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20世纪80年代，STEM教育的出现源于美国对科技人才缺失的反思。他们试图通过STEM教育使中小学生具有STEM素养，为他们有志于从事科技创新，具备科技创新素养奠定基础。所以，美国政府的STEM计划实际上是为了应对国际社会的日益竞争，提升美国的科技实力而实施的一种科技战略。他们的目标是鼓励学生主修科学、技术、工程和数学领域，“增加追求STEM领域的高学位或投身STEM相关职业的学生数量”，加大科学、技术、工程和数学教育的投入，“增加具备STEM能力的劳动力”。STEM教育成为培养科技人才，提升国民科技素质，应对国际竞争的关键。因此，世界各国把STEM都提高到国家战略的地位，开始积极推动和实施STEM教育。
在内容上，STEM是科学、技术、工程和数学四个领域的综合。不同于以往的四个学科，STEM是四个学科的综合，这种综合不是简单的集合和拼凑，而是围绕一个问题或项目，运用多学科知识解决问题，因此是一种综合性的项目学习。在这样一种综合性的项目学习中，通过运用科学、技术、工程和数学四个学科的知识，综合形成学生的STEM素养。
