stem教育设计原则

第一篇：stem教育设计原则

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

第二篇：美国STEM教育报告（中）

摘要：在美国，没有太多中小学生对STEM感兴趣，而在高中生中，追求高质量的课程，为将来成为科学家、工程师、数学家做准备的，也只有相当小的比例。

问题：公众的态度

美国社会似乎可以接受STEM学科的欠佳表现。在我们的文化里，数学和科学不好没什么大不了的。一个人可以在演说中对公众宣称：“我的数学不好”，而不会有说“我阅读不好”时的羞耻感。

在美国，没有太多中小学生对STEM感兴趣，而在高中生中，追求高质量的课程，为将来成为科学家、工程师、数学家做准备的，也只有相当小的比例。

——在美国，只有15%的本科生选择自然科学或工程学位，在中国，数字是50%。

——在美国，大约有34%的自然科学博士学位和56%在工程博士学位被授予外籍学生。

此外，大部分家长相信，美国目前的数学和科学教育很好。他们并不期盼教育改革。这些漠不关心为教育体系改革增添了阻碍。“人们必须明白，数学可以变得非常强大，是可以令人兴奋的”，数学教育特聘教授M.凯思琳.海德说，“如今，数学教育关系到教学思想和理念，这些为规则的建立和问题的解决打下了基础”。

宾州州立大学的应对措施：培养年轻的一代

为了改变这些公众的态度，教育学院的教师将工作延伸到了学生的家长和教师，通过他们在大学里接受的数学和科学教育来开展工作。教学研究整合中心(The Center for the Integration of Research, Teaching and Learning)是一家帮助STEM领域的研究生和全体教师提高他们的授课技能的机构，并促进他们相互学习。带来的结果将是，全国所有的科学、工程、数学教师能够让所有的大学生成为有科学素养的人。

“我们想研究所有的学生”，卡罗.科尔贝克，教学研究整合中心(CIRTL)研究员、宾州州立大学副教授、高等教育研究中心主管说，“我们的目标是提高授课水平，保证STEM学科知识充分地传授，不只是为了少数优秀的考取学位的学生，更多的，是为了那些需要提高STEM学科成绩的学生”。

科尔贝克与STEM学科核心教师团队一起工作，这些承诺与本科生一起学习的教师是公认的优秀学科教研员。他们一起改善教学方法，把博士生教育成未来的优秀教师和研究者。

科尔贝克将CIRTL的工作集中于培养博士生的研究技能，这些技能可以应用于4-H项目的教学。

100多年前，农村青年计划帮助大学获得了政府拨地，让那些抵抗政府干预的农民的孩子能够接受教育。多亏4-h对青少年的积极影响，让机构可以接触这些农民，并赢得他们的支持。

科尔贝克说，“当现在的教师们看到他们的博士生成功的将研究方法应用到了教学实践，提高了本科生的学习经验和成绩时，他们便更会愿意去尝试新的方法。用‘教’与‘研’相结合来提高学习成绩，这种兴趣是可以传播的”。

(4-H：即 head,heart,hand,health，美国一项青少年发展项目，是美国俄勒冈州立大学“4-H学校增益计划”的一个组成部分，该项目可以帮助学生及教师走出书本，走向以学习者为中心的体验程序。目前该计划已经在美国多个州展开实验，并取得了较好的实验效果。)

CIRTL是一个由五所大学合办的机构，他们是宾夕法尼亚州立大学，威斯康星大学麦迪逊分校，密歇根州立大学，霍华德大学，科罗拉多大学，也是美国国家科学基金会(National Science Foundation)一个为期5年，包含1000万经费的项目的一部分。CIRTL的根基由三根支柱组合而成——教学研究，学习社区，学习的多样化，即机构的博士生可以参与大学的课程，项目和非正式活动。

问题：资深教育者的短缺

美国教育体系存在着一个基础建设型问题，就是在中学和大学都有资深教师的极度短缺。

在全国的高中数学老师和科学老师中，有很大一部分人没有为自己在该领域的教学做好充分的准备。大约30%的美国公立高中数学老师没有主修或辅修过数学;大约45%的生物教师教的是他们所学领域之外的学科。

美国大学里，持有博士学位的教师也存在短缺。因此，成千上万主修数学教育和科学教育的学生，在大学里无法学到足够的、先进的教学方法。“如果我们的研究生院校能够提供足够的博士学位，那么我们的大学就能更好的诠释数学和科学的教学方法，而不是整天钻研那些相似的、无用的资料”，海德说。

能够填补大学教师职位空白的，拥有数学和科学教育博士学位的人远远不够。学校里每年约有300个数学教育职位，却只有70到100名博士生供职。

如今约有80%的数学教师将在10年内退休，所以，这种短缺会变得更加严重，更加糟糕。

这个问题是多方面的。因为许多明智的教师安逸于他们收入稳定的职业，对考取博士学位有着迟疑的态度。对于大多数教师和一些需要经济奖励才能完成博士学位的学生来说，返回学校学习是不划算的。

宾州州立大学的应对措施：授予更多的博士学位

教育学院正努力增加自身博士项目的广度和深度，以及研究项目的数量，以此来适应更多的研究生。这些新增的博士学位候选人将继续开展一些研究，来帮助我们学习更多的STEM学科的‘教’和‘学’的技能。他们也会成为下一代教师培训者，这些教师将成为未来基础教育领域的教师。

担当杂志编辑是学院研究能力增强的一个例子。科学教育教授格里高利.凯利，于2006年5月担任了《科学教育》(Science Education)的编辑，如今在它的第90个年头里，已经成为了一本权威杂志。

教育学特聘教授M.凯瑟利恩.海德，将于2007年初成为《数学教育研究》(Journal for Research in Mathematics Education)的特邀编辑，另外两名大学的高级教员，教育学教授格伦.布鲁姆和教育学助理教授罗斯.比克将成为助理编辑。

除了扩大研究项目外，学院还获得了额外的奖学金，来定向支援渴望从事数学和科学教育的新博士生。

中大西洋数学教学中心(Mid-Atlantic Center for Mathematics Teaching and Learning)吸引了许多无法做到全日制学习的优异学生，由国家科学基金会资助，目前处于第2个五年资助周期。中心已经在更多教授的培养和先进研究的开展上，取得了双重收益。

“我们拥有一个优秀的博士生团队”，中大西洋数学教学中心(MAC-MTL)联合首席研究员海德说，“因为接受来自国家科学基金会的资助，我们已经吸引了一些最优秀的教育工作者”。MAC-MTL希望这些博士学位申请者在成为大学教员时，将他们对学科的熟练掌握传递给学生-未来的教育工作者。

黛比.麦卡洛最近通过了她为中心提交的课程论文，她说，“我非常渴望找到一个能让我做一些专业发展和研究的职位”，能够成为中心的一员让她感到很幸运，“拥有和数学教育研究者一起工作的机会想都不敢想，它为我的研究开启了一个从未有过的崭新世界”。

学院将继续增加学生考取科学教育研究生的机会。比如，杰拉尔丁.布拉什研究生教育助教奖学金，每年支持两个全日制科学教育学研究生的研究和教育。

边栏：中大西洋数学教学中心(Mid-Atlantic Center for Mathematics Teaching and Learning)

