2024年STEM教育发展新趋势研究报告

随着全球教育改革的不断深化，STEM教育正日益成为培养未来创新人才的重要基石。众多国家和地区纷纷将STEM教育作为其教育战略的核心组成部分。

STEM教育指的是什么？

回溯至20世纪80年代，面对科技教育不足导致的人才短缺问题，美国国家科学委员会率先提出了由科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）整合而成的STEM教育理念。这一理念旨在培养高素质的数学家、科学家、工程师及科技教育人才，从而提升国家的整体竞争力。

站在2024年的新起点上，本报告将深入审视全球STEM教育的现状，关注其正在经历的变革与新趋势，以期抓住未来的机遇，为STEM教育的持续发展提供有力支持。

01

STEM教育现状透视

1. 美国中心，全球发展

图源：iStock

自20世纪80年代STEM教育逐步实施以来，美国便将之视为国家战略，通过政策保障、社会参与、资源整合及人才培养等多方面的有力支持，巩固了其作为STEM教育发源地在全球研究网络中的核心地位。

随着STEM教育的全球扩展，美国的丰富研究经验成为众多国家学习与实践新教育模式的重要参考。然而，这一扩展过程并非均衡发展，英国、土耳其、澳大利亚和中国等国在全球网络中展现出尤为积极的姿态。

以英国为例，作为紧随美国之后较早采纳STEM教育的国家之一，在经历了短暂的发展停滞后，迅速发布了2015-2020年世界级教育和护理战略，明确强调提升STEM课程的质量。而中国同样将STEM教育置于国家发展战略的高位，出台了一系列全面推进的政策，并持续加大对STEM研究的投入，彰显了对这一领域未来发展的坚定决心。

2. 从高等教育向基础教育扩张

图源：iStock

随着终身学习的教育理念的逐步深化，对个体综合素质与创新能力的早期培育，对创新型人才对培养更要求我们超越传统教育的界限，更早地引导学生探索并确立个人兴趣与志向。因此，在政策的鼎力支持与国际间日益紧密的交流合作氛围中，STEM教育从高等教育向基础教育阶段延伸成为了必然趋势。

STEM教育，这一最初在高等教育领域内蓬勃发展的跨学科综合教育模式，其深远影响力已逐步向K-12基础教育阶段渗透。这一转变在2006年美国竞争力计划及随后2007年美国科学家委员会发布的国家行动计划中得到显著体现，这些战略部署将STEM教育提升至前所未有的高度，成为驱动美国教育体系全面革新的关键要素之一。自此，STEM教育的影响遍及从幼儿园启蒙到研究生教育的全学段，旨在构建一个连贯、系统的人才培养生态，旨在培育适应未来社会需求的创新型人才。

科技高中

在20世纪末的科技浪潮中，随着STEM领域的蓬勃发展，科技高中作为教育创新的产物应运而生。这些学校不仅精心设计了课程结构，以增强必修课的竞争力，还高度关注学生在各自选择领域的深入探索与精进。它们倡导跨学科的整合教学，旨在培养学生的综合实践能力和解决复杂问题的能力。此外，科技高中还积极加强与企业界的联系，通过整合社会资源，为创新人才的培养提供了坚实的支撑与丰富的平台。了解科技高中请点击。

3.教育实践取得一定成果

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STEM教育领域孕育了众多创新教学方法，并在实践中取得了显著成效。其中，备受推崇的创客教育为学生开辟了崭新的学习路径，旨在将抽象思维具象化，要求学生将跨学科知识融会贯通于具体项目之中。同样广受欢迎的PBL（Problem-Based Learning），作为提升学生STEM能力的有效载体，通过抛出真实且复杂的问题情境，点燃学生的求知欲与探索热情，引领他们主动探寻解答之道，从而锻炼其批判性思维与创新能力。

在探讨亚洲地区STEM教育成效的研究中发现，将STEM教育与PBL项目制学习紧密结合成为首选策略，同时强调教师在教学设计过程中的核心地位。此外，亚洲地区实施STEM教育在提升学生学习成效方面展现出中等程度的效力，其影响首先体作用于学生的高阶思维技能发展，进而是学术成绩的提升，最终激发学生的学习动力。

02

STEM教育现状透视

面对当前诸多挑战，诸如未来职场对STEM相关可迁移技能的日益重视、部分青少年对STEM学科参与度的不足，以及STEM教学实践中遭遇的多样化难题，各地区与国家纷纷响应，推出了创新举措以应对。接下来，让我们一同深入探索STEM教育未来发展的蓝图，一窥STEM教育未来的重点方向。

Part.1

技术整合

在关于教育技术应用、STEM教育的全球分布和研究趋势等相关研究中可以看到，关注新技术如何为STEM教育带来新的可能性将成为重要的发展方向之一。

Virtual Reality（虚拟现实）、Augmented Reality（增强现实）和Gamification（游戏化）在教学上为学生提供了沉浸式学习体验，尤其适用于STEM领域，可以帮助学生更好地理解复杂概念，获得STEM技能。同时，这种新兴技术和工具也可以重新定位学校，确保课程内容与现代产业相关，并促进创新和创造力。未来，人们致力于探索这些技术如何提高学习动机以及其教育应用的前景。

