STEM固然是一種融科學、技術、工程與數學為一體的課程，但如果這個課程不能夠運用恰當的方法進行教學，也構不成一個STEM課程。

STEM課程其實施策略也有特定的要求。如同前面所述，STEM暗線是科學和數學，明線是技術和工程。科學和數學是技術和工程的原理和基礎，技術體現在工程之中。

STEM課程基于工程設計的項目為架構，利用工程設計整合課程内容，産生具體項目，把科學、數學的基礎知識和技術能力融合在工程項目之中。所以，STEM課程的學習要求一種基于問題的探究性學習，強調實踐探究與工程設計。這也是STEM中“E”(工程)的含義與要求。

根據綜合運用科學、數學和技術的知識解決工程中問題的要求，STEM的教學主要步驟如下：

STEM學習是探究性學習，探究必須從問題開始。STEM的問題是基于生活情景的真實問題，這個問題可以由教師給定，也可以學習者自己發現。教師給定的，屬于驗證某個結論的，這樣的探究具有模拟性。學習者發現的問題，如果沒有一定的限定條件，與科學家發現問題完全一樣，本身不是學生的學習。

因此，STEM的問題既需要開放和創造，也需要一定的限定。教師要在一定的條件下引導學生發現問題，發現問題是STEM的開端。

科學假設是科學理論的一種可能表達。科學研究之所以不是盲目的嘗試，就在于它是有根據的，是一個提出假設、求證假設的過程。科學假設是根據已有的科學知識和觀察到的事實，對所研究的問題提出的一種猜測性陳述、一種可能性的解答。

假說是一種猜想，但不同于無端的猜想，它是基于已有的科學知識和新的科學事實作出的一種科學假定，因此，假說是科學性和假定性的統一。提出假設固然要基于科學原理和事實，但假說的提出更需要思維的提煉。對于工程問題而言，提出假設的過程也是制定方案的過程。

假說是否是真理，需要科學驗證。這種驗證需要收集證據，需要對證據進行分析和驗證，需要科學實驗，也需要邏輯思維。證據收集是科學求證的第一步。

證據可以來自于觀察，也可以來自于實驗，還可以基于科學原理的邏輯推理。求證過程中，需要對證據進行驗證，顯示其科學性。對于工程問題而言，就是要把設計的方案付諸實施，從而驗證方案。如果無法驗證或者驗證不成功，就需要返回到步驟2，重新提出假說。因此，STEM是一種基于證據的學習。

科學假設通過科學求證和數據分析，對假設進行驗證：假設是否成立，是否需要修正，等等，都需要通過科學驗證後得出定論。由于科學研究的複雜性，一次實驗求證不一定都能得出确定的結論。

因此，它需要不斷修正方案，不斷進行驗證，進而不斷地修正結論。對于科學研究來說，這個過程看中的是結果，但對于STEM的學習而言，過程比結果重要，因為在過程中培養了學生的探索精神和解決問題的能力。對于工程問題而言，就是要根據方案的實施情況對方案進行評估，驗證其效果，進而進行修正和完善。

從提出問題到得出結論，是科學研究的完整過程。但作為一個教學策略，STEM還應該有一個反思分享環節，通過這一環節，學習者對自己發現問題、驗證問題和得出結論中的經驗和錯誤做出分析，提煉成功經驗，促進解決方法的可遷移性，提升學習遷移能力。同時，與學習者共同的分享交流有助于産生新的觀點，發現新的問題。

當然，STEM教育有多種類型，有學者列舉了驗證型STEM、探究型STEM、制造型STEM、創造型STEM，不同類型的STEM，其教育策略有所不同。

不管哪種策略，都要使學習者經曆完整的科學研究過程。但STEM作為學生的一種學習方式還不可能完全像科學家那樣創新，它需要教師的指導和提供一定的典型材料，設計一定的結構化程序。

從驗證型STEM到創造型STEM，研究的成分越來越強，因此就是要不斷減少教師的指導，增強學習者的自主性和創造性。STEM的學習就是要培養學生的創新能力，實現從驗證到創新的突破。

創新型STEM教育就是要綜合運用知識，完成一個創新物品的設計，其進一步的發展就是創客教育。在對STEM知識的綜合運用和創新能力的培養上，創客教育和STEM是相同的，隻不過STEM教育面向中小學生，更強調STEM素養的養成，為成為創客奠定基礎。創客教育強調創造新的産品。與創客教育相比，STEM還需要教師對學生的指導，尤其是驗證型STEM，教師的指導應該更多一些。

來源：《當代教育科學》 作者：呂延會

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