在美国大学数学教育领域，每三个空缺职位的候选人中，只有一位持有博士学位，“大学里没有足够的拥有博士学位的人来教数学教育”，数学教育特聘教授M.凯瑟琳.海德说。

海德是MAC-MTL的联合首席研究员，MAC-MTL由宾州州立大学，马里兰大学，特拉华大学和三个学区联合创办，也是国家科学基金会(NSF)几项资助项目中的一个，二者刚刚签署了第二个五年计划，NSF将为MAC-MTL提供325万美元，用来继续数学教育的研究。这是NSF唯一一个同意第二次签署的合约。

中心的初级目标是开展如何让数学教师学习数学，和如何将他们的知识应用到教学中的研究，海德说，“我们的工作重点是教师数学知识的发展，和这些知识在课堂教学的应用与学生成绩的关系。我们期望我们的研究结果能够让未来的数学教师做好充分的准备”。

MAC-MTL还致力于提高数学课的教学水平。这种提高可以产生倍数效应，将会增强全国高中的教育水准。“中心的一个主要行动是找到方法来巩固教师在数学方面的理解力”，海德说，“教师可以用他们在大学里所学的知识来加深他们对数学教学的理解，这样就会促使更多的学生去追求需要数学的职业”。

海德相信，教师的知识水平对学生成绩的提高起着一定的作用。她说，“我们希望高中教师数学知识的掌握足够扎实，以此来把控他们的学生对这个学科各种各样的看法。如果一个老师的理解仅仅依靠于记忆，那么他/她就不会拥有能够帮助学生真正理解数学的，灵活的教学风格，并且，教学的结果也几乎是青少年既不懂数学，也不愿意接触数学”。

问题：职场需求日益提高

随着技术的发展，职场的面貌发生着巨大的改变。未来，制造业将不再雇佣数以百万的低级技术工人。个人将需要一个强大的STEM背景知识来面对高科技职业。

“科学技术的更新步伐是难以置信的”，科尔贝克说，“我们需要这些领域的专家，把我们的科学和数学带向未来”。

对员工拥有最一流的数学和科学技能的需求将会是全球性的。如今，一些最好的工作机会已经伸向了海外——不单单是因为廉价的劳动力。事实上，像中国，印度，新加坡这样的国家的员工，有着更好的数学和科学教育。“我们在印度就有外包工作”，科尔贝克说，“与此同时，来到美国的本科生和研究生的数量相比过去的几十年有所减少了”。

宾州州立大学的应对措施：完善认证标准

关于当前的STEM教育有一些好消息：更高、更有效的教育认证标准或许能让学生从事工业有更充分的准备。最近，教育学院高等教育研究中心(Center for the Study of Higher Education)透露，2004年获得工程本科学位的学生在职业准备上，要比二十年前的工程系学生做的好。

研究工作将检测新认证标准对工程专业的影响。工程与科技认证委员会(Accreditation Board for Engineering and Technology)是大学课程在应用科学、计算机、工程学、科技方面的评审机构，委员会认为应该对其自身的标准进行评估，来确定目标是否能够实现。所检测的技能包括基础数学和科学，设计和问题解决，实验技能，工程科学实用软件，技术和人际交往。

据悉，2004届学生毕业成绩在基础数学和科学上表现突出，这对美国工程类大学尤其是个好消息。CSHE助理研究员，副教授丽萨.R.拉图卡说，“一些大学教员曾担心课程和教学的改革必须要以认证指南为标准，那样的话，就会以注重学生在基础科学和数学技能的表现为代价，但事实证明这些并没有发生”。

拉图卡正着手于一个相关的研究。她和特聘教授，CSHE高级科学家帕特里克.T.特伦兹尼一起，在2006夏天开始了一个为期三年的研究，来评估当前的工程系本科生的能力，为他们成为未来的工程师做好充分的准备，随时满足全球职场不断变化的要求。一项国家调查将展现工程教育本科生的前景，展现哪些教学项目在培养工程师具有强有力的分析技能、专业技能、实践智慧、创造力、领导力、道德标准和职业标准方面达到了何种程度。

研究还会扫描整个流水线的候补区域，勘测在2年制专科院校中，为向本科学位转换的学生准备的课程。这些专科学院招收了许多低收入，非传统和少数民族学生，这些群体近来被工程专业所忽视。同时研究2年制和4年制学生，将会保证研究者注重不同层面的学生，并探索出工程教育基于他们不同的性别、种族、年龄、社会经济地位，会产生哪些影响。

(来自：http://issuu.com/tlac_onward/docs/fall_2014_tlac_onward)

第三篇：第二届中国STEM教育发展大会，共筑STEM教育新生态！

来自全国各地的1600多名教育工作者现场参加了6月30日上午的开幕式，数万人通过视频观看现场直播。开幕式·领导致辞

开幕式由福田区教育局局长田洪明主持，教育部教材局巡视员申继亮、中国教科院党委书记殷长春、香港教育局副局长蔡若莲及福田区区长高圣元等相继致辞。教育部教材局巡视员申继亮

教育部教材局巡视员申继亮高度评价会议在深圳召开具有特殊意义，并从课程改革和课程建设角度对大会提出三点希望和建议。第一，他认为实施STEM教育，首先要把提高学生综合素质作为着力点，希望通过实施STEM教育，探索在分科教育的情况下，把知识有机融合，使碎片化知识结构化，让信息变成知识，让知识变成能力。第二，要把实施STEM教育的核心放在提高学生的问题意识和培养学生创新精神上来。“我们的学生，解决别人的问题多，探究自己的问题少。学生解决的问题里面有固定答案的问题多，开放性的问题少，涉及到单一知识的问题多，涉及到综合知识的少。如果不改变这个现状，创新精神、实践能力无从谈起。”第三，要将探究实践作为STEM教育的主线，让学生在学好课堂知识的同时，从现实生活和成长过程中，选取真实的问题，综合运用各科知识，动手实践提高问题解决能力。中国教育科学研究院党委书记殷长春

中国教育科学研究院党委书记殷长春在致辞中指出，STEM教育有助于培养学生的科学探究能力、创新意识、批判性思维、信息技术能力等未来社会必备的技能。虽然我国STEM教育取得了显著进展，但总体而言还面临很多问题和挑战，如缺少国家战略高度的顶层设计、缺少社会联动机制、缺少贯通不同学段的整体设计、缺少标准与评估机制、缺少教师专业发展指南与相应的教师培训、缺少国家级的示范项目等。中国教育科学研究院2017年成立了STEM教育研究中心，成功举办全国首届STEM教育发展大会，并在较短时间内发布了两项科研成果。今年5月，中心还与金地集团联合启动“中国STEM教育2029行动计划”。殷长春在发言中充分肯定深圳、成都等城市出台相关文件，鼓励引导中小学开展STEM教育的做法，而江苏、香港等地不余遗力对STEM教育的推动也得到他的点赞。香港特别行政区教育局副局长蔡若莲

