我國中小學STEAM教育發展的現實問題與路徑選擇*

胡 畔 蔣家傅 陳子超

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我國中小學STEAM教育發展的現實問題與路徑選擇*

胡 畔 蔣家傅 陳子超

（佛山科學技術學院人文與教育學院，廣東佛山528000）

STEAM教育作為一種培養復合型人才的跨學科整合教育模式，對提升學生創新、創造能力具有重要作用與積極意義。當前，我國中小學STEAM教育發展面臨缺乏宏觀系統規劃、師資力量薄弱、課程資源與環境建設滯后等現實問題。文章認為，高校教育技術學本科專業方向的調整改革，能夠加強中小學STEAM教育專業的師資人才培養；以工程、技術學科課程為基礎整合相關學科知識，是STEAM課程資源建設的有效途徑；依托校園創客空間建設，能夠促進STEAM教育的價值實現。

STEAM教育；創新教育；創客

當前，我國經濟社會發展正處于轉型階段，創新驅動發展已成為新的國家戰略。科技創新的關鍵在于創新人才，而創新人才培養的關鍵在于創新教育。在2016年教育部發布的《教育信息化“十三五”規劃》中，明確提出要“積極探索信息技術在‘眾創空間’、跨學科學習（STEAM教育）、創客教育等新的教育模式中的應用，著力提升學生的信息素養、創新意識和創新能力，促進學生的全面發展”。STEAM教育作為一種培養未來綜合性人才的教育模式，注重數學、科學、工程、技術等知識密集型經濟所需的基本技能與綜合能力的培養。在中小學實施STEAM教育，能夠增強學生的創新、創造能力，對于基礎教育教學改革具有重要啟示與指導意義。

一 創客運動背景下的STEAM教育

1 創客及其能力素養的構成

科技進步與知識社會發展不斷推動創新模式的嬗變。傳統的以技術發展為導向、科研人員為主體、實驗室為載體的科技創新活動，正轉向以用戶為中心、以社會實踐為舞臺、以協同和開放為特點的創新2.0模式[1]。由麻省理工學院提出的微觀裝配實驗室（Fab Lab）及其引發的全球創客浪潮，便是創新2.0模式在設計制造領域的典型表現。創客是指出于興趣與愛好把各種創意轉變為現實的人，他們以用戶創新作為核心理念，善于發現生活中的實際需求與問題，并利用工具制造出充滿創意和設計感的產品。因此，從廣義的視角來看，創客既是一種生活方式，也是一種全新的現代文化與精神理念；從狹義的視角來看，創客區別于其它社會群體的本質特點在于其獨特的創新精神與創造能力。

自創客運動在中國興起以來，國內許多城市相繼成立創客空間，并舉辦創客大賽、創客嘉年華等活動。然而，創客在我國社會群體中的比例仍然非常低。創客及創客文化的培養需要從教育出發、從基礎教育抓起。在中小學開展STEAM教育與創客教育，對于營造校園創新環境、培養大眾創新意識、提升學生創新及創造能力等都具有重要作用與積極意義。

從能力素養構成來看，在以用戶創新為主導的創新2.0時代，創客不僅要具備獨特的創新能力，還應該具有開放、自由、分享、協作的創客精神。創新能力包含創新意識、創新思維、創造技能和創新實踐四個部分[2]。其中，創新意識是指主動探索、發現及解決問題的意識與態度，它是創客開展創造、創新活動的動力源泉；創新思維又稱為創造性思維，它是創客創新能力的核心部分，具有主動性、獨創性、綜合性等特點，一般包括形象思維、求異思維、發散思維、逆向思維、邏輯思維等[3]。在具備創新意識與創新思維的基礎上，創客要將創意理念轉化為實物產品，還需要具備相應的創造技能與方法。在創新2.0時代的背景下，創客的創造技能更偏向于以工程化為導向的主題，包括電子、機械、機器人、3D打印等技術，以及運用CNC、激光切割機等工具進行傳統的金屬加工、木工及藝術創作等。創客需要綜合運用知識、技術和方法開展改變現實世界的創新實踐活動，即“將人的知識、理想、意志、倫理對象化，構建人化世界的創造性活動”[4]。創客精神是創客創新活動的動力源泉與指引，創新實踐是創客精神的具體表現。圖1表明，創客的能力素養涵蓋從抽象的情感態度到創新意識、創新思維方法，再到具體的技術手段，并最終作用于現實世界的整個過程。

