STEM教育通過項(xiàng)目驅(qū)動的教學(xué)方式，讓學(xué)生在解決問題的過程中學(xué)習(xí)。教師首先給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)現(xiàn)實(shí)情境下的主題，通過師生交流討論，設(shè)定項(xiàng)目內(nèi)容和項(xiàng)目具體的任務(wù)。項(xiàng)目最終的產(chǎn)出是多樣化的，可以是一篇論文，也可以是一個(gè)作品。
科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）4個(gè)學(xué)科的英文單詞的首字母湊在一起，就成了一個(gè)新的熱詞——STEM。STEM是來自美國的一個(gè)教育概念，是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)多學(xué)科融合的綜合教育。STEM課程在國際上一般被稱為“綜合課程”。
注重跨學(xué)科與多學(xué)科融合
STEM課程最重要的特點(diǎn)就是跨學(xué)科、多學(xué)科的融合，也就是說，這個(gè)課程中涉及的問題，往往需要綜合兩個(gè)以上學(xué)科方能解決。
STEM教育主要通過項(xiàng)目驅(qū)動的教學(xué)方式，讓學(xué)生在解決問題的過程中學(xué)習(xí)。通常的方式是，教師首先給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)現(xiàn)實(shí)情境下的主題，通過教師、學(xué)生交流討論，明確問題，設(shè)定項(xiàng)目內(nèi)容和項(xiàng)目具體的任務(wù)。學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目的任務(wù)進(jìn)行規(guī)劃，調(diào)研相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)展，分析項(xiàng)目的可行性，制訂研究計(jì)劃，建立理論模型并經(jīng)過編程模擬、數(shù)值計(jì)算、原型機(jī)設(shè)計(jì)、測試反饋、分享交流討論等流程后完成項(xiàng)目。項(xiàng)目最終的產(chǎn)出是多樣化的，可以是一篇論文，也可以是一個(gè)作品，這主要依據(jù)項(xiàng)目的領(lǐng)域而定。
STEM教育主要的教學(xué)目的不僅是為了讓學(xué)生更好地理解和應(yīng)用學(xué)科知識，同時(shí)也是為了提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，為應(yīng)對未來的挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備。學(xué)科教育一般是縱向的教育，如數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、地理、生物，都是縱向的,而培養(yǎng)人同時(shí)還需要橫向的教育，需要各個(gè)學(xué)科融會貫通，需要綜合各方面的知識、能力。如果一個(gè)人擁有駕馭縱橫交錯(cuò)的知識網(wǎng)絡(luò)的能力，他未來便能應(yīng)對更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，承擔(dān)更大的責(zé)任。人們常認(rèn)為中國人的創(chuàng)新能力較弱，我認(rèn)為有一個(gè)原因可能是，中國的學(xué)生從小學(xué)到大學(xué)接受的都是孤立的單一學(xué)科的知識和技能，缺少跨學(xué)科的教育，缺少舉一反三、創(chuàng)新使用的能力，從而導(dǎo)致他們的創(chuàng)新之路越走越窄。
STEM這樣一種教育方式和課程，毫無疑問對于培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力、動手實(shí)踐能力是非常有利的。從培養(yǎng)分析能力的角度看，STEM是一種非常好的學(xué)習(xí)方式和教育方式。這也是世界各國都在開展STEM教育并一抓到底的原因。有些國家甚至把STEM教育上升到國家戰(zhàn)略的層面，把這種能夠培養(yǎng)具有未來競爭力人才的教育方式放在重要位置。
STEM教育同樣可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。所有參與這個(gè)項(xiàng)目的學(xué)生，帶著問題和任務(wù)調(diào)動各學(xué)科的知識，多感官參與，既動腦又動手，深入挖掘潛力，促進(jìn)思維發(fā)展。STEM學(xué)習(xí)，通過挑戰(zhàn)性的激勵(lì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和綜合素養(yǎng)。除此之外，它還能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識。一個(gè)STEM專題或者項(xiàng)目，往往涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，需要分析、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、完善，甚至是對結(jié)果（產(chǎn)品）進(jìn)行包裝。這不是一個(gè)或者兩個(gè)人能完成的，需要多個(gè)人共同研究，密切配合，合作攻關(guān)。在這個(gè)過程中，亟須合理分工、共同參與，這是對合作意識和團(tuán)體協(xié)作能力的鍛煉提升。
