鄭浩　王者鶴等

摘要：隨著科技創(chuàng)新能力日益成為國際競爭的核心要素，以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為主要目標的STEM教育正逐漸被世界各國視為一種國家發(fā)展戰(zhàn)略。該文首先描述了OECD“催化劑項目”的基本情況，然后分析了該項目中STEM教學模式所依據(jù)的主要理論——“做中學”“情境學習理論”與形成性評價，并進一步歸納了“催化劑項目”所倡導的教育游戲、線上實驗室、通過技術的合作、實時形成性評價和基于技能的課程模塊等五種STEM教學模式的基本形式和經(jīng)典案例?；诖耍岢鑫覈赟TEM教育教學模式上應加大資金投入，完善STEM教育的技術支持和設施建設；整合教育課程，構建以技能為導向的STEM課程體系；加快STEM師資培養(yǎng)，提高STEM教師的教學能力；構建實時的、多元化的形成性教育評價體系，提升STEM教學效果；強化頂層設計，合作開發(fā)與共享STEM教育資源。

關鍵詞：STEM教育；教學模式；教學啟示

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

知識經(jīng)濟時代，科技創(chuàng)新能力日益成為國際競爭的核心要素。美國前總統(tǒng)奧巴馬認為，美國之所能夠獲得今天的國際領導地位，在很大程度上得益于STEM教育所培養(yǎng)的科技創(chuàng)新人才。2017年2月28日，美國總統(tǒng)特朗普簽署了“激勵下一代女性太空先鋒者、創(chuàng)新者、研究者和探索者法案”，鼓勵更多的女性和K-12的女孩學習并進入STEM領域，以繼續(xù)增強美國在STEM領域中的全球領導力。STEM教育在國際競爭和國家安全中的戰(zhàn)略地位早已不言而喻。我國在《關于“十三五”期間全面推進教育信息化的指導意見》中要求各級各類學校加快探索STEAM教育的新模式。但總體看來，目前我國的sTEM教育尚處于起步階段，在教育理念、課程標準、教學模式等方面都存在諸多問題，特別是在已有不少學校先行試點STEM教育的背景下，分析經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（Organization for Eeonomic Co-operation and Development，簡稱OECD）“催化劑項目”（Catalyst Initiative Program，簡稱CIP）中成熟有效的STEM教育理念與教學模式，可以為我國STEM教育提供一定的借鑒。

一、OECD“催化劑項目”的概況

“催化劑項目”是2010年由經(jīng)濟合作組織教育研究和創(chuàng)新中心（OECD Center for Educational Researeh and Innovation，簡稱CERI）與美國惠普公司可持續(xù)和社會創(chuàng)新中心（Hewlett Packards Sustainability and Social Innovation Center，簡稱SSIC）共同發(fā)起的一項關于STEM教育改革與創(chuàng)新的研究項目。該項目為期3年（2010年初-2012年底），主要目的是借助信息化教學技術來探索新的STEM教育教學模式，通過STEM教育、創(chuàng)客教育與信息技術的有機結合，最終提高學生的合作與創(chuàng)新能力。具體分為以下三個方面：（1）創(chuàng)新以技術為支撐的（Technology-Enable）STEM教學模式；（2）借助STEM培養(yǎng)學生的合作與創(chuàng)新能力；（3）實現(xiàn)STEM教育終身化和學生創(chuàng)新能力的可持續(xù)發(fā)展。

2010-2011年，CIP從申請合作機構中篩選出來自全球15個國家和地區(qū)的50所機構（包括大學、高中、企業(yè)和非政府組織）進行資助。按照研究目的，CIP提出了6大研究主題（如下頁表1所示），并在自愿組合、適度競爭的原則下，依據(jù)研究主題將50個合作單位劃分為6個規(guī)模均衡的研究聯(lián)盟（Reach Consortia）。雖然各聯(lián)盟主要是圍繞各自的研究主題開展研究工作，但是各聯(lián)盟間也要確保信息互通，資源共享，以保障項目整體的連貫性與系統(tǒng)性。2013年項目完成后，CERI與SSIC將研究項目的教學資源、官方網(wǎng)站和合作伙伴關系等逐漸委托并轉(zhuǎn)交給美國新媒體聯(lián)盟（NEW Media Consortium）進行CIP的成果推廣和后續(xù)開發(fā)工作。