圖1 創客能力與素養

2 STEAM教育與創客能力培養

創客運動的持續升溫主要源于當前經濟社會對于創新、創造人才的強烈需求。20世紀80年代，緣于對國家競爭力能否持續保持領先的危機感，美國國家科學委員會提出“STEM（Science、Technology、Engineering、Math）教育集成”的建議并發展成為國家戰略。進入21世紀，弗吉尼亞理工大學的學者Yakman將藝術（Art）作為一個重要的人文因素加入STEM教育，形成并發展為STEAM教育理念。STEAM教育綜合了各相關學科的特點，將知識的獲取、方法與工具的應用、創新生產的過程以及情感、態度進行了有機的統一，在培養學生創新思維與實踐能力的同時，體現了一種多元學科文化的融合創新[5]。《2015年地平線報告（基礎教育版）》指出，STEAM教育及創客空間將在近期（一年內）對學校教育特別是基礎教育產生重要影響。

STEAM教育涵括的每一個學科對于創新能力培養都有不同的側重：①科學是“人們關于自然、社會和思維的知識體系，其任務是揭示事物發展的規律，探求客觀真理，作為人們改造世界的指南”[6]。科學教育在為學生創新活動奠定科學基礎知識的同時，更為重要的價值在于培養學生發現問題、主動探索未知的創新意識。②技術是指根據生產實踐經驗和自然科學原理發展而成的各種工藝操作方法與技能。廣義地講，技術還包括相應的生產工具和其它物質設備[7]。技術教育主要培養學生在生產與創造過程中需要的各種技能，包括工具、設備、工藝、程序與方法等。③工程是人類改造物質自然界中完整的、全部的實踐活動和過程的總稱[8]，它是自然科學和數學理論的具體應用。工程教育作為一門實踐性很強的學科，不僅培養學生運用知識的能力，還注重學生對知識的整合與創新。④狹義上的藝術是指美術、音樂等學科，廣義上則還包括社會、歷史、語言等人文學科。人文藝術教育不僅能夠塑造人文情懷與精神理念，還能夠培養認知能力與創造力，并且能將這些能力遷移到其它領域，從而促進所有內容領域的學習[9]。⑤數學是思維的體操，其本身就是一種思維方法。數學教育能夠鍛煉學生思維的獨創性、變通性、發散性與跨越性，是培養創新思維的有效途徑。

STEAM教育是符合信息化社會的未來式教育模式，能夠有效促進工學、理學、社會學、人文學和藝術學之間的交流、合作與創新，給學生提供更為完整的知識背景，使其在系統化的知識體系中加深對每個學科內容的理解。STEAM各學科相互依托、相互影響、相互滲透，能夠促進學生獲取全面、系統的創新能力與素養。

二 我國STEAM教育發展面臨的主要現實問題

從美國實施STEM教育的經驗來看，STEM教育戰略的組織與實施需要民眾、學生及家長的積極參與，制定明確的教育目標和評價機制，培養高素質的教師，給教師提供世界一流的資源和支持等[10][11]。作為STEM教育的擴展與延伸，STEAM教育的全面實施也應該是一項由政府、學校、社會團體、公眾共同參與并協力打造的系統工程。當前，STEAM教育理念在我國尚沒有被廣泛普及，廣大教師對跨學科教學的知識內容組織、教學形式、評價方式、資源與環境建設等方面都沒有形成共識，STEAM教育的推廣與實施還存在著諸多現實問題。

