美國STEAM教育的框架、特點(diǎn)及啟示*

魏曉東 于 冰 于海波

(教育部人文社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究基地東北師范大學(xué)中國農(nóng)村教育發(fā)展研究院，吉林 長春 130024)

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美國STEAM教育的框架、特點(diǎn)及啟示*

魏曉東 于 冰 于海波

(教育部人文社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究基地東北師范大學(xué)中國農(nóng)村教育發(fā)展研究院，吉林 長春 130024)

近年來，美國在推進(jìn)基礎(chǔ)教育改革的過程中，不斷提高對STEAM教育的重視程度，甚至將其視為一種國家戰(zhàn)略。通過STEAM教育，可以培養(yǎng)學(xué)生以學(xué)科整合的方式認(rèn)識(shí)世界，運(yùn)用跨學(xué)科的思維解決現(xiàn)實(shí)問題，提升他們的邏輯思維能力和問題解決能力，使其成為具有STEAM素養(yǎng)的高質(zhì)量人才。STEAM教育在世界范圍內(nèi)迅速展開，必將推動(dòng)基礎(chǔ)教育的重大變革。梳理STEAM教育的產(chǎn)生背景，分析STEAM教育的框架，總結(jié)STEAM教育的特點(diǎn)可以為我國基礎(chǔ)教育改革帶來有益啟示。

STEAM教育；項(xiàng)目學(xué)習(xí)；基礎(chǔ)教育

創(chuàng)新是一個(gè)國家和民族永葆生機(jī)的不竭動(dòng)力。目前，一種培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的教育新范式——STEAM教育，逐漸走進(jìn)人們的視野，即將成為知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的一種全球性教育戰(zhàn)略。新媒體聯(lián)盟《地平線報(bào)告》(2015基礎(chǔ)教育版)認(rèn)為未來1至2年，STEAM教育將成為世界基礎(chǔ)教育發(fā)展的新趨勢。STEAM是科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)、藝術(shù)(Arts)和數(shù)學(xué)(Mathematics)的簡稱，它是由美國政府提出的STEM教育戰(zhàn)略衍生而來，最初只有科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門，后來加入藝術(shù)，成為包容性更強(qiáng)的跨學(xué)科綜合教育。STEAM教育旨在打破學(xué)科領(lǐng)域的界限，倡導(dǎo)基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方式，強(qiáng)調(diào)體驗(yàn)性和實(shí)踐性，是一種新的教育理念和學(xué)習(xí)方法。STEAM教育發(fā)源于美國，自20世紀(jì)90年代以后，逐漸風(fēng)靡韓國、英國等國家和地區(qū)。

一、STEAM教育的產(chǎn)生背景

早在1986年，美國國家科學(xué)委員會(huì)(National Science Board,簡稱NSB)就發(fā)布了報(bào)告《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》(Undergraduate Science, Mathematics and Engineering Education)，這被視為提倡STEM教育的開端(NSB,1986)。

2005年10月，由美國國家科學(xué)院(National Academy of Science,簡稱NAS)、國家工程院(National Academy of Engineering,簡稱NAE)、醫(yī)學(xué)科學(xué)院(Institute of Medicine,簡稱IOM)和國家研究委員會(huì)(National Research Center,簡稱NRC)聯(lián)合向美國國會(huì)呈上報(bào)告《駕馭風(fēng)暴：美國動(dòng)員起來為更加輝煌的未來》(Rising Above the Gathering Storm: Energizing and Employing America for a Brighter Economic Future)。該報(bào)告是針對美國21世紀(jì)科技教育發(fā)展的戰(zhàn)略性報(bào)告，提出了促進(jìn)STEM教育的相關(guān)建議：一是，到2010年，初、高中數(shù)學(xué)及科學(xué)課程的數(shù)量要達(dá)到現(xiàn)在的四倍；二是，每年招聘1萬名新的數(shù)學(xué)和科學(xué)教師；三是，提高25萬名數(shù)學(xué)和科學(xué)在職教師的教學(xué)技能；四是，增加STEM領(lǐng)域?qū)W士學(xué)位授予數(shù)量，并對研究生階段和職業(yè)生涯早期階段的STEM領(lǐng)域研究給予支持。報(bào)告中強(qiáng)調(diào)學(xué)生需掌握有效溝通、非常規(guī)問題解決、自我管理和系統(tǒng)思維等技能。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，STEM課程以小組活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)調(diào)查等形式來促使學(xué)生將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合，并進(jìn)一步獲取現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)所需技能，使他們成為能夠?yàn)閭€(gè)人健康、能源效率、環(huán)境質(zhì)量、資源利用和國家安全做出決策的合格公民。事實(shí)上，在經(jīng)濟(jì)、政治和文化觀念領(lǐng)域，公民需要理解和解決的各種問題，從個(gè)人問題到全球問題，都與STEM學(xué)科中的知識(shí)有顯著的聯(lián)系(Bybee R W.,2010)。

