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01
STEM教育起源历史背景
自前苏联人造卫星发射后，美国就开始意识到，国家核心竞争力上的本质是人才的竞争—— 科学家、工程师、技术人员 将为21世纪综合国力竞争的基础。
2007年美国教育部公布数据，75%发展最快的职业都需要大量的 科技和数学技能 。而反观美国，本土劳力的数学素养、计算机素养明显比不上优质海外技术人员， 至此，美国开始密切关注STEM教育的发展。
美国当时正值以小布什为首的共和党执政，布什政府果断发布《美国竞争力计划》， 提出将STEM纳入美国发展战略 。
到了奥巴马时期，美国各项教育测评数据也不容乐观——
美国国家教育进展评估(NAEP)结果显示，75%的美国学生到8年级时还尚未熟练掌握数学基本技能。
另一项测评TIMSS结果显示，只有10%的8年级美国学生高于科学国际标准，而新加坡和中国在这项测试上达到了32%和25%。
为此，奥巴马总统呼吁—— 美国未来领导地位取决于今天我们如何教育我们的学生，尤其是在STEM（科学、技术、工程和数学）领域 。
为了学生能掌握新经济体所需的技能—— 解决问题的能力、批判性思维、STEM技能 等，学校正在付出巨大的努力。有些改变是艰难的，但值得我们努力。
——奥巴马总统于2010年
02
STEM在美发展历程
1986年
美国国家科学委员会发表《科学、数学和工程本科生教育》文件，这是 STEM最早的雏形 。
1996年
美国国家科学基金会发表《塑造未来：科学、数学、工程和技术的本科生教育新期望》，提出要 大力培养K-12教育系统中的师资 ，并要 提高所有人的科学素养 。
2005年
美国国家科学院、国家工程院、医学科学院和国家研究委员会就美国政府提出“科学与工程领域的卓越与领先带来的巨大经济社会效益”专业报告，指出美国需要保持 科学与工程方面的领先地位 。
2006年
美国国会发布《美国竞争力计划：在创新中领导世界》，决定 投入1360亿美金用于构建科技教育蓝图 。
同年，美国州长协会提出 STEM教育和K-12衔接问题 ，警示美国STEM教育迫在眉睫。
2007年
美国国会通过《国家竞争力法》，批准 投入433亿美金加强STEM研究 、 教育投入和教师培训 。
同年10月，美国国际科学委员会再次发出《国家行动计划：应对美国科学、技术、工程和数学教学系统的紧急需要》，提出STEM教育的主导作用，并 将STEM教育从本科阶段拓展至基础教育阶段 。
2009年
美国国家科学委员会代表美国国家科学基金会发布至奥巴马公开信，主题为“改善所有美国学生的科学、技术、工程和数学（STEM）”，着重指出大学前的STEM教育是国家最重要的任务之一， 动员全国力量支持美国学生STEM知识技能的发展 。
2010年
美国出台《培养与激励：为美国的未来实施K-12年级STEM教育》，指出未来10年要 招收和培养10万名优秀STEM教师 ， 创建1000所专注STEM教育的新学校 （包括800所STEM中小学和200所STEM高中）。
2011年
美国国家科学院委员会发布《成功的K-12阶段STEM教育：确认科学、技术、工程和数学的有效途径》， 设定3个STEM教育目标 。
报告设定了中小学STEM教育的三个目标：
1、扩大最终在STEM领域修读学位和从业的学生人数；
2、扩大具有STEM素质的劳力、女性、少数族裔；
3、增强全体学生的STEM素养。
同年，奥巴马总统推出《美国创新战略》报告，强调努力 在2020年前再培养出10万名从事STEM教育的教师 。
美国政府为吸引STEM人才，也再次向全球宣布：在美大学学习STEM专业的国际留学生，根据美国移民执法局公布入选专业目录，可 在美专业实习（OPT）延长至29个月 （之后政策又延至36个月）。
2012年
奥巴马在第二届白宫科学展中提出《新科技教育十年计划》，致力于未来 培养100万名STEM专业大学毕业生 。
2013年
《联邦STEM教育五年战略计划》发布，指出STEM教育的5个重点投资领域： 师资队伍的建设，公众参与度的提升，本科生的经验培养，组织机构的培育，研究生教育的设立 。
2014年