香港特别行政区教育局副局长蔡若莲随后介绍了香港的经验。据她介绍，香港教育局在2016年底发表了《推动STEM教育，发挥创意潜能》的报告，提出更新课程、加强教师培训、增加学生活动等多项推动STEM教育的建议策略，除了向公营学校发放津贴，鼓励学校购买资源和设备之外，教育局还鼓励学校更新科学、科技、数学等课程，以适应科学与科技的最新发展。此外，香港教育局也为中小学的领导和中层管理人员提供技能的提升培训，加强他们课程总体规划和跨学科领域、跨科目的协作能力。蔡若莲也提及香港与内地在STEM教育方面的合作，比如中国教育科学研究院与香港岭南大学共同发起的内地与港澳青少年STEM教育创客挑战比赛。据其介绍，本次大会共有40多位香港校长、老师、学者及教育局的人员前来参加。福田区区长高圣元 福田区区长高圣元致辞时提到，深圳市委、市政府坚持把“创新”作为城市发展的主导战略，STEM作为跨学科综合教育形态对落实中央和各级政府创新教育的战略，培养教育人才，提升国家未来竞争力有重大的意义。高圣元介绍，中国教育科学研究院与福田签约合作共建中国教育改革试验区以来，福田区教育局在中国教育科学研究院指导下积极探索STEM教育推进方式，坚持项目引领，搭建交流平台，优化人才梯队，借助科研机构、企业积极开发STEM课程，提升了福田STEM教育的品质，扩大了福田STEM教育的影响力。 开幕式·主旨发言在由深圳教科院院长叶文梓主持的主旨发言环节，中国科学院院士、南方科技大学校长陈十一，中国工程院院士、哈尔滨工业大学校长周玉，以及中国科学院大学副校长杨国强，从高校的角度畅谈拔尖创新人才培养。福田区教育局局长田洪明全面介绍了STEM教育的福田探索。作为本次大会的“总统筹人”，中国教育科学研究院STEM教育研究中心主任王素，就如何构建STEM教育新生态提出诸多真知灼见。

中国科学院院士、南方科技大学校长陈十一演讲主题：从STEM到STEAM再到STREAM的南科大探索

中国工程院院士、哈尔滨工业大学校长周玉演讲主题：培养引领未来的一流高素质创新人才

中国科学院大学副校长杨国强演讲主题：发挥科教融合优势，培育高素质人才

福田区教育局局长田洪明演讲主题：STEM教育的基层探索 中国教育科学研究院STEM教育研究中心主任王素演讲主题：构建STEM教育新生态

开幕式·圆桌论坛贯彻落实十九大精神、写好教育“奋进之笔”，STEM教育也是重要一招。在开幕式的圆桌论坛上，上海市教育委员会副主任倪闽景、深圳市教育局副局长赵立、香港岭南大学社会科学学院院长魏向东以及南方科技大学副教务长黄克服等，围绕“基于STEM教育的人才培养路径”这一主题，介绍了地方政府的探索经验及未来发展思路。STEM教师场景化实战培训坊作为科教领域每年一届的专业盛典，本次大会在注重新观点交流的同时，更加注重新实践的分享;在注重与会者高质量的同时，更加注重与会者的参与和互动，以期每位会议代表都能从中斩获丰盈。为此大会特别设置了包括“课程开发与整合”、“跨学科理解与实践”、“教学实践”、“空间设计”等多维度展示STEM教育实践的“STEM教师场景化实战培训坊”。11间不同主题的实战培训坊给老师带来前所未有的全方位课堂体验，身临其境的感受最专业、最先进的STEM跨学科教育形式。每一间实战培训坊都精心打造了各自的STEM特色课程，准备了丰富多样的STEM教具赠送现场参会人员，现场活动火热持续整个下午，给所有参会校长和老师留下了深刻的印象。

课程主题：创新的艺术——设计思维与STEM教育 STEM教育产品：上海STEM云中心课程通过对知名设计公司和大型企业的成功设计案例进行分析，带领教师们将设计思维应用于STEM教育领域，通过体验式教学方式(Experiential Learning)，在掌握设计思维这个方法的基础上，和教师一起探讨如何用设计思维开发STEM课程，促进学生学习。课程使教师们了解了无论是在教学中培养学生的创新能力，还是教师自己具体设计STEM课程，高精尖的技术或硬件场所都不是必须，学生和教师更不用成为某个领域的专家，只要掌握了正确的方法，立足于任何一个生活中的小事小物都可以进行创新，创新的关键在于掌握一套可以激发创新能力的方法，这就是设计思维的魅力。

课程主题：培生STEM示范课——肺活量计STEM教育产品：培生STEM项目来自广州知名小学的一线STEM教师跟现场超过50名老师分享了他的实战教学经验，并以培生课程为例进行了教学过程和教学活动介绍。听完了课程理念和实施方法论，紧接着由培生STEM高级课程专家郑良栋博士带领现场老师经历了一堂培生STEM示范课——肺活量计制作的具体实施。通过项目式主题探究的学习和实践，在实操和相互协作中共同解决问题，同时在过程中融合科学、技术与数学知识的应用。2个小时的课程在老师们的忘情投入中飞快地度过了。无论是亲身体验了本次课程的老师，还是在旁观摩的观众都对培生的STEM课程体系表现了极大的兴趣。

课程主题：E.M.T VR航天STEM实践教学系统

STEM教育产品：幻景科技幻景航天STEM实践教学课程是以航天工程为载体，重在培养学生在学习航天知识的过程中，运用多学科知识来解决航天工程的现实物理现象，并形成数学建模的高阶思维能力。系统将VR，三维技术全程贯穿课程当中，将三维空间里的数学模型数据迁移到VR端，运用虚拟现实技术检验成果。同时配合完整的教师端进行教学，教师端的备课系统可以全面辅助教师进行专业的航天知识跨学科授课。通过教师端的管理系统，完成对学生端的控制、知识推送、成果汇总及评价。

课程主题：图形化编程在编程与算法入门学习中的作用与实践 STEM教育产品：编程猫利用编程猫自主研发的图形化编程工具，以拼搭积木的方式全景展示对问题的逻辑思考过程，将静态于纸面的数学题目以一种动态的方式呈现。本着“无趣味，不编程”的教育理念，编程猫为全球少儿研发了包括图形化编程、Python代码编程及3D沙盒式编程在内的全维度编程平台及系列编程课。通过学习，孩子们可以创作出奇妙的游戏、软件、动画等，全方位锻炼逻辑思维、创造力等核心素养。编程猫的工具与产品可以以图形化动态展示的方式，将数学问题中的逻辑推演过程动态化和简易化。 课程主题：妙小程宇宙大探险

STEM教育产品：妙小程少儿编程本课程以妙小程宇宙大探险为故事背景，每一节会完成通过编程的方式完成一个任务，在这个基础上学习编程知识，并辅助知识加油站，对编程重难点以有趣生动的方式进行着重讲解，使学习者在任务驱动的基础上轻松有趣的学习编程知识。课上，妙小程少儿编程独创的“媒体化+智能化+场景化”编程教育模式，引起了到场老师们一致的认可，生动有趣的各类教学动画视频也让老师们整节课听下来津津有味。

