石倩 何文涛 梁晨 万秀兰 | 近十年国内外STEM课程研究的比较分析
作者简介
石 倩
浙江师范大学国际与比较教育研究院博士研究生
何文涛
浙江师范大学教育学院副教授，硕士生导师
梁 晨
浙江师范大学教育学院硕士研究生
万秀兰
浙江师范大学国际与比较教育研究院副院长，教授，博士生导师
摘 要
STEM课程作为教学活动与内容的重要载体，是推动STEM教育发展的核心关键。本研究整理和比较近十年（2012－2021年）国内外STEM课程发展和研究现状，应用CiteSpace、Bicomb和SPSS计量学软件对CNKI和WOS数据库中STEM课程相关文献进行统计，依据聚类原理，结合关键词谱系图，将研究热点主题聚类为五大类团：STEM课程设计开发、STEM课程基础学科、STEM课程实施策略及评估、STEM课程覆盖学段、STEM课程的能力指向。围绕五大类团，比较国内外研究成果，发现国外STEM课程已覆盖全学段，多聚焦计算思维能力培养，采用“宏观—微观”模式开发课程和“以工程为中心”方式开展课程实施与评估，对STEM基础学科学习兴趣缺乏研究尤为关注；国内STEM课程则多集中在学前与义务教育阶段，侧重创新能力培养，采用“微观—宏观”模式开发课程，与校本课程结合的方式进行课程实施与评估，多关注STEM课程跨学科性不足问题。基于分析，得到对解决我国STEM课程建设存在的问题、探究本土化的发展路径的启示：STEM课程要以工程设计为架构，为国家科技战略人才培育科学家精神；将学生终身发展融入STEM课程的顶层设计开发；建立分级的STEM课程标准；构建多元的STEM课程开发共同体；探索可具操作性的STEM课程开发技术。
关键词：STEM课程；CiteSpace；课程开发技术；可视化分析
工业4.0时代，大部分简单劳动力将被智能机器人取代，现代社会需要的是具有科学探究能力、创新意识、批判性思维的人才。STEM教育是科学、技术、工程、数学四个学科的有机融合，倡导学生运用跨学科的思维方式解决现实生活中的问题，旨在培养具有科学探究能力、创新意识、批判性思维的人，是当今世界探索21世纪人才培养的重要教育理念之一。STEM课程强调四个学科领域的整合与协调表达，在科学与数学课程中整合技术与工程内容，促进科学探究和工程设计，具有跨学科性、真实情境性、问题解决性、探究性与协作性等特征。STEM课程作为教学活动与内容的重要载体，是推动STEM教育发展的核心关键，也是众多学者的研究热点。
目前，国外学者对STEM课程研究主要集中在课程目标、课程内容、课程结构、课程实施、课程评价五方面。在STEM课程目标上，德尔普（Delp）提出了K-12阶段STEM课程目标框架，该框架重视批判性思维、创新性问题解决、不同领域知识的应用、合作与交流等能力目标。在STEM课程内容方面，肯尼迪（Kennedy）和奥戴尔（Odell）指出STEM课程是四个学科领域的整合与协调表达，在科学与数学课程中整合技术与工程内容，促进科学探究和工程设计。在STEM课程结构上，凯利（Kelley）提倡情境化 STEM 教学，强调工程设计应提供情境。关注真实世界中的问题，以工程设计为中心，把学生的动手操作与工程设计相结合，引导学生应用创新性方法解决工程设计问题。在STEM课程实施层面，研究主要围绕STEM课程学习模式展开，比较有代表性的是美国国际技术与工程教育学会（ITEEA）提出的6Ｅ设计型STEM学习模式（Learning by De SIGNTM Model），其以工程设计为架构。此外，威尔斯（Wells）从促进学生对STEM教学内容深度理解的角度，提出了整合性STEM教学模式（PIRPOSAL模式）。在STEM课程评价方面，美国国家研究理事会（NRC）基于“学习生态系统观”的视角，提出了STEM课程的评价指标，关注的评价要素包括：参与性、实践性、项目性、探究性、真实情境性等。总体而言，国外STEM课程研究比较系统、成熟。
