趙慧臣

摘要：隨著我國STEM教育的不斷開展，其教學活動設計成為人們關注的問題。該文分析了美國北卡羅來納州中學STEM學校教學設計的特點：通過STEM主題整合課程內容，有效連接校內外STEM項目，開展項目學習；通過技術與課程教學深度融合，優(yōu)化STEM教學過程；開展真實性評價以及STEM技能展示，營造創(chuàng)新的文化氛圍；形成社區(qū)/行業(yè)合作關系以及與高等教育連接，促進教師專業(yè)發(fā)展；關注缺少支持服務的學生，不斷促進教育公平。基于此，我國STEM教育在教學設計方面應吸引社會力量，參與設計STEM教學計劃；設計、開發(fā)與整合STEM學科的課程資源；提供技術服務和設備支持，服務STEM教學；開展STEM教師專業(yè)培養(yǎng)，提高教師的STEM教學能力；關注弱勢學生群體，逐步實現(xiàn)教育公平；構建多元化、真實性的評價體系，提升STEM教學效果。

關鍵詞：STEM學校；STEM教育；教學設計；教學啟示

在“大眾創(chuàng)新，萬眾創(chuàng)業(yè)”的大背景下，國家更加注重創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。STEM教育的主要目標是培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的綜合能力以及提高他們的跨學科思維能力，成為未來教育改革創(chuàng)新的重要方向。2015年教育部在《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見》中明確指出建議學校探索STEAM教育等新的教育模式。目前已有600余所中學引入了STEM教育課程。

目前而言，我國STEM教育在本質、本地化、與創(chuàng)客的關系、人才培養(yǎng)和課程等五個方面都面臨著一些爭議，其教學活動指導、評價和改善亟需科學有效的標準。量規(guī)可以為STEM教學提供更加具體的參考，引導師生按照標準來優(yōu)化教學過程，提高STEM教學效果。美國北卡羅來納州中學STEM學?；诹恳?guī)開展有效的教學設計，分析其特點和啟示，可以為我國STEM教學提供指導。

一、美國北卡羅來納州中學STEM學校的教學設計概況

北卡羅來納州中學STEM學校綜合了科學、技術、工程和數(shù)學四門學科，并且與州、國家、國際和行業(yè)的標準是一致的。北卡羅來納州中學STEM學校“STEM屬性（STEM Attributes）”主要描述了一所優(yōu)秀的中學STEM學校應具備的特征，其教學設計包括10種STEM屬性，列出了2-5個“要素”的關鍵組成方面分別描述每種屬性。4個階段的“實施連續(xù)體”——“初期（Early）”“發(fā)展（Developing）”“成熟（Prepared）”“典型（Model）”依次排列在頁面頂端，代表著每個要素實現(xiàn)的不同深度。

北卡羅來納州中學STEM學校的教學框架如表1所示。其中，1-6是關于STEM教學設計，7-10則主要為STEM教學提供方法與途徑。前10個屬性適用于中學；第11個屬性僅適用于高中。

二、美國北卡羅來納州中學STEM學校的教學設計

STEM教育鼓勵學生整合不同學科的知識，通過動手實踐解決當前遇到的問題，培養(yǎng)學生的STEM素養(yǎng)以及跨學科思維能力。北卡羅來納州中學STEM學?；诹恳?guī)開展教學設計，有力地促進了課程教學的開展。

（一）通過STEM主題整合課程內容，開展項目學習

基于項目的學習是STEM教學活動最常用的教學或學習方式之一，因此，通過STEM主題整合課程內容，開展項目學習主要體現(xiàn)在基于項目的學習頻率、整合STEM學科知識頻率、基于項目的合作頻率以及支持STEM教學活動的物理空間設計四個方面，如表2所示。