2007年8月9日，美國國會(huì)又一致通過了《國家競爭力法》，全稱《創(chuàng)造機(jī)遇，顯著提升美國科技教育領(lǐng)域優(yōu)勢地位》(America Creating Opportunities to Meaningfully Promote Excellence in Technology, Education, and Science,簡稱America Competes)。該法案強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新需要雄厚的研發(fā)投入和對STEM教育計(jì)劃的切實(shí)執(zhí)行，批準(zhǔn)在2008年到2010年期間為聯(lián)邦層次的STEM研究和教育計(jì)劃投資433億美元，包括用于學(xué)生和教師的獎(jiǎng)學(xué)金、津貼計(jì)劃資金以及中小企業(yè)的研發(fā)資金。該法案還要求把美國國家科學(xué)基金增加到220億美元，除自然科學(xué)和工程的研究資金外，重點(diǎn)用于獎(jiǎng)學(xué)金支持計(jì)劃、幼兒園到12年級(jí)(K-12)階段的STEM師資培訓(xùn)和大學(xué)層面的STEM研究計(jì)劃。2007年10月30日，美國國家科學(xué)委員會(huì)再次發(fā)布報(bào)告《國家行動(dòng)計(jì)劃：應(yīng)對美國科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育系統(tǒng)的緊急需要》(A National Action Plan for Addressing the Critical Needs of the U. S. Science, Technology, Engineering, and Mathematics Education System)(NSB，2007)。該報(bào)告提出希望將STEM教育從本科延伸到中小學(xué)教育階段。

2009年，美國時(shí)任總統(tǒng)奧巴馬提出了教育創(chuàng)新運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)調(diào)美國將優(yōu)先發(fā)展STEM，決心把美國科學(xué)和數(shù)學(xué)教育的排名從中間位置提高到世界前列。此后，美國聯(lián)邦投入了大量資金，用以支持幼兒園到12年級(jí)(K-12)階段和高等教育階段的STEM教育研究。美國各州也紛紛采取了促進(jìn)STEM教育發(fā)展的有效措施，包括創(chuàng)建全州STEM教育網(wǎng)絡(luò)、成立區(qū)域STEM中心、創(chuàng)辦STEM高中、啟動(dòng)幼兒園到8年級(jí)(K-8)階段學(xué)生計(jì)劃項(xiàng)目、加強(qiáng)教師專業(yè)發(fā)展，類似情況還出現(xiàn)在許多其他的發(fā)達(dá)國家。

2009年，卡耐基基金會(huì)報(bào)告《機(jī)會(huì)平等》(Opportunity Equation)建議重點(diǎn)采取以下四方面的措施來解決STEM人才危機(jī)：為全美學(xué)生提供更高水平的數(shù)學(xué)和科學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容；建立更少、更清晰的數(shù)學(xué)和科學(xué)學(xué)科的公共標(biāo)準(zhǔn)，使其與評估標(biāo)準(zhǔn)一致性更高；通過更好的學(xué)校和管理系統(tǒng)的支持，提高教師教學(xué)和專業(yè)學(xué)習(xí)水平；設(shè)計(jì)新的學(xué)校和相關(guān)系統(tǒng)，保證學(xué)生的數(shù)學(xué)和科學(xué)學(xué)習(xí)更有效。

在加強(qiáng)對STEM教育重視的同時(shí)，社會(huì)上對增加人文藝術(shù)教育的呼聲越來越強(qiáng)烈，人文藝術(shù)不僅能夠增加STEM的趣味性，更重要的是有益于培養(yǎng)全面發(fā)展的未來社會(huì)合格公民。2010年美國維吉尼亞科技大學(xué)學(xué)者格雷特·亞克門(Georgette Yakman)第一次提出將A(藝術(shù))納入到STEM中，A廣義上包括了美術(shù)、音樂、社會(huì)、語言等人文藝術(shù)學(xué)科。