注重師資培養(yǎng)與課程管理
幾年前，有人提出將STEM加上A（Art，藝術(shù)），STEM發(fā)展成STEAM。我覺得藝術(shù)的重要性是顯而易見的，因?yàn)榭茖W(xué)和藝術(shù)本來就不分家。在培養(yǎng)學(xué)生的過程中，藝術(shù)教育有兩點(diǎn)非常重要而且是其他學(xué)科不可替代的作用。其一是對學(xué)生審美能力的培養(yǎng)，學(xué)生藝術(shù)修養(yǎng)和審美能力的提高，對于未來的人生、科學(xué)研究都是非常重要的。其二是藝術(shù)教育能夠讓孩子們“打開”自己，展示想象力，培養(yǎng)表現(xiàn)力，這是藝術(shù)教育特有的價(jià)值。
現(xiàn)在甚至有人認(rèn)為應(yīng)該強(qiáng)調(diào)學(xué)生的閱讀能力，于是在STEAM中又加入了R（Reading），變成了STREAM。其實(shí)這類課程叫什么名字并不重要，重要的是把握課程的核心理念，那就是要培養(yǎng)學(xué)生以綜合視角解決真實(shí)世界中問題的能力。而作為學(xué)校，應(yīng)積極為學(xué)生搭建一個(gè)多學(xué)科、多視角、以解決實(shí)際問題為取向的綜合發(fā)展平臺。
STEM課程現(xiàn)在很火，各地許多學(xué)校都在爭相開設(shè)STEM課程。是不是每個(gè)學(xué)校都適合、都有能力開展STEM教育？我深切地感受到，要大力發(fā)展STEM教育，最大的制約因素是沒有足夠的優(yōu)秀教師。長期以來，分科教育越分越細(xì)，教師的專業(yè)越來越窄，而綜合是STEM教育的根本特性，因此解決問題的辦法要依靠團(tuán)隊(duì)合作。在美國，一個(gè)老師能搞定一個(gè)項(xiàng)目，在中國可能就需要五六個(gè)老師，多學(xué)科老師聯(lián)合在一起完成某個(gè)項(xiàng)目。
STEM教育要處理好五種關(guān)系
在中小學(xué)開展STEM教育，除了要解決好師資這個(gè)瓶頸問題，還需要認(rèn)真處理好以下幾個(gè)方面的關(guān)系：
第一，要清楚STEM課程和常規(guī)課程之間的關(guān)系，了解STEM課程所處位置。目前STEM課程的唯一合法地位，就是學(xué)校的選修課，我們不能用STEM課取代某門常規(guī)課程，因?yàn)樗闹R和系統(tǒng)性還要差一些。我們開設(shè)這個(gè)課程，不僅僅是為了讓學(xué)生學(xué)習(xí)知識，而是為了培養(yǎng)孩子的綜合素養(yǎng)和創(chuàng)造能力。
第二，要處理好單一學(xué)科的學(xué)習(xí)和STEM教育之間的關(guān)系。STEM課程與單一學(xué)科課程所學(xué)的知識需要匹配。如果這個(gè)項(xiàng)目所用的數(shù)學(xué)知識，學(xué)生要一年之后才可以用到的話，那么學(xué)生學(xué)習(xí)的效果肯定不盡如人意，因此需要對相關(guān)STEM課程進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。也就是說，我們設(shè)計(jì)的STEM課程要和學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)、認(rèn)知能力匹配，要分年級、分階段設(shè)置不同的STEM課程。
第三，要考慮中高考與STEM教育的關(guān)系。我們當(dāng)然希望未來STEM課程能夠育人有效，但是首先要做到的是選人有用。否則，STEM教育是不可能得到持續(xù)發(fā)展的。在中國的教育領(lǐng)域里，僅僅靠情懷和理念是很難通達(dá)天下的，如果說發(fā)展STEM教育帶來的結(jié)果是學(xué)生中高考成績很差，那STEM教育還會有生存空間嗎？還有機(jī)會發(fā)展嗎？既然這個(gè)東西好，就要顯示它的作用。學(xué)校不能告訴孩子的父母說現(xiàn)在孩子中高考成績差點(diǎn)沒關(guān)系，等到20年、30年以后效果就顯現(xiàn)出來了，他們能相信嗎？等得起嗎？不過，清華附中的實(shí)踐證明，參與這些項(xiàng)目的學(xué)生，文化課考試的成績不僅沒有受到影響，反而有所提高。
第四，要考慮國際水平與本土特色的關(guān)系。STEM想要在中國推廣開來，并發(fā)展好，首先需要有頂層設(shè)計(jì)，國家層面應(yīng)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)、管理制度；其次，要有靈活的機(jī)制，因?yàn)镾TEM教育是一種高理念、高投入的教育，所以需要有一個(gè)良好的機(jī)制維系好整個(gè)STEM系統(tǒng)在中國基礎(chǔ)教育中的發(fā)展，這需要多方合作，方能達(dá)到共贏效果。
?。ㄗ髡呦登迦A大學(xué)附屬中學(xué)校長、清華大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)系教授）
