stem是科学、技术、工程和数学四门学科英文首字母的缩写。1986年，美国国家科学委员会首次提出stem教育概念，旨在让孩子们在科学、技术、工程和数学领域综合发展，提升未来栋梁之材的科技能力，从而提高美国全球竞争力。2006年，弗吉尼亚理工大学的专家乔吉特·雅克曼又提出将人文也加入stem教育，从而将stem扩展为steam。但不管是stem还是steam，说到底目的都是一样：培养学生从更多视角认识不同学科间的联系，提高综合运用知识解决实际问题的能力。
根据专家研究，stem课程重点是加强对学生四个方面的教育：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。
从实践来看，stem教育并不是简单地将科学与工程组合起来，而是要把学生学习到的知识与机械运转过程结合，转变成一个探究世界相互联系的过程。stem课堂常常是基于真实问题的探究性学习，强调学生在复杂情境中发展解决问题的能力。
在stem课堂上，所学内容是跨学科复合型知识的综合应用。记者听到过华盛顿一家小学的故事，有一名一年级的小学生发现了一只蛹，就放到书桌上玩。老师发现后，不但没有批评，而且专门找来个瓶子，让这名学生把蛹养起来。老师还要求他每两天向全班同学汇报一次蛹的变化，两周后蛹变成了一只漂亮的蝴蝶，全班同学一下子欢呼起来。紧接着老师还带学生们去参观蝴蝶博物馆，让学生们对蝴蝶的由来有一个比较详细的了解。这种教学方式不只教授知识，更是让学生体验、观察和想象，如此学到的知识会让孩子受益一生。
学生们不仅要勤动脑，而且要多动手，在做中学、玩中学，整个过程充满了丰富的趣味性和新鲜感。通过这种启发探索式教育方法，学生们既练出了心灵手巧的能力，又培养了敢于想象的灵气。
美国政府近年来加大了对从小学到大学各个层次的stem教育的支持力度，推出教育基金，鼓励各州改善stem教育，加大对基础教育阶段理工科教师的培养和培训。政府还要求科学家多去学校演讲和参与课外活动，以激发年轻人对科学知识的兴趣。
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