整合的STEAM教育不僅可以促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展，還可以促進(jìn)他們的情感和精神境界的提升，增強(qiáng)他們的批判思維和問題解決能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造力。在美國，STEAM教育已經(jīng)被認(rèn)為是幼兒園到12年級(jí)(K-12)階段的一個(gè)重要的國家教育改革戰(zhàn)略，STEAM教育為各學(xué)科的整合提供了有力支持和幫助。

二、STEAM教育的框架分析

STEAM教育是在STEM的基礎(chǔ)上加入A(藝術(shù))。藝術(shù)與STEM的各個(gè)領(lǐng)域緊密相關(guān)，藝術(shù)的廣泛性使得STEM中各領(lǐng)域的形態(tài)都發(fā)生了變化。數(shù)學(xué)和藝術(shù)有著從古埃及的黃金比例到現(xiàn)代分形藝術(shù)的悠久歷史關(guān)系。藝術(shù)家和科學(xué)家相似的地方更多。工程和藝術(shù)有許多直接的聯(lián)系，如建筑工程和工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。藝術(shù)和技術(shù)之間的聯(lián)系也正變得越來越重要。例如，美國蘋果公司在癡迷藝術(shù)設(shè)計(jì)的史蒂夫·喬布斯(Steve Jobs)指導(dǎo)下，創(chuàng)造出引人注目的蘋果產(chǎn)品(Chung, C. C. J,2014)。

(一)STEAM教育的基本框架

美國維吉尼亞科技大學(xué)學(xué)者格雷特·亞克門(Georgette Yakman)在2010年提出了STEAM學(xué)科整合的教育框架(見圖1)，將多個(gè)學(xué)科連接起來，以跨學(xué)科的方式指導(dǎo)教學(xué)，形成了一個(gè)金字塔的形狀，共有五層(Yakman, G.,2010)。

圖1 STEAM教育框架 來源：http://www.steamedu.com

在這個(gè)框架中，金字塔的最頂層是通識(shí)水平，這一水平代表的是最終的教育目標(biāo)。通識(shí)教育是全面素質(zhì)的教育，它的宗旨是使學(xué)生在廣泛的領(lǐng)域中能夠掌握必要的知識(shí)，能夠與他人在比較高的層次上交流。通識(shí)教育和全人教育密切相關(guān)，也正因?yàn)檫@樣，金字塔頂層和終身教育相互聯(lián)系。金字塔的第二層為綜合水平，這一水平主要是將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)融合成跨學(xué)科的STE@M教育(藝術(shù)與STEM相互作用，決定了其發(fā)展方向，因此STEAM表示成了ST∑@M)，鼓勵(lì)學(xué)生通過跨學(xué)科的方式去發(fā)現(xiàn)和解決問題，主要采取的是主題式教學(xué)。金字塔的第三層是多學(xué)科水平，這一水平是將藝術(shù)滲透到科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四個(gè)學(xué)科中。將藝術(shù)滲透到STEM教育中，這樣的模式使得學(xué)生接受的STEM教育有了情感的融入和美的追求。金字塔的第四層是具體學(xué)科水平，這一水平主要探討了科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)學(xué)科相互之間的聯(lián)系。金字塔的第五層是具體課程水平，這一水平主要是科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等學(xué)科的相關(guān)課程(趙慧臣, 陸曉婷，2016)。例如，工程學(xué)科包括了電氣工程、化學(xué)工程、機(jī)械工程、工業(yè)工程、海洋工程、環(huán)境工程、流體工程和土木工程等。

STEAM教育框架將富有創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)過程作為教育核心，以學(xué)科整合的方式將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和藝術(shù)五門學(xué)科聯(lián)系起來，強(qiáng)調(diào)了知識(shí)與現(xiàn)實(shí)世界的相互聯(lián)系，鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手去探索。STEAM教育倡導(dǎo)的是一種新型教育理念，嘗試為教育者提供新的教學(xué)模式，為教育教學(xué)實(shí)踐提供指導(dǎo)。

