學生創造性思維的培養：從STEAM教育到創客教育

宋 莉

(西南大學教育學部，重慶 北碚 400715)

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學生創造性思維的培養：從STEAM教育到創客教育

宋 莉

(西南大學教育學部，重慶 北碚 400715)

本文從STEAM教育的背景、發展及變遷入手，進而分析STEAM教育在綜合實踐活動中的應用模式與困境，尋找創客教育與STEAM教育融合的創新途徑，以求更好地培養和發展學生的創造性思維。

新課程改革；創造性思維； STEAM教育；創客教育

新課程改革的主要任務是：更新觀念、轉變方式、重建制度。其中，最重要的就是轉變學生的學習方式，使其不僅能夠學習到知識，還能對其價值觀進行正面的塑造。在我國傳統的教育模式培養下，因過于注重知識和成績，而忽略了對思維與能力的培養，出現了許多學生是高分低能的現象。然而，課程改革的發展趨勢是更重視學生能力的培養。在教育信息化與課程整合的實踐過程中，STEAM教育是多學科交叉融合并付諸綜合實踐活動課程之中的一種新方式，著重體現了培養學生綜合素養和創新能力的深層理念。并且，創客教育的數字技術及工程技術也將對STEAM教育提供更多支持，打造生態化的創客空間。因此，將創客教育與STEAM教育相融合，以克服STEAM教育在實踐發展中所遭遇的問題，為我國基礎教育的綜合實踐活動課程帶來時代性的變革。

1.STEAM教育的背景、發展及變遷

1.1.STEAM教育的時代背景與理論背景

1.1.1.時代背景

1.1.1.1.“互聯網+”時代的來臨

“互聯網+”是一種創新驅動發展方式，為教育的建構和重組提供了新的思考方式和技術支持。在“互聯網+”時代，教育與技術充分融合，助力教育教學的信息化發展，日益為教育工作者和學習者提供更加智慧的學習環境。與此同時，通過銜接現實環境與虛擬環境、變革教育組織形式、建設科技創新類的課程，有利于培養真正具有綜合素養和創新能力的新型人才，已成為一種科技教育戰略，也是一項面向未來發展的教育戰略。

1.1.1.2.積極參與國際人才的競爭

STEAM教育最初是美國出于對21世紀國際高科技人才競爭的憂慮而發起的，旨在培養21世紀世界一流的創新型人才。[1]因此，在STEAM教育中，外因的驅動力大于內部驅動力。但是，也正是因為其緊緊把握住了時代發展的脈搏，為提高國家核心競爭力和國際人才競爭力做出了卓越貢獻，因而被世界上大多數國家重視。

1.1.2.理論背景

1.1.2.1.教育信息化

教育信息化是將信息技術融入教育教學的過程中，從而為教育工作者和學習者提供更好的學習體驗，同時教育也為信息技術的發展培養科技人才。教育信息化的核心內容是教學信息化，因為教學才是教育領域真正的核心工作。

教育信息化就是使教學的手段科技化、使教學的方式現代化、使教育傳播的途徑更加多樣化，從而為學習者打造更加全面、優質、快捷的學習環境，提供更便利的學習服務，創造更舒適的學習體驗。教育信息化對于深化教育改革，實施素質教育，倡導終身教育等方面，均具有重要的意義。

1.1.2.2.課程整合

課程整合是我國《基礎教育課程改革綱要》中明確提出的一個概念，對于調整學科結構和內容方面都提供了重要的思路，將信息技術與課程整合相融合，以共同構建符合素質要求的新基礎教育課程體系。

在新一輪基礎教育課程改革中，對于現行的課程結構進行了重大的調整，其中主要貫穿了兩條主線。一方面，減少了課程門類，主要表現在打破學科之間的壁壘，將相近、相關聯的課程進行有機整合，以培養和發展學生的綜合能力；另一方面，調整了課程比重，主要表現在保留傳統學科課程的同時，為了培養學生的核心素養和創新能力，增加了科學、綜合實踐等課程的比重。經過調整后的課程結構，表現出均衡性、綜合性和選擇性的重要特征，為加強課程內容、學生生活、社會生活和科技發展這四者之間的聯系提供便利，使學生對于知識、問題、解決問題的能力之間有更加直觀的感受。