白宫科学技术政策办公室发布《用21世纪技能培养美国人：2015年STEM教育预算》， 投资29亿美元用于整个联邦政府的STEM教育 。
2015年
美国国会颁布《2015年STEM教育法》， 将计算机科学纳入STEM教育课程 。
2017年
美国总统特朗普 签署《总统STEM教育备忘录》 ，确定联邦政府 每年至少投入2亿美金 用于STEM教育，并将计算机科学列入STEM教育范围。
同年又签署《鼓励下一代太空先锋、创新者、研究者和探索者女性法案》，授权NASA和美国国家科学基金会推进女性STEM项目， 让更多的女性成为宇航员、科学家和工程师 。
2018年
白宫科学与技术政策办公室邀请各州STEM教育杰出贡献者集中讨论美国STEM教育最新努力方向。
同年12月， 白宫公布STEM教育的五年计划——北极星计划 ，该计划被列为美国国力发达、科技创新和全球竞争力的重要举措。
增加广度—— 每个国民都需掌握STEM基本概念 ，如计算机思维。
增加深度——鼓励在STEM领域技能欠缺的学生重新学习
鼓励下一代——鼓励学生 未来从事STEM职业
推出启发性课程—— PBL学习 、科学节、 机器人俱乐部 、发明挑战、游学工作坊等的开展
03
与中国STEM发展历程的比较
纵观波澜壮阔的美国STEM教育发展史，让我们更多的反思本土企业STEM教育。然而，值得有信心的是，根据美国US News的报道，美国虽现今仍占据科学家和工程师的培养输出领先地位，但东亚和东南亚部分国家正在赶超美国，其中就包含了中国。
中国在STEM教育上的真正起步可以说仅从2015年起，但在极短的发展时间下，中国政府相继在《关于“十三五”期间全面深入推荐教育信息化工作的指导意见（征求意见稿）》、《教育信息化“十三五”规划》、《STEM课程标准》中逐步推进了国内STEM教育规范、信息素养教育、创新意识培养、数字化学习习惯培养等，并以更开放的姿态与国际STEM接轨。
然而发展的历程总是漫长并充满坎坷的，中国近年对STEM教育越发重视，但也涌现出诸多问题。唯有我们了解美国STEM教育发展的来龙去脉、了解美国未来的STEM教育规划，才能帮助我们更好的认识STEM教育在我国发展的程度、趋势与必要性。
STEM是科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写，其中科学在于认识世界、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；数学则作为技术与工程学科的基础工具。由此可见，生活中发生的大多数问题需要应用多种学科的知识来共同解决。
STEAM教育定义及内容
STEAM代表科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），艺术（Arts），数学（Mathematics）。STEAM教育就是集科学，技术，工程，艺术，数学多学科融合的综合教育。
STEAM教育重点是加强对学生五个方面的教育：一是科学素养，即运用科学知识（如物理、化学、生物科学和地球空间科学）理解自然界并参与影响自然界的过程；二是技术素养，也就是使用、管理、理解和评价技术的能力；三是工程素养，即对技术工程设计与开发过程的理解；四是数学素养，也就是学生发现、表达、解释和解决多种情境下的数学问题的能力，五是艺术素养，即培养审美观念、鉴赏能力和创作能力。
- 科学教育概念 -
科学教育定义
科学：它指发现、积累并公认的普遍真理或普遍定理的运用，已系统化和公式化了的知识。科学是对已知世界通过大众可理解的数据计算、文字解释、语言说明、形象展示的一种总结、归纳和认证；科学不是认识世界的唯一渠道，可其具有公允性与一致性，其为探索客观世界最可靠的实践方法。
科学教育：是一种以传授基本科学知识为手段（载体），以素质教育为依托，体验科学思维方法和科学探究方法，培养科学精神与科学态度，建立完整的科学知识观与价值观，进行科研基础能力训练和科学技术应用的教育。