相较于国外，我国的STEM 课程发展起步较晚，在顶层设计、课程标准开发、课程评估、课程开发主体建设以及社会联动机制等方面仍存在诸多不足。而我国的 STEM 课程研究主要评述国外的 STEM 课程政策、课程框架、课程生态等方面，或囿于碎片化的STEM教学案例描述。围绕我国本土的STEM课程研究，主要聚焦于科学教育、数学教育及其培养目标，但工程教育、技术教育及其素养要求仍未得到足够重视。且研究较多关注的是基础教育阶段，而非终身教育体系。梳理国内外STEM课程发展和研究现状并进行计量统计、将研究热点进行比较分析，对于解决我国STEM课程建设存在的问题以及探究我国STEM课程本土化的发展路径具有重要启发意义。
一、数据来源与研究方法
（一）数据来源
国内文献部分，选用CNKI为来源数据库，以“STEM课程”“STEAM课程”“STEM资源”“STEM案例”为主题检索词，共检索到2012－2021年文献4653篇，在剔除不相关文献之后，得到有效文献1384篇。国外文献部分，选用Web of Science（WOS）核心合集数据库为来源数据库，以“STEM Curriculum”“Steam Curriculum”“STEM Resources”“Steam Case”为主题检索词，文献类型为“Article”，检索出2012－2021年文献4553篇，剔除不相关文献，得到有效文献517篇。研究者将以上CNKI、WOS数据库数据文献分别导入CiteSpace5.8.R3进行可视化分析后，得到模块值（Q值）为0.87和0.84，均大于0.30，表示视图中划分出来的社团结构是显著的；平均轮廓值（Silhouette，S值）为0.9701和0.9464，均大于0.70，且接近1，这意味着本研究中文献研究的聚类结果具有较高信度和同质性。
（二）研究方法
本研究应用CiteSpace、Bicomb和SPSS软件，首先基于可视化分析数据对国内外STEM课程的研究文献进行梳理，根据发文量、关键词聚类、关键词相似矩阵等指标，依据聚类原理，将研究热点主题聚类为五大类团：STEM课程设计开发、STEM课程基础学科、STEM课程实施策略及评估、STEM课程覆盖学段、STEM课程的能力指向。并围绕以上五大类团，将国内外研究进行比较分析，从研究发展趋势、主要发文国家和地区、研究热点等方面对国内外STEM课程的研究现状进行定量分析和比较分析，最后对我国STEM课程的问题解决与本土化发展路径提出建议。
二、国内外STEM课程研究发展可视化分析
（一）关键词共现图谱
在关键词共现图谱中，关键词节点大小代表着出现频次高低，节点连线的粗细代表关键词在同一篇文章中出现的次数（见图1）。近十年来国内STEM课程研究领域热点关键词有“课程设计”“校本课程”“中小学”“教学设计”“课程开发”等，各研究热点出现频次相对平均。近十年来国外STEM课程研究领域热点关键词有“Science”“Student”“Higher Education”“Women”“Education”“Experience”。相比国内，国外STEM课程研究主题更为集中。目前STEM课程研究已形成了以美国、英国、西班牙等为中心的国家合作凝聚子群，但各个国家间的合作较为分散、合作强度相对较弱，世界性的STEM课程研究合作网络尚未形成。
图1 近十年国内外STEM课程研究关键词共现图谱 （左侧图为国内，右侧图为国外）
（二）时间线视图
根据时间线视图（见图2）分析可知，近十年国内STEM课程研究可划分为两个阶段。第一阶段：2012－2016年，该阶段研究围绕着STEM课程与学校教学的结合展开，相关主题有“校本课程”“小学科学”“中小学”等；第二阶段：2016－2021年，该阶段研究则集中于STEM课程的开发设计，相关主题有“教学设计”“教育理念”“案例设计”“科学教育”等。可见，国内STEM课程研究在探索中呈变迁趋势，研究热点从理念探究逐渐走向课程设计实施。而国外的研究热点则趋于稳定，从课程开发向学生本身转移，持续关注学生的自我效能感、性别平衡以及学生活动，相关主题有“科学教育”“自我效能感”“技术转移”“课程开发”“科学探究”“课外活动”“性别”等。尤其是“科学教育”和“自我效能感”，在2012－2021年间一直是国外STEM课程研究领域的热点主题。
