科技革命的迭代发展、产业结构的转型升级、国家安全和综合实力面临的挑战，使得当今世界各国发展的战略目光不断前移，思维方式不断转变，要素链条及连接方式日益创新，其显著特点之一是加强教育、科技、人才一体发展的STEM教育，将教育改革与产业变革、科技创新、人才供给、经济发展、国家安全以及知识生产等紧密联系在一起，这成为当代诸多国家辨识度强、共识度高、共振度大的战略举措。

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）的英文首字母缩写，STEM教育是面向科学技术工程及数学等以理工学科为主体的教育。随着对STEM教育的体系性、整体性和融通性认识的不断提升，目前STEM教育已经成为覆盖基础教育、职业教育、高等教育和正规教育与非正规教育并具有多重内涵的概念，其范畴边际正展示出较大韧性与活力，体现出人类对教育价值、结构、形态乃至知识生产方式的认识深化，是当代世界观、价值观、认识论、知识论、方法论、实践论等方面综合作用的产物。

在人类教育的早期，STEM中最先列为教育内容的是数学和技术，如起源于我国西周时期的“六艺”（礼、乐、射、御、书、数）教学内容中，“数”包含着计算、算术等数学内容，《九章算术》中的方田、粟米、衰分、商功等，可用于管理、赋税、工程等实际运用，而“射”和“御”主要是指射箭技术和驾驶马车的技术，这是集生活、军事、体育等于一体的技术技能教育，既包括对弓箭、马车等技术产品的理解与使用能力，也是一种讲究“心正体直”的培养人的思考力、专注力、意志力的技术技能教育活动。到了春秋战国时期，墨家在强调实用技术教育的同时特别强调科学教育，其主张的自然科学知识涉及力学、光学等方面，值得注意的是，在墨子所主张的技术教育内容中，已然嵌入了诸如军事器械制造等工程教育内容。在西方，古希腊和古罗马时期形成了包括文法、修辞、逻辑/辩证法、算术、音乐、几何、天文在内的“七艺”课程，强化形式学科与抽象知识（文法、修辞、逻辑、算术等），具有很强的理论性和思辨性，并日益成为基础教育和高等教育的核心课程体系。文艺复兴时期，经院哲学被打破，古典学术和观察自然的传统得到恢复，为现代科学教育奠定了方法论基础和人文主义价值观。而启蒙运动及两次技术革命，直接催生了科学知识系统化、专门化及大规模普及与技术转化，科学课程与数学课程、技术技艺课程一样成为令人崇敬的制度化课程，嵌入大量插图的木制品设计制作工艺、机械技术、建筑技术等也不再被视为“纯粹的体力劳动”和“雕虫小技”，而成为具有思维含量、创造意蕴和方法论意义的技术与工程类课程。依靠学徒制和个体传授的技术技艺，成为西方较为普遍的学校课程，第一所工程学校也在1747年的法国建立，工程学在现代数学、物理学以及技术进步的基础上成为一门学科。至此，科学、技术、工程、数学作为相对独立的学科成为现代课程体系中相互联系、各有特色的重要组成部分，而数学、科学在科学技术教育或理工科教育中具有基础地位。也是从这一时期开始，人类在深化对科学技术教育价值认识的同时，不断依据社会政治经济文化的变革和科技及产业发展状况探索科技教育的范式与策略。

将科学、技术、工程、数学合为一体实施最早并以国家战略加以推进的是美国。其发端渊源于从国家发展层面对科技教育的战略思考和持续反思，并始终以危机意识和创新追求寻求科技教育改革的方向。从20世纪50年代末著名的《柯南特报告》《国防教育法》到80年代《国家处于危机之中：教育改革势在必行》，再到《崛起于聚集的风暴之上》（2005），基于危机意识和军事、经济竞争，逐渐整合STEM概念，将STEM教育列为国家战略，并通过立法将其制度化。从20世纪六七十年代“STS”科技教育思潮的兴起和“真正的”数学教育、科学教育的重塑，到80年代著名的《美国“2061”计划》和《本科科学、数学、工程教育》及90年代《美国2000年教育战略》，再到2018年的《制定成功之路：美国STEM教育战略》的“北极星计划”，将STEM教育指向公民素养和教育平等。可以说，美国对科技教育的改革探索脚步几乎一直没有停歇。近70年美国STEM教育的发展，推动STEM教育的目标从培养少数精英科学家到理工领域劳动力，逐步演变为提升全体国民的科技素养与创新能力，确保美国在全球的技术与经济竞争力。