科学教育是以全体青少年为主体，以学校教育为主阵地，以自然科学学科教育为主要内容，并设计技术、科学史、科学哲学、科学文化学、科学社会学等学科的整体教育，以期使青少年掌握自然科学的基本知识和基本技能，学会科学方法，体验科学探究，理解科学技术与社会关系，把握科学本质，养成科学精神，全面培养和提高科学素养；并通过培养具有科学素养的合格公民，发展社会生产力，改良社会文化，让科学精神和人文精神在现代文明中交融贯通。
科学教育分类
按研究对象的不同可分为自然科学、社会科学和思维科学，以及总结和贯穿于三个领域的哲学和数学。
按与实践的不同联系可分为理论科学、技术科学、应用科学等。
按人类对自然规律利用的直接程度，科学可分为自然科学和实验科学两类。
按是否适合用于人类目标来看，科学又可分为广义科学、狭义科学两类。
已经成熟并被社会承认的科学称为"显科学"，尚未成熟，还处于幼芽阶段的科学则可称为"潜科学"。
- STEAM 理念解读 -
领先的教育理念
STEAM是一种教育理念，有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式。STEAM是一种重实践的超学科教育概念。任何事情的成功都不仅仅依靠某一种能力的实现，而是需要介于多种能力之间，比如高科技电子产品的建造过程中，不但需要科学技术，运用高科技手段创新产品功能，还需要好看的外观，也就是艺术等方面的综合才能，所以单一技能的运用已经无法支撑未来人才的发展，未来，我们需要的是多方面的综合型人才。 从而探索出STEAM教育理念。
STEAM教育理念最早是美国政府提出的教育倡议，为加强美国K12关于科学、技术、工程、艺术以及数学的教育。STEAM的原身是STEM理念，即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）的首字母。鼓励孩子在科学、技术、工程和数学领域的发展和提高，培养孩子的综合素养，从而提升其全球竞争力。近几年加入了Arts，也就是艺术，变得更加全面。
STEAM教育在美国的重要性不亚于中国的素质教育，在美国大部分中小学都设有STEAM教育的经费开支，而STEAM也被老师、校长、教育家们时时挂在嘴边。在STEAM教育的号召下，机器人、3D打印机进入了学校；奥巴马也加入了全民学编程的队伍，写下了自己的第一条代码；帮助孩子们学习数学、科学的教育科技产品层出不穷；而且这五个学科，技术和工程结合，艺术和数学结合，打破常规了学科界限。
比较常见的是用PBL将STEAM教育理念落地课堂。例如，老师可以让学生进行一个未来感十足的项目，比如机器人项目。这种类型的项目打通了STEAM模型的所有方面，而这也正是PBL的优势所在。
“S”：科学地找出使机器人功能所需的电气部件、以及其中的原理；
“T”：用于技术上确定如何将机器人连接到互联网以使其移动；
“E”：作为实际的机器人；
“A”：用于设计它的外观，以及设想它的功能；
“M”：用于数学计算和编码以使其移动。
STEM、STEAM教育正夯，这些由字首凑出来的缩写，代表着科学(science)、科技(technology)、工程(engineering)、艺术(art)和数学(mathematics)等学科领域的汇合，是美国教育部提出未来人才培育的重点。
STEM、STEAM教育正夯，这些由字首凑出来的缩写，代表着 科学(science) 、 科技(technology) 、 工程(engineering) 、 艺术(art) 和 数学(mathematics) 等学科领域的汇合，是美国教育部提出未来人才培育的重点。
而这个范畴，正好是动手做、做中学、自造(maker)实践的最佳实践场域，所以停课妈Sonya让Ethan从两岁开始，从他能做的做实验如混和颜色、小苏打与醋的交互作用、水在不同温度的物理现象、植物的毛细作用、水油比重问题，或是离心力等，让他利用家中厨房就能取得的素材，进行这些安全、易 *** 作且有趣的实验。
身边朋友总问：「这么小的孩子，什么都不懂，让他做实验，他行吗？」
于是我用影片记录下来小Ethan动手做实验的全部过程，在LittleTinker停课教育实验室上与大家分享，除了自己当作记录，并更加深入观察孩子在做实验中的态度、困惑与手部肌肉的发展外，目的是让家长看见，小小孩不但能做实验，而且还做得兴味盎然。