图2 近十年国内外STEM课程研究领域时间线视图（左侧图为国内，右侧图为国外）
（三）高频关键词
关键词能够很好地反映论文的主旨及主要内容。将从CNKI上选取的1384篇文献以及从WOS上选取的517篇文献分别导入Bicomb软件中进行高频关键词分析。由于关键词中存在一些表达形式不同的同义词，或者英文大小写区别，因此需要进行数据合并，例如将“工程教育”和“工程设计”合并为同一项“工程教育”，“STEM课程”和“STEAM课程”合并为同一项“STEM课程”。经处理后，分别提取出国内外前20个高频关键词。
国内近十年STEM课程研究的高频关键词从高到低分别为“STEM教育”“STEM课程”“课程设计”“校本课程”“STEM教育理念”“小学科学课程”“项目式学习”“STEM理念”“教学设计”等。国外近十年STEM课程研究的高频关键词从高到低分别为“STEM Education”“Science Education”“Engineering Education”“Professional Development”“Gender”“Technology”“Higher Education”等。对比国内外的高频关键词可知，国内关键词主要集中在STEM课程实施与开发设计，例如“校本课程”“项目式学习”“课程设计”等，可见我国STEM课程实践与研究尚处于起步阶段。而国外STEM课程教育相对成熟，目前急需解决的是课程实施以及学生的STEM职业发展等问题，例如“Professional Development”“Case Study”“Motivation”“Interest”“Self-Efficacy”等一度成为其研究的高频关键词。
三、国内外STEM课程研究的比较分析
（一）主题聚类
为进一步探索国内外STEM课程的研究主题，使用SPSS进行主题聚类。根据聚类原理，在同一研究领域文章中共现频次越高的关键词关系越密切，从而可聚合成同一研究领域。为了更清晰地呈现关键词之间的聚类关系，结合关键词谱系图，将国内外排名前20的关键词划分为以下五大类团（见表1）。
第一类团：STEM课程设计开发。其主要由国内高频词汇“STEM教育”“课程设计”“课程开发”“核心素养”“课程开发”“学科整合”，以及国外的高频词汇“Curriculum”“STEM Integration”“STEM Education”共同组成。该类团中的高频词主要涉及STEM课程设计开发的教育理念或具体探索等内容。第二类团：STEM课程基础学科。“小学科学课程”、“中小学信息技术课程”等实践性较强的学科是国内热点，而国外则主要围绕着基础学科，例如“Science Education”“Mathematics”“Engineering Education”“Technology”。第三类团：STEM课程实施策略及评估。主要包括国内关键词“机器人课程”“教学设计”“项目式学习”“创客教育”“校本课程”，以及国外关键词“Robotics”和“Profession Development”。STEM课程在国内外的实施离不开与其他形式的结合，例如“机器人课程”、“创客教育”等与STEM教育理念契合的形式，因此这些关键词可以归纳为同一个主题“STEM课程的实施方式与评价”。第四类团：STEM课程覆盖学段，主要包括国内高频词“中小学课程”“幼儿园STEM课程”“STEM教育理念”等，以及国外高频词“K-12 Education”“Middle School”“High Education”等，这些高频关键词都与学段相关，因此该类团命名为“STEM课程的覆盖学段”的研究。第五类团：STEM课程的能力指向，主要包括国内的高频词“创新能力”，以及国外高频词“Computation Thinking”等，这些能力体现的是课程所蕴含的能力指向。
（二）比较分析
将上述主题聚类得出的五大类团为比较分析框架，国内外STEM课程研究主题的比较分析如下：
1.STEM课程设计开发的比较分析：宏观—微观vs微观—宏观