1.1.2.3.核心素養

當前的教育改革，越來越關注“人”本身。落實到學校教育中，就是從原來的“雙基”、“三基”，再發展到現在引起廣泛討論的核心素養。黨的十八大提出，要把立德樹人作為教育的根本任務，這就充分體現了從教書到育人、樹人的轉變。核心素養是指學生在適應終身發展和社會發展過程中，應具有的必備品格和關鍵能力，不僅注重深厚的學科基礎，同時關注培養學生終身發展的能力。另一方面，培養學生的核心素養是課程整合的發展方向，有利于打破學科壁壘，實現各學科的統整，以形成便于統籌規劃的新課程體系，表現出教育從“知識中心時代”走向“核心素養時代”的改革趨勢。

1.2.STEAM教育的發展及變遷

1.2.1.STEM教育

STEM是科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineering)、數學(Mathematics)的英文首字母簡稱，源于1986年美國國家科學基金會的《大學的科學、數學和工程教育報告》，該報告首次指出“科學、數學、工程和技術”教育的綱領性建議，以應對國際人才競爭和經濟發展壓力下對本國人才培養的反思。[2]然而，STEM教育并不是將以上四種學科單純的相加，而是將其內容進行有機整合，打破學科之間的存在的、人為劃分的界限和壁壘，使知識以跨學科的方式相互聯系起來，使之成為統一的有機整體，以確實培養學生的能力和素養。

STEM教育可以看作是一種學科跨界整合的方式，使學生學習到的知識不是被割裂的。因為在實際學習、工作和生活中，在面對問題時，并不能單純只依靠某一學科的知識，而是需要聯系其它的知識，共同作用，以更好的解決問題。因此，STEM教育主要是為了提高學生對于理工科知識的學習興趣而設立的，其教學組織形式往往是以問題為中心的綜合實踐活動。

1.2.2.STEAM教育

隨著STEM教育課程的設置，以及其實踐研究的后續開展，在STEM教育課程中，增添了關于藝術(Arts)類的課程，比如語言、音樂、美術等，并由此組成了新的STEAM教育，即包括了科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineering)、藝術(Arts)和數學(Mathematics)的STEAM教育。

STEAM教育是由美國弗吉尼亞科技大學學者Yakman在研究綜合教育時首次提出的，即為了加強美國K12關于科學、技術、工程、藝術及數學的教育,專門用于建立動手類創造性課程。[3]STEAM教育是美國政府提出的倡議，被譽為美國的“素質教育”。[4]基于STEAM教育所開發的課程，將工程、數學、技術、科學與藝術人文教育相融合，旨在培養學生的創造性思維和動手創造的實踐能力，逐漸發展成為一種頗具特色的課程。相較于STEM，在STEAM中增添的藝術(Arts)類課程，因其涵蓋的范圍十分廣泛，因此提高了STEAM教育的適用性，并在許多國家的課程設置中流行開來。

STEAM教育以項目學習為主要的學習方式，這是在STEM教育的基礎上所延伸出的新教育模式，是技術與工程教育和藝術人文教育的融合，旨在推動技術驅動的教學創新。[5]由此可見，STEAM教育主要是基于項目的學習、基于問題的學習，讓學習者自己動手完成他們感興趣的項目，或者解決學習者在工作、生活中面臨的問題，是一種新的教學或者學習方式，具有非常強的跨學科性、情境性和技術性等特點。

1.2.3.創客教育

創客運動就是自己動手或與他人合作制造產品的一種趨向，是一場全球性的技術和創新學習革命，對世界教育產生了重要而深遠的影響。[6]并且，伴隨著新工具和新技術的出現，創客運動將正式教育與非正式教育、現實環境與虛擬環境緊密聯系在一起，改變了我們對于學習方式、學習環境的認識，并輔助和促進創客教育(Maker Education)的產生和發展。