(二)STEAM教育的五個(gè)學(xué)科構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體

STEAM教育打破了數(shù)學(xué)、科學(xué)、技術(shù)、工程和藝術(shù)五個(gè)學(xué)科領(lǐng)域之間的壁壘，將它們進(jìn)行跨學(xué)科整合，將這五個(gè)學(xué)科的知識(shí)融合成一個(gè)有機(jī)的整體，以整合的教學(xué)方式解決真實(shí)的問題，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維和創(chuàng)造力。STEAM教育的五個(gè)學(xué)科之間并不是相互獨(dú)立的，也不是簡單地進(jìn)行疊加，而是形成一個(gè)相互聯(lián)系、融會(huì)貫通的整體，每個(gè)學(xué)科在STEAM中都具有舉足輕重的作用。

1.數(shù)學(xué)是STEAM各領(lǐng)域的基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)是研究數(shù)量、圖形、結(jié)構(gòu)和空間形式的科學(xué)。數(shù)學(xué)是社會(huì)建構(gòu)的基本元素，是其他領(lǐng)域研究的“必需品”。數(shù)學(xué)不僅是一門基礎(chǔ)學(xué)科，也是一門有著多種變化途徑的理論分支，還是自然科學(xué)的一個(gè)組成部分。對于各類學(xué)習(xí)者而言，掌握數(shù)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)有關(guān)理論及其應(yīng)用很有必要。因此，數(shù)學(xué)是STEAM各領(lǐng)域的基礎(chǔ)(Yakman, G., & Lee, H.,2012)。2.科學(xué)是STEAM的重要組成元素。科學(xué)提出關(guān)于自然的問題，并以基于實(shí)證的、解釋的方式給出答案。STEAM教育中的科學(xué)教育以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為主要目標(biāo)。隨著當(dāng)代社會(huì)的迅速發(fā)展，每一個(gè)未來的合格公民都需要具有科學(xué)素養(yǎng)，能夠運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和科學(xué)方法做出基于證據(jù)的決策，并為社會(huì)的發(fā)展做出積極的努力(Ge, X., Ifenthaler, D., & Spector, J. M.，2015)。3.技術(shù)是支持STEAM教育的工具。技術(shù)是人們適應(yīng)生存要求、滿足自我需要的手段。一方面，技術(shù)是幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的有效工具；另一方面，教師也運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。例如，移動(dòng)設(shè)備作為技術(shù)的一種形式，支持STEAM課程的學(xué)習(xí)和教學(xué)，包括創(chuàng)造性知識(shí)表征，幫助執(zhí)行和做出決策，促進(jìn)個(gè)性化。4.工程是STEAM活動(dòng)中解決實(shí)際問題的途徑。工程以新產(chǎn)品和新工藝的形式給出滿足人類需求和愿望的解決方案。工程不僅是STEAM教育的表現(xiàn)形式和實(shí)踐結(jié)果，更是貫穿STEAM教學(xué)活動(dòng)始終解決實(shí)際問題的有效視角和途徑。因此，STEAM課程中的工程學(xué)，能夠促使學(xué)生發(fā)現(xiàn)更先進(jìn)的解決問題的方法。5.藝術(shù)促進(jìn)了STEAM各領(lǐng)域的發(fā)展。這里的藝術(shù)包括美術(shù)、音樂、社會(huì)、語言等人文藝術(shù)。STEAM教育中，融入藝術(shù)主要是為了促進(jìn)STEM各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。Sousa和Pilecki指出許多科學(xué)家、數(shù)學(xué)家和工程師使用從藝術(shù)中借來的“技能”作為科學(xué)研究的工具(Sousa, D. A., &Pilecki, T.,2013)。STEAM課程中增加藝術(shù)內(nèi)容能發(fā)展個(gè)體未來職業(yè)所需的各項(xiàng)能力，為他們應(yīng)對復(fù)雜和多樣的變化做準(zhǔn)備。

三、STEAM教育的主要特點(diǎn)

STEAM教育可以使學(xué)生在更廣闊的視野上了解各種知識(shí)和技能是如何與真實(shí)世界相互聯(lián)系的，這對于提高民族整體素質(zhì)和國家綜合實(shí)力具有重要的作用。近年來，STEAM教育越來越受到我國教育界的關(guān)注，分析STEAM教育的特點(diǎn)可以幫助我們更深入地把握STEAM教育的具體內(nèi)涵和樣態(tài)。