1.項目學習的頻率逐步提高

STEM教育中，學生通過項目實踐活動將不同學科知識應用于解決現(xiàn)實問題?；陧椖康膶W習需要教師和同學具備相應的信息技術應用能力、較為完善的跨學科知識體系。因此，基于項目的STEM教學活動以學生學習情況為依據(jù)，因地制宜來計劃是否適合開展以及如何開展。

在初期階段，學生主要通過教師講解掌握和獲得知識，很少開展基于項目的學習。隨著學生跨學科知識內容的拓展、STEM素養(yǎng)的增強以及教師教學能力不斷完善，在成熟階段無論是學生還是教師均每月開展基于項目的學習，并且應用于所有的學科領域。在典型階段，基于項目的學習活動已經(jīng)被學生熟練運用，可以經(jīng)常在STEM領域以及所有學科開展。

2.整合STEM學科知識的教師不斷增多

教師的學科知識整合能力對STEM教學效果產(chǎn)生重要影響。在初期階段，25%的STEM核心課程和選修課程教師經(jīng)常明確努力地整合科學、技術、工程和數(shù)學四門學科的知識內容，并要求學生組織跨學科知識。在發(fā)展階段、成熟階段和典型階段，分別有25%-50%、50%-75%、超過75%的STEM核心課程和選修課程教師整合科學、技術、工程和數(shù)學知識，要求學生獨立組織跨學科知識。

教師需要根據(jù)教學情況和學生反饋，結合自身能力有目的、有計劃地整合學科知識：不僅僅局限于STEM核心課程以及選修課程，而應將整合作為理念擴展至現(xiàn)實生活中。此外，STEM學生同樣需要能夠學習、整合和應用跨學科知識。

3.基于項目的合作更加頻繁

基于項目的合作可以為不同學科教師提供交流合作的機會，有利于消解不同教師之間的學科界限。學生則可以通過商討如何完成學習任務，共同規(guī)劃學習步驟，并在解決問題的過程中完成知識建構。

在初期階段，不同學科教師之間的合作頻率較低。STEM教師每半年通過參與專業(yè)學習社區(qū)和共同規(guī)劃來進行合作，共享STEM教學活動計劃。隨著不同學科教師之間融合加深，從發(fā)展階段、成熟階段到典型階段，STEM教師之間的合作、教學活動計劃以及教學成果的共享會議的時間逐漸縮短至每季度、每月乃至每周。

4.支持項目學習的物理空間設計

項目學習的開展需要為師生提供協(xié)作交流和成果展示的空間。隨著師生STEM素養(yǎng)的不斷提高、實踐能力的增強以及協(xié)作程度加深，STEM項目學習的空間和設備的需求會逐漸加強，需要管理者為師生提供必要支持。

在初期階段，在特定的場合下計算機實驗室（教室）被改造成學生合作的空間，項目工作地點作為師生面對面、虛擬協(xié)作（展示）作品的空間。從發(fā)展階段到成熟階段，計算機實驗室（教室）從偶爾到經(jīng)常性被改造為學生合作的空間，甚至可能還有1個專業(yè)STEM實驗室。到典型階段，多個設備或空間專門為合作與項目而設置，以支持師生之間的協(xié)作交流、成果展示等。

（二）校內外STEM項目的有效連接

構建學校、社區(qū)、高等教育機構和企業(yè)之間的STEM網(wǎng)絡可以為學生提供參與STEM項目實踐活動、聆聽STEM專家實踐經(jīng)驗華和體驗專業(yè)的STEM工作環(huán)境的機會，從而提高學生在STEM教育中的參與度，使學生認識到STEM教育對生活的價值。校內外STEM項目的有效連接主要體現(xiàn)在STEM網(wǎng)絡、學生和STEM專業(yè)人員、研究與發(fā)展三個方面，如表3所示。