二、“催化劑項目”中STEM教學模式的設計理念

（一）以“做中學”理論作為教學活動開展的主要基礎

STEM教育重視的是學生跨學科綜合能力的培養(yǎng)，鍛煉的是學生靈活運用知識解決實際問題的能力，強調(diào)借助項目和技能學習來培養(yǎng)適應社會發(fā)展的復合型人才。這和美國教育學家杜威的“做中學”理論有密切的關系，有學者甚至認為，“做中學”是STEM教育的理論基石，沒有“‘做中學就沒有STEM教育的成功實踐”。概言之，“做中學”理論的核心思想是在傳統(tǒng)知識教學的基礎上，更加重視學生的直接經(jīng)驗和實踐活動，強調(diào)在“活動中”學習，借助經(jīng)驗學習。其本質(zhì)是以“新三中心”代替?zhèn)鹘y(tǒng)教學所推崇的“老三中心”，從而徹底改變了傳統(tǒng)課程過度重視學生記憶能力的知識學習模式，轉(zhuǎn)而強調(diào)學生的批判性思維和解決實際問題的能力。STEM中的工程活動與科學研究活動蘊含了大量難以用語言加以描述和傳授的“主觀知識”與“實踐情境知識”，這些知識不是教師強制灌輸?shù)?，而是學生通過自身積極主動的建構而獲得的。這意味著STEM教學的必要條件是教師與學生的知識互動，教師的教學過程要為學生提供獨立探索和動手的機會，激勵學生“在做中學”，因此，學生成為了教學活動的中心，教師則轉(zhuǎn)為“助學者”的角色。

（二）以“情境學習理論”作為教學環(huán)境設計的主要依據(jù)

STEM教學的另一個理論基礎是情境教學理論。情境學習理論發(fā)源于哲學家哈貝馬斯倡導的“情境理性”（Situated Rationality）知識觀。哈氏認為，人們對知識的學習取決于其所處的周圍情境，情境的變化也必然會導致所學知識的不同，先驗的、抽象的、普適的理性是不存在的。情境學習理論重新定義了知識學習：（1）“知識具有情境性”。人類的知識只能從情境中獲取；（2）“合法的邊緣參與”。情境學習強調(diào)學生一定要成為這個學習共同體的“合法”參與者，但由于學生不可能參與學習共同體的所有活動，所以需要通過討論，觀察等方式進行“邊緣參與”。（3）實踐共同體的建構。強調(diào)學習共同體與實踐共同體的建設，以學習共同體為單位進行“做中學”。STEM教育主要依托科學實驗、工程和技術項目來形成學生的STEM素養(yǎng)，使學生“能夠像科學家一樣思考問題”。特別是在大科學和大工程時代，依托大型科研團隊合作來完成系統(tǒng)性的科學研究已成常態(tài)，合作創(chuàng)新已成為一種最基本的工作要求和思維模式。因此，情境教育理論框架下的STEM教育提倡學習成果能與真實的工作環(huán)境相結合，使學生能靈活應用所學得的知識與技能。

（三）以形成性評價作為保障教學效果的重要抓手

與傳統(tǒng)評價只重視學生的筆試結果不同，形成性評價的目標和內(nèi)容更加廣泛，涉及學生知識、技能及態(tài)度的發(fā)展與獲得。這種評價方式將教學活動與評價活動有機的結合在了一起，允許教師在動態(tài)、開放的教學環(huán)境或任務（等試）中對學生知識與技能的形成、發(fā)展進行實時的、全過程的評價。所以，從本質(zhì)上講，形成性評價與“做中學”“情境學習理論”在學生觀和知識觀上是相互一致的，三者都強調(diào)學生在課堂教學中的中心地位以及在真實情境中建陶知識，甚至可以說，形成性評價就是針對“做中學”“情境學習理論”為基礎的教學模式而開發(fā)的一種教學評價方式。形成性評價對教師的教學和學生的學習都具有很好的促進作用：一方面，形成f生評價可以讓教師更加全面地了解學生對知識、技能的掌握情況，從而更好地進行師生活動；另一方面，形成性評價可以營造一種積極向上的“成功文化”，進而增強學生的自信心，幫助學生了解自己的學習進展，提高學生的總體學習能力。因此，無論是一般意義上的STEM教學，還是CIP基于“做中學”和“情境學習理論”建構的STEM教學模式，都強調(diào)在真實的問題情境中來培養(yǎng)學生的知識和解決問題的能力與技能。這種多樣化、開放性和多變性的教學模式必然要求教師以形成性評價作為保障教與學效果的重要抓手，掌握每個學生的學習狀態(tài)和收獲，并且要針對每個學生遇到的不同問題和掌握的不同情況，因材施教，適時指導。