(一)以項(xiàng)目為中心培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力

對21世紀(jì)教育者而言，基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)(Project-based learning,簡稱PBL)已經(jīng)成為實(shí)施教育的有效手段。PBL教學(xué)方法擁有以下特點(diǎn)：1.學(xué)生擁有自主選擇權(quán)；2.學(xué)習(xí)風(fēng)格具有多樣性；3.以學(xué)習(xí)目標(biāo)作為導(dǎo)向；4.學(xué)習(xí)具有時(shí)間管理屬性；5.學(xué)習(xí)需要激發(fā)學(xué)生原有的好奇心。PBL教學(xué)方法使得學(xué)生的技能朝向目標(biāo)設(shè)定的方向發(fā)展(Rabalais, M. E.,2014)。

STEAM教育以項(xiàng)目學(xué)習(xí)為主要學(xué)習(xí)方式。美國項(xiàng)目引路(Project Lead The Way,簡稱PLTW)機(jī)構(gòu)是STEAM教育的活動(dòng)提供者，它主要為K-5、初級(jí)中學(xué)和高級(jí)中學(xué)的學(xué)生提供學(xué)習(xí)資源和技術(shù)。PLTW共有24個(gè)跨學(xué)科的模塊，能夠吸引學(xué)生參與到跨學(xué)科活動(dòng)中，激發(fā)學(xué)生終身對計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域進(jìn)行探究的熱情，鼓勵(lì)學(xué)生們自己設(shè)計(jì)項(xiàng)目，不斷地去發(fā)現(xiàn)問題，合作解決問題，從而不斷構(gòu)建自己的知識(shí)體系，讓他們感覺到學(xué)習(xí)和玩一樣輕松，在玩中培養(yǎng)他們問題解決能力和創(chuàng)新能力。通過這種實(shí)際體驗(yàn)，使學(xué)生找到自己感興趣的領(lǐng)域，并愿意未來長期從事相關(guān)職業(yè)(PLTW,2016)。

(二)以教育信息化手段促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)

STEAM課程通過教育信息化手段，來促進(jìn)學(xué)生對STEAM知識(shí)的理解，從而促使其進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。其中一個(gè)典型的教學(xué)策略是可視化表征。知識(shí)的可視化表征促進(jìn)了信息的傳遞、知識(shí)的建構(gòu)和問題的解決。其中的一個(gè)例子是為科學(xué)和數(shù)學(xué)設(shè)計(jì)的互動(dòng)仿真程序PhET。這個(gè)程序由諾貝爾獎(jiǎng)獲得者卡爾·威復(fù)于2002年創(chuàng)立，PhET互動(dòng)仿真程序計(jì)劃由科羅拉多大學(xué)的團(tuán)隊(duì)專項(xiàng)運(yùn)營，旨在創(chuàng)建免費(fèi)的數(shù)學(xué)和科學(xué)互動(dòng)程序。PhET是基于拓展性教育的相關(guān)研究并且激勵(lì)學(xué)生在直觀的、游戲化的環(huán)境中進(jìn)行探索和發(fā)現(xiàn)。PhET將抽象和復(fù)雜的科學(xué)現(xiàn)象通過可視化方式展現(xiàn)給學(xué)生，并且為他們提供與可視物體互動(dòng)的機(jī)會(huì)?？梢暬碚鞑粌H吸引學(xué)生的注意力，還幫助他們識(shí)別錯(cuò)誤概念并促進(jìn)他們對概念的深入理解(Ge, X., Ifenthaler, D., & Spector, J. M.,2015)。

(三)在從“我”到“我們”的角色轉(zhuǎn)變中實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)合作

在STEAM活動(dòng)中，學(xué)生們通過合作來把控項(xiàng)目的進(jìn)度，因此，他們的角色需要從我(單獨(dú)的學(xué)生)轉(zhuǎn)換到我們(活動(dòng)的參與者)。教師和學(xué)生一樣，在工作人員身份上，他們感受到了從我到我們的角色轉(zhuǎn)變。他們有了合作教學(xué)的機(jī)會(huì)，互相交流觀點(diǎn)，執(zhí)行更高效的共同教學(xué)計(jì)劃，使用多樣化的教學(xué)方法，并且在角色上變成了學(xué)習(xí)者的幫助者。通過這種組合的任務(wù)和工作方式，教師能夠更深入和更廣泛地了解學(xué)生，能夠?qū)W(xué)習(xí)目標(biāo)和教學(xué)目標(biāo)與多樣的學(xué)習(xí)者相互匹配，能夠?qū)ふ业綄W(xué)生感興趣的教學(xué)主題(STEAM Education,2016)。

