，揭開(kāi)了美國(guó)八十年代教育改革的序幕?！?986年3月美國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NationalScienceFoundation，NSF)發(fā)布了名為《本科科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》(UndergraduateScience，MathematicsandEngineeringEducation)的研究報(bào)告，被認(rèn)為是美國(guó)STEM教育方面的第一份報(bào)告。該報(bào)告提出對(duì)美國(guó)當(dāng)時(shí)科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程本科教育的條件及現(xiàn)狀表示擔(dān)憂，具體表現(xiàn)在：實(shí)驗(yàn)室教學(xué)缺乏資金和條件；教師無(wú)法持續(xù)更新其學(xué)科知識(shí)和教學(xué)技能；課程內(nèi)容陳舊、組織凌亂；教和學(xué)的理念陳舊，跟不上最新發(fā)展。報(bào)告著重強(qiáng)調(diào)要集中財(cái)力支持科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程的本科教育。這是STEM最早的雛形。1996年國(guó)家科學(xué)基金會(huì)在發(fā)表了名為《塑造未來(lái)：科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)本科教育新期望》報(bào)告，對(duì)1986年公布10年來(lái)的美國(guó)科學(xué)，數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)領(lǐng)域本科教育的進(jìn)展進(jìn)行回顧和總結(jié)，并針對(duì)新的形勢(shì)和問(wèn)題提出明確的政策建議，并開(kāi)始關(guān)注中小學(xué)STEM教育及其與本科教育之間的聯(lián)系。第二節(jié)STEM教育發(fā)展背景一、美國(guó)STEM發(fā)展歷程1996年出版的《從分析到行動(dòng)：科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)本科教育》研討會(huì)匯總報(bào)告、2002年出版《支持本科科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的行動(dòng)建議》、以及2006年出版的《轉(zhuǎn)變美國(guó)科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施：緊迫行動(dòng)值建議》等報(bào)告記錄了美國(guó)STEM發(fā)展不斷發(fā)展、反思與改進(jìn)的過(guò)程。2006年，美國(guó)總統(tǒng)布什在其國(guó)情咨文中公布一項(xiàng)重要計(jì)劃——《美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力計(jì)劃》（AmericanCompetitivenessInitiative，ACI），提出：“知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代教育目標(biāo)之一是培養(yǎng)具有STEM素養(yǎng)的人才”，并稱其為全球競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。由此，美國(guó)在STEM教育方面不斷加大投入，鼓勵(lì)學(xué)生主修科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)，培養(yǎng)其科技理工素養(yǎng)。2007年，美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)《國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力法》，其中重點(diǎn)提出加強(qiáng)STEM教育的投入、研發(fā)和新教師的培訓(xùn)，批準(zhǔn)從2008到2010年為聯(lián)邦層次的STEM研究和教育計(jì)劃投資433億美元，并要求把美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金増加到220億美元。2010年美國(guó)總統(tǒng)科技顧問(wèn)委員會(huì)向總統(tǒng)提交《培養(yǎng)與激勵(lì)：為美國(guó)的未來(lái)實(shí)施K-12STEM教育》，提出七項(xiàng)行動(dòng)建議，確保美國(guó)在未來(lái)幾十年內(nèi)保持STEM教育的領(lǐng)先地位。2011年，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬推出了新版《美國(guó)創(chuàng)新戰(zhàn)略》報(bào)告，其中要求政府重視STEM教育，并努力在2020年前再培養(yǎng)出10萬(wàn)名從事STEM教育的教師。