三、“催化劑項目”中STEM教學模式的內(nèi)容與案例

CIP的STEM教學模式以培養(yǎng)學生的STEM素養(yǎng)為目標，著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、合作能力和實踐能力，基于“做中學”和“情境學習理論”，依靠現(xiàn)代信息網(wǎng)絡技術，開發(fā)了五種教學模式（如圖1所示）。

（一）教育游戲（Edueational Gaming）模式：在真實環(huán)境中進行“做中學”

教育游戲的關鍵是給學習者提供一個虛擬的“問題情境”，讓學生在其中去綜合運用STEM知識和技能，激發(fā)學習動機，以更好地培養(yǎng)創(chuàng)造能力和創(chuàng)新思維。STEM教育游戲一般所采用“基于項目”（Program-Based Learning）的教學方式，通過虛擬的電子游戲、視頻錄像等高度互動的虛擬環(huán)境為學生提供在真實環(huán)境中進行“做中學”的機會。在STEM教育游戲中，學生們通常是被分成學習小組來進行集體學習，每一個學習小組的都是相同的學習項目來分析問題、組織材料、交流溝通、最終動手解決問題。教育游戲作為一種開放式的教學模式，其學習目標、學習材料由學生自行設計，因此，對學生的自主性、參與性和師生互動的要求較高。本文結合CIP推廣的“生態(tài)虛擬環(huán)境”教育游戲加以分析。

“生態(tài)虛擬環(huán)境”（Eco-Vintual Environment，簡稱EVE）是英國諾維奇城市學院（City Academy Norwich）開發(fā)的一項教育游戲。EVE的教育游戲多具有代人感和挑戰(zhàn)l生，可以很好地激發(fā)學生的學習興趣。EVE有一個關于“環(huán)境與能源挑戰(zhàn)”的小游戲頗具特色。該游戲假定學生在“一個能源需求日益增長的島嶼”上工作，地方政府聘請他們“根據(jù)自己所學的STEM知識，合作設計一個能源網(wǎng)絡”來確保島嶼能源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。他們所作出“任何決策將得到來自能源、金融和環(huán)境方面提供的實時反饋（由游戲系統(tǒng)自動提供）”，這些反饋又影響學生的下一步?jīng)Q策。在EVE游戲中，學生既是學習材料的主導者與創(chuàng)造者，又是學習團隊的一部分，而教師在游戲中則處于指導的角色。EVE巧妙地利用現(xiàn)代教育技術為學生營造了一個較為真實的問題情境，并且以“做中學”的方式讓學生合作解決一個復雜的STEM項目問題，這就增強了STEM教學的多樣性與趣味性，鍛煉了學生的團隊合作能力與動手解決問題的能力。

（二）線上實驗室（Online Laboratories）模式：遠程技術營造STEM教學“真實情景”

線上實驗室是為滿足STEM教學對實驗設備的需求而開發(fā)一種遠程的教學資源平臺。由于線上實驗室成本低、資源可共享、使用便捷，因此它可以很好地解決普通院校，特別是偏遠地區(qū)中小學高科技教學實驗設備不足的問題。CIP的線上實驗室主要有兩種形式：一是虛擬仿真實驗室，這是一種通過電腦合成技術搭建的數(shù)字化實驗室，將STEM教育所需要的實驗儀器按照教學要求進行3D數(shù)字化仿真，師生可以利用電腦來操作仿真實驗儀器進行實驗和數(shù)據(jù)分析；另一種，是遠程實驗室，這是通過CIP的網(wǎng)絡平臺與項目合作大學、研究所共同搭建的遠程演示實驗室，該實驗室可以在滿足STEM實驗教學要求的同時，最大限度地避免實驗可能對學生身心健康造成的危害，比如，物理輻射實驗、環(huán)境污染調(diào)查、危險化學品實驗等。

