從STEM到STEAM，以“A”打造未來人才

黃宇

STEM教育是美國提升和保持國家綜合實力的革新性舉措，提倡將教育課程中科學、技術、工程和數(shù)學相關內(nèi)容進行整合。目前，STEM教育可以認為是跨學科培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)，即在學科融合與交叉過程中，培養(yǎng)學生解決現(xiàn)實問題的創(chuàng)造性思維和動手實踐能力的教育模式。

自1986年美國國家科學委員會在《本科的科學、數(shù)學和工程教育》報告中首次提出綱領性建議之后，STEM教育引起了國際教育界的共同關注和持續(xù)跟進。很多國家都認識到，STEM教育可以使國家的經(jīng)濟更有競爭力。因此，各國紛紛在基礎教育和高等教育領域推進STEM相關學科的發(fā)展。

雖然政策有力、需求旺盛，但調(diào)查顯示，世界范圍內(nèi)只有很少一部分學生愿意從事STEM相關職業(yè)。在新加坡的一項調(diào)研中，只有9%—18%的人選擇物理、數(shù)學、科學等相關職業(yè)，大部分人選擇了銀行及服務業(yè)。在馬來西亞，中學選修STEM課程的人數(shù)持續(xù)下降;在13至17歲的女孩中，只有9%對STEM相關職業(yè)感興趣。許多國家的學生在小學階段對 STEM課程還比較感興趣，但到了中學階段就失去了對相關課程的關注。

如此背景下，STEM 教育必須做出正確的調(diào)整和設計，真正激發(fā)學生興趣。在早期發(fā)展階段，STEM 教育更多專注于一系列純科學的項目內(nèi)容，傾向于運用純粹的科學技術手段來完成項目任務。然而，人們發(fā)現(xiàn)有些項目可以結合設計元素，把功能和形式結合起來，從而把“藝術”和“科學”結合起來。2006年，美國弗吉尼亞理工大學的 G.Yakman 在STEM教育的基礎之上提出了STEAM教育，即將藝術（Arts）融入STEM教育中，強化學生的藝術熏陶和人文底蘊，從而揭開了 STEAM 教育的序幕。

“A（Arts）”的元素可以幫助學習者從更多視角認識不同學科間的聯(lián)系，提高自身綜合運用知識解決現(xiàn)實問題的能力。實際上，這里的“A”不僅僅指藝術類，而是泛指各類人文藝術學科，包括社會研究（social studies）、語言（language）、形體（physical）、音樂（musical）、美術（fine）和表演（performing）等。通過對STEAM課程的觀察、實踐與文獻研究，國內(nèi)學者陳怡倩認為，“A”的六個視角分別是：外顯的美、設計思維、大藝術概念、視覺化、美感素養(yǎng)、藝術性詮釋。

與STEM教育面向結果的目標不同，STEAM教育更多是面向過程的。美國學者安德魯·華生（Andrew D. Watson）等人認為，人文藝術提供了個體生存發(fā)展所必需的能力和工具，例如模式識別、觀察想象、理解創(chuàng)造等。二者的結合可以幫助個體開展批判性、創(chuàng)造性和合作性的思考，對以下四種能力的形成具有積極意義——

創(chuàng)造力（Creative Ability）?？茖W傾向于收斂思維，而人文藝術傾向于發(fā)散思維。當收斂思維與發(fā)散思維相結合時，能夠促進個體的創(chuàng)造性思考，進而發(fā)展出高階的問題解決思維。從本質(zhì)上講，將人文藝術引入STEM教育的最大影響是將創(chuàng)造性思維引入學習過程，從而提升教育的創(chuàng)新能力。美國學者Lamore等人對多名有藝術愛好的科學家進行調(diào)研，在了解他們的藝術活動對科學工作所起的作用后指出，藝術能夠幫助他們擁有更好的協(xié)調(diào)能力、工具使用能力、合作能力以及創(chuàng)造能力。

理解力（Understanding Ability）。人文藝術能夠幫助學生形象化學習內(nèi)容，更好地理解科學概念，并使之保持興趣、持續(xù)探索。美國的Sousa和Pilecki的研究發(fā)現(xiàn)，人文藝術允許更多的主觀情感參與創(chuàng)作。通過對人文藝術的學習和體驗，學生能夠理解不同的價值觀，及在其影響下作品創(chuàng)作的過程，從而促進個體在認知、情感和理解方面的發(fā)展。美國學者Spelke調(diào)查了音樂、非音樂、運動及其他藝術形式的訓練對5—18歲兒童和青少年在數(shù)學概念理解方面的影響，發(fā)現(xiàn)空間理解和幾何推理能力與音樂培訓具有顯著的正相關性;不同藝術形式對于數(shù)學理解的影響也不同，如視覺藝術訓練的學生在幾何推理部分要優(yōu)于音樂訓練的學生。

審辯力（Critical Ability）。審辯力即批判性思維能力，強調(diào)邏輯清晰且嚴密的思考，是運用多重推理方法對某一論斷進行證實或者證偽的審辯過程，主要包括質(zhì)疑批判、分析論證、綜合生成和反思評估等要素。美國研究人員Mostafa使用審辯式思維測試問卷對30名高中生進行對照組和實驗組數(shù)據(jù)采集，結果證明，增加課程中的藝術教育實踐對提高學生的審辯思維能力非常有效。

