1、STEM 學(xué)術(shù)】 STEM 教育的核心特征STEM 教育中四門學(xué)科的教學(xué)必須緊密相連，以整合的教學(xué)方式培養(yǎng)學(xué)生掌握知識和技能，并能進(jìn)行靈活遷移應(yīng)用解決真實(shí)世界的問題。 融合的 STEM 教育具備新的核心特征：跨學(xué)科、趣味性、體驗(yàn)性、情境性、協(xié)作性、設(shè)計(jì)性、藝術(shù)性、實(shí)證性和技術(shù)增強(qiáng)性等。 (一 )跨學(xué)科將知識按學(xué)科進(jìn)行劃分，對于科學(xué)研究、深入探究自然現(xiàn)象的奧秘和將知識劃分為易于教授的模塊有所助益，但并不反映我們生活世界的真實(shí)性和趣味性 (Morrison ， 2009) 。因此，分科教學(xué) ( 如物理、化學(xué) ) 在科學(xué)、技術(shù)和工程高度發(fā)達(dá)的今天已顯出很大弊端。針對這一問題，理工科教育出現(xiàn)了取消分科

2、、進(jìn)行整合教育的趨勢。 STEM 教育因此應(yīng)運(yùn)而生，跨學(xué)科性是它最重要的核心特征。 美國學(xué)者艾布特斯(Abts) 使用“元學(xué)科” (m-edtaiscipline) 描述 STEM ， 即表示它是代表科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等學(xué)科的統(tǒng)整的知識領(lǐng)域，它們存在于真實(shí)世界中，彼此不可或缺、互相聯(lián)系 (Morrison ， 2006) ?？鐚W(xué)科意味著教育工作者在STEM 教育中， 不再將重點(diǎn)放在某個特定學(xué)科或者過于關(guān)注學(xué)科界限，而是將重心放在特定問題上，強(qiáng)調(diào)利用科學(xué)、技術(shù)、工程或數(shù)學(xué)等學(xué)科相互關(guān)聯(lián)的知識解決問題，實(shí)現(xiàn)跨越學(xué)科界限、從多學(xué)科知識綜合應(yīng)用的角度提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力的教育目標(biāo)。(二 )趣

3、味性 STEM 教育在實(shí)施過程中要把多學(xué)科知識融于有趣、具有挑戰(zhàn)性、與學(xué)生生活相關(guān)的問題中，問題和活動的設(shè)計(jì)要能激發(fā)學(xué)習(xí)者內(nèi)在的學(xué)習(xí)動機(jī)，問題的解決要能讓學(xué)生有成就感， 因此需有趣味性。 STEM 教育強(qiáng)調(diào)分享、 創(chuàng)造，強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生體驗(yàn)和獲得分享中的快樂感與創(chuàng)造中的成就感。有的項(xiàng)目還把STEM 教育內(nèi)容游戲化（將游戲的元素、方法和框架融于教育場景） ， 因?yàn)閷⒒谔剿骱湍繕?biāo)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)嵌入游戲中，有利于發(fā)展學(xué)習(xí)者的團(tuán)隊(duì)技能、教授交叉課程概念和負(fù)責(zé)的科學(xué)內(nèi)容主題，可以得到更多、更理想的教育產(chǎn)由（Johnson et al. , 2013）。例如，芬蘭大學(xué)和美國北伊利諾伊大學(xué)合作成立了 Finnish

4、-US ，在 K-16 階段開展基于游戲的 STEM 教育（見網(wǎng)址：/fins） 。（三）體驗(yàn)性STEM 教育不僅主張通過自學(xué)或教師講授習(xí)得抽象知識，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生動手、動腦，參與學(xué)習(xí)過程。 STEM 提供了學(xué)生動手做的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的數(shù)學(xué)和科學(xué)知識應(yīng)對現(xiàn)實(shí)世界問題，創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、建構(gòu)、發(fā)現(xiàn)、合作并解決問題。因此， STEM 教育具有體驗(yàn)性特征，學(xué)生在參與、體驗(yàn)獲得知識的過程中，不僅獲得結(jié)果性知識，還習(xí)得蘊(yùn)含在項(xiàng)目問題解決過程中的過程性知識。這種在參與、體驗(yàn)中習(xí)得知識的方式對學(xué)生今后的工作和生活的長遠(yuǎn)發(fā)展會產(chǎn)生深刻影響。例如，我國臺灣學(xué)者賴恩瑩等利用樂高作為模組教具培養(yǎng)學(xué)