课程主题：人工智能编程与机器人STEAM课程的融合 STEM教育产品：全童科教全童科教的STEM教师场景化实战培训坊以“STEM跨学科理解与实践”、“STEM课程开发与整合”、和“STEM教学实践”3个维度进行人工智能和编程STEM主题展示。通过循序渐进的机器人制作和编程项目，将人工智能和编程课程与机器人STEAM课程融合，采用以终为始、赛学合一的教学方式，最大限度的激发孩子的学习潜能，保持学习兴趣，提升学习效果。循序渐进、以终为始、赛学合一。

课程主题：STEM未来计划课程体系建设与实践

STEM教育产品：青云在线通过两个课程案例分析，透析课程内容的跨学科的融合、课程架构的设计、评判标准的设置、团队合作的搭已经相关知识的应用体现。通过STEM项目的模块化学习，让教师更好把地控教学过程，让学生更易于掌握学习进度，获得较好的学习体验。 课程主题：DIY饮料机

STEM教育产品：寓乐湾课程围绕倾倒大瓶饮料时操作不方便和容易飞溅的问题，通过学习大气压强的知识和并联电路的连接方法，利用电子元件和多种材料自主设计并制作饮料机，项目充分展示了创客制作与学科知识的融合，以及STEM各元素的融合。沉浸式STEM场景化教学为参会者带来了前所未有的全方位课堂体验，为参会者们实地展示了具有STEM学科知识融合、探究式学习特点的课堂教学，用专业先进的STEM跨学科教育形式，引导体验者们在教学体验中思考和学习教学方法与技巧，让STEM教师快速掌握专业技能。预告近期，中关村互联网教育创新中心公众号将相继推出第二届中国STEM教育发展大会参会专家发言内容，敬请期待。

文章来源|中关村互联网教育创新中心公众号

责任编辑|吴建伟浙江STEAM云中心声明1. 本公众号刊载文章仅代表作者本人观点，不代表本单位观点;

第四篇：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.

第五篇：STEM教育质量标准的制容及启示

2017-06-17 MOOC

本文由《开放教育研究》杂志授权发布

作者：赵慧臣、马悦、陆晓婷、张艺苇 摘要

在“大众创业，万众创新”的背景下，中国需不断汲取国际经验以开展本土化STEM教育。为了衡量STEM教育的发展状况，我们需要科学的质量标准评价STEM教育。本文通过对权威报告和研究成果的分析，学术内容的综合性，STEM思潮和文化，学校、社区和产业的合作，大学与职业准备的关联四方面解读圣地亚哥郡STEM质量标准。其对我国STEM教育的启示包括：支持教育工作者专业发展，提供STEM人力资源保障;学校、社区和产业分工协作，提升STEM教育质量;按照STEM教育发展阶段开展评估，针对性改进教育质量;开展自我评估，探寻改进STEM教育质量的方案;采用列表形式，推进STEM教育质量评估。作者希望本研究能有助于我国借鉴国际经验形成满足本土需要的STEM教育质量标准。

关键词：STEM教育;质量标准;质量评价

一、引言作为多学科交融领域，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(余胜泉等，2015)。这不仅是学科或课程层面的改革，更代表面向未来的教育发展战略，甚至是国家提升科技创新的重要途径(董泽华，2015)。在美国，不仅教育部门重视STEM教育，国会、国家科学基金会、国家科学委员会、能源部等部门纷纷建立STEM教育项目。201年，美国学者格雷持·亚克门(Georgete Yakman)将A(艺术)融入STEM教育，提出STEAM教育。北京师范大学2012年承办的第二届科学、技术、工程和数学国际教育大会促进了国内对STEM教育的认识和研究。政策支持方面，《教育信息化“十三五”规划》提出：积极探索信息技术在“众创空间”、跨学科学习(STEAM教育)、创客教育等新的教育模式中的应用。实践方面，国内已有60余所中学引入STEM教育相关课程。不断发展的STEM教育亟待科学标准以进行质量评价。在STEM教育相关标准中，美国印第安纳州制定了STEM教育实施标准，分最小程度实施、部分实施到全面实施来逐步推进，突出基础设施、教学指导、课程设计和扩展学习等关键要素，并采用量化方式形成操作性强的步骤(Indiana Department of Education，2013)。为引导和规范STEM教育的教学活动设计，美国北卡罗来纳州中学STEM学校基于量规制定了教学设计标准，从“初期”“发展”“成熟”“典型”四个阶段，描述教学设计中的10种STEM属性(赵慧臣，2017)。为支持STEM学校和项目，美国圣地亚哥郡(San Diego County)STEM教育质量标准工作组和STEAM质量标准工作组建立了STEM教育质量标准。根据该标准，学校和项目合作伙伴从可持续发展视角调查和思考符合质量标准的要求。其质量标准的制定过程与具体内容对我国发展STEM教育具有重要启示。

二、STEM教育质量标准制定过程为更好地改善和提升STEM学校和项目的效益，美国圣地亚哥郡STEM教育质量标准由不同领域的人员依据科学的标准共同完成，并根据使用情况进行完善。

(一)依据科学的标准圣地亚哥郡STEM教育质量标准的制定参照了科学、技术、工程、艺术、数学等不同领域的标准，包括新一代科学教育标准(NGS)的科学和工程实践、根据共同核心州立标准(CCSS)制定的数学实践标准、根据共同核心州立标准(CCS)制定的个人英语语言艺术读写能力、美国国际教育技术协会(ISTE)学生标准(见表一)。

(二)不同领域人员的参与为了研制STEM教育质量标准，圣地亚哥郡于2013年1月成立了STEM教育质量标准工作组，其工作包括研究美国其他州的质量标准、确定STEM量规的关键部分、修订本地区已创建的STEM教育质量标准文件草案。工作组成员背景十分丰富，既有教师、校长、社区管理员、家庭教师协会会员，又有大学教师、工程师以及非正式的教育工作者和家长。在圣地亚哥郡教育办公室科学教育协调员约翰·斯皮格尔(John Spiegel)和科学联盟成员南希·泰勒(Nancy Taylor)领导下，该工作组在审查文献和分析其他州的相关探索后，制定了优先级列表，列出了优质STEM教育规划的关键属性(San Diego County Office of Education，2015)。2014年4月，圣地亚哥郡STEAM领导小组办公室邀请不同背景的艺术教育者、艺术合作伙伴、公认的STEAM社区领导人以及STEM工作组代表，共同收集和综合STEM和STEAM标准文档。2015年8月，多元化的团队将STEM教育质量标准和STEAM标准综合，使属性内容、实践方式和能力标准相匹配。

(三)多部门合作共同完成圣地亚哥郡STEM教育质量标准工作组确定STEM教育质量关键属性的优先列表后，制定了STEM教育质量标准框架(SDSTEMQC)草案。通过共享SDSTEMQC草案，不同部门、组织可以共同对其进行完善。工作组成员在国家和地方STEM项目和组织中讨论框架，并与加利福尼亚州STEM学习网络和教育部门合作，在标准的属性、组成部分和要素上达成共识，共同推进标准的制定工作。此外，圣地亚哥郡STEM教育质量标准在完善标准的相关元素时，结合美国1个州的使用情况，不断优化标准的具体内容及描述方式，以确保标准的科学性和可操作性。