1.構建學校、社區(qū)、高等教育機構和企業(yè)之間的STEM網(wǎng)絡

STEM教育提倡學校之間、學校與社區(qū)或企業(yè)之間建立合作伙伴關系，形成協(xié)同聯(lián)動的知識創(chuàng)新共同體。其中，學校教育可以通過創(chuàng)建有效的STEM課程資源、創(chuàng)新教學方法和教學活動，促進學生參與STEM教學，并通過科學的評估改進課堂教學。

在初期階段，中學STEM學校正在尋求與其他學校、社區(qū)、高等教育機構和企業(yè)之間建立合作關系，為建立優(yōu)質的中學STEM學校提供有效的計劃和解決方案。從發(fā)展階段到成熟階段，中學STEM學校從正忙于簽訂與其他學校、社區(qū)、高等教育機構以及企業(yè)之間商議，執(zhí)行優(yōu)質STEM項目或建立優(yōu)秀中學STEM學校的解決方案。而在典型階段，中學STEM學校已經(jīng)與其他學校、社區(qū)、高等教育機構和企業(yè)之間形成具有共同愿景、互惠互利、甚至可監(jiān)控、可評估的合作關系。

2.逐步增加學生與STEM專業(yè)人員的交流機會

隨著STEM協(xié)作共同體的建立，學生參與STEM項目活動、體驗專業(yè)STEMT作環(huán)境以及與STEM專業(yè)人員的交流在逐步加深。學校應當構建與拓展多元化溝通途徑，鼓勵學生進行深層次的探究，期望所有學生都能參與STEM學習。

在初期階段，學校領導者正在制定計劃，為學生提供與STEM專家見面交流以及體驗專業(yè)的STEMT作環(huán)境的校內外機會。從發(fā)展階段到成熟階段，學生每學年至少從兩次機會變?yōu)樗拇螜C會，體驗專業(yè)STEM工作環(huán)境或在校內外進行STEM項目實踐活動。而到了典型階段，學生每月可以獲得此種機會。

3.通過分享交流不斷完善研究與發(fā)展的計劃方案

STEM教育研究與發(fā)展規(guī)劃不僅是學校領導的責任，更需要教師、學生、家長乃至社區(qū)的支持。STEM學校領導、教師以及相關人員不斷分享交流優(yōu)秀的實踐與研究成果，共同制定和完善STEM教育的計劃方案。

中學STEM學校領導以及教師共享關于STEM教育目標的優(yōu)秀實踐與研究成果。在初期、發(fā)展、成熟、典型四個發(fā)展階段，領導與教師之間的共享頻率逐漸提高，逐漸縮減為每年、每半年、每季度、每月。

（三）技術與課程教學深度融合，支持STEM教學

STEM教育強調將技術融合到課程教學中，提高學生運用技術分析和解決問題的能力。探討不同階段STEM教育中技術的運用情況、信息資源的利用狀況以及技術與課程的融合情況等，可以讓師生及時了解目前技術與課程融合的問題，采取針對性措施以信息技術優(yōu)化課程教學，如表4所示。

1.STEM師生應用信息技術的比例不斷增加

隨著STEM教育不斷深入，技術對師生提供的支持逐漸多樣化，師生的技術需求不斷增加。在STEM教學中，學生需要利用技術手段支持創(chuàng)新活動，通過技術真正實現(xiàn)與傳播創(chuàng)意。

在不同階段，STEM教學的師生需要不斷加強對相關技術工具的熟練度和使用頻率。在初期階段，STEM課程教學相關的技術工具已經(jīng)確定，這些技術工具是參加sTEM師生要學習和掌握的。在發(fā)展階段、成熟階段和典型階段，50%、50%-75%、超過75%的師生精通這些常用的技術工具。

2.STEM師生應用教育信息資源的頻次不斷提高

在不同階段，STEM師生能夠獲取和利用的技術資源的頻次不同。在初期階段，STEM師生很少能夠獲得與北卡羅來納州基本技術標準對應的計算機（基于網(wǎng)絡）的教學資源。在發(fā)展階段、成熟階段、典型階段，STEM師生分別為每年、每半年、每月能夠獲得相應的教學資源。這表明，經(jīng)過培訓以及實踐活動，師生的信息技術素養(yǎng)不斷提高，應用技術手段搜集、分析和應用信息的能力不斷加強。

