20世纪末,美国、英国等西方国家为了提升它的国际竞争力,开始实施STEM(科学、技术、工程和数学)教育计划,意在提高本国在STEM领域的人才数量和质量,大部分的国外实证研究表明STEM不仅能够促进学生学习态度的提升,也能够帮助学生理解知识,提高学生的数学、科学成绩,还能够培养学生的创造性思维和问题解决能力等高阶能力。近些年来,中国也开始学习西方的STEM教育理念,并在国内中小学开设STEM课程,但在国内考试文化的背景下,中小学校长和教师对STEM是否能够提升中国学生的学习成效仍存在疑虑,同时也担心开设STEM课程是否会影响学生的考试成绩。为了增强教师对STEM的认同感,我们先对国内外的文献进行了梳理,发现STEM对学生的态度、知识学习和高阶能力存在正向作用,但不同学者对于STEM是否能够提高学生的学习成效存在争议,我们不能简单地、质性地综合不同学者矛盾的观点,因此我们通过元分析的方法综合分析STEM对学生学习成效的影响,计算STEM对学生三个维度的学习成效的效应量。然后我们选择浙江省H市的三所学校的STEM教师和学生作为研究对象,利用STEM教师访谈、单因素单组前后测实验、纵向数据分析和问卷调查,以定量研究为主、定性研究为辅的混合研究方法,探究STEM的学习成效。元分析结果表明STEM对学生态度、知识学习和高阶能力存在着显著的正向促进作用。在混合研究中发现,STEM对学生知识识记、知识理解和知识应用存在显著的提升作用,同时STEM对学生数学及科学成绩具有显著地提升作用,但存在不稳定的现象,这与测试题的区分度有关;其次,STEM对学生的批判性思维、创造性思维、合作能力和问题解决能力存在显著的正向作用,也提高了学生的学习兴趣和自我效能,使得学生更加憧憬与数学和科学相关的职业,STEM的教师访谈也体现了这些观点。此外,STEM对学生数学与科学成绩、态度和高阶能力的影响表现出时间累积效应,即学生参与STEM的时间越长,学生的学习成效水平越高,与非STEM学生的差异也会更加显著:最后发现学生的态度、数学及科学成绩、高阶能力之间存在互为正相关且相互促进的关系。综上所述,STEM能够同时促进学生态度、知识学习和高阶能力的提升,从而使得STEM对学生的学习成效的正向提升成为一种良性循环。