第二節(jié)STEM教育發(fā)展背景一、美國(guó)STEM發(fā)展歷程2012年美國(guó)總統(tǒng)科技顧問(wèn)委員會(huì)向總統(tǒng)提交《致力于超越：再培養(yǎng)百萬(wàn)名STEM領(lǐng)域大學(xué)畢業(yè)生》，報(bào)告提出五大建議：廣泛開(kāi)展經(jīng)實(shí)證驗(yàn)證的教學(xué)實(shí)踐；提倡和支持用探究性的研究課程代替標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室課程；建立國(guó)家性實(shí)驗(yàn)室支持大學(xué)數(shù)學(xué)教育；多渠道創(chuàng)建多樣化STEM課程；創(chuàng)建關(guān)于STEM教育的總統(tǒng)委員會(huì)來(lái)為本科STEM教育的轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展提供戰(zhàn)略領(lǐng)導(dǎo)。2013年美國(guó)國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)公布《聯(lián)邦STEM教育五年戰(zhàn)略規(guī)劃》，《戰(zhàn)略規(guī)劃》明確指出STEM教育對(duì)美國(guó)科學(xué)發(fā)展與創(chuàng)新、維護(hù)國(guó)家安全以及經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要性，并用一系列數(shù)據(jù)闡明美國(guó)當(dāng)前在教育領(lǐng)域存在的不足和缺陷，將在改進(jìn)國(guó)家STEM教育課程、增進(jìn)并且維持青少年和公眾參與STEM熱情、加強(qiáng)大學(xué)生的STEM體驗(yàn)、讓傳統(tǒng)上未受STEM教育重視的群體得到更好的服務(wù)、

為未來(lái)的STEM勞動(dòng)力重新設(shè)計(jì)研究生教育等五個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行優(yōu)先投資。2015年美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)《STEM教育法》，從專項(xiàng)立法的角度對(duì)STEM教育的實(shí)施給予保障，明確了STEM的界定，將計(jì)算機(jī)科學(xué)的教育也包含到STEM教育中，并對(duì)非正式STEM教育給予支持，對(duì)研讀與STEM學(xué)科相關(guān)的碩士學(xué)位教師給以獎(jiǎng)學(xué)金支持。第二節(jié)STEM教育發(fā)展背景一、美國(guó)STEM發(fā)展歷程2016年美國(guó)教育部發(fā)布《2016年STEM：STEM教育創(chuàng)新愿景》，對(duì)美國(guó)STEM教育的未來(lái)發(fā)展提出六大愿景，并指出實(shí)現(xiàn)這些愿景所面臨的八大挑戰(zhàn)，展示了一幅美國(guó)STEM教育未來(lái)發(fā)展的美好愿景。從30多年的美國(guó)STEM教育發(fā)展歷程上看，美國(guó)時(shí)刻不忘加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的教育，而且具有高度的危機(jī)性和緊迫性。通過(guò)實(shí)施STEM教育，為美國(guó)造就了諸多科學(xué)家、技術(shù)專家、工程師和數(shù)學(xué)家，培養(yǎng)了大批STEM人才，使其在能源、衛(wèi)生、環(huán)保、國(guó)家安全等領(lǐng)域保持世界領(lǐng)先地位，提升了國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力。第二節(jié)STEM教育發(fā)展背景二、世界其他國(guó)家STEM教育的發(fā)展在世界范圍內(nèi)，英國(guó)一直處于教育、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前列，即便如此，英國(guó)依然認(rèn)為STEM技能人才不足是制約其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素。2004年英國(guó)政府頒布了“科學(xué)與創(chuàng)新投資框架”，首次在政府文件引入STEM，陸續(xù)開(kāi)展了STEM教師培訓(xùn)，建立了國(guó)家科學(xué)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，確立了國(guó)家級(jí)STEM示范活動(dòng)，并啟動(dòng)了國(guó)家科學(xué)技術(shù)大賽和高等教育STEM計(jì)劃。另外，在英國(guó)的生產(chǎn)力計(jì)劃、現(xiàn)代工業(yè)戰(zhàn)略等國(guó)家戰(zhàn)略性文件，也都賦予STEM教育一定地位。德國(guó)制造業(yè)一直以其卓越的工業(yè)水準(zhǔn)和創(chuàng)新能力聞名世界。2008年德國(guó)的《德累斯頓決議》提出了國(guó)家教育未來(lái)發(fā)展的十大目標(biāo)措施，其中第四條就是加強(qiáng)數(shù)學(xué)、信息、自然科學(xué)和技術(shù)等STEM相關(guān)專業(yè)的學(xué)習(xí)。2009年，德國(guó)文教部長(zhǎng)會(huì)議又頒布了《關(guān)于加強(qiáng)數(shù)學(xué)－自然科學(xué)－技術(shù)教育的建議》，提出了從學(xué)前教育到高等教育促進(jìn)STEM相關(guān)專業(yè)學(xué)習(xí)的多項(xiàng)措施建議。