3.STEM師生應用計算機與網(wǎng)絡技術的能力逐步提高

技術不僅是開展STEM教學的核心要素，更是支持STEM教學創(chuàng)新的重要手段。因此，STEM師生的信息技術應用能力對創(chuàng)新STEM教學以及促進學生發(fā)展具有重要作用。技術不只是一種支持或輔助教學的手段，更是把創(chuàng)意轉化為現(xiàn)實成果的橋梁。

STEM師生應該不斷創(chuàng)新教學方法和技術應用方式，把信息技術融入創(chuàng)新教學和創(chuàng)意實現(xiàn)中。在初期階段，STEM師生偶爾運用信息技術來支持教學。從發(fā)展階段到成熟階段，STEM教師從每周變?yōu)槊刻爝\用技術工具來支持教學和學習。而在典型階段，STEM教師將技術工具無縫融合于教學中。

4.技術設備的經(jīng)常維護與有效支持

不斷提高技術設備的支持與維護程度，可以為STEM教學提供可靠的幫助。從初期階段到典型階段，STEM師生獲得的支持不斷增加。在初期階段，STEM教師獲得有限的教學技術工具的維護和支持，信息技術設備不能長時間工作。從發(fā)展階段到成熟階段，STEM教師從偶爾到經(jīng)常會獲得教學技術工具的支持和維護，信息技術設備偶爾不能延長工作時間。在典型階段，STEM師生可以根據(jù)自身所需獲得技術工具的支持與維護，信息技術設備很少不能延長工作時間。

（四）開展真實性評價以及STEM技能展示

STEM教育以跨學科方式引導學生通過合作和實踐完成項目或生活中的問題，以培養(yǎng)學生解決問題的創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的單一的評價方式難以對STEM教學進行客觀、真實的評價。STEM教學需要關注真實性評價、教師協(xié)作發(fā)展評估、STEM成就激勵措施、文化創(chuàng)新四個方面，如表5所示。

1.開展真實性評價的教師不斷增加

STEM教學評價應具有多元化的評價理念，發(fā)揮師生等多元化評價主體的作用；應考慮學習的過程性、實踐的真實性以及教學績效等因素，開展真實性評價，從而建立面向STEM綜合素養(yǎng)的評價體系。

在初期階段，STEM核心課程以及選修課教師被鼓勵和支持運用多樣化指標與方式評價學生的學習成就。從發(fā)展階段、成熟階段到典型階段，分別50%、50%-75%和超過75%的STEM核心課程教師和選修課教師運用多樣化指標評價學生的學習成就。

2.教師協(xié)作發(fā)展的頻次不斷提高

教師之間的知識共享、經(jīng)驗交流可以促進教師的專業(yè)發(fā)展。在評估教師協(xié)作發(fā)展的過程中，除了要監(jiān)測學生的學習情況，以通過協(xié)作制定或改善評估和發(fā)展策略外，還應評估、反思和改進教師的STEM教學能力，以提升STEM教學團隊的教學水平。

在初期階段，STEM教師通過協(xié)作共享、制定和評估學生學習情況策略的頻率較少，每年共享兩次。從發(fā)展階段、成熟階段到典型階段，STEM教師從每季度轉變?yōu)橹辽倜吭?、每周共享評估策略，共同制定、評估促進學生成功的策略，以檢測和反映學生學習情況。