創客教育是高新科技、信息技術與教育深度融合的產物，它以信息技術的融合為基礎，融合了體驗教育(Experiential Education)、項目學習法(Project-based Learning)、創新教育、DIY理念等教育理念。[7]其中，體驗教育主要分為深度參與在實踐中學習和以學生為中心的自主學習；項目學習法主要是以項目為中心的團隊合作，以及以學生為中心的自主學習；創新教育主要是培養學生的創新意識、創新思維、創新能力，以及以學生為中心的自主學習。由此可見，創客教育是基于信息技術融合和DIY理念，重在以學生為中心的自主學習的教育方式，同時不忽視實踐參與、團隊合作、創新思維的培養，是一種追求創造、技術和全人發展的教育。

創客教育主要以學生的自主探究和動手制造為核心，它根植于杜威的進步主義和西蒙·帕伯特(Seymour Papert)教授早年提出的建造主義，強調學生在學習過程中利用知識建造外在的、具體的、可分享的人工制品和建立人際關系。[8]創客教育旨在為學生提供適宜的用于創造的環境、資源與機會，尤其是借助技術工具與資源讓學生能夠將學習過程融于創造過程，實現基于創造的學習。[9]并且，在創造的過程中，力求使學生在學科學習中體驗到自信和創造的樂趣，培養學生的創造性思維和解決問題的能力。同時打造創客空間，為學生提供更優質的資源和可供創造的環境，也是非常重要的。

2. STEAM教育在綜合實踐活動中的應用模式與困境

上海虹口教研院的柳棟老師對STEAM課程的定義為“STEAM是一個有機結合的整體，STEAM教育是要引導學生學會面對我們在生活中的需求，根據科學(Science)的概念和原理，借助數學(Mathematics)的方法建模與分析選擇相應的技術手段(Technology)，在真實的世界里通過工程(Engineering)的途徑，創造出具有效用和美感(Art)的制成品，以改善我們生活的感受和行為?！盵10]根據這個定義，可以得出，STEAM應是一個跨學科的整合性學科，其最合適的學習方式為基于問題的主題式學習，并且與創造、制作密切相關。并且，由此可以得知關于STEAM教育在綜合實踐活動中可能采用的應用模式。

2.1 STEAM教育在綜合實踐活動中的應用模式

2.1.1.兩種活動模式

2.1.1.1.跨學科的項目設計模式

根據STEAM課程的定義可知，STEAM不是多個學科的集合，而是一個具有整合性的學科，并且依靠信息技術與課程整合，因而具有跨學科性、均衡性和綜合性。對于這樣的課程，在綜合實踐活動的過程中，應采用的是以問題為中心、以項目為中心的學習方式或教學方式。因此，在STEAM教育活動開展的過程中，可以應用跨學科的項目設計模式，通過解決問題、完成項目的方式，學習多個學科的內容，不僅在知識領域中覆蓋范圍更廣，同時使學生的問題意識更敏銳，使學生解決問題的能力更強。

2.1.1.2.主題式的深度學習模式

根據STEAM課程的定義可知，最適合STEAM教育的學習方式是基于問題的主題式學習，并且在主題式學習的過程中，應采用深度學習的方式，學會批判性思維和學科知識遷移。其中，深度學習是指在理解學習的基礎上，學習者批判性地學習新思想、新事實，并將其融入原有認知結構中，將已有知識遷移到新情境中，做出決策，進而解決問題的學習。[11]由此可見，深度學習對于解決問題的重要性，進而可以看出知識的正遷移對于學習的重要作用。因此，在STEAM教育活動開展的過程中，可以采用主題式的深度學習模式，通過知識遷移、解決問題的方式進行學習，有利于激發學生的批判性思維和創造性思維。

2.1.2.兩種支持模式

2.1.2.1.合作教學模式

佛羅里達州圣奧古斯丁藝術學校從20世紀80年代，就已開始了核心教師與藝術教師共同教學的模式，意大利的雷焦艾米利亞學校就是利用合作教學模式來開展藝術融合課程，兩位教師共同設計和實施課程的。[12]由此可以得出，關于教學活動的展開，已經有兩位教師進行合作教學的先例。并且，由于STEAM教育必須同時滿足科技、藝術等多重標準，僅一位教師參與教學很可能滿足不了教學需求。因此，開展合作教學模式可以對于STEAM教育進行有力的智力支持。