例如，美國西北大學（Northwestern University）主導建設的@線上實驗室——“放射性iLab實驗室”就很好地滿足了該校STEM教學需要。在放射性iLab實驗室中，學生可以“遠程控制蓋革計數(shù)器（Geiger Counter）來測量放射性鍶-90樣品的輻射”快際的實驗室設備位于澳大利亞昆士蘭大學）。此外，學生在實驗操作、數(shù)據(jù)分析等方面的技能也可以通過在線實驗室的“在線期刊”功能進行訓練，學生的實驗結果或作業(yè)都能妥善保存，隨即發(fā)送給代課教師。

總之，線上實驗室的初衷是給學生提供在“真實的STEM學習情境”進行“做中學”的機會，并通過互聯(lián)網(wǎng)延展了STEM學習的時間和空間。學生隨時都可以上網(wǎng)，通過STEM實驗設備網(wǎng)絡平臺來遠程操控部分實驗設備，完成指定的STEM教育任務。需要指出的是，由于網(wǎng)上實驗室也具有實時評價和師生互動交流的功能，這就在很大程度上使網(wǎng)上實驗室具備了“開放教育的理念”。

（三）通過技術合作（Collaboration through Technology）模式：科技搭建STEM合作平臺

無論是從教學內(nèi)容的角度看，還是從教學形式與手段視角去分析，合作（Collaboration）始終在STEM教育中扮演者重要的角色。STEM教育很重視技術與課堂教學的交融，利用先進的教育技術來提升課題教學的合作程度，擴展學生的視野，為學生提供進行國際合作學習的機會與平臺。信息化和全球化時代的STEM教育已經(jīng)超越了20世紀工業(yè)時代的局限，STEM教育不僅要培養(yǎng)能夠解決STEM問題的科學家和工程師，更重要的是要培養(yǎng)學生在文化多樣性的背景下進行跨文化合作與交流的能力，為學生在多元文化維度下轉(zhuǎn)換和創(chuàng)新思維方式提供了可能。

英國考文垂大學（Coventry University）已經(jīng)為該校建筑環(huán)境專業(yè)的學生開發(fā)了服務于多學科交叉的技術交流平臺——“考文垂國際合作交流系統(tǒng)”，該平臺偏重“處于開發(fā)初期的建筑施工項目”和不同機構學生的遠程合作。例如，在“居民環(huán)境改善項目”中，考文垂大學的本科生擔任民用房屋結構工程師，而加拿大瑞爾森大學的學生則擔任建筑師職務。在團隊組建初期，雙方成員都要通過海報展示自己的特長，而各方團隊都可以通過海報展示機會爭取“對方隊伍中最好的團隊來補充他們的技能”。為鼓勵學生合作，項目最終的評估采用“團體成績和個人表現(xiàn)相結合的原則”，在具體評價方式上則采取小組自評、同行評價和專家驗收等多種方式。通過實時視頻聯(lián)系、網(wǎng)絡直播平臺等遠程教育手段，“考文垂國際合作交流系統(tǒng)”實現(xiàn)了學生跨區(qū)域、跨文化的STEM互動學習和項目的國際合作?？傊?，新教育技術更好地實現(xiàn)了教師與學生之間的教學互動，師生可以就某些STEM問題進行在線的互動交流，提高了教學的參與度和學生合作解決具體問題的能力。

（四）實時形成性評價（Real-time Formative Assessment）：師生互動中的形成性評價

如前所述，以在“真實情境”中“做中學”為特點的STEM教學很強調(diào)形成性評價?，F(xiàn)代技術的進步對進行形成性評價最大的幫助就是允許教師對學生的STEM學習過程和學科知識的理解程度進行交互式的實時評價。CIP項目主要是通過開發(fā)免費的手機APP和電腦軟件來實現(xiàn)教師對學生STEM學習情況的實時評價和反饋的。其中，美國科羅拉多礦業(yè)大學開發(fā)的STEM教學實時形成性評價的網(wǎng)絡系統(tǒng)——InkSurvey就很好地詮釋了CIP的實時形成性評價模式。