在STEM课程设计开发上，国外较多采用从宏观到微观的开发模式，具体路径为：首先是宏观层面的政府引领，通过出台国家政策鼓励教育机构与社会机构、企业合作，开发跨学科整合型STEM课程。如美国亚利桑那州立大学和NASA实验室合作开发的“火星教育项目”STEM课程、德国巴斯夫公司推出的儿童实验室STEM教育项目等。这些均是政府引领下在宏观层面推出的STEM课程项目，不仅提高了所在区域中小学生投身科学和技术的积极性，同时推动了全球STEM课程设计开发的进程，如上述儿童实验室项目的成功引发了全球35个国家效仿建设类似“儿童实验室”。其次是微观层面STEM研究者因校制宜开发校本课程。高频词“STEM Integration”在国外STEM课程研究关键词中位居前十名，很多学者结合校本课程因地制宜开发STEM。佛朗西斯科（Francisco）提出需在现有课程的目标能力中寻求STEM学习特征，挖掘课程本身存在的STEM关系，进而横向整合STEM内容；而考特尼·贝克（Courtney K. Baker）则从数学建模视角入手，强调通过解决数学问题来支持STEM整合。
我国则更多是从微观设计出发，在已推出的典型STEM课程基础上，通过聚集微观提炼宏观模型。在微观层面开发典型STEM课程资源仍是当前国内STEM课程设计开发的重点。如张岩等提出了将社会资源课程化，即将一些课程标准之外的社会资源和学校教育对接，作为学校课程的拓展补充。这种开发方式与国外的政企合作开发方式本质相同，有助于学校特色STEM课程的建设。不足之处是由于缺少政府的引领，课程的推广力度和影响力都大受限制。同时，也有研究者关注STEM课程开发的宏观理论，为开发符合学生基本素养的STEM课程提供理论指导，从根本上解决STEM课程资源匮乏的问题。例如刘强提出的“5E+3I迭代教学与开发模式”以及杨开城提出的基于以学习活动为中心的教学设计理论的STEM课程的开发模式。此外，与国外STEM课程开发不同的是，国内的中小学STEM课程多通过综合实践课、信息技术课、独立项目或拓展课程的形式实施，致力于融入学校的现有课程体系，缺乏与其他学科内容的整合。如何设计出整合的STEM课程单元是课程设计开发需要解决的首要问题。
2.STEM课程基础学科的比较分析：学科兴趣缺失vs跨学科性不足
在国外文献前20个高频词中，“Science Education”“Engineering Education”“Technology”和“Mathematics”分别位于第二位、第三位、第六位和第十五位。STEM课程受到国外政府的高度重视，但相当一部分学生由于对STEM基础学科缺乏兴趣，在学习科学、技术、工程和数学等课程时的积极性并不高，导致他们在升入大学后选择远离STEM相关专业。为解决这一问题，研究者普遍认为应从改革STEM基础学科内容和教学方法两方面入手。以科学学科为例，阿明·克里希南（Armin Krishnan）认为，“究竟应该向学生教授哪些知识和技能，提高他们追求理想职业的能力”是科学教学当前最大的问题。在教学方法改革方面，克里斯托（Krystal）认为，STEM教学应从传统讲授转向小组协作、班级讨论、动手实践或以问题为导向的活动方式来提高学生的课堂参与度；维基·汪佳（Vicky Wonga）同样提出，提高课堂参与度，让学生真正地进行科学实践是改进STEM教学和留住STEM学生的最佳方案。
相比国外，国内对STEM基础学科的关注较少，除了“小学科学课程”外，没有出现其他STEM基础学科的高频词。在科学STEM内容的选择上，部分研究者直接选取小学科学教材中的单元知识。例如，苏聪根据教科版科学教材六年级《形状与结构》的内容开展STEM课程，通过真实情境下的实践应用来提升学生的工程与技术素养。除教材中的基础知识外，部分操作类的实验探究活动也可开发成STEM课程。但当下的小学科学STEM课程未真正实现工程设计与科学知识学习的融合，仍停留在“手工课”阶段。通过这类课程虽然能够充分锻炼学生的动手操作能力，但并不利于学生STEM基础学科知识的掌握和创新思维的培养。因此，如何有效融合工程问题情境和STEM其他基础学科知识是 STEM教育融入小学科学课程的突破口。另外，信息技术学科也是国内STEM课程关注的热点。而信息技术类的STEM课程多以项目化学习活动的方式呈现，如采用项目引入的形式将信息技术课程融入真实情境中，但这类课程较少融入其他学科知识，更多仍是利用信息技术知识解决一个工程问题或完成特定作品设计。在国内无论是科学类还是信息技术类STEM课程，都普遍存在着跨学科性不足的问题，不利于学生创造性、跨学科等能力的培养，且各年级段的STEM课程之间缺乏衔接，尚未形成成熟的STEM课程体系。