5、生有關(guān)齒輪、力矩等工程概念（Lai ， Zhang & Wang2012） 。學(xué)生通過搭建樂高組件測試相關(guān)原理，不僅可以了解物理概念與知識，還在工程設(shè)計(jì)體驗(yàn)中感受到這些知識的重要作用，將抽象的知識與實(shí)際生活連接起來，很好地體現(xiàn)了 STEM 教育的體驗(yàn)性特征。（四）情境性STEM 教育具有情境性特征， 它不是教授學(xué)生孤立、 抽象的學(xué)科知識，而強(qiáng)調(diào)把知識還原于豐富的生活，結(jié)合生活中有趣、挑戰(zhàn)的問題，通過學(xué)生的問題解決完成教學(xué)。 STEM 教育強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生獲得將知識進(jìn)行情境化應(yīng)用的能力，同時能夠理解和辨識不同情境的知識表現(xiàn)，即能夠根據(jù)知識所處背景信息聯(lián)系上下文辨識問題本質(zhì)并靈活解決問題

6、。 STEM 教育強(qiáng)調(diào)知識是學(xué)習(xí)者通過學(xué)習(xí)環(huán)境互動建構(gòu)的產(chǎn)物，而非來自于外部的灌輸。 情境是 STEM 教育重要而有意義的組成部分， 學(xué)習(xí)受具體情境的影響，情境不同，學(xué)習(xí)也不同。只有當(dāng)學(xué)習(xí)鑲嵌在運(yùn)用該知識的情境之中，有意義的學(xué)習(xí)才可能發(fā)生。教師在設(shè)計(jì) STEM 教育項(xiàng)目時， 項(xiàng)目的問題一方面要基于真實(shí)的生活情景，另一方面又要蘊(yùn)含著所要教的結(jié)構(gòu)化知識。這樣，學(xué)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(yùn)用的能力。情境性問題的解決，可以讓學(xué)生體驗(yàn)真實(shí)的生活，獲得社會性成長。（五 ）協(xié)作性 STEM 教育具有協(xié)作性，強(qiáng)調(diào)在群體協(xié)同中相互幫助、相互啟發(fā)，進(jìn)行群體性知識建構(gòu)

7、。 STEM 教育中的問題 往往是真實(shí)的，真實(shí)任務(wù)的解決離不開其他同學(xué)、教師或?qū)?家的合作。在完成任務(wù)的過程中，學(xué)生需要與他人交流和討論。 建構(gòu)主義指出， 學(xué)習(xí)環(huán)境的四大要素包括“情境”“協(xié)作”“會話”和“意義建構(gòu)” （ 何克抗， 1997） 。 STEM 教育的協(xié)作性就是要求學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)要包括“協(xié)作”和“會話”兩要素： 讓學(xué)生以小組為單位，共同搜集和分析學(xué)習(xí)資料、提出和驗(yàn)證假設(shè)、評價學(xué)習(xí)成果; 同時， 學(xué)習(xí)者通過會話商討如何完成規(guī)定的學(xué)習(xí)任務(wù)。需指出的是，小組學(xué)習(xí)最后的評價環(huán)節(jié)以小組成員的共同表現(xiàn)為參考，而不是根據(jù)個人的表現(xiàn)進(jìn)行獨(dú)立評價。（六 ）設(shè)計(jì)性STEM 教育要求學(xué)習(xí)產(chǎn)出環(huán)節(jié)包含設(shè)計(jì)