2.1.2.2.團隊建議模式

位于美國弗羅里達州奧蘭多的榮耀中學設立了藝術委員會(FAC)，用以促進教師之間的交流，專家團隊會對藝術課程標準是否適合當前核心課程，或是否在學生的接受范圍內做出裁定，并給出專業指導意見。[13]由此可見，組建專家團隊，對STEAM教育的實施進行監督、建議，可以使教育決策更富有科學化。另外，依據共同體理論和教育生態學理論，組建專家團隊可以形成優質的專家共同體，并且在專家所組成的共同體中存在相互作用、相互影響，從而使教育決策經過理性權衡，更適宜于解決本土化問題。因此，開展團隊建議模式可以對STEAM教育提供科學化的決策，把握好教育改革的發展方向。

2.2.STEAM教育在應用過程中陷入的困境

目前，STEAM 教育已成為許多國家科學教育政策的主導和研究熱點，已逐步應用在基礎教育階段的科技教育課程中。[14]同時，也涌現出一些重要的項目和機構，但在其推進STEAM教育過程中，或多或少都陷入了一定的困境。因此，有必要對STEAM教育進行理性反思。

2.2.1.缺乏可行的實施方案

在我國教育面臨轉型之際，想要提高國際競爭力，無疑是一個巨大的挑戰。然而目前，致力于培養學生創造性思維和創新能力的STEAM教育，尚且處于發展的初期階段，沒有足夠的經驗積累，也缺乏可行的實施方案。各校、各教師按照個人意義的理解，很多將STEAM課程進行校本化，并沒有從宏觀上對課程進行系統整合，沒有真正的發揮STEAM培養學生創造性思維和創新能力的作用。

2.2.2.2.存在一定的認知偏差

與此同時，在STEAM教育的推進過程中，部分學校將STEAM單純的視為勞技課、操作課、實驗課、綜合實踐課等，這種做法存在將STEAM教育進行學科化的傾向，因此，在對于STEAM教育的認知上，部分存在一定的認知偏差。STEAM教育并不是單純的某一門課程，而是具有跨學科性質的整合性課程。

2.2.3.缺少融合的課程資源

要實現學習方式的根本轉變，需要建立提供學習質量的條件保障，核心是資源建設。[15]課程資源就像是STEAM教育的源頭，應具有規范性、多樣性、及時更新性和可持續性，使課程資源保持在最好的狀態。然而，當下的STEAM教育缺乏與具體學科的融合，既有的課程資源零散且不規范，分學科的設計思路仍較多地局限于各自領域范圍，難以形成科學、完善的課程資源體系。[16]另外，目前的STEAM教育發展較為緩慢，課程整合的理念接受程度并不高，這些都是造成課程資源缺少融合的原因。因此，應在構建融合的課程資源體系方面做出努力。

2.2.4.專業師資及培養機制匱乏

STEAM教育的核心是培養具有創造性思維和創新能力的綜合型人才，但是我國目前教育體制多培養的是知識面廣、基礎扎實的人才，不僅不符合創新型人才的要求，同時不利于創新型人才的培養。另外，STEAM教育課程的講授有一定的難度，需要培養具備綜合素質的教師，包括具有不同的學科知識、較高的創新意識、較強的動手實踐能力，還包括一定欣賞美、鑒賞美的能力等等，因此，對于教師的要求是非常高的。然而，對于專業師資的培養及其培養機制目前仍是相當匱乏的，在一定程度上阻礙了STEAM教育的發展。

2.2.5.資金與相關設備不足

為了實現創新型人才培養，STEAM教育應增加項目式體驗教學，建立實驗室、研創室、創新平臺等硬件條件，以滿足學習者多樣化的學習需求，培養其科學素養和創新精神。[17]但是，目前大部分各校的資金狀況并不樂觀，也存在缺乏相關先進設備的情況，這些都是STEAM教育發展遲緩的原因。