InkSurvey平臺允許學生通過電腦、智能手機或其他移動終端來回答教師設定的開放性和探索性的STEM問題（不采用多項選擇題的形式）；同時，學生可以利用InkSurvey系統(tǒng)中的“互動問答”欄目向STEM教師提出自己學習中遇到的問題并嘗試給出自己認為的正確答案。教師可以立即查看學生的回答和提問，快速了解學生的學習情況，及時對學生的問題和狀態(tài)給出回應和評價。科羅拉多礦業(yè)大學還專門成立了專門的InkSurvey系統(tǒng)維護小組，不斷進行系統(tǒng)升級。此外，科羅拉多礦業(yè)大學還將InkSurvey系統(tǒng)與其他教學方法進行結合，以強化學生STEM學習成果。特別是在學生主導的項目學習中，教師先和學生在課堂上進行STEM學習項目的電腦仿真互動，課后教師則借助InkSurvey系統(tǒng)，給學生安排類似的模擬仿真練習，并及時對學生的課后練習給出指導和評價，效果良好。

STEM教學中的實時形成性評價，通過采取視頻、語音、圖片等多種形式讓師生互動已經(jīng)跳出了以前的紙筆形式，從而很好地鼓勵了學生對STEM教育的參與，也很大程度上延伸擴展了STEM學習的時間和空間。

（五）基于技能的課程模塊（Skills-Based Curriculum Alignment）：系統(tǒng)構建STEM課程

STEM教育提倡跨學科知識整合，通過實踐活動培養(yǎng)學生的STEM素養(yǎng)，因此，需要對STEM課程進行基于技能的模塊化整合設計。基于技能的STEM課程模塊是將原本分散的STEM課程圍繞若干主題或者項目進行重組，針對具體的STEM問題進行情境教學和實踐教學，利用項目學習提升學生的知識與技能。因此，一個優(yōu)秀的STEM課程模塊不是知識與技能的簡單疊加，而是一個包含教學目標、教材、教學和評價等要素的系統(tǒng)工程。例如，法國里昂中央理工大學（Ecole Centrale de Lyon）設計的“基于技能學習的STEM課程框架”，就是一個優(yōu)秀的STEM校本課程模塊。該框架將以前注重理論知識的教學方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹R、技能與合作“三位一體”的技能型教學體系。課程框架由目標技能標準、教學實施指南、技能評價三部分組成。其中，教學實施指南又包括：（1）各項能力的含義；（2）各項能力培養(yǎng)與評價所要使用的實驗設計、課程網(wǎng)址、文件等教學資源列表。由于STEM課程強調(diào)基于問題、基于項目來培養(yǎng)學生技能，所以該框架就要求教師要增加學生個人或團體課外實習的時間，例如，法國里昂中央理工大學要求學生每年必須參與一個團隊合作的實習項目，并且每周進行該項目實踐的時間不低于4小時。

面對新課程模塊，法國里昂中央理工大學的教師結合知識管理理論自發(fā)組織開發(fā)了針對STEM教育的共享網(wǎng)絡平臺。借助該平臺，教師們相互討論、分享自己的教育心得體會，對學生需要培養(yǎng)的STEM技能發(fā)表意見，并將這些觀點匯總成學校正式的教育課程模塊。在里昂中央理工大學的以技能為基礎的課程模塊中，知識被重新定義為“滿足技能需求的理論”“知識必須是因為技能的需要而教授的”“學生的知識庫是技能發(fā)展中的一種產(chǎn)物”。例如，最成熟的一個課程模塊——“設計生態(tài)跑車”的團隊學習項目，該課程模塊詳細羅列了需要培養(yǎng)的19種基本技能，以及與特定技能相關的238個知識點；同時，還要求教師使用多種不同的評價和測量方式來確定學生是否真的形成了某種技能，并且詳細規(guī)定了每種評價方法中涉及的基本要素?？梢姡诩寄艿恼n程模塊要圍繞具體的STEM技能來重新組合STEM知識與技能，大膽地進行跨學科學習與實驗，從教學理念、教學內(nèi)容、教學方法到教學環(huán)境、教學評價等維度對整個課程進行系統(tǒng)變革。