1 缺乏對實施STEAM教育的宏觀規劃與清晰定位

STEAM教育在我國基礎教育領域尚處于起步階段，理論層面的研究主要是對國外經驗及相關報告的介紹與解讀；實踐層面的探索則主要集中在少數發達地區的個別中小學校，整體上缺乏宏觀系統規劃及具體實施方案。因此，在課程實施的過程中，中小學教師難以充分認識不同學科在STEAM課程體系中的價值、地位、作用及相互關系，不能真正破除學科壁壘，實現跨學科知識的內容整合與教學。另一方面，由于缺乏系統的STEAM教育評價標準，在考試仍然是當前主要教學評價機制的背景下，教師開展跨學科知識整合的積極性不強。大多數教師都只關注本學科領域內的知識內容教學，忽視了對學生解決實際問題的綜合能力進行培養，這也常常導致技術、藝術等學科教師被邊緣化。

2 缺乏STEAM課程資源與硬件環境

在我國中小學推行STEAM教育所面臨的主要問題，在于能夠給教師提供宏觀的教育理念與視野，卻難以提供具體的、可復制的實施方法與手段。對于廣大一線教師而言，STEAM教育的實施最終要以課程形式呈現出來，而課程資源與硬件環境是實施STEAM課程首先要解決的兩個問題。教材是開展課程教學的核心資源，目前國內有部分中小學教師基于技術類課程自主編寫了校本教材，但這些教材并沒有從學生的綜合能力素養出發，也并沒有科學、系統、全面地整合相關學科的教學內容與教學目標，難以稱得上真正的STEAM教育課程。此外，STEAM教育涉及工程、技術等實踐性較強的學科，課程實施需要硬件實驗環境作為支持和保障。目前，國內有少數中小學校、教師通過校園創客空間或個人工作坊開展工程、技術教育，已取得了較好的教學效果。但這類實驗室只有以教師能力特點為導向、以學校已有環境資源為依托進行構建，才能具有真正的生命力與發展的可持續性，因此很難形成可復制、可推廣的標準實施方案。

3 缺乏STEAM專業師資及其培養機制

實施STEAM教育需要一支具備創新能力與豐富學科知識，并掌握一定教學策略和方法的高素質教師隊伍。在我國當前的中小學師資培養機制中，幾乎沒有專門針對STEAM教育開設的師資培訓課程和師范專業。少數地區雖然針對中小學教師開展了專門的STEAM教育課程培訓，但由于教師本身缺乏系統的學科綜合知識與創新、創造實踐能力，這一舉措在短時期內仍然很難培養出大量合格的STEAM師資。因此，建立有效的STEAM師資培養機制，加強STEAM的師資隊伍建設，已成為我國STEAM教育發展亟待解決的關鍵問題。

三 在中小學推行STEAM教育的路徑選擇

鑒于我國中小學STEAM教育的發展現狀與面臨的實際問題，其發展必然是一個從下而上、由點到面、逐步推進的過程。培養高素質的師資隊伍是實施STEAM課程改革的關鍵，建設完整的課程資源是STEAM教育推廣普及的前提，而構建開放、自主的校園創客空間是STEAM教育社會價值實現的保障。

1 以高校教育技術學專業改革為依托，促進STEAM教育發展

STEAM教育主張綜合各相關學科的特點，將知識的獲取、方法與工具的應用、創新生產的過程以及情感、態度進行有機統一，以培養學生的創新思維與實踐能力。教育技術學作為一門交叉學科，同樣注重將教育理論、信息技術方法與藝術素養相結合，并在教育哲學與技術哲學思想指導下開展教學實踐。其課程設置不僅包括教育學、心理學、傳播學等理論類課程，還包括計算機信息技術、多媒體技術及電子技術等技術類課程，以及部分藝術基礎和數學基礎課程。如圖2所示，無論是從專業性質還是從課程體系來看，教育技術學專業都能夠很好地契合STEAM教育進行多學科融合、強調培養綜合實踐與創新能力的理念與要求。

圖2 STEAM教育理念與教育技術學專業特點

以高校教育技術學專業改革作為切入點，設置STEAM教育與創客教育的方向，能夠有效推動中小學STEAM師資隊伍與課程資源的建設：①教育技術學專業的主要目標是培養中小學信息技術教師，相比其它學科，技術類教師具有更豐富的工程、技術基礎知識，以及更強大的課程改革動力；②STEAM師資培養僅需在教育技術學專業原有課程體系的基礎上進行小范圍調整；③教育技術學專業學生具備較強的教學設計能力與多媒體資源開發能力，在課程建設與教學資源開發方面更具有優勢，有利于STEAM課程的大力推廣。