四、推進(jìn)STEAM教育的實(shí)踐舉措

STEAM教育理念提出以后，受到美國政府和教育界的歡迎，他們?yōu)榻處熖峁┝嗽S多與STEAM相關(guān)的培訓(xùn)資源和項(xiàng)目，美國的一些高等教育機(jī)構(gòu)還研發(fā)和實(shí)施了STEAM課程，并逐漸將其推廣到從幼兒園到12年級(jí)(K-12)階段學(xué)生的教育實(shí)踐中。下面我們以美國幾個(gè)典型的STEAM項(xiàng)目為代表，來管窺美國推進(jìn)STEAM教育的具體辦法和措施。

(一)將結(jié)合了藝術(shù)的校外科技活動(dòng)項(xiàng)目引入課堂

美國卡耐基梅隆大學(xué)機(jī)器人研究所(The Robotics Institute, Carnegie Mellon University)研制了Arts & Bots，這是一種以工藝為基礎(chǔ)的機(jī)器人制作程序，它提供的技術(shù)服務(wù)專注于提高幼兒園到12年級(jí)(K-12)階段學(xué)生的表達(dá)能力和創(chuàng)造能力。機(jī)器人項(xiàng)目開始于2006年，起初是一個(gè)校外科技活動(dòng)項(xiàng)目，后來調(diào)查發(fā)現(xiàn)女生參與STEM項(xiàng)目的興趣在七年級(jí)和八年級(jí)顯著下降。為了吸引更多女中學(xué)生的參與，研究人員努力將藝術(shù)融入到項(xiàng)目中，以增加其趣味性和創(chuàng)造性。Arts & Bots提供課程和一個(gè)工具包，包括工藝材料、靈活的機(jī)器人硬件組件和一個(gè)定制的軟件環(huán)境，賦予學(xué)生創(chuàng)造有形的交互式機(jī)器人模型的條件。研發(fā)人員還開發(fā)“藝術(shù)博物館”作為教師的教學(xué)工具，通過與教師合作，培訓(xùn)他們使用Arts & Bots硬件和軟件，并使教師通過編寫自己的課程成為課程創(chuàng)新者。自2010年以來，Arts & Bots項(xiàng)目已被引入美國賓夕法尼亞州和西弗吉尼亞州的21個(gè)學(xué)區(qū)(Hamner, E., & Cross, J.,2013)。

(二)實(shí)施整合了藝術(shù)與工程的實(shí)踐課程

為了改變過去以教師為中心的教學(xué)模式，以及學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)所需技能之間不匹配的狀況，美國喬治亞理工學(xué)院(Georgia Institute of Technology)為本科生提供了以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為基礎(chǔ)的整合了藝術(shù)和工程的課程。該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是由美國國家科學(xué)基金會(huì)的創(chuàng)意IT資助計(jì)劃資助的一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目。課程在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，學(xué)生可以從事藝術(shù)項(xiàng)目、工程項(xiàng)目或兩者之間的工作。課程的主要目標(biāo)是通過讓他們有意識(shí)地利用相關(guān)的技能，在藝術(shù)和工程學(xué)中形成他們的創(chuàng)造性見解，從而提高學(xué)生的創(chuàng)造能力。該課程的結(jié)構(gòu)是讓學(xué)生制作一個(gè)工件，制作過程包括“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-構(gòu)建-提出-分析-展示-制作”等環(huán)節(jié)，這個(gè)過程在學(xué)期期間重復(fù)三次。第一階段，是學(xué)生通過課堂活動(dòng)，分小組設(shè)計(jì)和建構(gòu)他們所選擇的一個(gè)工件。第二階段，是學(xué)生將構(gòu)建出的工件以演示文稿的形式展示給同學(xué)和教師，在此期間學(xué)生們可以獲得教師和同學(xué)們的建議與反饋；第三階段，是學(xué)生綜合使用藝術(shù)和工程實(shí)踐的試運(yùn)行階段，也就是動(dòng)手制作工件。由于該課程需要學(xué)生具備一些經(jīng)驗(yàn)、一般性知識(shí)和專門知識(shí)，因此，該課程將會(huì)對幼兒園到12年級(jí)(K-12)階段學(xué)生所接受的正規(guī)教育的課程起到引領(lǐng)作用(Fantauzzacoffin, J., Rogers, J. D., & Bolter, J. D.,2012)。

