小學女生友好型STEAM產品課程創新途徑

（江南大學設計學院 214122）

20世紀80年代，為培養學生在理工科方面的跨學科創造思維，促進科技精英人才的培養，美國國家科學委員會在主導的“項目引路 PLTW”計劃中提出了STEM教育，以動手實踐的課堂體驗、項目實踐和問題解決等學習方式，讓學生切身體會到科學等理性學科在生活中的運用。隨著科學與人文矛盾的不斷激化，人文藝術教育的重要性日益凸顯，2006年Georgette Yakman 提出將Art（藝術）與STEM教育有機結合，形成了現階段以Science（科 學）、Technology（技術）、Engineering（工程）、Art（藝術）、Mathematics（數學）五個學科為核心STEAM教育模式。以期既保留STEM教育理性邏輯的核心，亦在藝術與人文的烘托下增加項目的趣味性和豐富性，也更能激發學生們的學習興趣。以多學科、多視角、多維度的項目學習方式，培養學生們的動手能力、創新創造能力以及綜合知識運用的實踐能力。

一、 小學女生學習STEAM的必要性

當今時代技術的高速發展正使我們的社會發生深刻的變革，為迎接以智能制造為主導的第四次工業革命的到來，加強STEAM教育已是勢在必行。目前，全球范圍中接受STEAM教育的女生人數仍占少數，在STEAM教育的推進過程中，出現了強烈的性別失衡現象。吸引更多女性進入STEM相關領域，不僅可豐富該學科人員的組成結構、促進學科領域思維多樣化，也可以有利于女性權利的維護和未來職業的發展。另外，小學女生比男生智力發育早，在智力能力和思維能力上都表現出突出的優勢，也更容易獲得家長和老師的肯定，因而小學階段是女生培養自我效能感的絕佳時期，對女生STEAM的學習啟蒙至關重要。

二、 導致女性STEAM學習過程中嚴重的“管道泄漏現象”的原因

“管道泄漏現象”被用來比喻女性在科學、技術、工程和數學（STEM）職業中代表性不足的事實，如圖1所示，K12女生從基礎教育到從事STEM職業這條單向管道上漏掉了絕大多數的女性，這源于許多獨立且相關的因素的累積效應。

1.生理因素固有的性別差異

智商測試研究顯示男性和女性的整體智力沒有平均差異，但發現智力上的性別差異，確實導致了男性在數學和空間能力方面的優越性以及女性在語言能力方面的優越性。然而，多項研究表明性別差異的作用力并非普世觀念的那么強，并不足以解釋女性在STEAM職業中代表性不足的現象，而且繼續強調男女生理差異卻會導致嚴重的心理差異危險。

圖1 管道泄漏現象示意圖

2.觀念傾向及自我效能感弱的心理屏障

女孩自身普遍對工程科學領域持有消極否定的心態。女孩經常認為科技是困難的，理性的，目的是解決問題和發明新事物，而藝術更具創造力，更富有溫度和感性。小學女生常常誤解對自己STEAM能力的認識，導致學習的積極性沒有充分地被發揮出來，微弱的自我效能感帶來的不自信使其對STEAM教育望而卻步，形成不容樂觀的惡性循環。

3.女孩在STEAM領域面臨的“寒冷氣候”

全球范圍內在STEAM領域優秀的女性代表屈指可數，年輕女性在STEAM的學習過程中難以找到學習榜樣，在STEAM相關教育媒體上也很少能夠找到女性形象。一個學科女性的比例很低，可能會向女孩傳達著這個學科不適合女性的信息，也使得女孩們對自身性別角色身份的可能性認識得不夠充分。

此外，目前市面上STEAM課程產品多強調機械化的外感、功能操作的實現等來突出STEAM的核心競爭力，科學導向模式單一，趣味性和美觀度并不受女孩所喜愛和接受，家長也無法從其中感知到培養女生STEAM興趣的主動意識。因而，女生缺失了大量接觸STEAM學習的機會，不利于經驗的積累，影響之后自我效能感的培養。