2 以工程、技術類課程為基礎，實現跨學科知識內容整合

STEAM教育強調知識與實踐之間的關聯，工程、技術類課程作為銜接理論知識與應用實踐的橋梁，在STEAM教育體系中的作用尤為關鍵。工程教育在課程設置上既要有全面的基礎科學知識，又要有與工程活動相適應的人文藝術素養，還要有足夠的實踐技能和經驗[12]。因此，以工程、技術類課程為基礎，整合科學、數學與藝術等相關課程的知識內容，能夠有效提升學生的綜合實踐與創新應用能力，并有效彌補我國基礎教育領域工程與技術教育的短板。

當前部分中小學校將可視化編程、機器人及開源硬件等內容納入信息技術與通用技術等課程中，以強化學生創新與實踐能力的培養。然而，基于STEAM教育理念的創新教育并不是簡單地講授Scratch或Arduino等技術類課程，也不是盲目地將不同學科的內容進行簡單的堆積或拼湊，而是要將科學、數學科目與技術、藝術等內容進行重構及整合，并與實際生活進行聯系，進而創造性地開展跨學科教育。

3 以校園創客空間為平臺，實現STEAM教育創新成果的轉化

STEAM教育的最終目的不是課堂教學內容與教學模式的變革，而是創新型人才的培養。創客空間作為創意產生、交流、分享與實現的平臺，被認為是培養創意、創新與創造人才的重要環境之一。構建開放、自主的校園創客空間，能夠激發學生的創意與靈感，促進學生、教師、企業、社區的互動，使學生的創新實踐活動與社會生活緊密關聯，甚至幫助學生STEAM教育創新成果的轉化與應用。

圖3 校園創客空間相關要素之間的關系

校園創客空間是開放、自由的創新實踐平臺。如圖3所示，學校、教師主要為學生的創新實踐提供指導、管理與服務，使學生能夠以個人興趣為導向，開展各種創新實踐活動。同時，要形成一個有效的創新生態，校園創客空間既需要企業提供技術支持，也需要企業助力最終的創新成果轉化。此外，創客空間的創意只有來源于社會生活，其創新成果才能真正服務于社會。一切創新與創造活動只有緊密聯系社會生活，才能體現其現實價值與意義。

四 結語

STEAM是多學科交叉融合并付諸于教育實踐的一嘗試與探索。盡管當前推行STEAM教育仍面臨相當多的困難，但STEAM體現了素質教育的理念，順應了當前教育改革的趨勢，將成為教育創新的一個新的突破口。

參考文獻

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The Realistic Problems and Path Choice of STEAM Education in Chinese Elementary and Secondary Schools

HU Pan JIANG Jia-fu CHEN Zi-chao

As an interdisciplinary education model for cultivating compound talents, STEAM is becoming increasingly protrusive for developing students’ ability to innovate and create. At present, the main restricting factors for STEAM education in Chinese elementary and secondary schools are shortage of systematic planning and specialized teachers, construction lagging of course resources and environment. It was suggested in this paper that the cultivation of STEAM teachers could be strengthened through the adjustment and reform of educational technology major in college, the STEAM curriculum resources could be constructed effectively by way of intergrating the knowledge of relative subjects based on the curriculums of engineering and technology, and the value of STEAM education could be achieved depending on the construction of school maker space.

STEAM education; innovative education; maker

G40-057

A

1009—8097（2016）08—0022—06

10.3969/j.issn.1009-8097.2016.08.003

本文受廣東省高等教育“創新強校工程”專項資金青年創新人才類項目“云端模式下面向數字教材的個人學習環境研究”（項目編號：2015WQNCX149）、廣東省教育科學“十二五”規劃項目“智慧教育視域下的教師專業發展模式研究”（項目編號：2013JK176）資助。

胡畔，講師，博士，研究方向為智慧教育學習環境、數字教材等，郵箱為hupan0825@163.com。

2015年10月27日

編輯：小西