STEM教育内含四门基础的元学科，分别是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）与数学（Mathematics）。推行STEM理念意在以整合的教学方式培养学生的知识和技能，以及灵活运用知识迁移解决现实问题的能力。近年来，与此相关的研究文献如雨后春笋般在各大学术论坛中发表出来，涵盖领域主要囊括社会科学、心理学、教育学、工程学以及信息与图书科学。作为STEM教育领域发展最为迅速的美国，早在20世纪80年代就在《本科的科学、数学和工程教育》中提出了STEM教育，明确“科学、数学和工程”的纲领性建议，开启了教育改革的篇章，并于2007年公布《美国竞争力法案》，将STEM教育和国家经济竞争力挂钩，投入师资以加强STEM教育对本科教育和K-12教育的主导作用^[1]。2010年，美国又颁布了《美国竞争再授权法》，为高等教育领域的STEM教育发展保驾护航；2015年，奥巴马在《国情咨文》中特别提到要改革STEM课程教育，将非正式STEM教育纳入国家科学基金会管辖。由此可见，美国的STEM教育发展路径是由上而下的发展模式，动用了社会的共同力量来推动STEM教育的实施。除了联邦政府的政策和资金的支持之外，科研机构和组织机构也投入其中，力求在实践和理论上提供完整的实施方案。

最早出现类似的课程是在20世纪60年代，为了解决经济迅速发展带来的社会负面问题，STS课程应运而生。这里的STS分别指代科学（Science）、技术（Technology）、社会（Society）三个领域，旨在引起学者们基于科学技术发展的本质以及历史进程进行反思。STS教育的研究者以建构的方式把科学技术和社会进行联系，力求打破分科课程和核心知识的界限，超越单门学科所含有的知识框架与概念原理，这些在当时作为一种新的科学教育构想传入了我国，对小学、中学、大学教育的发展产生了深远的影响^[2]。在科学教育目标上，从片面追求个体知识发展到重视情感、态度、科学素养的培养；孙可平博士对STS教育目标进行全面分析之后这样叙述：所有的STS教育项目都扩展了科学教育的目标，突出了个人发展、社会发展与文化的目标。除了教育目标之外，教学方式也产生了积极的变化，更加注重探究性和体验性，注重唤醒学生的自我意识和情感体验。

在随后的几十年时间里，工业日益发达，美国教育的目标再次进行了转变，为了增强学生的理工科学素养，培养出社会所需的高端科技人才，继承了STS课程整合特性的STEM课程开启了实用主义价值取向的整合技术教育模式，于20世纪80年代在美国麻州的中小学教育中落地生根。《在即将到来的风暴中崛起》（Rising Above The Gathering Storm）一文说道，参照世界级教育标准的学习质量和评价方式实施的美国K-12阶段教育能够高效提升课堂教学的质量。所谓K-12教育，就是指美国从幼儿园开始到12年级的基础教育，对于STEM培养的具体技能目标而言，呼声最高且统一的能力包括设计与解决问题能力、创造性思维能力、发明能力和自力更生能力。为了培养STEM教师，美国国家科学基金会还投入资金在几所大学内开展了MEDIA建模项目，利用技术手段帮助中学教师理解如何实施教学与科学相结合的课堂，如何在教学中有机融合工程学的内容，而且在实践中取得了显著的成效。在全国实施了许多这样成功而优秀的STEM教育实践之后，美国相关领域的本科生入学率提高了2% ，硕士生入学率提高了8% ；随着数字化时代的蓬勃发展，其他发达国家，如英国、澳大利亚、日本，也相继制定STEM教育强国的战略，开展STEM相关课程，培养STEM教师，并与美国进行交流学习，推进对STEM课程的优化和探索^[3]。(www.daowen.com)

现今基于STEM教育衍生的多样教育模式及教学实践记录在各大学术论坛上广为发表，有不少研究者在STEM四门学科的基础上酌情添加了“艺术”这一学科，并将其命名为STEAM教育，其广泛适用的合理性也得到了学界的普遍承认。对于添加的“艺术”一项，不同学术领域的学者们有着不同的想法。有的认为“艺术”在教学中的应用应该呈现在艺术设计上，有的则认为语言、形体这些因素也应该包含在“艺术”的范围之内。不过总的来说，艺术学科的加入确实让原来的STEM课程添加了人文社会科学属性，相比起单调的理工科属性而言，无疑更具有人文主义的温度。除此之外，还有部分学者提出了STREAM课程，即在原来STEAM课程的基础上，加入了读写（Reading）的技能，意在培养学生表达观点和沟通交流的能力。由此可见，STEM课程已经从基础教育向更高等级的教育拓展，课程形式也更加灵活，涉及的领域也越来越广泛。除了艺术领域之外，还有计算机领域等。这些更具有学科特点的STEM课程都是非常有创造性的尝试，充满着效用主义的色彩。