3.激勵STEM學習成就的措施應用頻繁

為營造積極的STEM學習文化，STEM學習者舉行慶祝和表彰活動。從初期階段、發(fā)展階段到成熟階段，STEM教師、學生和管理人員由每年、每半年轉變?yōu)槊考径韧ㄟ^現(xiàn)場和在線展示成果的方式為優(yōu)秀學生進行慶祝。在典型階段，STEM教師、學生和管理人員每月為優(yōu)秀學生進行慶祝，通過現(xiàn)場或者在線方式在州乃至國家論壇上展示學生成果。

采取相應的成就激勵措施可以提高學生STEM學習興趣、學習驅動力與積極參與STEM項目實踐。激勵學生的學習成就具體措施：（1）了解學生對STEM教育的興趣，針對性地激發(fā)他們的學習熱情；（2）為學生提供積極的情感體驗，以減少對STEM學習的負面影響；（3）幫助學生將STEM知識技能與STEM職業(yè)聯(lián)系起來；（4）幫助學生將STEM知識和技能與學生的興趣和經(jīng)驗聯(lián)系起來；（5）設立STEM教學獎學金。

4.不斷營造創(chuàng)新的文化氛圍

“STEM教育的最終結果是為社會培養(yǎng)更多的具有綜合解決復雜現(xiàn)實問題的人，促進社會的發(fā)展”。STEM教育領導者鼓勵學生不斷進行創(chuàng)新，并且會給予創(chuàng)新者榮譽和獎勵。在初期階段、發(fā)展階段和成熟階段，項目領導者分別每年、每半年和每季度給予STEM學生榮譽以及鼓勵創(chuàng)新。在典型階段，創(chuàng)新的項目文化不斷形成，STEM學生創(chuàng)新受到表揚、鼓勵以及以物質刺激。

為了營造創(chuàng)新的文化氛圍，除了增加給予學生獎勵以鼓勵創(chuàng)新外，還應該形成STEM教師團隊的創(chuàng)新文化。具體措施包括：（1）向學生定期展示STEM教育發(fā)展現(xiàn)狀；（2）鼓勵STEM教師向學生宣傳、介紹STEM職業(yè)；（3）為STEM師生提供豐富的專業(yè)知識。

（五）開發(fā)綜合性的STEM課程，形成社區(qū)/行業(yè)合作關系以及與高等教育連接

STEM教學需要教師、學生、管理者、項目領導者、家長、社區(qū)、高等教育機構和企業(yè)之間建立共同體，通過合作來促進教師專業(yè)的發(fā)展，主要包括個性化專業(yè)培養(yǎng)、工作嵌入式（Job-emhedded）專業(yè)培養(yǎng)、師生的特征以及專業(yè)培養(yǎng)頻率四個方面，如表6所示。

1.提高教師專業(yè)發(fā)展的個性化和專業(yè)化

為了滿足不同類型學生的學習需求，教師需要提高STEM教學能力，創(chuàng)新教學策略、教學效果評估方式以及學生學習成就評價方法。不同階段STEM教師所具備的專業(yè)能力不盡相同，STEM教師專業(yè)化培養(yǎng)、個性化培養(yǎng)的內容和程度有所區(qū)別。

在初期階段，STEM教師參加大規(guī)模的專業(yè)培養(yǎng)課程，這些課程主要為初學者介紹相關的STEM教學技能。在發(fā)展階段，STEM教師參加大規(guī)模專業(yè)培養(yǎng)課程，側重于重要的STEM教學技能，可能會包括基于問題的教學策略、整合STEM或邊緣學科信息內容。從成熟階段到典型階段，STEM教師已經(jīng)確定了獨特的專業(yè)培養(yǎng)目標，并實現(xiàn)從25%到50%的STEM專業(yè)培養(yǎng)活動以滿足個性化、專業(yè)化的專業(yè)發(fā)展需求。

2.以工作嵌入方式促進教師專業(yè)發(fā)展

工作嵌入式培養(yǎng)主要指運用基于工作的或實踐活動的培訓方式，對STEM教師進行專業(yè)能力培養(yǎng)。通過參加與STEM相關的工作和實踐活動，教師可以更好地把握STEM學科知識與現(xiàn)實問題之間如何連接，建立STEM課程知識與項目實踐之間的緊密聯(lián)系。

