方法九：

    基于证据的模型

    开发、测试和利用基于证据的模型（Evidence-based Models）是科学家和工程师的常用方法，也可广泛应用于STEM教学。学生根据数据、证据开发模型，并明确模型的应用范围。通过开发模型以融合STEM理论与实践的教学可帮助学生增进理解，发展技能。例如，六年级学生在学习气体和液体运动时，利用计算机绘制气味向鼻子传播的模型，随着探究的深入和知识的积累，学生不断修改模型，最终他们的模型逐渐与完整的科学模型趋于一致。

    在美国得克萨斯州奥斯汀的雪松国际下一代中学，老师让学生围绕“如何在学校建筑中增加可利用空间”展开设计。学生利用测量工具和数学知识测量每个房间的大小，根据测量数据开发新的学校空间模型，新模型所展示的学校空间比现有的空间要大。在此过程中，学生创建楼层平面草图，并与图形设计团队展开协作。此前开展这类项目时，学生主要通过手绘草图开发模型，但是这些模型传达的信息有限。而现在利用数字技术生成模型时，传达的信息更加详细、清晰、丰富。

    上述九种方法均强调计算机技术和信息技术在当前STEM学习和教学中不可或缺的作用，并鼓励学生独立思考、自主探索、开展协作、不惧失败，此外，尤为注重跨学科学习。

    2018年12月，美国联邦政府出台STEM教育的第二个五年规划《为成功规划路线：美国STEM教育行动方略》，又名“北极星计划”。在该报告中，美国联邦政府前所未有地重视STEM学科融合，指出最具变革性的发现和创新往往就是发生在学科融合之际——“STEM教育能够实现不同学科知识的整合并提出创造性的解决方案，以应对复杂的问题和挑战”，并强调STEM教育并不仅仅停留在培养批判性思维、问题解决能力以及高阶思维、研发设计与推理等现代技能上，同样也应关注一些行为素养的培养，诸如坚韧品格、适应性能力、合作能力、组织能力以及责任感等。此外，该报告还突出强调数字素养及计算思维的培养。美国当前中小学STEM教学与其联邦政府的倡议是相呼应的，注重数字素养培育、开展跨学科学习和借助信息技术促进STEM教与学，已成为当前美国STEM教学的突出特征。

    （作者单位：中国教育科学研究院，本研究为该院2019年度基本科研业务费专项资金项目“特朗普时期美国基础教育创新研究”[GYI2019079]成果之一）