创新是一个国家和民族永葆生机的不竭动力。目前，一种培养创新型人才的教育新范式——STEAM教育，逐渐走进人们的视野，即将成为知识经济时代的一种全球性教育战略。新媒体联盟《地平线陈述》（2015基础教育版）认为未来1至2年，STEAM教育将成为世界基础教育发展的新趋势。

STEAM是科学（Science)、技术（Technology)、工程（Engineering)、艺术（Arts)和数学（Mathematics)的简称，它是由美国政府提出的STEM教育战略衍生而来，最初只有科学、技术、工程和数学四门，后来加入艺术，成为容纳性更强的跨学科综合教育。STEAM教育旨在打破学科领域的界限，倡导基于项目的学习方式，强调体验性和实践性，是一种新的教育理念和学习方法。STEAM教育发源于美国，自20世纪90年代以后，逐渐风靡韩国、英国等国家和地区。

早在1986年，美国国家科学委员会（National Science Board，简称NSB)就发布了陈述《本科的科学、数学和工程教育》（Undergraduate Science，Mathematics and Engineering Education)，这被视为提倡STEM教育的开端（NSB，1986)。2005年10月，由美国国家科学院（National Academy of Science，简称NAS)、国家工程院（National Academy of Engineering，简称NAE)、医学科学院（Institute of Medicine，简称IOM )和国家研究委员会(National Research Center，简称NRC)联合向美国国会呈上陈述《把握风暴:美国动员起来为更加辉煌白句未来》（Rising Above the Gathering Storm:Energizing and Employing America for a Brighter Economic Futuri)。

该陈述是针对美国21世纪科技教育发展的战略性陈述，提出了促进STEM教育的相关建议:一是，到2010年，初、高中数学及科学课程的数量要达到现在的四倍;二是，每年招聘1万名新的数学和科学教师;三是，提高25万名数学和科学在职教师的教学技能；四是，増加STEM领域学士学位授予数量，并对研究生阶段和职业生涯早期阶段的STEM领域研究给予支持。

陈述中强调学生需掌握有效沟通、非常规问题解决、自我管理和系统思维等技能。为实现这一目标，STEM课程以小组活动、实验调查等形式来促使学生将科学、技术、工程和数学知识进行整合，并进一步获取现代经济社会所需技能，使他们成为能够为个人健康、能源效率、环境质量、资源利用和国家平安做出决策的合格公民。事实上，在经济、政治和文化观念领域，公民需要理解和解决的各种问题，从个人问题到全球问题，都与STEM学科中的知识有显著的联系。

2007年8月9日，美国国会又一致通过了《国家竞争力法》，全称《创造机遇，显著提升美国科技教育领域优势地位》，该法案强调创新需要雄厚的研发投入和对STEM教育计划的切实执行，批准在2008年到2010年期间为联邦层次的STEM研究和教育计划投资433亿美元，包括用于学生和教师的奖学金、津贴计划资金以及中小企业的研发资金。

该法案还要求把美国国家科学基金增加到220亿美元，除自然科学和工程的研究资金外，重点用于奖学金支持计划、幼儿园到12年级（K-12)阶段的STEM师资培训和大学层面的STEM研究计划。

2007年10月30日，美国国家科学委员会再次发布陈述《国家行动计划:应对美国科学、技术、工程和数学教育系统的紧急需要》（A National Action Plan for Addressing the Critical Needs of the U.S，Science，Technology，Engineering，and Mathematics Education System)。该陈述提出希望将STEM教育从本科延伸到中小学教育阶段。

2009年，美国时任总统奥巴马提出了教育创新运动，强调美国将优先发展STEM，决心把美国科学和数学教育的排名从中间位置提高到世界前列。此后，美国联邦投入了大量资金，用以支持幼儿园到12年级(K-12)阶段和高等教育阶段的STEM教育研究。美国各州也纷纷采取了促进STEM教育发展的有效措施，包括创建全州STEM教育网络、成立区域STEM中心、创办STEM高中、启动幼儿园到8年级（K-8)阶段学生计划项目、加强教师专业发展，类似情况还出现在许多其他的发达国家。

2009年，卡耐基基金会陈述《机会平等》建议重点采取以下四方面的措施来解决STEM人才危机:为全美学生提供更高水平的数学和科学学习内容;建立更少、更清晰的数学和科学学科的公共规范，使其与评估规范一致性更高;通过更好的学校和管理系统的支持，提高教师教学和专业学习水平;设计新的学校和相关系统，包管学生的数学和科学学习更有效。

在加强对STEM教育重视的同时，社会上对增加人文艺术教育的呼声越来越强烈，人文艺术不仅能够增加STEM的趣味性，更重要的是有益于培养全面发展的未来社会合格公民。2010年美国维吉尼亚科技大学学者格雷特•亚克门第一次提出将A(艺术）纳入到STEM中，A广义上包括了美术、音乐、社会、语言等人文艺术学科。整合的STEAM教育不仅可以促进学生的认知发展，还可以促进他们的情感和精神境界的提升，增强他们的批判思维和问题解决能力，培养他们的创造力。在美国，STEAM教育已经被认为是幼儿园到12年级(K-12)阶段的一个重要的国家教育改革战略，STEAM教育为各学科的整合提供了有力支持和帮助。

STEAM教育可以使学生在更广阔的视野上了解各种知识和技能是如何与真实世界相互联系的，这对于提高民族整体素质和国家综合实力具有重要的作用。近年来，STEAM教育越来越受到我国教育界的关注，分析STEAM教育的特点可以帮助我们更深入地掌握STEAM教育的具体内涵和样态。

对21世纪教育者而言，基于项目的学习（Project-based learning，简称PBL) 已经成为实施教育的有效手段。PBL教学方法拥有以下特点:1.学生拥有自主选择权;2.学习风格具有多样性;3.以学习目标作为导向;4.学习具有时间管理属性;5.学习需要激发学生原有的好奇心。PBL教学方法使得学生的技能朝向目标设定的方向发展。

STEAM教育以项目学习为主要学习方式。美国项目引路（Project Lead The Way，简称PLTW)机构是STEAM教育的活动提供者，它主要为K-5、初级中学和高级中学的学生提供学习资源和技术。

PLTW共有24个跨学科的模块，能够吸引学生参与到跨学科活动中，激发学生终身对计算机科学、工程学、生物学和医学等领域进行探究的热情，鼓励学生们自己设计项目，不时地去发现问题，合作解决问题，从而不时构建自己的知识体系，让他们感觉到学习和玩一样轻松，在玩中培养他们问题解决能力和创新能力。通过这种实际体验，使学生找到自己感兴趣的领域，并愿意未来长期从事相关职业。 

STEAM课程通过教育信息化手段，来促进学生对STEAM知识的理解，从而促使其进行深度学习。其中一个典型的教学战略是可视化表征。知识的可视化表征促进了信息的传递、知识的建构和问题的解决。其中的一个例子是为科学和数学设计的互动仿真程序PhET。这个程序由诺贝尔奖获得者卡尔•威复于2002年创立，PhET互动仿真程序计划由科罗拉多大学的团队专项运营，旨在创建免费的数学和科学互动程序。PhET是基于拓展性教育的相关研究并且激励学生在直观的、游戏化的环境中进行探索和发现。PhET将抽象和复杂的科学现象通过可视化方式展现给学生，并且为他们提供与可视物体互动的机会。可视化表征不仅吸引学生的注意力，还帮助他们识别错误概念并促进他们对概念的深入理解。 

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