盡管培訓方法主要是工作嵌入式或基于實踐活動，但不同階段教師培訓的頻率或程度不同。在初期階段，STEM教師每學年接受兩次專業(yè)培訓。在發(fā)展階段，STEM教師每季度接受專業(yè)培養(yǎng)。在成熟階段到典型階段，STEM教師專業(yè)培養(yǎng)由每月一次變?yōu)槎啻芜\用工作嵌入式的方法。

3.針對學生的特征和需要，進行因材施教

為了開展個性化的教學，STEM教師針對不同的教學內容和學生采取具有針對性的教學方法和教學策略。在不同階段，STEM教師專業(yè)培養(yǎng)活動側重于個性化教學的程度不同。在初期階段，STEM教師專業(yè)培養(yǎng)活動側重于標準化、照本宣科的教學策略。從發(fā)展階段到成熟階段，STEM教師專業(yè)培養(yǎng)活動由每年轉變?yōu)槊考径?，側重于根?jù)不同類型的學生教授具體內容。在典型階段，STEM教師專業(yè)培養(yǎng)活動經(jīng)常側重于根據(jù)不同類型的學生教授具有針對性的內容。

此外，個性化教學培訓還應關注學生需求：（1）項目實踐活動能夠滿足不同學生的學習需求，并且學生可以自主學習；（2）項目實踐活動應運用技術來關注學生個性化的學習需求、學習風格以及興趣愛好；（3）學生須在規(guī)定時間內完成學習目標。

4.逐步增加教師專業(yè)培養(yǎng)的時間和內容

教師專業(yè)培養(yǎng)時間主要指STEM教師每學年參加與STEM相關的專業(yè)培訓的時間。在初期階段、發(fā)展階段、成熟階段和典型階段，STEM教師每年參加與STEM相關的專業(yè)培養(yǎng)課程時間分別為10-20小時、20-25小時、25-30小時、30小時以上。教師專業(yè)培養(yǎng)時間的增加，有助于有豐富教師專業(yè)培養(yǎng)的內容，有利于提高STEM教師的教學能力。

（六）關注缺少支持服務的學生，不斷促進教育公平

STEM教育鼓勵并倡導營造創(chuàng)新性、探究性、開放性和包容性的教學、文化，關注處于不同社會階層和文化背景的學生，尤其是女性、少數(shù)民族和經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)的學生。STEM教育被寄希望于作為減少輟學率、失業(yè)率和貧困率的關鍵因素。

中學STEM學校領導為解決弱勢群體支持服務不足的問題，專門設計了指導方針，以提高弱勢群體學生參與STEM學習的機會，主要在探究文化以及關注弱勢學生兩個方面，如表7所示。

1.培養(yǎng)探究文化

探究文化主要指中學STEM學校致力于營造探究和創(chuàng)新文化，把所有學生都納入創(chuàng)新文化氛圍中，以培養(yǎng)他們的探究能力和創(chuàng)新能力。培養(yǎng)探究文化既需要為師生共同參與探究學習提供合適的環(huán)境，又需要鼓勵所有學生參與探究式學習活動，引導學生通過合作提出問題、做出假設、驗證假設并得出結論。

在不同階段，中學STEM學校盡管均強調將所有學生納入到文化中，但對創(chuàng)新文化的重視和塑造方式不同。在初期階段，一些學校領導者向STEM參與者闡釋什么是探究文化和創(chuàng)新。在發(fā)展階段，中學STEM學校的核心參與者維持探究文化和創(chuàng)新。在成熟階段，探究文化和創(chuàng)新在大多數(shù)中學STEM學校參與者之間處處存在。在典型階段，探究文化和創(chuàng)新存在于中學STEM學校學生、教師和管理者之間?？梢姡S著STEM教學的開展，探究文化與創(chuàng)新的滲透群體不斷擴展。

