在剧变的宇宙中，STEAM教育像指南针，帮助孩子找到自己的航道。真实世界的问题，不是单一学科可以解决，孩子必须脱离背诵、记忆、为考试而学的教育，为自己的兴趣而学、习惯挑战未知、探索更深层的答案、在失败中学习。STEAM素养教育具备五个精神：
跨领域
真实世界的问题，不是单一学科可以解决，专题式学习（PBL），最适合教导STEAM跨领域素养和能力。专题式学习不是每堂四十五分钟的分科学习，而是以学生最感兴趣的主题出发，有意义的结合至少两种专科知识，设计出持续六到八周以上的学习内容和评量标准，最后学生产出作品，而非考试的分数。
美国乔治亚州教育部认证的STEAM学校杜尔特许学校（Drew Charter School），从幼儿园到高中都有专题课程。每一个专题都整合STEAM五个领域。
例如，十二年一贯的工程设计专题。喜欢赛车的六、七年级学生，从研究德比车（动画《汽车总动员》闪电麦坤那型）模型入门，到自己制作完成一辆真正的德比车，最后跨州参加年度肥皂箱德比车大赛。过程中学到驾驶、煞车和赛车背后的物理知识。
杜尔高中部的发明团队，面对幼儿因父母疏忽被留在车上、最后被热死的惨剧，发明出装在车内的一种三层警告系统，避免小孩和宠物被留在车上。这个发明并入选MIT发明大赛。
动手做
动手做目的在于让孩子拿回学习主导权，更有意愿投入自己的学习。动手做不只是3D打印钥匙圈、或乐高机器人，也不是材料包的制式DIY，而是允许每一个孩子从0到1，做出自己最有兴趣的主题，过程中练习不放弃、尝试错误。
维吉尼亚州亚柏马勒学区（Albemarle County）二十六所公立学校，两年前每一科目都导入动手做元素，让抽象知识有了具体质感。七年级的尼克为了做出一个独一无二的木制投手辅助架，每天迫不及待去上学。数学成绩优异的女孩为做好一张椅子，用切割机切出圆角时，忽然大喊：「原来这就是我们在几何课学的！」
生活应用
学习内容和学生的生活有关联，才能激发想探究的好奇心。STEAM教育不是培养专家，而要孩子把知识运用在生活。学习内容没有标准答案，没有前例可循，不需要太多规则，反而让孩子更自由去探索。
新北市积穗国小资讯老师曾俊夫（小黑老师）发现，全校只有三分之一的学生会用Google解决问题。师生讨论出社区最需改变的问题就是狗大便太多，开启「Big data and shit」（大数据和狗大便）行动体验。
学生分组调查学校附近常出现狗大便的地点，标注在Google地图上，并导入人工智能演算法做资料分析，「学生一听到调查狗大便也可以用到人工智能，眼睛都亮起来，很兴奋， 」曾俊夫说。资讯和生活就这样连结起来，也改变他日后设计课程的主轴。
解决问题
当孩子解决的是真实世界中的问题，他们学习做有意义的决定，感觉自己有影响力，会驱动学习动机。
二〇一六年美国政府宣布将蜜蜂列入保育名单。密西根州伯明瀚科文顿中小学（Birmingham Covington School）的五、六年级学生，在「蜜蜂」专题中，找到学科学可以拯救濒临绝种生物的力量。
学生共同研读相关报导，找出「农民喷洒太多农药，也杀死了蜜蜂」等关键因素；感受到「蜜蜂绝种，无法授粉，影响农作物产量，将没食物可吃」的危机。他们穿起防护衣去养蜂场，观察蜂巢板；最后架起保护蜜蜂的网站，制作活动看板，向社区大人小孩宣导蜜蜂对环境的重要性。
「我更得好好充实对蜜蜂和环境的知识，才能说服别人采取保护行动，」一个男孩说。参与专题的语文老师观察，「孩子学到的远远大过科学内容，他们知道自己可以推动改变。」
五感学习
看似艰深的数理科目，融合艺术元素，帮助孩子跨越对科学的抗拒，更愿意学。
纽约534中学和哥伦比亚大学资讯科学教授合作，发展「照相机」专题。八年级学生不仅要用相机拍照，更要自己组装出一台相机。
用意在以相机为饵，引导孩子进入光学、精密机械等看来比较困难的领域。「要把相机三十八种小零件组装好，只有一种方法，但是拍照、以及诠释一张照片，却有无限种方式，」534中学老师詹姆斯（Jerry James）巧妙的连结艺术和科学，「一方面你要很有逻辑，另一方面，你又必须拥有想象力。」
STEAM素养教育需要的资源、专业、政策的连结，也挑战大人的想像力。
看似天马行空的整合，背后是各科目老师的专业合作，在每一个阶段，设计学习框架，透过不断抛出问题，帮助孩子学习知识，并立刻练习应用。更可以联合校外专家，提供学生另一种学习典范。
STEAM素养教育，帮助每一个孩子找到自己的航道。大人必须跨出舒适圈，成为那艘前导火箭。