三、STEM教育质量标准内容STEM质量的四项基本属性为：综合性学习(Integrated Learning)，STEM思潮和文化，学校、社区和产业的合作，大学与职业准备的关联(见表二)。其中，“学术内容的综合性”和“STEM思潮和文化”描述了STEM学校(项目)质量所需条件。“学校、社区和产业的合作”指STEM学校和项目应打破课堂教学的束缚，通过与社区和产业合作实现教育目的。“大学和职业准备的联系”指很多大学为STEM和STEAM职业做好准备。圣地亚哥郡STEM教育质量标准通过发展、成熟、聚焦和典范四个阶段确定学校(项目)现状，以及下一步可能需要改进的工作。其中，发展阶段指学校(项目)开始发展STEM教育相关要素的能力，但还需做更多工作。成熟阶段指学校(或项目)所有学生进行STEM学习。聚焦阶段指学校(或项目)正在努力确保所有学生获得深层次的STEM体验。典范阶段指学校(项目)高水平地完成STEM工作，而且创造了可持续发展、有收获的项目。

(一)学术内容的综合性1.综合性学习STEM教育注重培养学生的综合素质和问题解决能力，帮助学生获得将课程和真实世界的问题或经历联系起来的学习经验，全面提升学生的科学素养、技术素养、工程素养和数学素养，陶冶艺术情操。STEM教育的综合性学习主要体现在跨学科学习、真实问题的解决、基于绩效的任务和评估，以及个性化学习环境(见表三)。1)开展跨学科学习，提高学生解决真实问题的能力。STEM教育强调利用科学、技术、工程或数学等学科相互关联的知识解决问题，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(余胜泉等，2015)。从发展阶段到成熟阶段和聚焦阶段，学生参与跨学科学习体验的机会逐渐增多、更加频繁。2)借助真实问题的解决，促进学生将所学知识应用于社会生活。学生参与基于真实问题的学习，运用相关知识探讨为什么会出现该问题，阐释如何更好地解决问题。STEM结合生活中有趣、挑战的问题，通过问题解决过程实现教学目标，让学生体验真实生活，获得社会性成长。从发展阶段、成熟阶段到聚焦阶段，学生越来越重视真实问题的解决，逐渐增加将真实问题解决作为学习的重要组成部分的机会。3)基于绩效的任务和评估，引导学生深度学习。基于绩效的任务建立在已有内容知识、过程技能和工作习惯上，策略性地将基于绩效的任务放到一节课或一单元中学习。基于绩效的任务是学习活动不可或缺的部分，成为评估学生学习质量的重要方式。从发展阶段、成熟阶段到聚焦阶段，学生越来越多且频繁地参与基于绩效的任务和评估。4)构建个性化学习环境，体现以学生为中心的理念。构建个性化学习环境需要根据学生的优势、学习需要和兴趣针对性地提供支持，包括引导学生选择学习什么、怎么学习、什么时间学习以及在哪里学习等。在初级阶段，学生很少自己选择学习内容、学习方式等，更多由教师进行指导。从成熟阶段到聚焦阶段，学生逐渐学会自定步调学习，根据学习习惯和知识基础个性化地作出选择，充分体现以学生为中心的教学理念。2.符合标准参考标准包括英语语言艺术和数学共同核心州立标准、新科学教育标准、美国国际教育技术协会(ISTE)标准、学生和职业技术教育标准。其中，共同州立核心标准中技术整合内容包括：使用网络等技术制作和发布作品，与他人互动并合作，集成不同媒体和格式;集成并评估不同媒体的信息，包括用视觉、数量和口头进行集成和评估;策略性地使用数字化媒体和可视化方式表达信息(San Diego County Office of Education，2015)(见表四)。1)引导学生参与实践，使学生在体验中学习。STEM教育强调通过“做中学”，即以动手实践参与的方式提升学生的综合素养和创新能力。在发展阶段，学生在教师的帮助下在课堂教学中参与实践环节，教师意识到学生所参与的实践应具有规范性。从成熟阶段到聚焦阶段，学生越来越多地参与标准引导的实践，并通过亲身体验探索新知识。2)鼓励学生参与讨论，发散学生思维。STEM教育中真实问题的解决需要学生与他人讨论，充分发挥学生的主观能动性，让学生的头、手、脑全部活动起来。一方面，学生和教师的讨论便于教师深入了解学生掌握的知识，指导学生优化学习。另一方面，学生之间的交流可以提高学生的学习积极性，引导他们开阔思维、互相学习，激发学习潜能。从发展阶段、成熟阶段到聚焦阶段，学生通过听、说和写等方式，参与讨论的频率逐渐增多。3)支持学生合作学习，锻炼学生团队解决问题的能力。STEM教育立足于实际问题，鼓励学生通过协作和实践完成项目、解决问题，强调在群体协同中相互帮助、相互启发。STEM教育的问题解决离不开学生、教师专家的合作。从发展阶段、成熟阶段到聚焦阶段，学生通过小组或团队合作分析问题、解决问题或完成项目的机会越来越多。3.技术的深度融合STEM教育强调学生要具备一定的技术素养，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(余胜泉等，2015)。当然，教育工作者也应掌握一定的技术，不断提高教育技术能力，以便更好地为学生学习提供支持。技术的深度融合包括合理使用技术、技术支持、共同愿景、支持政策(包括资金)、教师应用技术以及学生应用技术(见表五)。1)学生、教师、职工和学校领导合理使用现有技术和新兴的技术，包括便利可靠的基础设施、硬件和数字内容。在发展阶段，所有学生、教师、职工和学校领导具有有限的权利使用现有和新兴的技术以及数字化资源。在成熟阶段，所有学生、教师、职工和学校领导具有充分的权利使用现有和新兴的技术以及数字化资源。在聚焦阶段，所有学生、教师、职工和学校领导有稳健、可靠的权利使用现有和新兴的技术以及数字化资源。2)不断维护、更新与使用信息通信技术和数字化学习资源，为STEM教学提供可靠帮助。从发展阶段到成熟阶段和聚焦阶段，师生在使用信息通信技术及数字化学习资源方面实现从有效具有、快速利用到立即利用的发展。3)提高所有利益相关者教育技术能力的共同愿景。STEM教育既包括在校接受常规教育，也包括到校外参加STEM项目等社会实践活动。所有利益相关者(教师、学生、家长、后勤人员和社区人员等)均需具备一定的教育技术能力。在提升所有利益相关者教育技术能力的共同愿景上，学校的领导能力不断加强，从有限积极主动、足够积极主动提升到制度化地积极主动。4)制定支持政策和方案，促进项目可持续发展。政策、方案和资金是保证STEM教育发展的基础。从发展阶段、成熟阶段到聚集阶段，学校支持STEM教育的政策和方案从有限到充足，再到逐步制度化。5)引导教师应用技术，提升教学整合能力。技术是支持STEM教学创新的重要手段。从发展阶段、成熟阶段到聚焦阶段，教师为学生、同事和社区人员不断提供引导，帮助学生学习，改善教学效果和丰富专业实践。6)鼓励学生应用技术，提升学习体验。STEM教育主张将技术无缝地融入教学各环节，增强学生驾驭复杂信息、进行复杂建模与计算的能力，引导学生善于运用技术解决问题(余胜泉等，2015)。从发展阶段到成熟阶段和聚焦阶段，学生不断提高应用技术进行交流、合作、分析和创造的频率。