2.關注弱勢學生群體

中學STEM學校專門為弱勢群體學生設計相關指導方針，提高弱勢群體學生參與STEM學習的機會以及維持其長期參與性。人們對弱勢群體學生長期參與STEM教育的關注度逐漸加深，體現(xiàn)在指導方針與具體實踐方面的增多。

在不同階段，STEM學校對弱勢群體學生的關注程度不同。在初期階段，中學STEM學校沒有清晰的方針或具體實踐活動致力于從STEM教育方面來提高弱勢群體學生的長期參與性。在發(fā)展階段到成熟階段，1項到至少2項指導方針或具體實踐活動致力于從STEM教育方面提高弱勢群體學生的長期參與性。在典型階段，若干項指導方針或具體實踐致力于在STEM教育方面提高弱勢群體學生的長期參與性。

三、美國北卡羅來納州中學STEM學校教學設計的啟示

針對我國中學開展STEM教學的需要，本文分析和總結STEM教學需求和關鍵要素（教師學生素養(yǎng)、課程資源、支持服務、協(xié)作方式、教學策略等），兼顧國際經(jīng)驗和本土特色開展STEM教學實踐。

（一）吸引社會力量參與，頂層設計STEM教學計劃

STEM教育雖被國內專家和學者倡導，并已經(jīng)逐步開展起來，但其頂層設計和階段性規(guī)劃有待強化。STEM教育的頂層設計和實施規(guī)劃需要國家層面的推動下，吸引社會力量的支持，為開展STEM教育提供戰(zhàn)略指導和有力支持。例如，美國政府發(fā)布《美國創(chuàng)新戰(zhàn)略：確保我們的經(jīng)濟增長和繁榮》將STEM教育提升到國家教育發(fā)展戰(zhàn)略高度，不僅有“項目引路”“變革方程”等第三方社會組織的積極參與，并且獲得了英特爾公司、考夫曼基金會等大型企業(yè)和基金會提供的支持。以頂層設計為導向、以實踐為檢驗標準，設計STEM教育實施計劃和評估指標，有助于逐步推進STEM教育的發(fā)展，完善STEM教育實施效果。

（二）設計、開發(fā)與整合STEM學科的課程資源

整合STEM學科的課程資源不是簡單地把四門學科課程知識進行線性疊加，而是把原本獨立、分散的不同領域的學科知識和技能以活動為基礎，通過形式多樣的學習活動（基于項目的、基于探究的、基于主題的和基于問題）支持學生在解決問題的過程中實現(xiàn)不同學科知識與方法在不同情境中的遷移、運用和生成。

STEM課程資源建設的關鍵在于如何通過與現(xiàn)實生活緊密相連的、與社會需求相對應的主題將不同的學科知識融合在一起：（1）設計STEM課程資源要強調基于問題與真實情景。問題是跨學科知識與技能的連接點，而真實的情景是學生進行跨學科知識遷移的支架；（2）整合STEM課程資源需要不同學科教師和專家的智慧，更需要加強社會力量的支持。例如，美國STEM創(chuàng)新課程與英特爾公司、美國宇航局、美國航空航天協(xié)會、VEX機器人等共同合作，為美國STEM中學、高中學校提供課程資源；（3）STEM課程資源的整合要充分兼顧學校的特點和實際情況，建設符合學校特色的校本課程。

（三）提供技術服務和設備支持，服務STEM教學

STEM教育中的科學探究與工程設計需要技術手段的支持。開展STEM教學的技術服務為STEM師生提供所需技術設備和信息資源的維護和更新，并為師生利用技術創(chuàng)新教學過程、開展團隊合作、分享創(chuàng)新成果等提供咨詢、培訓等支持。具體包括：（1）設置技術應用的情景，幫助學生了解該技術的應用價值；（2）提供STEM實驗室以及設備，并進行技術培訓；（3）進行產(chǎn)品制作的演示，不僅為學生講解產(chǎn)品制作的原理，而且讓他們在制作過程中進行探究；（4）進行總結和反思。