然而，根據(jù)科隆德國(guó)經(jīng)濟(jì)研究所的調(diào)查，2014年秋季，德國(guó)MINT（德語(yǔ)縮寫(xiě)，近于STEM）專業(yè)技能人才空缺崗位有近12.4萬(wàn)個(gè)。2015年到2020年，預(yù)計(jì)德國(guó)MINT專業(yè)普通技能人才缺口將累計(jì)達(dá)到131.6萬(wàn)人；高等教育層次的MINT人才缺口達(dá)到6.7萬(wàn)個(gè)。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，助力工業(yè)4.0，應(yīng)對(duì)技能人才的巨大缺口，德國(guó)自上而下搭建了STEM教育戰(zhàn)略框架，將促進(jìn)STEM人才培養(yǎng)寫(xiě)入國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略。第二節(jié)STEM教育發(fā)展背景二、世界其他國(guó)家STEM教育的發(fā)展芬蘭推出了以“LUMA（數(shù)學(xué)和科學(xué)教育）項(xiàng)目”為代表的全國(guó)性STEM教育促進(jìn)項(xiàng)目，設(shè)立了LUMA國(guó)家中心，以專業(yè)共享為原則，量身打造STEM學(xué)習(xí)和教育活動(dòng)，促進(jìn)STEM教育發(fā)展。世界各國(guó)都高度重視STEM教育，針對(duì)各自技能勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的相關(guān)問(wèn)題，從國(guó)家人才戰(zhàn)略層面制定STEM教育發(fā)展政策，積極推動(dòng)和落實(shí)STEM教育。第二節(jié)STEM教育發(fā)展背景三、我國(guó)STEM教育的發(fā)展2012年第4期《上海教育?環(huán)球教育時(shí)訊》曾開(kāi)辟STEM教育專欄，這是我國(guó)教育類雜志第一次較為集中地介紹STEM教育。之后國(guó)內(nèi)教育界紛紛關(guān)注并積極開(kāi)展STEM教育理論研究與教育實(shí)踐，STEM教育在我國(guó)進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段。各地積極探索STEM教育推進(jìn)方式，江蘇、深圳市、成都市發(fā)布專門(mén)文件，開(kāi)展STEM試點(diǎn)校申報(bào)和STEM教師培訓(xùn)。據(jù)不完全目前統(tǒng)計(jì)，全國(guó)已經(jīng)已有1000余所中學(xué)引入STEM教育，江蘇省2015年啟動(dòng)中小學(xué)STEM教育試點(diǎn)項(xiàng)目，首批26所試點(diǎn)學(xué)校，2017年擴(kuò)大到243所試點(diǎn)校，這些學(xué)校根據(jù)要求開(kāi)展STEM教學(xué)實(shí)踐，探索建立本校STEM課程體系，已經(jīng)初見(jiàn)成效。許多中小學(xué)建立了STEM專業(yè)教室或創(chuàng)客空間，開(kāi)展機(jī)器人、3D打印、創(chuàng)客等一系列項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)，取得了一定的效果。我國(guó)STEM教育同時(shí)存在一些問(wèn)題與挑戰(zhàn)。缺少以國(guó)家創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標(biāo)，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人才需求、人才培養(yǎng)角度統(tǒng)籌考慮的國(guó)家戰(zhàn)略頂層設(shè)計(jì)；學(xué)校、專業(yè)機(jī)構(gòu)、社區(qū)等STEM教育社會(huì)聯(lián)動(dòng)機(jī)制不健全；缺少完整的系統(tǒng)性方案，各學(xué)段內(nèi)容和目標(biāo)不銜接；缺少STEM課程標(biāo)準(zhǔn)和有效的評(píng)估機(jī)制；STEM教育專業(yè)教師嚴(yán)重缺乏，教學(xué)資源嚴(yán)重不足；缺少學(xué)科滲透、教學(xué)創(chuàng)新、教師發(fā)展等方面的政策支持，嚴(yán)重制約著我國(guó)STEM教育的發(fā)展。學(xué)習(xí)STEM教育技能，

提升師范生核心競(jìng)爭(zhēng)力！第一章STEM教育理念第三節(jié)STEM教育的特征一、多學(xué)科交叉融合，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科式教育傳統(tǒng)教育將知識(shí)點(diǎn)按具體學(xué)科劃分，割裂了學(xué)科與學(xué)科之間、學(xué)科與真實(shí)世界之間的聯(lián)系，不能有效培養(yǎng)學(xué)生解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力，使學(xué)生的學(xué)習(xí)缺乏真實(shí)性和創(chuàng)造性。