3D打印公司Stratasys的首席执行官认为，教育是训练学生掌握所在行业和领域的技能、学习使用工具的过程，教育是所有行业的开端，3D打印使用最多的领域最可能是教育。3D打印技术可以为学生创设操作体验式的学习平台，有助于教师开展探究式教学活动，学生在学习活动中全程参与体验，在团队协作中完成3D打印作品的输出。3D打印提供以学生为中心的课堂情境，学生在做中学的过程中培养其STEAM素养，具有与STEAM教育相结合的天然技术优势。
STEAM课程强调跨学科的教育理念，提倡科学、技术、工程和数学课程整体呈现，旨在解决现实生活中的问题，并在此过程中培养学习者艺术素养，STEAM整合教育已成为很多国家的科学教育政策主导和研究热点。美国发布的《新一代科学教育标准》和《K-12科学教育新框架》为培养学生数学和计算机思维，提出了工程实践与科学实践，同时还将工程设计与工程、科学、技术和社会的交互关系列入课程核心概念，由此可见美国对STEM学科整合、发展科学教育的决心和目标。同时包含两个或两个以上STEM学科内容的教学活动可以称为STEM课程整合，通常有科学与技术整合、科学与工程整合、科学与数学整合，以及以项目为“珠”串起数学、技术、科学与工程设计理念的珠-线整合模式。目前大多数研究集中于开发基于项目的课程，将科学、技术、工程和数学有机融合在一门课程中。
STEAM教育课程整合设计方面，美国马里兰大学的赫西巴奇（Herschbach）教授提出了两种基本的课程模式，即相关课程模式和广域课程模式。相关课程模式是指各学科仍作为一门独立学科，但其教学内容的安排注重各学科之间的相互联系，而广域课程模式是指所有学科内容进行整合，各学科之间不存在界限，最常用的整合方式是通过活动形成连贯、有组织的课程结构。
STEM教育的课程形态主要有分立学科总和说、教育活动说和有机课程整合说三种观点。分立学科总和说认为STEM教育是科学、技术、工程和数学教育的总和；教学活动说认为STEM教育是取代传统教学策略的各种教学活动，在教学过程中有助于学习者开展基于问题的学习和探究式学习；有机课程整合说认为STEM教育是将科学、技术、工程和数学课程进行有机整合，使整合后的课程与真实生活情境联系更加紧密，STEAM教育要做的不是多学科，而是在多学科的基础上将知识融合起来，强调主题下的概念和一些基本概念，即“知识技能”，“整合”是“知识技能”的精髓，而知识整合的目的是要解决问题。
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