对于STEM教育的内涵，目前在我国理解较为多元，很多人将其视为跨学科学习和基于真实情境学习的代名词。其实，综合美国STEM概念的提出与发展历程及关键事件，结合美国政府、国会和非政府组织数十份具有里程碑意义的报告与法案，再结合世界一些国家和组织推广STEM教育的举措，不难看出STEM教育具有多重内涵，主要有以下几方面的理解。

（一）国民素养层面的STEM

国民素养层面的STEM可以理解为国家战略层面的STEM，有STEM战略、STEM素养等相关提法。当代社会是一个以科技发展为主导的社会，一个合格的未来公民应当具有STEM素养。AlanZollman在布鲁姆教育目标分类学的基础上提出三个需要关注的方向，即科学、技术、工程、数学和其他相关领域的素养，个人、社会和经济等领域的素养，认知、情感和技能学习领域的素养，其中之一即为STEM素养。[1] 1993年，美国科学促进会颁布的《科学素养的基准》就是从素养视角出发论述科学、数学、技术教育的。

（二）人才类型层面的STEM

人才类型层面的STEM可以理解为理工教育范畴的STEM，有STEM学科、STEM领域、STEM劳动力、STEM人才等提法。早在1986年，美国国家科学基金会（NSF）就发布了《科学、数学和工程本科生教育》的报告，强调要“加强大学教育并追求卓越，以使美国下一代成为世界科学和技术领导者”。1996年，美国国家科学基金会（NSF）发表《塑造未来：科学、数学、工程和技术的本科生教育新期望》的报告，对其间的进展进行回顾和反思，并提出“培养K-12年级教育系统中科学、数学、工程和技术学科的教师队伍”的建议。

（三）融合课程层面的STEM

融合课程层面的STEM可以理解为贯通意义上的STEM，有时也表述为I-STEM课程。有学者认为，STEM是一个偏理工的多学科融合领域，被称为“元学科”（metadiscipline），其教育过程强调将原先独立的科学、数学、技术和工程四门学科内容组合成整体。[2] 这凸显了在科学技术日益发展的时代，科学、数学、技术、工程之间的联系越来越紧密，以及日常生活、科学研究、技术开发、工程研制等活动中科学、数学、技术、工程的统一性。

（四）教学策略层面的STEM

教学策略层面的STEM可以理解为学习方式的STEM，有时也表述为STEM+。基于跨学科学习的理念，有学者认为STEM不仅仅包含上述四门学科，它有更宽泛的领域，2010年就有学者认为应该将STEM变为STEAM，将艺术和创新相关的元素加入其中。[3]STEM教学策略强调从真实世界出发，采用项目式、主题式、探究式、合作式等方式，通过包括设计、假设、建模、探究与制作、测试等在内的完整的问题解决过程，使学生理解复杂的科学概念与原理、经历技术设计与工程实践等。其教学策略的核心在于注重跨学科学习和知识技能的综合应用、注重创新精神、实践能力和社会责任感的培养。这种教学策略的实施，Merrill认为需要所有教师，特别是科学、技术、工程和数学教师以整合的方式教学和学习，学科的专业内容没有分隔，是一种动态和流动的学习方式。[4]

对于STEM内涵的理解值得关注的是：STEM中把数学M放在末尾并不意味着数学的地位次于前三者，而是阅读习惯的一种修正后的表述方式。据美国国家科学基金会（NSF）教育与社会资源部门前主任科尔韦尔（RitaColwell）的描述，之前多使用“SMET”这个缩写词，但觉得在发音和记忆上都不够友好，而“STEM”则更加流畅、响亮，更容易被公众、教育工作者和媒体所接受和传播，因此2001年美国国家科学基金会（NSF）开始使用修改后的“STEM”提法。[5] STEM中“T”并不等同于职业技术意义上的“技术”，而是作为学习对象和学习工具统一体的技术。STEM中的“E”，较早时期在高等教育阶段强调较多，在基础教育阶段更多包含在技术学科中。伴随着工程学科的发展和工程思想的日益丰富，工程教育在高等教育中的地位日显重要，对基础教育中的工程启蒙教育构成必然需求。当然，STEM教育并不局限于哪一类教育，而是适用于基础教育、职业教育、高等教育、特殊教育等。STEM教育也并不意味着只有一种教育形态，而是分科与融合相辅相成、辩证统一。