綜上所述，我國目前的學校教育大多是以各學科為獨立知識體系的教育系統，要實現不同科目的綜合教育有一定的難度。因此，現階段迫切需要開發適合中國的STEAM教育方案和進行專業教師的培養。[18]STEAM教育方案作為宏觀的改革總思路，應出具一系列具有連貫性的政策，為其發展提供源源不斷的動力；專業教師作為優秀的課堂領導者，可以充分發揮其引導作用。

3. 創客教育與STEAM教育融合的創新途徑

3.1.學習環境和資源的開放與整合

3.1.1.資源的開放與整合

對于STEAM教育形成了深刻的認識之一是：深化理解STEAM課程的核心理念——整合。在實施過程中，教育者要在整合的過程中，使不同的課程之間實現能夠疏通的脈絡，改變之間的分離，貫通之間的聯系。[19]并不是單純的將其解析為科學、技術、工程、藝術和數學諸學科的整合，而是以項目為中心，打破學科之間的壁壘，從而將各部分有機聯系，實現資源的統籌整合。

另外，對于STEAM教育而言，學習資源的開放及共享也很重要。通過打造創客空間，銜接虛擬環境與現實環境，創建優越的學習環境，再利用新技術、新工具，為學習者創造、提供更加優質的學習資源。如此一來，有利于課程資源的開發、開放和整合。

3.1.2.學習環境的開放與整合

傳統教育中，學習者不能隨意選擇學習環境和資源。創客學習空間的建立顛覆了這一固化模式，將學習空間延伸到諸多非正式場合，如工作坊、科技館、博物館等。目前學校支持創客活動主要是對資源的開放式管理，包括場地、設備、材料等實體資源，及創客導師、設計服務、知識產權咨詢等人力、智慧資源。[20]由此可見，創客教育彌補了STEAM教育的不足，在空間上和資源上均有更多優勢，拓展學習空間到非正式場合，使學習者能夠在混合式學習的過程中有所增益。

學習環境的開放與整合主要表現在以下兩個方面：在學習環境類型上，聯結虛擬學習環境與現實學習環境，使學習者可以獲取不同類型的學習資源；在學習環境平面空間上，聯結學校、社團、家庭、社區等，使學習者能夠享有泛在學習。

由此，創客教育與STEAM教育相融合，共同為學習者提供更好的學習環境和更豐富的學習資源，為學生培養創造性思維提供便利條件。

3.2.在STEAM教育中嵌入創客教育模式

在教學實踐中，創客教育和活動明顯可以降低STEAM起步階段的難度，對于平緩初始階段的學習曲線大有裨益。并且，如果融入創客教育，將更加豐富學生的學習內容。[21]具體就表現在：可以借助高校的數字化設備(比如3D打印機等)設計更加有用的課程；可以通過課程使學生看到學科與學科之間的聯系、學科內容與現實生活之間千絲萬縷的聯系，從而使學生對于理論與實踐之間的相互轉化，有更加清晰、更加真實的認識。

作為教育變革的重要策略和關鍵技術，創客已被寫入2014新媒體聯盟《地平線報告》(基礎教育版)和(高等教育版)，預計在未來五年其將對全球教育改革與發展產生重要影響。[22]因為創客教育屬于真是的工程問題解決，能夠較大彌補和有效改進學生在STEAM中習得的內容和學習的方式，使STEAM得到偏工程技術、偏重實用的結果糾正，促使學生學習的理論成果轉化為創造出的實踐成果。

STEAM教育與創客教育的融合，將全面推動學生創新能力、高階思維能力的培養，發展高級技能，建立與現實生活的連接，彌補工程教育的不足。[23]并且，在這個過程中，可以激發學生的好奇心，培養其創造性思維和創造能力，以及批判性思維和協同合作能力。

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2017-03-10

宋莉(1992- )，女，河北邢臺人，西南大學教育學部碩士研究生，研究方向：教育學。