科技革命的迭代發展、產業結構的轉型升級、國家安全和綜合實力面臨的挑戰，使得當今世界各國發展的戰略目光不斷前移，思維方式不斷轉變，要素鏈條及連接方式日益創新，其顯著特點之一是加強教育、科技、人才一體發展的STEM教育，將教育改革與產業變革、科技創新、人才供給、經濟發展、國家安全以及知識生產等緊密聯系在一起，這成為當代諸多國家辨識度強、共識度高、共振度大的戰略舉措。

STEM教育的歷史發展

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）的英文首字母縮寫，STEM教育是面向科學技術工程及數學等以理工學科為主體的教育。隨著對STEM教育的體系性、整體性和融通性認識的不斷提升，目前STEM教育已經成為覆蓋基礎教育、職業教育、高等教育和正規教育與非正規教育并具有多重內涵的概念，其范疇邊際正展示出較大韌性與活力，體現出人類對教育價值、結構、形態乃至知識生產方式的認識深化，是當代世界觀、價值觀、認識論、知識論、方法論、實踐論等方面綜合作用的產物。

在人類教育的早期，STEM中最先列為教育內容的是數學和技術，如起源于我國西周時期的“六藝”（禮、樂、射、御、書、數）教學內容中，“數”包含著計算、算術等數學內容，《九章算術》中的方田、粟米、衰分、商功等，可用于管理、賦稅、工程等實際運用，而“射”和“御”主要是指射箭技術和駕駛馬車的技術，這是集生活、軍事、體育等于一體的技術技能教育，既包括對弓箭、馬車等技術產品的理解與使用能力，也是一種講究“心正體直”的培養人的思考力、專注力、意志力的技術技能教育活動。到了春秋戰國時期，墨家在強調實用技術教育的同時特別強調科學教育，其主張的自然科學知識涉及力學、光學等方面，值得注意的是，在墨子所主張的技術教育內容中，已然嵌入了諸如軍事器械制造等工程教育內容。在西方，古希臘和古羅馬時期形成了包括文法、修辭、邏輯/辯證法、算術、音樂、幾何、天文在內的“七藝”課程，強化形式學科與抽象知識（文法、修辭、邏輯、算術等），具有很強的理論性和思辨性，并日益成為基礎教育和高等教育的核心課程體系。文藝復興時期，經院哲學被打破，古典學術和觀察自然的傳統得到恢復，為現代科學教育奠定了方法論基礎和人文主義價值觀。而啟蒙運動及兩次技術革命，直接催生了科學知識系統化、專門化及大規模普及與技術轉化，科學課程與數學課程、技術技藝課程一樣成為令人崇敬的制度化課程，嵌入大量插圖的木制品設計制作工藝、機械技術、建筑技術等也不再被視為“純粹的體力勞動”和“雕蟲小技”，而成為具有思維含量、創造意蘊和方法論意義的技術與工程類課程。依靠學徒制和個體傳授的技術技藝，成為西方較為普遍的學校課程，第一所工程學校也在1747年的法國建立，工程學在現代數學、物理學以及技術進步的基礎上成為一門學科。至此，科學、技術、工程、數學作為相對獨立的學科成為現代課程體系中相互聯系、各有特色的重要組成部分，而數學、科學在科學技術教育或理工科教育中具有基礎地位。也是從這一時期開始，人類在深化對科學技術教育價值認識的同時，不斷依據社會政治經濟文化的變革和科技及產業發展狀況探索科技教育的范式與策略。

將科學、技術、工程、數學合為一體實施最早并以國家戰略加以推進的是美國。其發端淵源于從國家發展層面對科技教育的戰略思考和持續反思，并始終以危機意識和創新追求尋求科技教育改革的方向。從20世紀50年代末著名的《柯南特報告》《國防教育法》到80年代《國家處于危機之中：教育改革勢在必行》，再到《崛起于聚集的風暴之上》（2005），基于危機意識和軍事、經濟競爭，逐漸整合STEM概念，將STEM教育列為國家戰略，并通過立法將其制度化。從20世紀六七十年代“STS”科技教育思潮的興起和“真正的”數學教育、科學教育的重塑，到80年代著名的《美國“2061”計劃》和《本科科學、數學、工程教育》及90年代《美國2000年教育戰略》，再到2018年的《制定成功之路：美國STEM教育戰略》的“北極星計劃”，將STEM教育指向公民素養和教育平等。可以說，美國對科技教育的改革探索腳步幾乎一直沒有停歇。近70年美國STEM教育的發展，推動STEM教育的目標從培養少數精英科學家到理工領域勞動力，逐步演變為提升全體國民的科技素養與創新能力，確保美國在全球的技術與經濟競爭力。

