STEM 是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四門學科的簡稱。STEM教育並不是科學、技術、工程和數學教育的簡單迭加，而是要融合各學科的知識，把學到的科學、數學和其他知識應用到生活中去，以更好地培養創新精神與實踐能力。
STEM 教育（STEM Education）源於美國。美國科學教育學者最早於20世紀50年代提出科學素養概念，也得到其他國家科學教育學者的認可。該理念認為，我們正處在一個科學和技術佔領主導地位的世界裡，這是一個提升國家綜合實力的關鍵因素。這與20世紀前半葉科學的迅猛發展是分不開的：科學技術和工程的發展給公眾的生活帶來翻天覆地的變化，堪稱社會發展進步的重要動力。
小布希兩屆任期內，STEM 作為新概念不斷出現在美國各種改革政策和項目，甚至法律中。2007年10月，美國國家科學委員會發布報告《國家行動計劃：應對美國科學、技術、工程和數學教育系統的緊急需要》，提醒美國時刻不忘加強開展 STEM 教育。
歐巴馬總統執政之後，對 STEM 教育的重視更提升到新的層次。上任之初，他便將增加財政投入支持 STEM 教育寫進《美國振興及投資法案》並頒布。第一任期內，他實施「競爭卓越計劃」、「為創新而教計劃」以及「新科技教育十年計劃」等。2014年，白宮和美國教育部提出 STEM 國家人才培育策略，並針對中小學 STEM 教育，切實提出各州在創新網絡合作、培訓老師、建立專家教師團、資助重點學校和增加科研投入方面的具體措施。
2006財政年度，美國教育部共設立105個STEM項目，投資31.2億美元。2007財政年度，美國政府又斥資3.8億美元資助本國的中小學數學和科學教育，特別是STEM教育領域，投入經費約34.7億美元。
值得注意的是，美國 STEM 教育的推廣，不是在政府指導下單純依靠學校推動，而是動員了全社會，特別是企業界的力量。在美國，蓋茨基金會和紐約卡內基公司支持100多位企業 CEO 創建「變革方程」公益機構。他們通過利用資金、資源和影響力：1）促進 STEM 公益教育事業；2）激勵青少年學習 STEM；3）推動基於 STEM 的教育改革。STEM 教育就像個全民運動！
從教育目標來說，STEM 教育的基本目標是培養學生的 STEM 素養。STEM 素養包含了科學素養、技術素養、工程素養和數學素養，同時又不是四者的簡單組合：它包含運用這四門學科的相關能力、把學習到的零碎知識與機械過程，轉變成探究真實世界相互聯繫的不同側面的綜合能力。
STEM 教育中，四門學科的教學必須緊密相連，以整合的教學方式培養學生掌握知識和技能，並靈活應用解決真實世界的問題。STEM 教育具備新的核心特徵：跨學科、趣味、體驗、情境、協作、設計、藝術、實證和技術增強等。
（一）跨學科
知識按學科進行劃分，並不反映我們生活世界的真像和趣味。因此，分科教學（如物理、化學）在科學、技術和工程高度發達的今天，已出現很大的問題。針對這問題，理工科教育出現了取消分科、進行整合教育的趨勢。這種跨學科處理是 STEM 教育最重要的核心特徵。
（二）趣味
STEM 教育在實施過程中要把多學科知識融於有趣、有挑戰、與生活相關的問題中。問題和活動的設計要能激發學習者內在的學習動機，問題的解決要能讓學生有成就感。
（三）體驗
STEM 教育不僅主張通過自學或教師講授習得抽象知識，更強調學生動手、動腦參與學習過程。STEM 提供了學生動手做的學習體驗，學生應用所學的數學和科學知識發現、併合作解決現實世界問題。
（四）情境
STEM 不是教授學生孤立、抽象的學科知識，而強調把知識還原於豐富的生活，結合生活中有趣、有挑戰的問題，通過學生解決問題來完成教學。教師在設計 STEM 教育項目問題時，一方面要基於真實的生活情景，另一方面又要蘊含結構化知識。這樣，學生在解決問題的過程中，不僅能獲得知識，還能獲得在情境中理解知識，以及遷移運用的能力。
（五）協作
STEM 教育重視協作，強調在群體協同中相互幫助、相互啟發，進行群體性知識建構。STEM教育中的問題往往是真實的，真實任務的完成離不開其他同學、教師或專家的合作。
（六）設計
STEM 教育要求學習產出環節包含設計作品，這是獲得成就感、維持和激發學習動機、保持學習好奇心的重要途徑。設計過程中，學生學習知識、鍛鍊能力、提高 STEM 素養，因此強調設計是 STEM 教育的又一核心特徵。
二十一世紀，美國的經濟增長取決於美國的創新思想以及將這種思想轉化為創新產品與創新服務的能力。美國科學界、工商界、教育界已經達成共識：美國在全球市場上的創新力和競爭力與美國的公立學校能否充分保障學生STEM素養直接相關。
正是基於對美國STEM教育面臨的嚴峻現狀的認識，美國科學院、美國州長協會和企業——高等教育論壇等組織在近期的報告中都強調了STEM教育的緊迫性。
美國國家科學委員會（National Science Board, NSB）在介紹其2006年科學與工程評估指標中就指出確保美國全球科技的領導地位對於國家繁榮與安全的重要意義。NSB主席寫道：大學預科STEM教育就是確保科技領導地位的基礎，因此作為一個國家它必須得到高度的重視和優先發展。為了在21世紀全球化競爭中繼續保持美國的全球競爭力和創新力，在美國從政府到學術組織都開始倡導對K-12學生的創新意識和變革能力的培養，其主要途徑就是對STEM素養的進一步培育。
美國州長協會在2007年頒布的《創新美國：擬定科學、技術、工程與數學議程共同綱領》中指出，在知識經濟時代，只有具備 STEM 素養的人才能在激烈競爭中取得先機，得到勝利。該綱領認為，STEM 素養是學生在科學、技術、工程和數學領域以及相關交叉領域中，運用個人關於現實世界運行方式知識的能力。
作為有志於提升國民整體科技素養的「瘋狂科學」，經過多年的艱難談判，終於從北美引入了原汁原味地圍繞著STEM科學課堂設計瘋狂科學課程。該課程遵循N.G.S.S.和S.T.E.M.，經由N.A.S.A.科學家、美國科學家協會的眾多教育學家以及瘋狂科學課程研發學家對課程和教學設備的不斷更新和研發，確保每一堂課都充滿了快樂和豐富的科學知識。
瘋狂科學進入中國，其引進國外領先兒童科學教育的理念和設備，結合國內兒童的學習特點，研發並打造了專屬中國兒童的快樂體驗式科學教育課程。瘋狂科學的所有課程均符合STEM（Science, Technology, Engineer, Mathematics）專業方向和美國科學教學大綱，其致力於培養兒童的科學素養，讓兒童在親身實踐的科學實驗中，感受科學獨一無二的神奇魅力，激發兒童對學習科學的熱情。
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