最多被提及的25个关键词

图源：Zhan, ZH., Shen, WY., Xu, ZC., Niu SJ. & You. G. (2022)

随着人工智能技术（Artificial Intelligence）与STEM一体化的逐步深化，个性化教学与人才培养的跨区域合作趋势受到越来越多的重视。探讨AI技术在STEM教育中应用的研究预测，未来在促进STEM教育中有效使用AI技术，要从多个因素来考量，如教师培训、资源和基础设施的获取、创新教学策略以及整个技术整合过程中的持续支持等。

人工智能技术在STEM教育中的应用类别

图源：Xu, W. & Ouyang, F. (2022)

Part.2

教学创新

2022年，STE(A)M IT研究项目创建的第一个欧洲综合STEM教学框架提供了新的方法论，可以为未来STEM的教学创新提供重要参考。

图源：steamit.eun.org

框架将跨学科教学作为STEM的基本原则展开说明。综合STEM是一种并行教学（Concurrent Teaching），需要不同学科的教师对STEM学科进行整合。STE(A)M教学即综合STEM教学，指结合多种学科背景教授课程。STE(A)M教学增加了字母A，即“All”的概念，它强调STEM学科之间的联系以及与其他如艺术、文学等非STEM学科的联系。教师需要将STEM学科与其他领域进行联系以促进教学情境化，以提高STEM教学质量。一些教学方法可以通过扩展的探究过程，来促进综合STEM教学：

PBL项目制学习

Project-Based Learning

图源：iStock

未来，若要通过PBL项目制学习的模式有效促进STEM综合教学的蓬勃发展，其核心在于精准把握并践行4个关键要求。

首要之务，是精心构建涵盖重要知识点与技能体系的基础框架，为学习者铺设坚实的知识基石。

同时，需以复杂多变的问题、棘手的挑战或引人深思的问题作为驱动引擎，激发学生的探索欲与求知热情。

在此过程中，教师的角色应转变为智慧的引路人，以学习者为中心，引导他们自主开展学术研究，鼓励个性化的学习路径探索。

最终，通过实施面向现实世界的项目实践，让学生在解决实际问题的历练中，将所学知识融会贯通，培养出既具创新意识又富实战能力的未来人才。

针对过去在PBL实施过程中的一些问题，未来需要注意：PBL项目是课程的中心，而不是外围。学生在被分配到的特定任务中需要做到：（a）创建一个问题的准确陈述，（b）识别理解问题所需的信息，（c）识别用于收集信息的资源，以及（d）生成可能的解决方案并对其进行评估。

PBL是一种更有效的适应学生多样化的方法学习方式，以上的策略旨在构建一个既充满挑战又富有激励的学习生态，让STEM教育在PBL的引领下焕发新的生机与活力。

CLIL内容和语言整合学习

Content and Language Integrated Learning

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内容与语言整合学习（CLIL）是一种完善的教学方法，其核心在于将外语教学与学科内容的深度融合，无缝融入学校各科目的教材之中。这一教学方法不仅赋予教师和学生在非语言类课程中运用外语作为沟通桥梁的能力，还促进了第二语言的自然习得与持续优化，同时能应用于科学科目到人文学科的各种科目。

相对而言，CLIL更加关注的是知识的交付而非课程的具体内容，因此对于教师而言，利用技术工具来查找和调整资源和材料，并创建符合学生需求和能力的活动就是重中之重。

当语言学习与学科内容深度融合时，外语作为传递知识的媒介，既能更容易得学好外语本身，又能让外语的思维更加可视化。CLIL能激发学生好奇心和热情，促进高效学习，产出实际成果。

Part.3

教育公平

在教育公平的议题上，相较于发展中国家，发达国家在STEM教育的均衡推进上已展现出更为积极的姿态与举措，并且在不同的方面各有侧重，这一趋势将在未来持续深化。

联合国教科文组织UNESCO发布了《她们的教育，我们的未来》（Her Education Our Future）报告指出创新和技术对于赋予女性权能从而实现性别平等发挥着重要作用，但目前创新和科技领域的性别差距仍然存在。从事STEM职业的女性人数不足，在全球范围内，女性仅占科研和开发人员的31%，人工智能领域中也只有22%的从业者是女性。

因此UNESCO强调要将促进性别平等置于教育部政策的核心地位，将具有性别变革意义的STEM和ICT教育纳入国家课程，支持女性从事STEM职业，扩大女性榜样的影响力，并消除家庭内部关于女性智力、能力、从业领域的性别偏见，强调数字技能培养对女性的重要性。

在联合国教科文组织和欧盟等国际组织对STEM教育公平的重视引起了全球范围内的支持，据不完全统计，欧美多个发达国际提出相关的战略部署，详情参考以下表格：

各国政策都在强调缩小STEM领域性别差距，促进女性的参与和领导。这表明未来STEM教育公平将更加关注性别平等。从政策和战略的制定、教育和职业发展的全周期支持、榜样和代表性的提升、资源和网络的建设以及消除系统性障碍等个维度综合推进。未来的STEM教育趋势之一必然包括建立一个更加包容和平等的STEM教育环境，让所有人都能从中受益。