STEM教育的內涵剖析

對于STEM教育的內涵，目前在我國理解較為多元，很多人將其視為跨學科學習和基于真實情境學習的代名詞。其實，綜合美國STEM概念的提出與發展歷程及關鍵事件，結合美國政府、國會和非政府組織數十份具有里程碑意義的報告與法案，再結合世界一些國家和組織推廣STEM教育的舉措，不難看出STEM教育具有多重內涵，主要有以下幾方面的理解。

（一）國民素養層面的STEM

國民素養層面的STEM可以理解為國家戰略層面的STEM，有STEM戰略、STEM素養等相關提法。當代社會是一個以科技發展為主導的社會，一個合格的未來公民應當具有STEM素養。AlanZollman在布魯姆教育目標分類學的基礎上提出三個需要關注的方向，即科學、技術、工程、數學和其他相關領域的素養，個人、社會和經濟等領域的素養，認知、情感和技能學習領域的素養，其中之一即為STEM素養。[1] 1993年，美國科學促進會頒布的《科學素養的基準》就是從素養視角出發論述科學、數學、技術教育的。

（二）人才類型層面的STEM

人才類型層面的STEM可以理解為理工教育范疇的STEM，有STEM學科、STEM領域、STEM勞動力、STEM人才等提法。早在1986年，美國國家科學基金會（NSF）就發布了《科學、數學和工程本科生教育》的報告，強調要“加強大學教育并追求卓越，以使美國下一代成為世界科學和技術領導者”。1996年，美國國家科學基金會（NSF）發表《塑造未來：科學、數學、工程和技術的本科生教育新期望》的報告，對其間的進展進行回顧和反思，并提出“培養K-12年級教育系統中科學、數學、工程和技術學科的教師隊伍”的建議。

（三）融合課程層面的STEM

融合課程層面的STEM可以理解為貫通意義上的STEM，有時也表述為I-STEM課程。有學者認為，STEM是一個偏理工的多學科融合領域，被稱為“元學科”（metadiscipline），其教育過程強調將原先獨立的科學、數學、技術和工程四門學科內容組合成整體。[2] 這凸顯了在科學技術日益發展的時代，科學、數學、技術、工程之間的聯系越來越緊密，以及日常生活、科學研究、技術開發、工程研制等活動中科學、數學、技術、工程的統一性。

（四）教學策略層面的STEM

教學策略層面的STEM可以理解為學習方式的STEM，有時也表述為STEM+。基于跨學科學習的理念，有學者認為STEM不僅僅包含上述四門學科，它有更寬泛的領域，2010年就有學者認為應該將STEM變為STEAM，將藝術和創新相關的元素加入其中。[3]STEM教學策略強調從真實世界出發，采用項目式、主題式、探究式、合作式等方式，通過包括設計、假設、建模、探究與制作、測試等在內的完整的問題解決過程，使學生理解復雜的科學概念與原理、經歷技術設計與工程實踐等。其教學策略的核心在于注重跨學科學習和知識技能的綜合應用、注重創新精神、實踐能力和社會責任感的培養。這種教學策略的實施，Merrill認為需要所有教師，特別是科學、技術、工程和數學教師以整合的方式教學和學習，學科的專業內容沒有分隔，是一種動態和流動的學習方式。[4]

對于STEM內涵的理解值得關注的是：STEM中把數學M放在末尾并不意味著數學的地位次于前三者，而是閱讀習慣的一種修正后的表述方式。據美國國家科學基金會（NSF）教育與社會資源部門前主任科爾韋爾（RitaColwell）的描述，之前多使用“SMET”這個縮寫詞，但覺得在發音和記憶上都不夠友好，而“STEM”則更加流暢、響亮，更容易被公眾、教育工作者和媒體所接受和傳播，因此2001年美國國家科學基金會（NSF）開始使用修改后的“STEM”提法。[5] STEM中“T”并不等同于職業技術意義上的“技術”，而是作為學習對象和學習工具統一體的技術。STEM中的“E”，較早時期在高等教育階段強調較多，在基礎教育階段更多包含在技術學科中。伴隨著工程學科的發展和工程思想的日益豐富，工程教育在高等教育中的地位日顯重要，對基礎教育中的工程啟蒙教育構成必然需求。當然，STEM教育并不局限于哪一類教育，而是適用于基礎教育、職業教育、高等教育、特殊教育等。STEM教育也并不意味著只有一種教育形態，而是分科與融合相輔相成、辯證統一。