(二)STEM思潮和文化1.STEM教育中的专业发展STEM教育的专业发展指为了适应新的教学内容、教学方式和教学特点，学校对所有教职工开展专业培训。STEM专业发展包括教师接受相关主题的指导和STEM学习的综合方法、有专业学习计划并专门的时间练习和分享想法、制定个性化的STEM学习目标、通过培训实现跨学科STEM课程/单元、与行业和社区合作者协作进行专业学习、从外部资源获得专业发展(包括大学)(见表六)。1)逐渐增加STEM专业发展的频率，提高教师的教学素养。与传统的分科教育不同，STEM教育强调将不同学科内容组合成有机整体，以培养学生的创新精神和实践能力。由于传统教师可能难以直接胜任STEM教育工作，对教师和管理员进行专业培训成为STEM教育顺利开展的重要条件。从发展阶段到聚焦阶段，教师和管理员获得STEM专业发展的机会逐渐增多。2)扩大STEM专业发展范围，提高相关人员的教学保障能力。不仅教师需要加强STEM专业培训，学校所有与学生有联系的教职工同样需要提升STEM素养。在发展阶段，只对少数教师进行STEM专业发展培训。在成熟阶段，大多数教师要接受STEM专业发展培训。到聚焦阶段，学校所有教职工要接受STEM专业发展培训。3)构建与STEM实践相匹配的专业学习社区，营造良好的教学交流氛围。STEM专业学习社区活动包括探讨如何实现STEM课程作业向项目转换;分析和反思学生的作品;谈论如何将学生评价用于改进教学策略;共同创造学生的形成性评价和总结性评价;教师定期合作开发STEM课程作业，并分享实践成效(San Diego County Office of Education，2015)。在发展阶段，学校发展与STEM实践相匹配的专业学习社区。在成熟阶段，学校确立与STEM实践相匹配的专业学习社区。在聚焦阶段，学校持续建设与STEM实践相匹配的专业学习社区，并不断完善。2.提升STEM教育的能力和动力STEM教育中，设计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(余胜泉等，2015)。学生作品在公众平台展示，有助于师生通过媒体工具相互交流、相互学习。学校对师生设计的优秀成果应给予充分肯定，以激发其积极性和学习动机。STEM教育的能力和动力建设包括展示和庆祝STEM教育的成果、创新性文化和成果的交流(见表七)。1)激励STEM学习成就的措施应用频繁，提升学生的动机与兴趣。为营造积极的STEM学习文化，师生举行展示和庆祝活动，包括科学之夜、STEM节、地区领导人和学校董事会答谢并庆祝STEM成果和发展、所有学生参加各种各样的STEM项目或展示会、同行和专业人士在学校和社区中讨论和庆祝成就以及学生参加地区比赛和展示会(San Diego County Office of Education，2015)。在发展阶段，学校至少落实一件事以展示和庆祝师生在STEM上的努力。在成熟阶段，学校落实多个事件展示和庆祝师生的STEM成果。在聚焦阶段，学校经常举办展示和庆祝师生STEM成果活动，提高学生STEM学习的兴趣和动力，使其更加积极参与STEM项目实践。2)不断营造创新的文化氛围，培养学生改造世界的能力。STEM教育领导者鼓励学生不断创新，并且给予创新者荣誉和奖励。创新性文化包括：确认几项当地的议题或师生将要从事的创新解决方案、鼓励并建立师生冒险的信心、将技术应用于STEM教育创新、学校领导者承认并安排闲暇时间关注师生的创新以及奖励学生的创造力和冒险精神(San Diego County Office of Education，2015)。从发展阶段、成熟阶段到聚焦阶段，学校要为重视庆祝STEM师生的工作，营造创新文化环境。3)利用交流工具和社交媒体分享STEM成果，营造积极互动的学习氛围。师生通过交流工具和社交媒体公布STEM作品，既为他人提供学习和参考样板，相互促进;又可以提升师生的学习积极性。从发展阶段、成熟阶段到聚焦阶段，使用交流工具和社交媒体进行STEM成果交流的频率不断提高。3.吸引所有学生参与STEM教育关注所有学生，尤其重视提高弱势群体学生的STEM素养，鼓励所有学生参与STEM项目、课程和活动(见表八)。为了促进弱势群体学生参与STEM项目、课程和活动，学校应制定相关的指导方针，提供制度支持。1)支持弱势群体，提高STEM教育活动的普及面。支持弱势群体，体现在确定指导方针和职能上，促进弱势群体学生参与STEM活动。在发展阶段，学校没有指导方针或适当的职能，明确提高弱势群体的STEM教育活动参与度。在成熟阶段，学校领导者意识到应提高弱势群体的STEM能力，制定指导方针或适当职能，明确提高弱势群体的STEM项目、课程和活动的参与度。在聚焦阶段，学校已制定针对弱势群体的指导方针和完成适当职能。2)鼓励更多学生参与，提升STEM教育参与度。STEM教育应让所有学生拥有参与STEM项目、课程和活动的机会。在发展阶段，只有少数学生能够参与STEM教育活动。在成熟阶段，大多数学生可以参与STEM项目、课程和活动。在聚焦阶段，全部或绝大部分学生能够参与STEM项目、课程和活动。3)加强校外、课外STEM与学校日常学习的联系，使学习与生活紧密联系。为了促使STEM教育更好地与生活相联系，在课外或校外设置的STEM教育活动要与学校的课程学习彼此相依、互为补充，共同培养学生的创新实践能力。在发展阶段，校外或课外STEM教育活动与学校日常学习彼此独立，没有任何联系。在成熟阶段，校外或课外的STEM教育活动与学校的日常学习联系起来。在聚焦阶段，所有的校外或课外STEM教育活动与学校日常学习相联系。4.STEM教育的材料和设施材料和设施是实施STEM教育的硬件条件。其中，“材料”包括数字化教学与学习资源、新兴技术等，“设施”包括专用教室、硬件设备等。1)为教师提供STEM教育材料和资源，吸引学生参与。高质量材料和资源能够吸引学生参与STEM学习。在发展阶段，教师没有或很少高质量材料和资源吸引学生参与STEM学习。在成熟阶段，教师能够使用很多高质量材料和资源吸引学生参与STEM学习。在聚焦阶段，教师有充足的高质量材料和资源吸引学生参与STEM学习。2)为STEM教学留出充足空间，改善教学条件。为实践课安排讲授、学习和展示的空间可以提高STEM教育质量。在发展阶段，没有为STEM讲授、学习和展示提供空间，学校没有体会“做中学”的深刻内涵。在成熟阶段，学校为STEM讲授、学习和展示提供了很多空间。在聚焦阶段，学校充分认识到动手实践的重要性，为STEM讲授、学习和展示提供充足的空间。