美国STEM教育的提出与发展抓住了新科技革命浪潮下社会发展和教育变革的关键点，渐进式推出系列政策组合拳，不仅对美国的教育生态乃至社会发展发挥了重要推动作用，而且在国际上形成星火燎原与价值引领之势，塑造了全球性教育改革的新趋势和教育发展的新生态。

STEM教育理念尽管诞生在西方，但我国教育在此方面也有良好的积累和长期的探索。科学技术教育是新中国的建国纲领中明确提出的教育内容与教育要求。1978年全国科学大会为改革开放后的科学技术教育带来了强劲的东风。20世纪八九十年代，科学技术社会的教育理念和基于项目的工程教育范式得到广泛重视和积极推广，1994年诞生的中国工程院更加凸显了工程技术在国家经济建设和前沿技术攻关中的作用。21世纪以来，我国基础教育课程改革提出“要改变课程结构过于强调学科本位、科目过多和缺乏整合的现状”，在优化数学、理化生地等分科科学课程的基础上，强化中小学的科学教育、艺术教育、综合实践活动课程，普通高中课程体系中还特别增设了技术领域，“技术与设计”“信息技术基础”“电子控制技术”“人工智能初步”“机器人设计与制作”等成为2003版普通高中技术课程标准中的学习模块，建立工程意识、理解工程案例也成为学生的必学内容。2015年9月教育部办公厅印发《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见（征求意见稿）》，明确提出“探索STEAM教育、创客教育等新教育模式”，11月联合国教科文组织第38届成员国大会正式批准在清华大学设立国际工程教育中心，2023年12月联合国教科文组织在南京师范大学设立儿童青少年技术与工程教育教席，这为我国STEM教育的国际化推进迈出了坚实的一步，尤其是为传统教育所忽视的基础教育阶段技术与工程教育补上了短板。2023年11月，联合国教科文组织第42届大会批准在上海设立国际STEM教育研究所，并于今年9月正式成立，体现了对我国STEM教育发展改革成果的认可，彰显了我国STEM教育国际化发展中具有里程碑意义。

就实际发展情况来看，我国STEM领域本土实践创新的主要特点，表现在以下几个方面。

（一）强化教育科技人才一体发展战略导引的科教融汇体制机制建设

党的十八大以来尤其党的二十大以来，进一步确立“科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力”理念，并提出把教育科技人才一体发展作为现代化建设的基础性、战略性支撑，实现了STEM教育理念的超越与创新。在教育科技人才一体发展战略引导下，高等教育加强STEM领域专业建设与改造，强化聚焦重大国家战略的STEM领域实验室建设和协同创新中心建设、产业研究院建设，推进数学、物理、化学、生物学等学科的强基计划等。在基础教育领域，加强中小学科学技术教育和工程启蒙教育，建设一批科学教育实验区、实验校，探索建设一批科学特色高中，强化信息科技和技术与工程课程标准建设等，产生了显著的成效。高等教育的龙头作用和基础教育的基点作用的充分发挥，形成了具有中国特色的STEM国家战略实施体系与机制，催生了举国创新体制下的文化建设和STEM领域教育发展、科技创新与人才培养的高度统一性。