美國STEM教育的提出與發展抓住了新科技革命浪潮下社會發展和教育變革的關鍵點，漸進式推出系列政策組合拳，不僅對美國的教育生態乃至社會發展發揮了重要推動作用，而且在國際上形成星火燎原與價值引領之勢，塑造了全球性教育改革的新趨勢和教育發展的新生態。

我國科學技術工程數學教育的本土實踐與創新

STEM教育理念盡管誕生在西方，但我國教育在此方面也有良好的積累和長期的探索。科學技術教育是新中國的建國綱領中明確提出的教育內容與教育要求。1978年全國科學大會為改革開放后的科學技術教育帶來了強勁的東風。20世紀八九十年代，科學技術社會的教育理念和基于項目的工程教育范式得到廣泛重視和積極推廣，1994年誕生的中國工程院更加凸顯了工程技術在國家經濟建設和前沿技術攻關中的作用。21世紀以來，我國基礎教育課程改革提出“要改變課程結構過于強調學科本位、科目過多和缺乏整合的現狀”，在優化數學、理化生地等分科科學課程的基礎上，強化中小學的科學教育、藝術教育、綜合實踐活動課程，普通高中課程體系中還特別增設了技術領域，“技術與設計”“信息技術基礎”“電子控制技術”“人工智能初步”“機器人設計與制作”等成為2003版普通高中技術課程標準中的學習模塊，建立工程意識、理解工程案例也成為學生的必學內容。2015年9月教育部辦公廳印發《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（征求意見稿）》，明確提出“探索STEAM教育、創客教育等新教育模式”，11月聯合國教科文組織第38屆成員國大會正式批準在清華大學設立國際工程教育中心，2023年12月聯合國教科文組織在南京師范大學設立兒童青少年技術與工程教育教席，這為我國STEM教育的國際化推進邁出了堅實的一步，尤其是為傳統教育所忽視的基礎教育階段技術與工程教育補上了短板。2023年11月，聯合國教科文組織第42屆大會批準在上海設立國際STEM教育研究所，并于今年9月正式成立，體現了對我國STEM教育發展改革成果的認可，彰顯了我國STEM教育國際化發展中具有里程碑意義。

就實際發展情況來看，我國STEM領域本土實踐創新的主要特點，表現在以下幾個方面。

（一）強化教育科技人才一體發展戰略導引的科教融匯體制機制建設

黨的十八大以來尤其黨的二十大以來，進一步確立“科技是第一生產力、人才是第一資源、創新是第一動力”理念，并提出把教育科技人才一體發展作為現代化建設的基礎性、戰略性支撐，實現了STEM教育理念的超越與創新。在教育科技人才一體發展戰略引導下，高等教育加強STEM領域專業建設與改造，強化聚焦重大國家戰略的STEM領域實驗室建設和協同創新中心建設、產業研究院建設，推進數學、物理、化學、生物學等學科的強基計劃等。在基礎教育領域，加強中小學科學技術教育和工程啟蒙教育，建設一批科學教育實驗區、實驗校，探索建設一批科學特色高中，強化信息科技和技術與工程課程標準建設等，產生了顯著的成效。高等教育的龍頭作用和基礎教育的基點作用的充分發揮，形成了具有中國特色的STEM國家戰略實施體系與機制，催生了舉國創新體制下的文化建設和STEM領域教育發展、科技創新與人才培養的高度統一性。

（二）探索科學技術工程數學教育的多元課程模式

早在新中國成立初期，我國的高等教育業已形成數學、科學、技術與工程教育的完備體系，形成了一批以理工農醫為特色的高等院校和更為廣泛的專業體系。近年來，學科的交叉性、綜合性成為趨勢，理工農醫高校也日益發展成多學科高校，課程體系中增加了課程群，“科學技術概論”“現代信息技術”成為諸多高校的通識課程。但在基礎教育階段，數學教育一直作為核心課程和高考必考科目得到高度重視；科學教育則經歷了以分科為主到分合結合、分合分段的歷程，其名稱從初期的小學“自然”“常識”“自然常識”到“科學”、中學“生物”“生理衛生”到“生物學”；技術課程從“生產技術”“綜合技術”“生產勞動”“工業生產基礎”“農業生產基礎”“勞動”“勞動技術”“勞動與技術”等，到當下的“信息技術（信息科技）、“通用技術”（技術與工程）。