(三)為教師提供豐富的培訓(xùn)資源與項(xiàng)目

美國啟動(dòng)了多項(xiàng)相關(guān)的教師培訓(xùn)項(xiàng)目并開發(fā)了豐富的教師培訓(xùn)資源。教師頻道(the Teaching Channel)有大量在詩句藝術(shù)中整合技術(shù)應(yīng)用的視頻資源。視頻通過應(yīng)用定格動(dòng)畫和虛擬藝術(shù)項(xiàng)目來吸引那些存在學(xué)習(xí)困難的學(xué)生(NMC，2015)。1997年，美國UTeach教師教育項(xiàng)目首創(chuàng)于德克薩斯州大學(xué)，旨在為美國培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)的中學(xué)科學(xué)、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)教師。2014年秋季，美國有五所大學(xué)啟動(dòng)了UTeach計(jì)劃，國家獎(jiǎng)勵(lì)每所大學(xué)145萬美元，這五所大學(xué)分別是德雷克賽爾大學(xué)(Drexel University)、佛羅里達(dá)國際大學(xué)(Florida International University)、俄克拉荷馬州立大學(xué)(Oklahoma State University)、阿拉巴馬大學(xué)伯明翰分校(the University of Alabama at Birmingham)和馬里蘭大學(xué)帕克分校(the University of Maryland at College Park)。這五所大學(xué)以本科生教師資格培養(yǎng)為主題，形成了現(xiàn)在的理科教育優(yōu)秀教師項(xiàng)目，未來將會(huì)培養(yǎng)更多的優(yōu)質(zhì)理科教師(USNews,2014)。2015年12月，美國教育部發(fā)布“2016國家教育技術(shù)規(guī)劃”。該規(guī)劃要求學(xué)校中心設(shè)計(jì)教師培訓(xùn)項(xiàng)目，將技術(shù)課程從原有的一節(jié)技術(shù)課程轉(zhuǎn)變?yōu)榭墒菇處熒钊脒\(yùn)用技術(shù)的教師職前培訓(xùn)課程。

五、STEAM教育對我國基礎(chǔ)教育課程與教學(xué)改革的啟示

STEAM教育在風(fēng)靡世界的同時(shí)，也越來越受到我國教育界的關(guān)注和重視。2015年9月，教育部發(fā)布《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見(征求意見稿)》，提出學(xué)校要探索STEAM教育。美國STEAM教育的理念具有很強(qiáng)的前瞻性，很多推進(jìn)措施也具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，對我國基礎(chǔ)教育改革具有如下幾個(gè)方面的啟示。

(一)加強(qiáng)課程融合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力

STEAM教育的核心理念是跨學(xué)科融合。學(xué)生參與STEAM不是為了具有單一領(lǐng)域的素養(yǎng)，而是綜合運(yùn)用學(xué)科知識(shí)，創(chuàng)造性地解決問題，成為對全球化社會(huì)具有適應(yīng)能力的終身學(xué)習(xí)者。將有關(guān)聯(lián)的學(xué)科之間進(jìn)行課程整合，有利于學(xué)生理解和應(yīng)用知識(shí)，學(xué)會(huì)運(yùn)用高階思維能力去轉(zhuǎn)換各個(gè)學(xué)科間的知識(shí)，有利于發(fā)展學(xué)生的探究能力、實(shí)踐能力、思維能力和整合能力等，從而使學(xué)生具有創(chuàng)造性思維能力。具有創(chuàng)造性思維能力的學(xué)生學(xué)習(xí)效率更高，因?yàn)樗麄冎廊绾慰缭皆掝}去思考，從而理解學(xué)科間的聯(lián)系。

(二)創(chuàng)新教學(xué)方式，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)

2016年9月,《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》總體框架正式發(fā)布。學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，主要指學(xué)生應(yīng)具備的，能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)需要的必備品格和關(guān)鍵能力?？蚣苤赋?，中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心，分為文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會(huì)參與三個(gè)方面，綜合表現(xiàn)為人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)。STEAM教育倡導(dǎo)基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)等新的教學(xué)方式，能更有效地發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，批判思維和問題解決能力，交流與合作能力等。為了推進(jìn)我國學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，應(yīng)大力創(chuàng)新教育教學(xué)方式。