3.STEM课程的实施策略与评估的比较分析：以工程为中心vs与校本课程结合
STEM课程评价方面，国外研究者多以工程为中心对学生的STEM学科兴趣及职业倾向进行评价。如通过S-STEM调查法，评估学生在STEM课程实施期间对科学、技术、工程和数学及STEM职业的兴趣变化。发达国家理工科人才短缺是STEM课程诞生的契机。在此背景下，工程设计实施方式受到了国际研究者的重视。工程设计能将不同学科的知识流连接起来，为学生提供跨学科知识应用的经验，是实施综合STEM课程的最佳方式。在此方面，斯川·范（Szu-Chun Fan）提出了较为成熟的以工程为中心的STEM课程实施框架，能够有效指导工程设计类STEM课程的实施。STEM课程中通过完成复杂工程设计不仅能提升学生的跨学科素养和创造力，更能激发学生对STEM职业的兴趣，但这种实施方式对实施者的工程设计知识、实施空间、资金、人力、课程时长等要求较高，难以在学校全面铺开。此外，校外实验室也是国外颇具特色的一种STEM实施方式。例如牛顿制造实验室（Fab Labs），即一种配备了一套计算机控制工具，能为学生提供个性化数字制造的小型实验室。
而国内研究者则较多与校本课程结合，对学习者素养进行评价，主要关注STEM课程中学生的自我效能感变化，以及问题解决、元认知与反省、创造性思维等维度。在国内，由于STEM课程标准的缺乏，STEM课程多采用与其他相关教育理念相结合的方式开展，例如融入校本课程或与馆校联合。其中，创客教育是实施STEM课程的很好载体，STEM理念也可为创客教育扩展更多的主题模式。通过将STEM课程与校本课程相结合，引导学生通过合作探究理解掌握学科知识，借助STEM课程不仅发展了学生的工程思维和实践应用能力，还有效缓解了学生对学科知识缺乏兴趣、严重依赖老师等问题。但这样的结合尚未成熟，还有很多问题亟待解决，如学科教师STEM教学能力不足、选修课程的学生知识基础存在差异等问题。此外，利用科普场馆开展STEM教学是国内STEM课程实施的另外一种常见方式，如刘洋借助科技馆中的能源展厅开展了小学科学STEM课程。该方式虽然能够为 STEM课程提供真实的主题情景，利于激发学生的参与兴趣，但课程难以常态化实施。
4.STEM课程覆盖学段的比较分析：全学段vs学前与义务教育阶段
以美国、澳大利亚等为代表的发达国家的STEM课程改革已经逐渐覆盖到了全学段，例如美国K-12阶段和英国KS1-KS5（5－19岁）阶段的STEM课程。国外小学阶段STEM课程的开发较为成熟，不仅关注大多数学生的能力提升，同时兼顾少数群体的发展，例如泰勒（Taylor）的研究表明智力障碍的学生在小学早期与普通同龄人一起参与STEM课程，能改善其认知功能。到了高中阶段，STEM课程所占比重提高，包含基础课程和大量的选修课程。其中，选修课程中还开设有与高等STEM课程相衔接的大学预备课程。但发达国家STEM课程仍面临着极高的学生流失率。其中，STEM课程的学段衔接问题是影响流失率的一个重要因素。为此，各国研究者纷纷提出对高等教育阶段STEM课程的调整。在此方面，卡尼（Kezar）表示应重视并积极改进高等教育阶段STEM支持课程，例如增加桥梁课程、过渡课程、第一年体验课程等，以帮助基础不良学生适应大学STEM课程。此外，国外研究者也相当关注各学段学生对于STEM课程的兴趣、学生的自我内驱力、学习动力对STEM课程学习的影响、STEM课程中的性别平等问题等。