（二）探索科学技术工程数学教育的多元课程模式

早在新中国成立初期，我国的高等教育业已形成数学、科学、技术与工程教育的完备体系，形成了一批以理工农医为特色的高等院校和更为广泛的专业体系。近年来，学科的交叉性、综合性成为趋势，理工农医高校也日益发展成多学科高校，课程体系中增加了课程群，“科学技术概论”“现代信息技术”成为诸多高校的通识课程。但在基础教育阶段，数学教育一直作为核心课程和高考必考科目得到高度重视；科学教育则经历了以分科为主到分合结合、分合分段的历程，其名称从初期的小学“自然”“常识”“自然常识”到“科学”、中学“生物”“生理卫生”到“生物学”；技术课程从“生产技术”“综合技术”“生产劳动”“工业生产基础”“农业生产基础”“劳动”“劳动技术”“劳动与技术”等，到当下的“信息技术（信息科技）、“通用技术”（技术与工程）。

概括起来，在基础教育阶段，首先是作为分科的数学类、科学类、技术类（技术与工程）的国家课程模式，也有融合STEM的国家课程中的选修模块（如“科技人文融合创新专题”就是2017年版通用技术课程的选择性必修模块之一），这在一定程度上弥补了科学技术工程数学融合课程的不足。其次是作为校本课程的科学技术工程数学课程或课程群模式，以及作为融合课程的STEM校本课程，这种课程模式在一些条件比较好的学校较为普遍。再次是作为以科学技术工程数学为主要内容的学校社团课程和活动课程模式，这在我国绝大部分地区的学校都有开设，具有一定的灵活性和多样性。课程的多种样态表明，我国科学技术工程数学教育的创造性和本土特征发挥着相互补充、相互促进的作用。

（三）推进融入科学技术工程数学内容的跨学科实践学习方式

我国从20世纪90年代后期开始特别关注综合实践活动和跨学科主题学习。2000年教育部颁发《普通高中“研究性学习”实施指南（试行）》。2001年开始研制的《综合实践活动指南（讨论稿）》把“人与自然”主题作为综合实践活动的四大探究主题之一，其核心是将科学、技术、数学、工程等自然或人工世界现象与问题视为一个整体进行探索。在2001年和2017年教育部颁布的中小学数学、科学类课程标准及其编写的教材中，数学、科学、物理、化学、生物学等较为普遍地增设了学科与技术、工程、社会、环境等方面的联系。《义务教育课程方案（2022年版）》更是将“跨学科主题学习”纳入义务教育阶段，作为培养学生核心素养的创新课程改革方法，并规定各学科以原则上不少于10%的课时开展此类学习。因此，科学、技术、工程、数学的跨学科学习和人文类课程与理工类课程的跨学科学习蔚然成风，出现了诸多丰富精彩的案例。与此同时，高等教育中新工科、新医科、新农科、新文科建设与改革也蓬勃兴起，理工融合、工工贯通、医工融合、农工交叉得到推广，对培养高素质复合型、创新型人才起到积极作用。因此，加强跨学科学习和综合学习，促进学科交叉，形成“小跨”“中跨”“大跨”的跨学科体系，不仅体现了STEM教育的融合理念，而且形成了更为体制化、政策性的跨学科学习样态。尤其值得指出的是，在教育行政部门大力推广下，人工智能、新一代信息技术融入STEM学科学习内容并赋能跨学科主题学习成为我国教育改革的一道亮丽风景线。

（四）注重科学技术工程数学教育特色学校、特色基地、特色实践场所的建设

近年来，我国各地和中小学校在STEM教育方面进行了大量探索和实践，如建设以STEM为基础的科学特色学校，以校外社会实践基地为依托开设STEM教育项目，或建设经过地方教育行政部门或教研机构认定的STEM类课程基地，在校外科技场馆建设STEM学习空间等。其中不少中心、基地是由学校和社会力量统筹规划、协同建设、协同管理。这些也构成了我国科学技术工程数学教育实施策略的重要特色。

总之，我国在科学技术工程数学教育中，从中国式现代化的战略目标出发，既借鉴了国际STEM教育的先进理念，又体现了中国体制的优势和实际国情下的实践创新，取得了丰硕成果。但同时也应注意到，其中还不同程度存在着理解不深入、政策不配套、师资不适应、资源不充分等方面的问题。对此，我们要进一步提高站位，不断探索和实践，强化科学理性、价值理性、实践理性的统一，在体现中国科技教育战略属性、发挥支撑作用的同时，努力为国际STEM教育的深入发展和可持续发展目标的实现提供中国范例、贡献中国智慧。