STEM教育從真實(shí)問(wèn)題出發(fā)，以多學(xué)科交叉融合的理念為指導(dǎo)，在解決問(wèn)題的過(guò)程中靈活運(yùn)用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、藝術(shù)等學(xué)科知識(shí)。這種把多學(xué)科相融合的綜合教育方式使學(xué)習(xí)與實(shí)際生活密切相關(guān)，滿足了學(xué)生的認(rèn)知需要，而且通過(guò)提供多門(mén)學(xué)科的方法和視角，提高了學(xué)生運(yùn)用多門(mén)學(xué)科知識(shí)解決真實(shí)問(wèn)題的能力，有利于解決學(xué)校課程滯后與學(xué)科發(fā)展之間的矛盾，增加學(xué)生對(duì)社會(huì)和未來(lái)的適應(yīng)性。一方面，學(xué)生根據(jù)具體問(wèn)題靈活選擇相應(yīng)的學(xué)科知識(shí)；另一方面，學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中，能夠進(jìn)一步加深對(duì)學(xué)科知識(shí)的理解。STEM教育從多學(xué)科的視角來(lái)培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提升綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。第三節(jié)STEM教育的特征二、基于真實(shí)問(wèn)題情景，回歸現(xiàn)實(shí)生活STEM教育注重學(xué)生學(xué)習(xí)與實(shí)際生活之間的聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)立足于生活，從真實(shí)生活中的問(wèn)題出發(fā)，提倡“做中學(xué)”“學(xué)中做”。STEM教育認(rèn)為知識(shí)蘊(yùn)含在真實(shí)的問(wèn)題情境中，教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情景，學(xué)生利用多門(mén)學(xué)科知識(shí)積極探索，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力。真實(shí)問(wèn)題成為貫穿整個(gè)STEM學(xué)習(xí)過(guò)程的主線，把核心問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一系列的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生通過(guò)高投入的實(shí)踐探索，達(dá)到對(duì)知識(shí)的意義建構(gòu)和深層次理解。在STEM教育中，教學(xué)環(huán)境不再局限于黑板加粉筆、課桌椅子整齊擺放的教室，可以是配有平板電腦、傳感器、電路板、單片機(jī)、模板、畫(huà)刷、3D打印機(jī)、電線、體感設(shè)備等先進(jìn)科技工具的工作坊，或者是工程施工現(xiàn)場(chǎng)、或者是野外自然環(huán)境中，甚至是云端虛擬仿真平臺(tái)、互動(dòng)虛擬社區(qū)，校內(nèi)校外結(jié)合、線上線下結(jié)合，讓學(xué)生回歸社會(huì)、回歸生活，使用先進(jìn)的學(xué)習(xí)工具，通過(guò)自主、協(xié)作和創(chuàng)造性地應(yīng)用多門(mén)學(xué)科知識(shí)，解決實(shí)際問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)真正有意義的學(xué)習(xí)思考。第三節(jié)STEM教育的特征三、重視學(xué)習(xí)過(guò)程，加強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)在于對(duì)過(guò)程的體驗(yàn)、思考和感悟，而非體現(xiàn)在試卷上的學(xué)習(xí)結(jié)果。

STEM教育重視學(xué)習(xí)過(guò)程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)、積極參與到學(xué)習(xí)過(guò)程中，利用已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)，積極地動(dòng)腦、動(dòng)手、動(dòng)口，通過(guò)觀察與實(shí)際操作來(lái)獲得真實(shí)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，在學(xué)習(xí)體驗(yàn)中探究、反思與提高，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與實(shí)踐技能的有效銜接，促進(jìn)知識(shí)的深層次建構(gòu)。STEM教育通過(guò)為學(xué)生提供多種真實(shí)情景和先進(jìn)工具，加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，包括失敗的體驗(yàn)。