(三)学校、社区和产业的合作1.STEM教育规划为推动STEM教育规划的制定和落实，制定者应清楚地知道STEM教育规划的目标和策略，所有利益相关者均需要对规划有所了解。1)学校制定STEM教育规划，促进项目可持续开展。学校根据STEM教育的目标，结合STEM教育现状，制定STEM教育发展规划，用于指导学校的STEM工作，科学地开展STEM教学和项目。在发展阶段，学校准备制定与全校目标相匹配的STEM教育规划，但还没有成果。在成熟阶段，学校已制定了与全校目标相匹配的STEM教育规划，将规划制度化、文本化。在聚焦阶段，学校在制定了与全校目标相匹配的STEM教育规划后，根据规划实施的反馈情况不断修改完善。2)增加STEM教育的财政资源，支持教学目标的实现。充足的资金用于STEM教学和项目活动才能保证其顺利进行。在发展阶段，最低限度的甚至没有财政资源用于确保STEM目标的达成，学校领导不重视STEM教育;在成熟阶段，很多财政资源用于确保STEM目标的完成，学校领导开始注意到STEM教育的重要性;在聚焦阶段，有充足的财政资源确保STEM目标的达成。3)教职工、家长和合作伙伴交流并监督学校的STEM教育规划。STEM教育规划的制定者需要明确并描述STEM教育规划的目标和策略。作为规划的实施者，教职工、学生家长和合作伙伴也应知道并描述STEM教育规划的目标和策略，以便采取正确合理的方式方法。在发展阶段，教职工、学生家长和合作伙伴不会描述甚至不知道STEM教育规划的目标和策略。在成熟阶段，教职工、学生家长和合作伙伴能够描述STEM教育规划的目标和策略。在聚焦阶段，教职工、学生家长和合作伙伴能够详细地描述STEM教育规划的目标和策略，深入认识和了解STEM教育规划，领会STEM教育发展的关键。2.STEM教育网络STEM教育需要学校、社区组织、教育机构和产业等共同合作，形成STEM教育网络，包括STEM教育网络的合作、利益相关者和资金两个方面。STEM教育提倡学校与社区和企业建立合作伙伴关系，形成协同联动的知识创新共同体。在初级阶段，学校寻求与其他学校、社区组织和企业确立合作伙伴关系，为建立优质学校提供有效的STEM项目质量解决方案。在发展阶段，学校已经与其他学校、社区或企业确立了至少一个合作伙伴关系。在聚焦阶段，学校确定了与其他学校、社区或企业具有共同愿景、互惠互利、可控制、可评估的多个合作伙伴关系。STEM学校主持或参加利益相关者的会议，明确不同利益相关者的具体职责。利益相关者包括教职工、家长、社区组织、行业和业务合作伙伴以及高等教育机构。利益相关者通过制定策略和提供资金等方式帮助和支持STEM项目。在发展阶段，学校很少甚至从不主持或参加社区利益相关者的会议。在成熟阶段，学校有时主持或参加社区利益相关者的会议。在聚焦阶段，学校经常主持或参加社区利益相关者的会议，加强与教职工、学生父母、社区组织、行业和业务合作伙伴以及高等教育机构的联系，共同促进STEM教育发展。3.师生与STEM伙伴互动STEM教育强调在群体协同中相互帮助，支持知识的协同建构。STEM师生需要与伙伴进行交流和讨论，包括STEM学生与伙伴的互动以及STEM教师与伙伴的互动(见表九)。学生与STEM伙伴互动包括实习、实地考察、特邀发言人等，以更好地了解彼此的学习需求。STEM教师与伙伴互动包括专业学习、外展实训等，有助于拓展教师专业发展的路径。

(四)大学与职业准备的关联1.使大学和STEM职业发展路径相匹配STEM教育除了对学生进行科学、技术、工程、艺术和数学教育之外，还应与未来就业接轨(尤其在高等教育阶段)(见表十)。1)学习开展竖向规划，支持学校教育与社会需求同步。STEM教育的竖向规划指尽可能少地改变学生原有学习状态的情况下满足市场劳动力的要求。在发展阶段，STEM教师不符合学校层面的竖向规划，没有意识到应将学生的学习与劳动力需求联系起来。在成熟阶段，STEM教师有时符合学校层面的竖向规划。在聚焦阶段，STEM教师经常符合学校层面的竖向规划。2)辅导员和教师分享STEM职业信息，引导学生职业取向。针对学生未来的职业选择，学校应及时掌握STEM项目和职业发展状况，并与辅导员和教师分享，增加学生在STEM领域的就业机会。在发展阶段，学校很少与辅导员和教师分享高等教育STEM项目和职业主题的信息。在成熟阶段，学校有时与辅导员和教师分享高等教育STEM项目和职业主题的信息。在聚焦阶段，学校能够及时将STEM项目和职业主题信息传递给辅导员和教师，重视学生在STEM领域的就业状况。3)高校增加与职业领域相关的STEM课程数量，提升学生就业竞争力。为了引导学生做好在STEM领域工作的准备，学校开设相关课程，缩小学生现有技能与职业所需技能间的差距，提升学生的就业竞争力，确保学生能够顺利实现职业愿景。在发展阶段，学校没有开设校园或虚拟学生所需的与职业领域相关的STEM课程。在成熟阶段，学校完善课程设置，开设了几门校园或虚拟学生所需的与职业领域相关的STEM课程。在聚焦阶段，学校开设了很多与职业领域相关的STEM课程，提高学生的就业竞争力。4)学校增加学生探究STEM职业的机会，提升学生就业质量。学校为学生提供参观、实习等探究STEM职业的机会。从发展阶段、成熟阶段到聚焦阶段，学生有越来越多的机会探索STEM职业，发现STEM职业与所学课程的联系，寻找职业兴趣点和未来工作方向。5)高校辅导员指导学生进行职业规划，帮助学生明确就业需求。高校辅导员根据学生所学课程、参加的项目活动等对其职业发展给予指导，帮助学生进行职业规划，并持续关注他们的职业发展动向。从发展阶段、成熟阶段到聚焦阶段，辅导员从不和学生讨论和分析职业规划与高等教育的联系和匹配度，到逐渐提高与学生共同讨论和分析学生职业规划问题的频率。2.将时间用于科学教学和数学教学在STEM教育中，科学支持人们认识世界的规律，数学为人们发展与应用科学、工程、艺术和技术提供思维方法和分析工具(赵慧臣等，2016)。因此，重视科学和数学教学，利用专门的时间进行跨学科教育和学习，对培养学生的科学素养和数学素养至关重要。小学阶段、初中阶段和高中阶段的学生学习STEM相关课程的侧重点不同(San Diego County Office of Education，2015)。1)逐渐强化小学数学教学和科学教学，培养学生科学认知。从发展阶段到成熟阶段，小学生由不接受数学和科学教学发展到接受数学和科学教学，学校逐渐重视培养学生数学素养和科学素养。在聚焦阶段，学生接受的数学和科学教学不再是单纯的书本知识，还包括综合或课外的STEM教育活动及课程，包括编程、机器人设计或其他应用数学和科学活动。2)不断强化初中数学和科学教学，提升学生科学素养。从发展阶段到成熟阶段，初中生由不接受数学和科学教学发展到接受三学年的数学和科学教学。在聚焦阶段，学生除接受三学年数学和科学教学外，还可以选择综合或课外的STEM教育活动及课程，包括编程、机器人设计、工程课程或活动。3)持续强化高中数学和科学教学，提高学生科学知识与技能。从发展阶段到成熟阶段，高中生由不接受数学和科学教学发展到接受两学年的数学和科学教学。在聚焦阶段，学生除接受三学年数学和科学教学外，还可以选择职业技术教育课程或课外STEM教育活动及课程。高中阶段的STEM选修课包括计算机科学、电脑编程或ICT产业编程，网络和/或硬件工程认证(San Diego County Office of Education，2015)。