由于受辦學水平差異的影響，STEM教學活動沒有特殊或先進的設備是情有可原的，但用來支持學生和教師創(chuàng)建作品的STEM房間或學習區(qū)是實施STEM所需的。學校要為師生提供STEM教學相關的技術設備，然后根據(jù)學內容、教學目標以及教學實施情況組合合適的教學設備。此外，STEM學校要重視利用社會組織（科技館、博物館等）所創(chuàng)設的STEM相關模擬實驗室或提供STEM學科的設備。

（四）開展STEM教師專業(yè)培養(yǎng)，提高教師STEM教學能力

STEM教師專業(yè)能力對開展STEM教學、促進學生發(fā)展方面來說至關重要。然而，我國基礎教育階段雖然有數(shù)學、科學、技術等課程，但課程之間的界限鮮明，整合上相對薄弱，對教師教學能力的培養(yǎng)主要針對某門學科或某單個領域。STEM教育跨學科、綜合性的特征對教師提出了更高的要求?！癝TEM教師需要采用一體化的教學和學習方法，不需要明確地區(qū)分出具體學科內容，在教學處理上形成動態(tài)的、連貫性的學習?！?/p>

首先，教師要掌握多門學科的知識技能和教學方法，并將它們融合到具體的教學活動中；其次，采用多元化的培養(yǎng)方式（職前培訓、進修等）對教師進行培訓，增加STEM教師實習項目的數(shù)量和參加STEM項目的頻率，提高其STEM教學能力。例如，采用基于實踐活動、工作嵌入式等培訓活動，提高教師的STEM教學能力和創(chuàng)新教學策略，以滿足不同類型學生的學習需求；最后，引導教師通過知識的共享、經(jīng)驗的交流與成果的展示及時根據(jù)實際教學情況改善教學策略。

（五）關注弱勢學生群體，不斷促進教育公平

STEM教育倡導關注弱勢學生群體，滿足弱勢群體的教育需求，提高弱勢學生群體參與STEM學習的興趣與機會。尤其重視女性和少數(shù)民族的學生，鼓勵STEM教師到貧窮地區(qū)和少數(shù)民族地區(qū)教學以縮小教育差距，促進教育公平。

首先，需要明確解決STEM領域弱勢群體的需求問題，尤其是關注女性和少數(shù)民族的學生；其次，針對弱勢群體的需求問題，發(fā)揮信息技術優(yōu)勢，提高弱勢群體學生的STEM參與程度；最后，通過針對性的招聘工作使STEM教育項目延伸到弱勢群體。

（六）構建多元化、真實性的評價體系，優(yōu)化STEM教學效果

鑒于STEM教育的跨學科、綜合性等特征以及其重點培養(yǎng)學生的問題解決能力，STEM教育采取更加靈活的方式準確評估STEM教師教學效果和學生學習成就。STEM教學評價要以促進學生發(fā)展為根本目的，側重于利用多元化、過程性評價等方式來了解教學效果，并及時調整和改進教學活動，以提高學生分析、探究和設計等能力。

真實性評價強調在完成任務或作品的過程中評價學生的表現(xiàn)，注重評價學生創(chuàng)新能力、實踐能力和團隊協(xié)作能力，更適用于以培養(yǎng)學生跨學科綜合能力為目的的STEM教育。STEM教育評價可采用表現(xiàn)性評價以更加真實全面地評價學生的學習成就。作為真實性評價的具體表現(xiàn)，表現(xiàn)性評價指在真實的情境中，通過對學生完成作業(yè)或成果作品表現(xiàn)的觀察和判斷來評價學生的學習成就。