在參與和體驗(yàn)學(xué)習(xí)的過(guò)程中，應(yīng)用科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等多門(mén)學(xué)科知識(shí)，協(xié)作和探究式地解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，學(xué)生不僅獲得了結(jié)果性知識(shí)，更重要的是學(xué)會(huì)從多學(xué)科、多視角、多維度來(lái)分析和解決問(wèn)題，分析、綜合、比較、抽象、概括、表達(dá)等各種能力得到全面提升，收獲了蘊(yùn)含在真實(shí)問(wèn)題情境中的過(guò)程性知識(shí)，實(shí)現(xiàn)了從“學(xué)會(huì)”到“會(huì)學(xué)”的質(zhì)的突破。第三節(jié)STEM教育的特征四、技術(shù)作為支持工具，有效開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)技術(shù)既是STEM教育的重要組成要素，又是整個(gè)教學(xué)得以開(kāi)展的核心支持工具，無(wú)縫融合于學(xué)習(xí)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。STEM教育中常常使用的技術(shù)工具包括思維導(dǎo)圖、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件、3D打印機(jī)、編碼工具、機(jī)器人工具包、電路等，這些工具可有效支持學(xué)生快速理清問(wèn)題、建立模型，將模型變?yōu)閷?shí)體，組裝成系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)程序有效控制，最終達(dá)成目標(biāo)。在所有技術(shù)中信息技術(shù)無(wú)疑占了主導(dǎo)地位，也顯示了計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程技能對(duì)未來(lái)勞動(dòng)力的至關(guān)重要性。目前已經(jīng)有比較簡(jiǎn)單的工具能夠用于低年齡段學(xué)生的STEM學(xué)習(xí)項(xiàng)目中，如Scratch可視化編程工具，提供了模塊化拖拉編程模式，學(xué)生不需要學(xué)習(xí)復(fù)雜語(yǔ)法知識(shí)，只要掌握簡(jiǎn)單的邏輯關(guān)系，就可以編譯程序，實(shí)現(xiàn)Picoboard傳感器、Arduino單片機(jī)等外部硬件控制，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)STEM教育技能，

提升師范生核心競(jìng)爭(zhēng)力！第一章STEM教育理念第四節(jié)STEM教育實(shí)踐的路徑誤區(qū)一、學(xué)科整合，建立STEM教育本土化課程我國(guó)大部分地區(qū)實(shí)施分科教育的課程，分科課程有利于學(xué)生系統(tǒng)知識(shí)的學(xué)習(xí)，但卻肢解了完整的生活體驗(yàn)，將學(xué)科與學(xué)科之間完全割裂，使學(xué)生難以整體把握各學(xué)科的知識(shí)，綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力較弱。而反觀美國(guó)，自20世紀(jì)60年代進(jìn)行課程改革以來(lái)，課程就已經(jīng)出現(xiàn)整合的趨勢(shì)，STEM教育的推出再次說(shuō)明學(xué)科整合已經(jīng)是大勢(shì)所趨。我國(guó)中小學(xué)一方面繼續(xù)開(kāi)展原有分科課程教學(xué)，為STEM教育打好科學(xué)、數(shù)學(xué)、藝術(shù)等學(xué)科基礎(chǔ)；另一方面開(kāi)設(shè)具有中國(guó)特色、內(nèi)容豐富、涉及領(lǐng)域廣泛的STEM課程，如科學(xué)課、實(shí)驗(yàn)課，讓這些課程的內(nèi)容貼近學(xué)生生活的真實(shí)世界，吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生智力發(fā)展和道德成長(zhǎng)，從而真正實(shí)現(xiàn)其知識(shí)到能力的轉(zhuǎn)變，為我國(guó)創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)提供人才保障。第四節(jié)STEM教育實(shí)踐的路徑誤區(qū)二、校內(nèi)外結(jié)合，建立STEM教育生態(tài)圈STEM教育的形式從來(lái)不拘泥于學(xué)校課堂教學(xué)，而是需要建立一個(gè)有學(xué)校、家庭、社會(huì)、共同參與的教育生態(tài)圈。學(xué)校通過(guò)課程教學(xué)、社團(tuán)主題活動(dòng)、學(xué)科競(jìng)賽等形式，開(kāi)展不同層次的STEM教學(xué)活動(dòng)；家庭通過(guò)日常的親自游戲、家庭出游等形式設(shè)計(jì)開(kāi)展各類貫穿STEM教育理念的活動(dòng)；充分利用當(dāng)?shù)乜萍拣^、博物館、大學(xué)、研究院所等社會(huì)資源開(kāi)展具有STEM特色的社區(qū)活動(dòng)、主題夏令營(yíng)、科技競(jìng)賽等活動(dòng)，形成一個(gè)連續(xù)的、多層次、多元化STEM教育生態(tài)圈。第四節(jié)STEM教育實(shí)踐的路徑誤區(qū)三、STEM教育實(shí)踐的誤區(qū)許多學(xué)校在開(kāi)展STEM教育過(guò)程中，對(duì)STEM教育的普適性、系統(tǒng)性、