这是为什么呢？虽然Ethan不全然懂得物理或化学的原理，尚不能解释其背后成因，但两岁的他，看着因小苏打与醋的交互作用而自己吹起来的气球时眼睛发出的光芒，在混和颜色时不厌其烦地一次又一次的尝试。我的观察告诉我，他在这其中学会太多重要的能力，专注、观察、尝试、动手作。他虽然不完全懂得这些现象背后的成因，但是已能在概念上能掌握这些现象的发生有所来由。
他也学会聆听实验的做法、尝试将所听见的方法化作实际的行为，用力的用他的小眼小手专注的 *** 作，以及试着在笨手笨脚的时候仍保有耐心，并且享受过程。然后我看到他试着说出他的疑惑，试着找寻答案，不断反思与企图理解他所见到的现象。
透过实验，他学到了万事万物有其变化的规则，并对这些未知的奥秘充满期待。
我的观察并不是只是个案，最新的研究发现学龄前儿童也能够理解基础科学和数学概念。美国加州湾区探索博物馆儿童创造力中心的新报告指出，一岁以下的婴儿即有能力培养与科学，技术，工程和数学（STEM）概念相关的复杂思维技能。研究发现，婴儿是天生的科学家，原因是婴儿通过观察、探索，并和他们自己的环境做实验，开发出世界如何运作的理论，并透过这种方式不断学习。
根据我给Ethan做实验的观察与反思，我提出五个方法培养孩子的STEM思维技巧，与大家分享：
1 给孩子「 *** 作型的玩具」： 这些玩具能透过孩子的想像力、创造力与手，变成各种东西，如黏土面团可捏，积木可堆叠与重新组合，纸笔可以涂色作画，或是折纸。我认为这些 *** 作型的玩具也包含任何可以就地取材环保材料，如树叶和树枝，砂石和贝壳，用完的瓶罐，包装的纸箱，卷筒卫生纸的纸轴等，都是非常适合孩子发挥想像力与创造力的玩具，而且更棒的是，这样的玩具是独一无二的。
2「重复性」的游戏： 大人可能会觉得一遍又一遍地重复动作有点烦，但是孩子非常喜爱，其实重复的活动可以帮助孩子学习许多复杂的概念。就拿把玩具捡起后丢下为例，一开始孩子可能是不小心把玩具弄掉了，但当他捡起来的时候，他觉得很好玩，又将玩具再丢下一次，再捡，家长看到这种情况，我猜大部分都会责骂孩子，叫孩子不要破坏玩具并想趁机培养要爱物惜物等观念。假使这边落下的玩具是可以丢掷而不会损坏的，我们不妨开始引导孩子思考，为什么玩具会掉下去？那书本会不会掉下去呢？它们为什么不会飞上去？如果所有的东西都会掉下去，那又是甚么原因呢？有没有甚么地方不是这样子的呢？利用生活中的这些情境，在重复性的情况下，可以一次又一次的抽丝剥茧，利用探究的态度，帮助孩子们学习复杂的概念，如重力和因果关系。
3利用「假装」与「探索」游戏，锻炼孩子大脑肌肉： 在餐厅孩子坐不住了，你又没带iPad或玩具，这时候不妨可以和他玩「假装游戏」，培养他的创造力和想像力；到了一个陌生的环境，孩子害怕缩到妈妈怀里，这时候可以跟他玩「探索游戏」，请他当小侦探、警察、或是他喜欢的勇敢地卡通人物，让孩子们对周围环境进行探究。
4 不要急着给答案，养成反问孩子「How/What/Why」的习惯： 孩子最爱问问题，家长不必急着给答案，更别回说：「去问你爸」、「去问你妈」或「去问你老师」，不妨反问他们「如何做」、「是什么」和「为什么」等问题。让你的小家伙思考并质疑他的经验。
5 让孩子机会表达： 当孩子给你看一幅他随手画在餐巾纸上的旷世巨作时，大部分的爸妈都想给予鼓励，说：「好棒喔」、「你怎么这么厉害」，其实这些浮夸的赞美不但虚伪而且没有效用。不妨试试看这样说：「你是怎么画得都没把餐巾纸画破？」、「是什么给了你这个灵感画这个的呢？」给孩子机会表达，孩子在叙述的过程中，可能就会理解到他是透过控制手部肌肉完成了这件事情，而且也注意到不同材质可承受的力量与吸水性的关系。这些都能有效培养孩子的STEM能力。
所以STEM能力的培养，关键在于我们如何与孩子更有意识的和孩子互动，让每次的互动都有意义。事实上专家建议父母，不要教孩子太多、不要塞满孩子的行程，相反地，应该专注于于创造体验的机会，以及利用我们身边STEAM现象作为学习的内容，那么，从幼儿开始的STEM教育，就什么都能学了。
＊ 本篇文章由 Little Tinker 停课教育实验室 授权刊登，未经同意禁止转载
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