STEM教育是在真实的问题情境中以学科整合的方式培养学生，其基本内涵主要体现于真实问题的解决、学科整合与技能培养这三个方面。该词最早由美国在1986年提出。STEM教育的核心是工程设计，旨在以数学、工程为基础，使学生掌握科学与技术知识。科学在于了解自然，提供世间万事万物运作的原理和机制；工程与技术则是在科学基础上，充分利用人类的主观能动性，改善人类生活条件，使社会更好地向前发展，主要提供解决各类实际问题的方法和策略；数学是科学认识过程中重要的研究工具。STEAM教育源于STEM教育，其中A指艺术或人文，是指通过直觉或一定的方式给科技带来美学的色彩。STEM理念下的工程设计、技术应用活动从统整的视角将知识的掌握、方法的应用、创造性实践过程以及工具的使用进行有机统一。它强调的是不同领域的学科在一定的主题下相互联系与交叉的一个有机整体。赵玉婷[4]等人（2017）提出《研究性学习》（综合实践活动）课程是我国本土化的STEM教育。中小学的综合实践活动的主题一方面偏向文献整理类、问卷调查类，另一方面是动手实践类，但甚少。有的活动主题偏离学生实际生活，有的不够细致和聚焦，缺少深入分析，有的太过陈旧、缺乏时代性。由此看来，综合实践活动课程离STEM教育有一定的距离。
任友群等人（2015）认为美国最初的STEM教育与我国的高等理工科教育并无差别，即STEM是一个“学科群”。国内的科学教育均有此思想，只是在真实问题解决、项目引领、学科交叉、成果输出等方面不同。随后STEM走向融合，在STEM各个学科内实现有效地完整的统一与融合。STEM成为一种“方法论”，即在解决实际问题中，各门学科有目的地和谐统一。在Georgette Yakman教授提出的STEM教育框架中，分五个层次，最顶层是教育者的终极目标，即个体在生活中进行终身、整体性学习；第二层是STE@M，被认为是综合水平，即多学科水平；第三层是STEM+ Arts( STEM +A)，强调艺术与各个学科的融合与渗透；第四层是学科水平，主要是科学、技术、工程、工程数学等学科的内涵；最底层涵盖特定内容，主要涉及科学、技术、工程、艺术和数学的具体学科内容。由该分层框架可看出，学科课程整合的思想有：主题的整合（项目的整合）、学科的整合。项目的整合是基于项目问题进行，使STEM中各学科知识糅合成整体，做到融会贯通。学科的整合是基于学科内容，体现STEM理念。如空气污染的雾霾及对人类的危害？这是一个科学问题，涉及一定的科学知识。如何降低雾霾污染，提高空气质量？这涉及一个技术问题。如何做一个设备防止空气污染？涉及到工程项目。而用一定的数据进行分析、论证，则涉及数学知识。该STEM案例若以主题的整合为主，就是基于“雾霾”这个科学问题展开，涉及环境、物理、化学、工程、生物等学科；若以学科的整合为主，就是基于上述某一个学科中的“雾霾”这一主题，进行跨学科的问题解决。STEM教育的优势在于体现了真实的研究过程的多元性、灵活性和跨学科知识的重要性。还有人从学科内容整合的形式上阐述：STEM教育的整合性主要体现在三种方式上：一是内容整合，即指教师根据某一牵涉数个范围的大概念（共通概念、核心概念）来设计教学活动或单元，以能达到融合数个学科内容的目的；二是辅助整合，即指教师策划的教学活动或单元包括两个以上学科内容，但只将其中一个预设为首要学科，其他学科只起到辅助该科目的作用；三是情境整合，即指以一门学科的内容学习为首要目的，教师运用其他方面的现实问题情境来促进该科目主要内容的习得。这三个形式中既有上述的学科的整合，也有主题的整合。还有人从学科角度阐述：一是偏理科学科的整合。如数学、化学、物理、地理、生物等学科之间的融合。比如，沙尘暴的防治，涉及地理、生物、化学、流体力学、工程等偏理科领域。二是偏文和偏理学科的整合：如语文、历史、心理、艺术、科学、数学、工程等学科的融合。比如设计太空中间站的科学幻想活动。三是所有学科与计算机的融合。比如，用计算机处理各类设计、实验、虚拟等问题，涉及计算机与建筑、美术、物理、文学等学科的融合。