Part.4

评估标准

发展STEM教学必然包括评估方法的革新。评估体系的更新是实现跨学科学习目标的关键任务之一。一些学术论文通过新的数学评估体系，提出了能够准确反映STEM技能标准的新方法。这些方法不仅评价学生的知识掌握程度，还重视他们的批判性思维、问题解决能力和创新能力。通过这样的评估机制，教育者能够更好地理解和促进学生在STEM领域的全面发展。

基于OECD学习框架2030的

STEM学科相关能力框架

从经合组织2030年数学能力框架可以看出，未来，围绕实践的STEM教育将重视知识、技能、态度和价值观与学术成果多个维度。例如关注数学在多种情境中的应用，或在创造性问题等类别中的应用解决、批判性思维、探究、适应力、设计思维等。

除此之外，在跨学科的基本特征之上，STEM教育的评判标准注定更加多元化，人文主义转变就成为重要趋势之一。科学教育需要与人文教育相辅相成、相结合。通过整合艺术，在科技创新中融入灵活整合的学科元素、审美创造、人文关怀和社会责任，使跨学科学习更具吸引力。比如中国学者提出的C-STEAM（即文化STEAM）强调运用跨学科知识探索传统文化，培养学生人文精神，加强文化理解和传承。

Part.5

教师培训

教师对STEM领域的洞察、相关学科知识的掌握以及STEM教学技巧，对于提升教学成效具有不可估量的作用。教师的实践经验和对学生需求的关注，正推动STEM教育者朝着跨学科能力、创新思维和实践技能的方向发展。

在欧美等发达国家，鉴于STEM相关职业的未来发展趋势，培育具备高素质的STEM教师对于推动STEM教育的专业化发展、并确保教育内容与STEM领域的紧密结合，显得尤为关键。

图源：iStock

相较之下，中国、韩国、新加坡等东方新兴国家虽然在STEM教育领域起步较晚，但它们正逐渐意识到STEM教师的核心地位，并积极探索教师的能力结构和培训模式，以期推动STEM教育的深入发展。

过去十年的研究成果表明，教师培训对于教师有效指导学生应对未来挑战、以及促进社会和经济的发展具有极其重要的意义。为了优化STEM教育的实施效果，需要学生与教师的紧密合作、高质量的课程设计、持续的教师专业发展，以及STEAM教师专业成长的支持。

03

结语

通过对全球不同国家和地区的研究和举措，本文总结了未来STEM教育发展的几大关键趋势。这些趋势揭示了教育领域正面临的转型和升级，预示着一个更加综合和多元的教育模式的到来。

它们并不是孤立存在的，尤其是在教学实践中，不同的方面是相互连接、相互作用的。例如，技术整合与教学创新紧密相连，新兴技术如虚拟现实和增强现实为创新的教学方法提供了可能，而教学创新又依赖于技术的支撑来实现。同样，教育公平与评估标准的更新也相互影响，公平的教育评估体系能够促进包容性教育环境的形成，而包容性的教育环境又能够推动更加公平的评估标准的制定。

全球多个国家的STEM教育发展呈现出多特点、不均衡的局面，这反映了不同国家和地区在教育资源、政策支持、经济发展水平和文化背景上的差异。一些国家在STEM教育方面投入巨大，拥有先进的教育设施和训练有素的教师队伍，而其他国家则可能还在努力解决基础设施和师资培训的基本问题。

未来总体的发展会朝着更加均衡和协调的方向发展。随着全球化的深入和国际合作的加强，STEM教育的优质资源和成功经验将得到更广泛的分享。同时，教育公平将被置于更加重要的位置，以确保所有学生无论性别、种族、经济状况都能获得高质量的STEM教育。此外，随着社会对STEM技能需求的增加，教师培训和专业发展将变得更加重要，以确保教师能够满足新时代教育的需求。

总体而言，未来STEM教育将更加注重培养学生的创新能力和跨学科思维，同时也会重视教育的普及和公平。教育模式将更加灵活和多样化，以适应不同学生的需求和兴趣。评估体系也将更加全面和公正，以促进学生的全面发展。教师的角色将转变为学习的引导者和促进者，而不仅仅是知识的传递者。通过这些趋势的推动，STEM教育将更好地准备学生迎接未来的挑战，并为社会培养出更多具有创新精神和实践能力的人才。

参考资料

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https://www.ict.edu.cn/sknews/sjjyxx/neirong/n20240722_84983.shtml

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https://steamit.eun.org/about-the-project/the-framework/

https://www.maynoothuniversity.ie/all-institute/all-projects/stem-passport-inclusion

https://education.ec.europa.eu/news/new-report-addresses-the-gender-gap-in-stem-education-across-educational-levels

李玲丽, 杨华 & 谢黎. (2024). 国外女性STEM教育政策及实践进展研究. 中国科学院院刊 (07), 1253-1263.

*文中部分数据和信息来源于互联网，具体以官方数据为准

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