四、“催化劑項目”中STEM教學模式的啟示

“催化劑項目”開發(fā)的五種STEM教學方式成熟有效，CERI將其作為STEM教育的成功案例在成員國家中加以推廣。然而，CIP的STEM教學模式也有很大的弊端，比如，CIP模式對教學設施、課程設置、特別是教師的水平等提出了很高的要求，在我國現(xiàn)階段不具備大面積推廣的條件。但是，CPI教學模式所體現(xiàn)出的“真實性、參與性、應用性與指導性”的STEM教育特點，以及“系統(tǒng)化、信息化、開放化”的STEM教育設計理念卻預示著未來STEM教育發(fā)展的一種必然趨勢，對我國STEM教育教學實踐具有啟示和借鑒意義。

（一）加大資金投入，完善STEM教育的技術支持和設施建設

STEM的教學中的科學研究、技術實踐和工程項目等知識的學習都需要一定實驗設備和技術裝備作為支撐。STEM教學要求提供必要的技術服務和信息資源維護與更新，并且要為教師和學生使用新技術創(chuàng)新教學過程、開展共同學習、團隊合作、學習交流互動等提供技術支持、服務和培訓。主要包括：（1）改造現(xiàn)有教室環(huán)境設計，為學生STEM學習提供更加自由和真實的學習情境；（2）完善配套的STEM多媒體教學和實驗設備，利于進行實驗操作和培訓；（3）加大校園信息網(wǎng)絡建設，提高生均電腦比例，方便學生進行STEM遠程和網(wǎng)絡的自主學習，提供與國際合作學習的平臺，同時也為教師對學生進行實時的形成性評價提供技術支持。從這個角度來講，開展優(yōu)質(zhì)的STEM教育需要大量的資金投入。

出于辦學水平和地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平的限制，我國很多學校的STEM教學活動缺乏先進的實驗設備和必要的活動場所，這是一時難以改變的客觀事實，但是為STEM教學提供專門的教室或項目活動基地則是STEM教育的基本條件。尤其是在信息網(wǎng)絡技術發(fā)達的今天，學?？梢酝ㄟ^網(wǎng)絡實驗室、遠程技術合作等手段，很大程度上克服實驗設備短缺的問題。此外，STEM學校要重視利用社會組織（科技館、博物館等）的STEM設備。

（二）整合教育課程，構建以技能為導向的STEM課程體系

STEM課程重點在于突出知識的應用性和技能的遷移性，其中的工程和技術更是關注學生主體對技能應用的學科，但是當前我國的科學和數(shù)學課程標準缺少對技術和工程內(nèi)容的關注，因此構建一種以學生為中心，以技能為導向，以跨學科融合為框架，以項目為依托的STEM課程體系，以此來打通STEM知識與社會生活之間的邊界，實現(xiàn)“社會資源STEM課程化，STEM課程資源社會化”的良好互動，加強STEM教育教學內(nèi)容與社會的聯(lián)系和應用。

構建以技能為導向的STEM課程體系，關鍵在于能夠借助課程模塊的方式實現(xiàn)“課程—生活—社會需求”三者之間匯通：（1）STEM課程資源的建設要強調(diào)“問題情境”，重視情境的真實性。情境和問題是跨學科知識得以整合聯(lián)系的橋梁，學生只有借助真實的情境問題才便于能力與知識的遷移；（2）STEM課程資源的開發(fā)不能“閉門造車”，而是要匯集具有實踐經(jīng)驗的科學家、工程師、技術人員和一線教師的智慧，調(diào)動社會的力量合作開發(fā)。如，美國現(xiàn)行STEM課程和教材就有很多NASA和NSF牽頭，協(xié)同VEX機器人公司、微軟、谷歌等科技企業(yè)一起開發(fā)的；（3）STEM課程要考量學校的實際情況，立足當?shù)亟?jīng)濟和文化特點，開發(fā)具有可行性的“校本教材”，這樣的STEM課程才會能讓學生有成就感，意識到STEM教育與生活的密切聯(lián)系，增強學習動力。

