大数据和机器学习将成为未来STEM专家的标准操作舞台，但我们可以为此作何准备呢？

STEM教育目前可以利用社交媒体和卫星来获取大量的真实数据，探索和研究被纳入到课程中的内容。

这一方面带来了新的挑战，另一方面，它也带来了前所未有的机遇，即利用科技来教授科技。

学生的动机是什么？

学生的动机是连接现实世界的事件与个人兴趣。

访问对时事具有重要影响的数据，再与模拟相结合，将会促使学生探索和试验数据，获得从统计学、声学、数字取证到建模、数据可视化、环境科学和工程设计等各方面的能力。

“学习将以当前的全球事件为基础，学生探索和学习的数据都会是真实的。”

以前的STEM教育是如何操作的？

多年来，STEM的教学与发展战略都是在“筒仓”中进行的，K-12、学院和大学教育，以及职业生涯发展都专注于各自的社群，而没有考虑过渡、弥合差距或将“STEM接力棒”从一个生命阶段传递到另一个生命阶段。

STEM在每一个聚焦领域都取得了巨大的进步，但将伟大的成就结合起来创造一个聚合的生活学习方法仍然是一个相对较新的概念。

再者，STEM的每一项都可以独立运行得很好，但结合在一起可以完成更有深度的事情。

解锁更有深度的事情

这种“花生酱遇上巧克力”的方法通过强调应用的、整合性STEM学习，在科学与工程，以及数学与技术领域架起填补学习鸿沟的桥梁，这种学习，兼具学术严谨与应用技术的综合。这是一种整体的方法，通过融合和整合学习经验，创造了从K-12教育到学院与大学教育的途径，让学生能一直走到专业STEM教育生涯的终点线。

在这里，技术的作用将是至关重要的，并将重新定义课堂。

未来课堂是什么样？

未来的课堂将利用虚拟的“制造空间”，让学生设计与创新，并与来自世界各地的其他学生建立协作/团队。

STEM教育将逐步发展，人们将认识到发展STEM课程和培训没有“一刀切”的办法。学生们将通过他们自己使用技术学习和工作的方式来锻造未来。

思考另一个演变

思考一下工程设计方法的演变过程。多年来，工程师被教导去设计、执行和测试，作为一套连续的工程设计过程。

接着，该方法论演进到将测试作为整个设计过程中从开始到结束不可或缺的一部分。

由于具有成本效益的软件工具、纳米技术和快速成型技术，使得任何人都可以在任何地方构建数字设计，从而让这一技术变得可行。

重新定义STEM教育，以及新一代网络安全

现在，设计周期的另一个转变即将开始，它将重新定义STEM教育。

与前几代不同，STEM设计人员将不得不考虑在安全与安全保护方面的创新和设计的“预期”用途，以发现和防止恶意滥用技术。新一代网络安全人士即将诞生，而STEM教育将成为实现这一目标不可或缺的因素。

认知科学和人为因素将成为这一代网络安全的重要技能，因为它将成为学生理解人们如何思考，理解趋势和行为背后人们动机的必要条件。这些跨学科的技能对于验证互联网上不同的信息来源，以及预测破坏性行为是至关重要的。

什么将成为标准？每天的家庭作业

为了让网络一代做好准备，像黑客马拉松这样的教育活动将成为标准的每日家庭作业，需要学生和其他同学实时检测他们学到的理论和技能。

学习将以当前的全球时间为基础，学生进行探索和学习所使用的数据都将是真实的。例如，IEEE EPICS/NASA全球项目使用的是来自卫星的数据，以及模拟和实验的虚拟现实。

互联网、无线通信和云计算服务的访问将为大数据集、低成本的沉浸技术和关于任何STEM主题的培训提供即时访问。

STEM教育不仅仅是为了那些数学和科学好的学生

培训和教育是为学习者所定制的，这多亏了机器学习，让更多种群个体参与到STEM课题的学习。STEM将不再仅仅是那些擅长数学和科学的人的职业选择。

相反，所有学科都需要STEM技能，任何人在任何地点都可以将STEM教育作为一种职业选择。

STEM教育在我国的推进与发展

在国家政策的积极引导下，我们欣喜地看到，我国许多地区、学校和机构，已经开展了一些STEM教育的研究、实践和探索。可以说，STEM教育已成为我国进一步深化课程教学改革、创新人才培养模式和选拔模式、提升学生科学与创新素养的重要抓手。新政策指明新方向，新研究提供新支撑，新探索开创新局面，STEM教育中国特色体系正在逐渐显露。

当然，我国STEM教育还刚刚起步，在课程建设、教育标准与评估机制等方面还很不成熟，不同专家对STEM教育的理解、解读也不一致，可以说，甚至存在乱象丛生、鱼龙混杂、良莠不齐的现象。特别是师资和社会联动机制等还远不能支持STEM教育的开展。STEM教育的推进有赖于系统的顶层设计，有赖于跨部门的协作和全社会的参与，有赖于科学有效的研究引领和广泛深入的实践探索。

广大中小学校，在当前落实立德树人、加强创新型人才培养的大背景下，切实以落实中国学生发展核心素养为导向，积极变革教学与评价方式，加强推动中国STEM教育的研究与实践。

01

加强跨学科的学习与合作

STEM教育将科学、技术、工程和数学等整合在一起，强调对知识的应用和对学科之间关系的关注。这就需要教师间加强合作，提升跨学科指导能力，促进各学段、各学科教育目标和内容的有机融合与学习的融会贯通。

02

加强复合型师资队伍建设

创新教师培训方式，提升教师综合素质，关注小学全科教师的培养。开展具有跨学科背景的师资力量的培养，尤其是针对STEM教育相对落后地区和群体的师资培训，帮助教师们获得更多STEM学习经验，提高关于科学、数学和技术的本质认识和科学素养，并提倡教师们将STEM教育融入课堂教学中。

03

加强本土化的研究与实践

研究者应加强对已有经验的研究总结和梳理，积极引进国外STEM教育优质资源，借鉴有效的教育模式，并结合中国情况进行复制、移植、改造，加强本土化、特色化探索。

04

加强资源的开发与相互协作

政府机构、科研院所、大中小学、社区、企业等应成为一个合作共同体，共同为国家储备、培养创新人才，推进STEM教育贡献力量。营造一个全社会共同参与的、一体化的STEM教育环境，促进教育研究者与实践者的协同合作。

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