概括起來，在基礎教育階段，首先是作為分科的數學類、科學類、技術類（技術與工程）的國家課程模式，也有融合STEM的國家課程中的選修模塊（如“科技人文融合創新專題”就是2017年版通用技術課程的選擇性必修模塊之一），這在一定程度上彌補了科學技術工程數學融合課程的不足。其次是作為校本課程的科學技術工程數學課程或課程群模式，以及作為融合課程的STEM校本課程，這種課程模式在一些條件比較好的學校較為普遍。再次是作為以科學技術工程數學為主要內容的學校社團課程和活動課程模式，這在我國絕大部分地區的學校都有開設，具有一定的靈活性和多樣性。課程的多種樣態表明，我國科學技術工程數學教育的創造性和本土特征發揮著相互補充、相互促進的作用。

（三）推進融入科學技術工程數學內容的跨學科實踐學習方式

我國從20世紀90年代后期開始特別關注綜合實踐活動和跨學科主題學習。2000年教育部頒發《普通高中“研究性學習”實施指南（試行）》。2001年開始研制的《綜合實踐活動指南（討論稿）》把“人與自然”主題作為綜合實踐活動的四大探究主題之一，其核心是將科學、技術、數學、工程等自然或人工世界現象與問題視為一個整體進行探索。在2001年和2017年教育部頒布的中小學數學、科學類課程標準及其編寫的教材中，數學、科學、物理、化學、生物學等較為普遍地增設了學科與技術、工程、社會、環境等方面的聯系。《義務教育課程方案（2022年版）》更是將“跨學科主題學習”納入義務教育階段，作為培養學生核心素養的創新課程改革方法，并規定各學科以原則上不少于10%的課時開展此類學習。因此，科學、技術、工程、數學的跨學科學習和人文類課程與理工類課程的跨學科學習蔚然成風，出現了諸多豐富精彩的案例。與此同時，高等教育中新工科、新醫科、新農科、新文科建設與改革也蓬勃興起，理工融合、工工貫通、醫工融合、農工交叉得到推廣，對培養高素質復合型、創新型人才起到積極作用。因此，加強跨學科學習和綜合學習，促進學科交叉，形成“小跨”“中跨”“大跨”的跨學科體系，不僅體現了STEM教育的融合理念，而且形成了更為體制化、政策性的跨學科學習樣態。尤其值得指出的是，在教育行政部門大力推廣下，人工智能、新一代信息技術融入STEM學科學習內容并賦能跨學科主題學習成為我國教育改革的一道亮麗風景線。

（四）注重科學技術工程數學教育特色學校、特色基地、特色實踐場所的建設

近年來，我國各地和中小學校在STEM教育方面進行了大量探索和實踐，如建設以STEM為基礎的科學特色學校，以校外社會實踐基地為依托開設STEM教育項目，或建設經過地方教育行政部門或教研機構認定的STEM類課程基地，在校外科技場館建設STEM學習空間等。其中不少中心、基地是由學校和社會力量統籌規劃、協同建設、協同管理。這些也構成了我國科學技術工程數學教育實施策略的重要特色。

總之，我國在科學技術工程數學教育中，從中國式現代化的戰略目標出發，既借鑒了國際STEM教育的先進理念，又體現了中國體制的優勢和實際國情下的實踐創新，取得了豐碩成果。但同時也應注意到，其中還不同程度存在著理解不深入、政策不配套、師資不適應、資源不充分等方面的問題。對此，我們要進一步提高站位，不斷探索和實踐，強化科學理性、價值理性、實踐理性的統一，在體現中國科技教育戰略屬性、發揮支撐作用的同時，努力為國際STEM教育的深入發展和可持續發展目標的實現提供中國范例、貢獻中國智慧。

參考文獻

[1] Zollman, A. Is STEM misspelled? Editorial, School Science and Mathematics, 2011,111(5): 197-198

[2] Morrison* J. Workforce and school [A]. Briefing book. SEEK-16 Conference[C]. Washington, D. C. :National Academy of Engineering, 2005: 4-5.

[3] Gail Coimelly. A2t Puts the STEAM in STEM[J]. Principal，2012(12): 48.

[4] Merrill, C. The Future of TE Masters Degrees: STEM. Presentation at the 70th Annual International Technology ④Education Association Conference，Louisville，Kentucky, 2009.

[5] Sanders, Mark. STEM, STEM education, STEM mania[J]. The Technology Teacher, 2009(4): 20-26.

（顧建軍 作者系南京師范大學中國教育改革發展研究院副院長、科技融合創新研究院院長，教授、博士生導師；教育部普通高中技術與工程課程標準修訂組組長，聯合國教科文組織青少年兒童技術與工程教育教席主持人）

《人民教育》2025年第19期