（三）加快STEM師資培養(yǎng)，提高STEM教師的教學能力

STEM的師資隊伍建設對于STEM教育教學的開展和進步有著最直接的影響。就我國目前情況而言，一方面，由于分科教學教育模式的普遍流行，造成STEM四門課程之間的相互聯(lián)系和整體的跨學科教育十分薄弱，導致我國STEM教學存在師資不足的問題；另一方面，由于STEM教學十分重視在“做中學”和“情境學習”，使得STEM的課堂教學具有了靈活性、多樣化的特點，所以這就對STEM教學對教師的知識儲備和教學能力提出了極高的要求。教師不僅能夠教授教學計劃中的內(nèi)容，同時還要有能力處理“生成性知識”和突發(fā)情況，真正做到“因時施教”和“因材施教”。

具體可以從以下方面人手：（1）對STEM教師的實驗和動手操作能力進行針對性的培訓，強化教師對電腦、遠程教育設備和網(wǎng)絡虛擬實驗室等教學設施使用的技術水平；（2）教師需要更新教育觀念，系統(tǒng)學習情境教學、網(wǎng)絡教學和基于項目教學等STEM專業(yè)的教學模式，提高教學能力；（3）建立健全STEM教師的職前、職中和職后的培訓體系，讓STEM教師在專業(yè)知識、教學技能上能夠保證持續(xù)發(fā)展，適應知識更新和教育技術升級的教育“新常態(tài)”；（4）搭建STEM教師協(xié)會和經(jīng)驗交流平臺，方便教師進行教學案例、經(jīng)驗和心得體會的分析與討論。

（四）構建實時的、多元化的形成性教育評價體系，提升STEM教學效果

STEM教學是綜合多學科、參與性和技能導向為一體的綜合教育活動，十分重視利用以STEM學習活動模型、項目為依托的教學實踐對STEM技能的培養(yǎng)進作用。這就使STEM教育的教學評價有了更多的實時性、多元化和形成性的特征與要求。由于以項目活動為主的STEM的教學和學習評價已經(jīng)超出了傳統(tǒng)教學中的紙筆評價，所以這就要求STEM的專業(yè)教師必須要能夠借助先進的技術手段與學生進行良好互動，捕捉到學生在瞬間產(chǎn)生的STEM實踐活動和學習行為，并對之作出及時的評價和反饋。因為STEM教育具有很強的邏輯延續(xù)性，所以一旦錯過教育時機，沒有及時更正學生的錯誤的學習方式，就極有可能導致學生難以形成正確的STEM學習基礎，養(yǎng)成正確的STEM學習習慣。

另外，由于STEM教育十分重視和強調(diào)學習的情境真實性，這又進一步要求STEM的評價方式也必須是真實性評價，不僅注重學生學到了哪些知識，更要評價學生在解決項目問題時所表現(xiàn)出的協(xié)作、溝通以及創(chuàng)新思維的能力。上述的諸多情況都要求我們盡快構建出針對STEM教學特點的，實時的、多元化的形成性教育評價體系，以有效提升STEM的教學效果。

（五）強化頂層設計，合作開發(fā)與共享STEM教育資源

不管是從學生素養(yǎng)的形成還是STEM教育體系的自身來講，STEM教育都是一個系統(tǒng)的教育實踐活動。學生STEM素養(yǎng)的形成具有階段性和連續(xù)性，高級的STEM素養(yǎng)和技能建立在早期STEM教育的基礎之上，不能絕對割裂早期幼兒教育、基礎教育、高等教育在STEM教育上的一致性和遞進性。因此，要以系統(tǒng)思維為指導，以頂層設計為導向，做好中小學STEM教育與大學STEM教育的聯(lián)系，特別強調(diào)大學、研究院等科研機構的STEM教育資源對中小STEM教育的支持與共享。一方面，打破中小學與大學之間相互孤立的教學狀態(tài)，鼓勵大學主動對基礎教育開放實驗室、共享教育資源、與中小學聯(lián)合培養(yǎng)STEM教師，積極參與到中小學和早期教育的STEM反饋和普及教育活動中來；另一方面，吸引科研院所、高科技企業(yè)、科技館等社會力量參加到國家STEM教育戰(zhàn)略規(guī)劃和STEM教育資源的建設與共享活動中，借鑒遠程教育、網(wǎng)絡實驗室等教學形式盡可能的向?qū)W校開放實驗室和學習資源。有條件的學校還可以嘗試與國外機構進行STEM教育合作，共享國際先進的STEM教育資源、經(jīng)驗與成果，優(yōu)化和完善我國的STEM教育的實施效果。