(三)以問題為中心，加強(qiáng)知識(shí)與實(shí)際生活的聯(lián)系

STEAM教育把科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)知識(shí)整合在一起，以項(xiàng)目和問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生探究，從而培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)的綜合素養(yǎng)。STEAM教育強(qiáng)調(diào)將抽象知識(shí)回歸生活情景，學(xué)生們通過解決一個(gè)個(gè)趣味性強(qiáng)、具有挑戰(zhàn)性的實(shí)際問題去學(xué)習(xí)知識(shí)。通過“做中學(xué)”，實(shí)際體驗(yàn)操作過程，尋找自己感興趣的內(nèi)容。在STEAM課程中，學(xué)生根據(jù)自身的能力和興趣，既可以探究連接電路等簡單問題，也可以探究制作機(jī)器人、飛機(jī)模型等復(fù)雜問題，還可以圍繞生產(chǎn)生活中的真實(shí)問題加以探索和解決。

(四)開展協(xié)作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)

協(xié)作學(xué)習(xí)是通過小組或團(tuán)隊(duì)的形式組織學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種策略。協(xié)作學(xué)習(xí)的基本要素包括協(xié)作小組、成員、輔導(dǎo)教師和協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境。大量研究表明協(xié)作學(xué)習(xí)形式比競爭學(xué)習(xí)和個(gè)別學(xué)習(xí)兩種形式更能提高學(xué)習(xí)成績(趙建華，李克東，2000)。STEAM主要以小組的形式開展學(xué)習(xí)，例如，以小組為單位制作迷你洗衣機(jī)，學(xué)生以組內(nèi)分工協(xié)作的方式完成設(shè)計(jì)、開發(fā)、動(dòng)手操作等任務(wù)，學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)并且鍛煉動(dòng)手能力的同時(shí)，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

(五)在科技教育中融入藝術(shù)，培養(yǎng)全面發(fā)展的高素質(zhì)人才

STEM教育中加入藝術(shù)，豐富了STEM教育的內(nèi)涵。在我國隨著科技的飛速發(fā)展，科技教育越來越成為教育的重頭戲，重理工輕人文成為比較普遍的現(xiàn)象。但是藝術(shù)素養(yǎng)的高低直接影響著個(gè)人思維方式、想象能力和創(chuàng)造能力。藝術(shù)素養(yǎng)的培養(yǎng)無法一蹴而就，它是一個(gè)潛移默化的漫長過程，需要從基礎(chǔ)教育階段就開始。在科技教育中融入人文藝術(shù)，可以提高學(xué)生對美的理解水平，增加對美的體驗(yàn)?zāi)芰?，陶冶情操，啟迪心靈，樹立正確的價(jià)值觀和人生觀，成為未來全面發(fā)展的高素質(zhì)人才。

對美國STEAM教育的全面解讀，有助于我們深刻地把握STEAM教育的思想理念和實(shí)踐要求，掌握發(fā)達(dá)國家教育改革的動(dòng)態(tài)與趨勢，跟蹤國際基礎(chǔ)教育改革發(fā)展的前沿與熱點(diǎn)，拓展我國教育改革實(shí)踐的國際視野。隨著我國基礎(chǔ)教育改革進(jìn)入深水區(qū)，各學(xué)科間仍存在較大壁壘，如何在基礎(chǔ)教育階段培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、實(shí)踐能力、跨學(xué)科思維能力和創(chuàng)新能力，依然是擺在我們面前的一個(gè)難題，需要我們積極借鑒國際智慧加以分析破解。在教育全球化、多元化發(fā)展的今天，美國STEAM教育勢必會(huì)對我國基礎(chǔ)教育的變革產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用。在我國未來的基礎(chǔ)教育改革實(shí)踐中，需要以具體的課程教學(xué)為載體,開發(fā)整合不同學(xué)科中內(nèi)容相關(guān)的任務(wù)與活動(dòng)，把STEAM教育的理念落到實(shí)處；根據(jù)不同地區(qū)的教育發(fā)展情況和外部環(huán)境，有針對性地謀劃相應(yīng)的改革和實(shí)踐模式；還要加大師資培養(yǎng)與培訓(xùn)力度，使更多的教師能夠勝任STEAM教育的教學(xué)?？偠灾嵘覈竦膶W(xué)科綜合素養(yǎng)，培養(yǎng)全面發(fā)展的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才，是未來我國STEAM教育發(fā)展的重要方向。

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(責(zé)任編輯 陳振華)

10.16382/j.cnki.1000-5560.2017.04.004

教育部人文社科重點(diǎn)研究基地重大項(xiàng)目2016年度課題“農(nóng)村學(xué)校辦學(xué)形態(tài)與品質(zhì)提升”(16JJD880015)。