stem(科學、技術、工程和數學教育):STEM教育,美國STEM,中國STEM,

STEM是科學（Science），技術（Technology），工程（Engineering），數學（Mathematics）四門學科英文首字母的縮寫，其中科學在於認識世界、解釋自然界的客觀規律；技術和工程則是在尊重自然規律的基礎上改造世界、實現對自然界的控制和利用、解決社會發展過程中遇到的難題；數學則作為技術與工程學科的基礎工具。由此可見，生活中發生的大多數問題需要套用多種學科的知識來共同解決。

基本介紹

中文名：科學、技術、工程和數學教育
外文名：Science，Technology，Engineering，Mathematics
定義：科學、技術、工程和數學教育的總稱
科目：教育

STEM教育,美國STEM,中國STEM,媒體界的評價,函式功能,顯微鏡,

STEM教育

STEM課程重點是加強對學生四個方面的教育：一是科學素養，即運用科學知識（如物理、化學、生物科學和地球空間科學）理解自然界並參與影響自然界的過程；二是技術素養，也就是使用、管理、理解和評價技術的能力；三是工程素養，即對技術工程設計與開發過程的理解；四是數學素養，也就是學生髮現、表達、解釋和解決多種情境下的數學問題的能力。

美國STEM

1986年美國國家科學委員會發表《本科的科學、數學和工程教育》報告。

2006年1月31日，美國總統布希在其國情咨文中公布一項重要計畫——《美國競爭力計畫》（American Competitiveness Initiative，ACI），提出知識經濟時代教育目標之一是培養具有STEM素養的人才，並稱其為全球競爭力的關鍵。由此，美國在STEM教育方面不斷加大投入，鼓勵學生主修科學、技術、工程和數學，培養其科技理工素養。

2009年1月11日，美國國家科學委員會(National Science Board，以下簡稱委員會)代表NSF發布致美國當選總統歐巴馬的一封公開信，其主題是《改善所有美國學生的科學、技術、工程和數學(以下簡稱STEM教育)》。明確指出：國家的經濟繁榮和安全要求美國保持科學和技術的世界領先和指導地位。大學前的STEM教育是建立領導地位的基礎，而且應當是國家最重要的任務之一。委員會督促新政府抓住這個特殊的歷史時刻，並動員全國力量支持所有的美國學生髮展高水平的STEM知識和技能。

2011年，歐巴馬總統推出了旨在確保經濟成長與繁榮的新版的《美國創新戰略》。新版的《美國創新戰略》指出，美國未來的經濟成長和國際競爭力取決於其創新能力。“創新教育運動”指引著公共和私營部門聯合，以加強科學、技術、工程和數學（STEM）教育。

由美國技術教育協會主辦的73屆國際技術教育大會於2011年3月24日-26日在美國明尼蘇達州明尼阿波利斯市舉行。會議主題為“準備STEM勞動力：為了下一代”。

2016年9月14日，美國研究所與美國教育部綜合了研討會與會學者對 STEM 未來十年的發展願景與建議，聯合發布：《教育中的創新願景》(STEM 2026：A Vision for Innovation in STEM Education)。旨在推進STEM教育創新方面的研究和發展，並為之提供堅實依據。該報告提出了六個願景，力求在實踐社區、活動設計、教育經驗、學習空間、學習測量、社會文化環境等方面促進 STEM 教育的發展，以確保各年齡階段以及各類型的學習者都能享有優質的 STEM 學習體驗，解決 STEM 教育公平問題，進而保持美國的競爭力。

美國政府近年來加大了對從國小到大學各個層次的STEM教育的支持力度，推出教育基金，鼓勵各州改善STEM教育，加大對基礎教育階段理工科教師的培養和培訓。政府還要求科學家多去學校演講和參與課外活動，以激發年輕人對科學知識的興趣。　

中國STEM

湯莫斯·弗瑞德曼在《世界是平的》中寫到，2003年世界上共授予二百八十萬個科學和工程的學士學位。其中一百二十萬個學位被授予在亞洲大學裡的亞洲學生。八十三萬個學位授予給歐洲的學生。四十萬個學位授予美國的學生。在中國百分之六十的學士學位是授予科學和工程專業的學生，而美國只有百分之三十一。這一支訓練有素的科學與工程隊伍正在加強一個國家的競爭力。在一個科學和技術占主導地位的世界裡，這是一個國家競爭力的重要因素。

美國教育部密切注意到在中國有多於50%的學士學位是授予科學，技術，工程和數學的學生，而在美國只有17%的學士學位是授予這些領域的學生。統計數據顯示，美國生產的科學與工程方面的博士數量的全球份額正從二十世紀七十年代高於50%的水平下降到2010年的15%。正是中國，印度，韓國等國家加大在教育，技術和研發方面的投資，使得美國感到自己已經不再是世界創新的產權絕對擁有者，從而美國經濟的領袖地位受到挑戰。

2016年教育部出台的《教育信息化“十三五”規劃”》中明確指出有效利用信息技術推進“眾創空間”建設，探索STEM教育、創客教育等新教育模式，使學生具有較強的信息意識與創新意識，養成數位化學習習慣，具備重視信息安全、遵守信息社會倫理道德與法律法規的素養。

國小

科學問題本就源於自然，源於某一現象的問題，如“為什麼杯子裡的熱水會變涼？”工程學則源於需要解決的某個難題，例如“怎樣讓房子更保暖？”這兩個貌似不相同的問題，其本質卻都是熱學中能量的傳遞問題。當教學圍繞這個本質展開時，就有了一條隱形的線索，將科學和工程問題有效地結合在一起。可見，STEM的教學並不是簡單地將科學與工程組合起來，而是要把學生學習到的零碎的知識與機械過程轉變成一個探究世界相互聯繫的不同側面的過程。