而国内STEM课程研究主要聚焦于学前与义务教育阶段。相对于幼儿园、中小学阶段，高中阶段面临着极大的升学压力，校内STEM课程安排较少。幼儿园教育开展STEM课程能从小培养儿童对数学和工程的兴趣，提升科学素养。国内研究者主要从促进全面发展、提高协作能力和鼓励动手创造三个方面设计开发幼儿园STEM课程。但我国幼儿园STEM课程处于起步阶段，仍有许多不完善之处，具体表现为两方面：一是相当一部分幼儿教育者对STEM教育存在认知偏差，将STEM教育和科学教育混为一谈，或是认为STEM课程就是机器人课程；二是STEM课程内容过于简单和缺乏探索性，忽视了幼儿的最近发展区，导致幼儿无法结合实际理解科学知识，更无法对STEM产生兴趣。而在中小学阶段，STEM课程多是通过嵌入信息技术课程或科学课程中展开，如时慧通过“打造锡纸船”的案例提出将STEM课程整合进学校科学课程，避免挤占原有课程。
5.STEM课程能力指向的比较分析：计算思维vs创新能力
计算思维是学习者在数字时代的核心竞争力，受到了国际研究者的广泛关注，在美国国家委员会发布的工作报告中一度引起其是否应该作为一门学科被纳入教育体系的争论。但在拥挤的学校课程中单独开辟计算思维课程绝非易事，而计算思维和STEM课程之间的创造性共通点让研究者们看到了可能，“Computation Thinking”成为国外STEM课程研究的高频关键词。如马丁·拉莫斯（Martin Ramos）倡导通过基于Arduino平台的STEM课程提升学生的基本计算思维和编程兴趣；哈钦斯（Hutchins）则提出了协同STEM+CT（计算思维）学习的理论框架，阐述了促进STEM和CT协同学习的设计原则。STEM课程主要通过两种形式引入计算思维：一是利用Scratch等基于模块编程环境或者其他传统编程语言；二是通过控制机器人或建造物理套件来实现功能。国外的实验开展方式、迭代过程对于我国引入计算思维研究具有参考价值。
国内STEM课程能力指向的高频关键词为：创新能力。目前我国处于创新驱动高质量发展的关键时期，急需更多具有创新能力的高科技人才，我国学生理论知识虽扎实，但存在自主性不足、缺乏创新性的通病，而作为创新能力核心载体的STEM课程是国内研究者实施创新教育的绝佳平台，例如上海市清水路小学将机器人创新教育以校本STEM课程的形式引入课堂。STEM课程本身就是创新性的产物——具有独特的整合式课程建构，并且能通过跨学科的思维方式来联结分割的旧知识体系。STEM教育正在成为培养创新型人才的重要驱动力。
四、对我国STEM课程的发展启示
（一）STEM 课程应以工程设计为架构，为国家科技战略人才培育科学家精神
在世界范围内，STEM教育已经成为引领科学发展与人才培养的新潮流，许多国家将 STEM 教育改革提升到关乎国家竞争力、科学技术发展和科技人才培养的国家战略高度。而目前，虽然我国的劳动力数量世界第一，经济总量世界第二，但我国的人才结构尚需优化，尤其是国家科技战略人才培养亟待加强。2019 年国际 人 才 竞 争 力 指 数（Global Talent Competitiveness Index，GTCI）排名显示，我国仅排第45位。国际经验表明，以工程设计为架构的高质量 STEM 课程资源，对提升国家技术创新水平、培养科技战略人才具有重要作用。
当今我国的STEM 课程更多是与校本课程融合，缺乏工程设计的整体架构支撑。以工程设计为架构的STEM课程，可以更好地体现STEM课程的整合性特征，不仅在内容上整合科学、技术、工程和数学四个学科领域的知识体系，在培养目标上也能较好地融合知识、技能、情感态度等多维度，在实践过程中突出问题解决能力、探究学习能力、交流合作精神、锐意创新精神的培养。我国STEM课程应以工程设计为架构，利用工程设计的整合功能，让学生亲身经历完整的科学研究过程，发现问题、提出假设、科学求证、得出结论、反思总结。在该过程中，学生的问题意识、探究能力、创新水平等科学家精神能够得到较好的实践锻炼。
（二）将学生终身发展融入 STEM 课程的顶层设计开发