8、作品，通過設(shè)計(jì)促進(jìn)知識的融合與遷移運(yùn)用，通過作品外化學(xué)習(xí)的結(jié)果、外顯習(xí)得的知識和能力。設(shè)計(jì)出創(chuàng)意作品是獲得成就感的重要方式，也是維持和激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)、保持學(xué)習(xí)好奇心的重要途徑。 因此， 設(shè)計(jì)是 STEM 教育取得成功的關(guān)鍵因素。美國學(xué)者莫里森認(rèn)為，設(shè)計(jì)是認(rèn)知建構(gòu)的過程，也是學(xué)習(xí)產(chǎn)生的條件 （Morrison ， 2005） 。學(xué)生通過設(shè)計(jì)可以更好地理解完成了的工作，從而解決開放性問題。在這個過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)知識、 鍛煉能力、 提高 STEM 素養(yǎng)， 因此設(shè)計(jì)性是STEM教育的又一核心特征?？茖W(xué)在于認(rèn)識世界，解釋自然界的客觀規(guī)律，技術(shù)和工程則是在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上改造世界，實(shí)現(xiàn)對自然界的控制和利

9、用，解決社會發(fā)展過程中遇到的難題。按照科學(xué)和數(shù)學(xué)的規(guī)律開展設(shè)計(jì)實(shí)踐是科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)與工程整合的重要途徑。（七 ）藝術(shù)性也有人提出STEAM 的概念，強(qiáng)調(diào)在STEM 中加入“ Art ”學(xué)科。這個“A”狹義上指美術(shù)、音樂等，廣義上則包括美術(shù)、音樂、社會、語言等人文藝術(shù)， 實(shí)際代表了 STEM 強(qiáng)調(diào)的藝術(shù)與人文屬性。STEM 教育的藝術(shù)性強(qiáng)調(diào)在自然科學(xué)教學(xué)中增加學(xué)習(xí)者對人文科學(xué)和社會科學(xué)的關(guān)注與重視，例如在教學(xué)中增加科學(xué)、技術(shù)或工程等相關(guān)發(fā)展歷史，從而激發(fā)學(xué)生興趣、增加學(xué)習(xí)者對 STEM 與生活聯(lián)系的理解以及提高學(xué)生對STEM 相關(guān)決策的判斷力;再如，在對學(xué)生設(shè)計(jì)作品的評價中， 加入審美維度的評

10、價，提高學(xué)生作品的藝術(shù)性和美感。概括來說，STEM 教育的藝術(shù)性是以數(shù)學(xué)元素為基礎(chǔ)，從工程和藝術(shù)角度解釋科學(xué)和技術(shù)。（八 ）實(shí)證性實(shí)證性作為科學(xué)的本質(zhì) （Nature of Science） 的基本內(nèi)涵之一，是科學(xué)區(qū)別于其他學(xué)科的重要特征，也是科學(xué)教育中學(xué)習(xí)者需要理解、掌握的重要方面。 STEM 教育要促進(jìn)學(xué)生按照科學(xué)的原則設(shè)計(jì)作品， 基于證據(jù)驗(yàn)證假設(shè)、 發(fā)現(xiàn)并得出解決問題的方案;要促進(jìn)學(xué)生在設(shè)計(jì)作品時，遵循科學(xué)和數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)律，而非思辨或想象，讓嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ淘O(shè)計(jì)實(shí)踐幫助他們認(rèn)識和理解客觀的科學(xué)規(guī)律?？傊?， STEM 教育不僅要注重科學(xué)的實(shí)證性，更強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科情景中通過對問題或項(xiàng)目的探索，培養(yǎng)學(xué)生向真實(shí)生活遷移的科學(xué)精神和科學(xué)理性。（九 ）技術(shù)增強(qiáng)性STEM 教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生要具備一定技術(shù)素養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生要了解技術(shù)應(yīng)用、技術(shù)發(fā)展過程，具備分析新技術(shù)如何影響自己乃至周邊環(huán)境的能力。在教學(xué)中，它要求