在科學、技術、工程、數學之間存在著一種相互支撐、相互補充、共同發展的關係。如果要了解它們，尤其是它們之間的關係，就不能獨立其中任何一個部分，只有在互動中，在相互的碰撞中，才能實現深層次的學習、理解性學習，也才能真正培養兒童各個方面的技能和認識。
可見，當教師在考慮如何將STEM教育引入中國小科學課堂時，必須將它們看作4種彩線，交織在一起，融合在一起，才能織出絢麗的畫卷。

2016年10月20日上午，來自印第安娜州的美國老師September在杭州時代國小小禮堂，用英文指導孩子做電路實驗；同一時間，美國老師Brent在保俶塔實驗學校為學生解讀建築設計，美國高中生物老師Joye在杭州十四中授課。前一天，杭州這三所學校的科學、數學老師，也給美國老師們還原了他們的stem課程。省教育廳教研室副主任張豐指出，今後將推進中國小stem教育納入“十三五”工作重點，加大財政支持。

中學

2015年9月，江蘇省青少年科技中心、江蘇省科技教育協會和教育部基礎教育實驗室建設與實驗教學研究中心（南京市教育局）簽訂合作框架協定，正式實施STEM課程，推進中國小教育創新。

2015年11月16日，教育部基礎教育實驗室建設與實驗教學研究中心建設工作推進會在南京舉行，金陵中學、中華中學上新河國中、小營國小等30所學校正式授牌教育部基礎教育實驗室建設與實驗教學研究中心第一批基地學校，96位研究人員正式受聘。

2016年聯合國教科文組織亞太國際教育與價值教育聯合會、國際教育榮譽學會、中美國際教育協會定於今年10月在北京、浙江等地舉辦STEM+創新教育論壇活動，特邀30位美國STEM+創新教育領域的專家，與我國研究者深入交流。

媒體界的評價

新加坡科學館館長Lim Tit Meng副教授表示：讓新加坡人從幼年起就接觸到3D列印和增材製造對於新加坡在研發和產品創新領域的未來至關重要。

2016年7月21日由西交利物浦大學、江蘇省青少年科技中心、江蘇省教育廳基礎教育處主辦的“2016國際STEM科學節”在西交利物浦大學中心樓成功落下帷幕。江蘇省教育廳基教處處長馬斌表示，舉辦科學節，就是要培養一種科學思維、理性思維，而且思考如何把科學和理性融於生活。科學節是基於對生活本身的理解，基於對學習的深化。通過動腦、動手，促進學生健康、快樂地成長，培養學生的創新思維、實踐能力和知識的積累。對於STEM來說，它是一種新的教育理念，它最主要是一種基於PBL，項目引領的方式，學生通過一個項目如何綜合運用科學技術、工程、數學四方面知識，解決真實世界中的問題是它主要的特點。

香港前教育統籌委員會委員戴希立表示“STEM來自美國，除了科普教育，更重視學生解決問題和動手的能力，香港卻在書面上的能力強，但動手設計、實際解決問題相關技能較弱。在課程內，綜合科學和國小常識科內容是否可與時俱進？到科學科上的實驗設計如何引起學生好奇心？套用到香港教育時需要作出調節。

函式功能

在matlab中，stem函式用於繪製火柴梗圖。stem英文有“(工具的)柄,把,桿，莖,(樹)乾,(葉)柄的意思。

在matlab的命令視窗中輸入doc stem或者help stem就可以獲得該函式的幫助信息。

調用格式

stem(Y)

stem(X,Y)

stem(...,'fill')

stem(...,LineSpec)

stem(axes_handle,...)

h = stem(...)

各種格式詳細說明請參閱matlab幫助文檔。

相關函式

plot、ezplot、line、figure、set、bar、stairs

程式示例

% stem exampleclc

x=0:0.2:2*pi;

y=sin(x);

subplot(221);

stem(y);

subplot(222);

stem(x,y,'fill','--');

subplot(223);

h=stem(x,y);

set(h(1),'MarkerFaceColor','green')

m=0:0.3:2*pi;

n=[cos(m);0.5*m]';

subplot(224);

h2=stem(m,n);

set(h2(1),'MarkerFaceColor','blue')

set(h2(2),'MarkerFaceColor','red','Marker','square')

顯微鏡

掃描透射電子顯微鏡(scanning transmission electron microscopy，STEM)既有透射電子顯微鏡又有掃描電子顯微鏡的顯微鏡。像SEM一樣，STEM用電子束在樣品的表面掃描，但又象TEM，通過電子穿透樣品成像。STEM能夠獲得TEM所不能獲得的一些關於樣品的特殊信息。STEM技術要求較高，要非常高的真空度，並且電子學系統比TEM和SEM都要複雜。

工作原理

STEM成像不同於一般的平行電子束TEM， EDS 成像，它是利用會聚的電子束在樣品上掃描來完成的。在掃描模式下，場發射電子源發射出電子，通過在樣品前磁透鏡以及光闌把電子束會聚成原子尺度的束斑。電子束斑聚焦在試樣表面後，通過線圈控制逐點掃描樣品的一個區域。在每掃描一點的同時，樣品下面的探測器同步接收被散射的電子。對應於每個掃描位置的探測器接收到的信號轉換成電流強度顯示在螢光屏或計算機顯示器上。樣品上的每一點與所產生的像點一一對應。從探測器中間孔洞通過的電子可以利用明場探測器形成一般高分辨的明場像。環形探測器接受的電子形成暗場像。

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