學習力（Learning Ability）。終身學習是個體適應技術飛速革新的現(xiàn)代社會的唯一出路，這就要求個體須具備強大的學習力。提升學生的學習興趣有助于集中學習注意力、激發(fā)學習熱情，最終實現(xiàn)學習力的發(fā)展。美國的Wootton指出，藝術可以為學習提供快樂，音樂、繪畫、戲劇及舞蹈等藝術形式，都有助于培養(yǎng)孩子對學習的熱情。另一項來自美國學者Betts的研究也發(fā)現(xiàn)，藝術不但能提高學生的自我效能感，同時能提升學生學習的積極性，增加他們堅持學習的信心。美國的Posner利用問卷調(diào)查、臨床測試以及訪談等混合研究方法發(fā)現(xiàn)，在人文藝術科目的學習中，學生與解決問題有關的大腦部分會變得越來越活躍，從而提高學生的注意力以及對任務的認知。

必須在人才培養(yǎng)的過程中融合科學主義和人文主義，早已是許多杰出思想家和科學家的共識。諾貝爾獎獲得者范·特·霍夫曾經(jīng)說過，真正的科學想象力源自科學之外的創(chuàng)造性活動，并得到這些活動的支持。愛因斯坦也認為：“在達到一定的高技術水平后，科學和藝術在美學、可塑性和形式上趨于融合。最偉大的科學家也是藝術家?！?/p>

從技術實用的角度看，STEM教育相關學科需要具備人文藝術的思維方式，最終才能生產(chǎn)出具有美感的、能夠吸引消費者的商業(yè)產(chǎn)品。在科學家和工程師的教育中融入人文藝術的思維，可以提高他們創(chuàng)造相關產(chǎn)品和服務的能力。從理論應用的角度來看，工程其實是一個利用技術、基于數(shù)學和科學的創(chuàng)造力及邏輯的實際應用，工程師們則把富有想象力的概念轉化成現(xiàn)實。

在STEAM教育中，按照思維的自由發(fā)散程度，涵蓋如下活動：創(chuàng)造，即產(chǎn)生不考慮實用性或實施可能性的新想法、方法或行動;發(fā)明，即提出具有潛在實用性的新設備、部件、工具或未有過程的想法，或源于已有的作品（改進），或是完全不同的構思（革命性的突破）;創(chuàng)新，即在具體情境下產(chǎn)生某種具有實用性的想法，把想法應用于實踐;實現(xiàn)，即以最低的成本（包括失敗成本）設計和制造出有用的特性和功能;控制，即確保過程在整個生命周期內(nèi)穩(wěn)定、可靠、可預測，能夠生產(chǎn)出質(zhì)量一致的產(chǎn)品。

可見，STEAM教育打破了傳統(tǒng)STEM教育所鼓勵的思維過程結構化、邏輯性的流程，強化了想象力、創(chuàng)造力、問題解決、靈活思維和勇于承擔責任等人文素質(zhì)的作用。在 STEAM教育范式中，科學、技術、工程和數(shù)學學科已被當作促進人文藝術專業(yè)水平提升的橋梁。例如：光學、基礎化學和三角學基礎是提升攝影藝術水平的關鍵學習領域;在計算機圖形學或游戲設計中，需要具備數(shù)學思維、幾何和軟件編程的基礎。因此，將人文藝術納入科學、技術、工程和數(shù)學的教學中，并不會對科學、技術、工程和數(shù)學的學習有所削弱，反而讓他們變得更有吸引力，也更貼近學生。人文藝術通過讓學生以不同的方式看待世界，為STEM教育做出貢獻。

科學和人文之間曾經(jīng)存在的巨大鴻溝正在變得模糊不清，甚至這種區(qū)別會在未來消失。因此，STEAM教育可以認為是將科學主義和人文主義融合起來，模糊學科界限，強調(diào)創(chuàng)造性、跨學科、基于現(xiàn)實和真實探究的教育理念。喬布斯曾經(jīng)說，在蘋果的DNA里，只有技術本身是不夠的，必須跟人文藝術結合起來，才能讓心靈歌唱。STEAM教育不僅僅是給STEM教育增加了人文藝術的成分，它還改變了STEM教育的重點，從追求更好的考試成績轉變?yōu)榫哂懈玫乃季S質(zhì)量，從注重培養(yǎng)技術能力更強的人才轉變到培養(yǎng)更具創(chuàng)新性的勞動力。

新加坡教育部部長黃志明在一次演講中提道：“我們要培養(yǎng)年輕一代學會如何提出問題，而不僅是會回答問題，為未來創(chuàng)造新的機遇。還要幫助他們建立一套健全的價值觀，使他們具有堅強的意志和韌性?！睘閷崿F(xiàn)這一目標，STEAM教育必須從工業(yè)和高等教育領域延伸到基礎教育領域;教師須接受基于項目的學習培訓，并鼓勵跨學科合作;學生需要接觸現(xiàn)實世界的問題，學會應用知識探索多重解決方案;實業(yè)界需要鼓勵和支持學校教育的這些變化。否則，缺乏人文藝術基礎的STEM教育，無法真正培養(yǎng)出未來社會需要的人才。

（作者系北京師范大學國際與比較教育研究院副教授）

責任編輯：曹霽