以人为本的教育理念要求应为人的未来发展设置课程。STEM教育以学生为中心，注重科学、技术、工程和数学教育跨学科融合，旨在培养学生的问题解决能力和STEM素养，促进学生终身学习技能的掌握，因此学生终身发展问题理应被纳入未来STEM课程的开发考虑范畴。国外STEM课程研究对学生的兴趣、动机、职业规划等非认知因素关注较多，这些因素关乎学生是否持续投入STEM课程学习，对学习者的终身学习过程影响较大，但我国较少关注这些方面，需要进一步加强。在STEM课程的顶层设计、开发或实施过程中充分考虑学生的终身发展，重视如何提升学生对STEM课程的兴趣、改善他们的学习态度、关注性别差异以及贫困生或不健全儿童的发展等问题，有利于我国STEM教育体系的完善，促进STEM课程的有效设计与开发。
（三）建立分级的 STEM 课程标准
我国的STEM课程标准尚不完善，亟待建立分级的STEM课程标准。研究发现，我国关于STEM课程标准的关注较少，尚未出台国家层面统一的STEM课程标准。课程标准的缺失不仅不利于STEM课程评价的有效进行，还可能造成STEM理念的流失，难以保证课程质量，导致STEM课程内容零散、缺乏系统，优质的STEM课程资源稀少。我国STEM课标的构建可借鉴美国的STEM课程标准模式，即先建立STEM课程的国家标准，规定STEM课程应该满足的基本要求，然后各省根据本土情况制定更为细致的省级标准，规定STEM课程应该包含具体内容及如何实施等问题，以更好地指导各省STEM课程的开发与教学工作。在分级STEM课程标准的引领下，借鉴国外优秀STEM课程进行本土化改造，能够较快完善我国的STEM课程体系。
（四）构建多元的 STEM 课程开发共同体
当前的中小学教师是我国STEM课程开发的主力军。但由于他们教学负担较重，且专业的STEM教师短缺，仅依靠学校教师力量难以形成STEM教育的开发合力。奥巴马曾指出，成功的STEM教育需要政府、学校、家长、企业等各个领域的通力合作。在美国印第安纳州教育部门的积极倡导下，包括K-12学校、以高校为中心的研发机构、企业以及教育管理部门在内的社会系统，共同构成了STEM开发同盟军联合，学生参与STEM课程的热情高涨。北卡罗来纳州已有超过500所学校、公私合作组织、非营利机构及非正式学习组织汇集在一起，合力推进当地STEM项目发展。美国的实践经验表明，STEM课程的开发与实施仅靠学校的单方力量是远远不够的，还需要学校在政府的支持下积极与社会其他部门、教育机构、企业达成合作关系，建立多元的STEM课程开发共同体，实现优势互补，最大限度发挥优质STEM课程资源的影响力。此外，还可以建立类似美国的“变革方程”“项目引路”等引领性的民间组织机构，参与建设STEM教育项目数据库、覆盖K-12学段的课程开发，协调政府、企业与学校之间的力量，有效推动STEM教育的发展。
（五）探索可具操作性的 STEM 课程开发技术
凭借经验主义进行的课程开发难以迁移、课程质量不稳定且不可持续，STEM课程开发需从经验主义转向按照规范、基于数据的技术化课程开发方式，进而确保STEM课程开发的可操作性。在此方面，国外的学者虽进行了积极探索，如维拉·洛勃斯（Villalobos）建构的用于计算机工程专业的课程开发技术，开发过程相对规范，各操作之间具有一定的数据依赖关系。我国对该主题的探索较少，比较有代表性的是杨开城提出的“以知识组件为中心的STEM课程开发理论”，给出了STEM课程知识组件设计的基本技术，也提供了课程缺陷分析的方法与具体的优化策略，是当前相对完善的STEM课程开发技术。虽然该理论还存在诸多缺陷，但为我们探究可具操作性的STEM课程开发技术指明了方向，后续还需研究者在实施中不断地迭代完善。
STEM课程开发技术的探究是解决STEM教育课程问题的根本途径，更是当下亟须解决的关键问题。只有在开发技术的加持下STEM课程开发共同体才能协同工作，才能设计出落实个体发展的优质STEM课程，进而促进STEM课程标准与评价方法的建立，但STEM课程开发技术构建是一个系统工程，需要在实践中不断进行迭代完善。
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● 引用本文
石倩,何文涛,梁晨,等.近十年国内外STEM课程研究的比较分析[J].比较教育学报,2023(05):133-146.