四、启示随着STEM教育进入公立学校及教育政策层面，STEM+教师、STEM+课程等理念不断涌现，学校逐渐设计STEM课程、开展STEM项目和活动。针对我国STEM教育发展现状及需要，圣地亚哥郡STEM质量标准有重要启示。从系统角度看，圣地亚哥郡STEM教育质量标准不仅体现在学术内容的综合性、STEM思潮和文化等对教育的要求，而且涉及学校、社区和产业的合作以及大学与职业准备的关联等。因此，STEM教育质量的评价不能仅仅关注自身的状况，还要把社会支持因素纳入，从更为宏观的视野加以判断。

(一)引导教育工作者专业发展，提供STEM教育人力资源保障STEM教师是确保STEM+项目/课程成功的核心钥匙(王雪华，2015)。传统单科教学教师很难将不同学科知识融会贯通。STEM教育是对传统教育的改革，而改革最重要的是思想转变。只有对所有教职工开展STEM教育培训，构建与STEM实践相匹配的专业学习社区，营造良好的教学交流氛围，乃至STEM思潮与文化，才能更加有效地支持所有学生的STEM学习。例如，经过培训的教师等相关人员才能更加善于通过交流工具和社交媒体分享STEM成果，不断展示和庆祝STEM教育的新进展，营造积极互动的学习氛围，形成创新性和创造性文化。

(二)学校、社区和产业分工协作，提升STEMSTEM教育能否真正起到作用的核心是如何在教学及实践中真正推进跨学科的融合(杨馥红，201)。STEM教育需要学校、社区或企业和教育管理机构之间形成合作伙伴关系，形成协同联动的知识创新共同体，支持学生开展创新实践活动。首先，学校可以通过创建有效的STEM课程、创新教学方法和教学活动，促进学生参与STEM教育，并通过科学的评估优化课堂教学(赵慧臣，2017)。其次，教育部门应颁布支持STEM教育的政策，增加STEM教育项目的资金支持，促进相关部门的合作。最后，企业可以为STEM教育提供支持，包括为STEM学生提供就业指导和在公司实习或调查的机会、为STEM学校提供资金支持等。当然，STEM教育也离不开家长及社区组织的支持。

(三)按照STEM教育发展阶段开展评估，改进教育质量圣地亚哥郡STEM教育质量标准根据发展、成熟、聚焦和典范四个发展阶段确立了学校(项目)应该达到的状态，有利于人们以比较的视野分析当前的状态及下一步需要改进的方面。

量规可以支持人们按照标准评价STEM教育质量，提高教育质量评估的针对性和有效性。国内关于量规的研究主要集中于根据量规的特征与功能，将其应用于评价网络教学、学科教学和教育信息化等。我们可以借鉴量规应用于评价的研究成果，根据STEM教育质量的特征，分别在不同阶段开展评估，以有利于学校有针对性地改进STEM教育。例如，对于某些引进国外STEM项目的学校，我们可以将其界定处于发展阶段;而对于引进国外STEM项目后形成自身特色的学校，我们可以将其界定为处于成熟阶段，在此基础上根据两个发展阶段的特征有针对性地设计质量标准。STEM教育质量的重要工具。借助自我评估工具，教育管理部门可以明确学校STEM教育的质量和成果，总结STEM现状，分析STEM学校(项目)存在的挑战与机遇，找到目标与现状之间的差距，形成STEM教育发展的具体目标和实现步骤。

(四)实施自我评估，探寻改进STEM教育质量的方案圣地亚哥郡STEM教育质量标准自我评估工具还列出了四个发展阶段自我评估的量化表格，有利于STEM学校(项目)开展客观的质量评价。学校使用自我评估工具可对自我评估内容进行总结，包括已取得的STEM成果及面临的机会，并列出今后12个月的目标和行动计划。

教育质量自我评估工具可以作为教育部门监督学校

(五)采用列表形式，推进STEM教育质量评估为了使耗时较长的STEM项目产生真实有效的可交付成果，制定行动计划是必不可少的推动手段。采用列表的形式将STEM教育的目标、步骤、时间安排等罗列出来，可以把握STEM教育的进展。“目标和行动计划列表”包括行动步骤、负责人、时间安排以及预期成果等(见表十一)。项目实施时，应草拟每个阶段需要完成的成果概要，形成清晰的计划列表。在项目实施过程中，参照已列出的目标和行动计划列表，到每个行动的步骤、负责人、时间安排以及可交付的成果等，实现STEM项目按计划有序进行。若计划在实施过程中受到干扰，应及时根据实际进行修改和调整，在确保项目整体按时推进的前提下，及时微调每个行动步骤，并将上个阶段未完成的任务在下个阶段及时弥补。项目实施时，应草拟每个阶段需要完成的成果概要，形成清晰的计划列表。在项目实施过程中，参照已列出的目标和行动计划列表，到每个行动的步骤、负责人、时间安排以及可交付的成果等，实现STEM项目按计划有序进行。若计划在实施过程中受到干扰，应及时根据实际进行修改和调整，在确保项目整体按时推进的前提下，及时微调每个行动步骤，并将上个阶段未完成的任务在下个阶段及时弥补。基金项目：2016年度河南省软科学研究计划项目“中小学实施STEM教育的问题与对策研究”(17240410320);2016年河南省哲学社会科学项目“我国中小学实施科学、技术、工程和数学(STEM)教育的路径与对策研究”(2016CJY032);2017年度河南省教师教育课程改革研究项目“中学教师STEM(科学、技术、工程、数学)教学能力提升的研究与实践”(2017-JSJYYB-04);河南大学教育科学学院青年科研基金项目“STEM教育中不同机构的协作关系及其优化研究”。

作者简介：赵慧臣，博士，河南大学教育科学学院现代教育研究所副教授、河南省教育信息化发展研究中心研究人员，硕士研究生导师，研究方向：教育信息化、STEM教育;马悦，在读本科生，河南大学教育科学学院;陆晓婷，在读硕士研究生，河南大学教育科学学院;张艺苇，在读本科生，河南大学教育科学学院。

转载自：《开放教育研究》2017年第3期

排版、插图来自公众号：MOOC(微信号：openonline)