4.社會環境的文化壓力與性別期待

性別不平等往往主要植根于社會和文化建構的觀念差異。多項研究指出，STEAM學科的實踐和知識受到影響人類行為思想的社會文化價值觀的影響，而歷史上男性則是普遍影響的主體甚至是偏獨裁的實踐者，男性氣質與STEAM領域緊密聯系。在傳統觀念里，STEAM源于啟蒙理性，本質上便是男性化的。這顯然不利于女性STEAM的培養和發展，從教學的本質便切斷了女性與STEAM的聯系。

強烈的意識形態競爭，對女孩施加文化倫理壓力以符合傳統的性別角色。出于“母性主義”的考量，父母和老師往往會為孩子的未來職業規劃和家庭考慮，鼓勵和督促男生追求事業上的發展，而更多地引導和說服女性選擇相對穩定的工作，避免工作難度較大、社會壓力較大的STEAM學科。這也成為女生學習STEAM課程的關鍵阻力之一。

三、小學女生友好型STEAM產品和課程的創新途徑

我們要想幫助小學女生營造更良好的氛圍，創造有利于女孩STEAM學習的興趣和環境，就要從產品和課程特性入手，利用產品視覺呈現抓住女孩眼球，讓女孩有愿意主動接觸的欲望，同時優化自我、家長、老師、社會的互動關系，使得“管道泄漏”的阻礙因素轉變成正向通道，如圖2所示。

圖2 K12女孩STEAM學習阻力動力轉化圖

1.結構層：以女性感興趣的生活主題為背景的錨定式體驗教學

錨定式體驗教學是基于確定的問題進行的實例性教學法。讓學生身臨其境地感受真實的生活問題，并通過學生間自主討論和交流加以解決。多項研究指出女孩特別受益于動手實踐或探究式學習，并愿意積極主動地參與到她們喜愛的或與生活相關的主題活動中（例如健康問題，時尚領域，以及生態學、植物學、營養學和神經學等科學領域）。因而，以女性感興趣的生活主題為背景的錨定式體驗教學有利于女孩積極參與到STEAM中來。例如“智能服裝： 智能女孩”（“Smart Clothing：Smart Girl”現更名為：“Style Engineers”）是由明尼蘇達大學和康奈爾大學聯合設立的雙站點沉浸式體驗合作項目，專注于通過功能性服裝設計來吸引STEAM中學女生。以太空旅行為主題，就可穿戴電子設備、熱傳印等核心問題進行測試實驗，并且女性科學家導師與NASA航天服設計師還鼓勵女孩用巧妙人性化的解決方案在功能需求和審美目標之間取得平衡。最后，通過趣味性十足的時裝秀來交付設計成果，如圖3所示。再例如無錫協和國際學校與iLAB兒童創造力學院聯合舉辦的暑期夏令營，該活動鼓勵學生利用簡單的建筑邏輯，用彩色橡皮泥、木棒等材料搭建自己的理想小屋，并構想小屋里的人物和故事，女孩們表現出了非常積極的參與度，并設計出了十分優秀的作品，如圖4所示。

圖3 女學生展示設計的航天服

圖4 女學生合組搭建理想小屋

2.表現層：以藝術設計為中心，以工程科學為支撐

藝術（A）的介入讓我們重新審視和理解女性與STEAM本質的不同互動和社交。強化藝術與STEM的結合使得課程理性的同時亦附有情感烘托，打破STEM男性化的刻板印象，重新給予STEM學科以新的色彩，培養女孩更全面的邏輯思維能力、實踐能力、創新能力以及人文關懷的集合。多項研究指出，藝術有利于推進女生對STEAM與創造力真實觀點的發展，從而促進女生對STEAM學科的興趣度和參與度。因而，學校教師應該增強藝術性的引導意識，支持女孩將STEAM作為人們不同身份的一部分，而不是排斥在外，才能夠更好地有助于女孩融入到STEAM領域。

藝術包含了創造審美的精致藝術、歷史邏輯的人文藝術、聽說讀寫的語言藝術、舞蹈雜技的肢體藝術以及勞動制造的手工藝術。通過大藝術視角、可視化的思維方式、人文色彩的美感烘托等方式讓藝術（Art）與STEM教育有機的結合。采用多媒體、多感官的藝術手段結合女孩該興趣的主題，以工程科學為架構支撐，實現形體、色彩、質感、光影、理念的設計表達，形成輕松愉悅學習氛圍，以激發女生的同理心。例如英國Technology Will Save Us公司設計的DIY游戲面團小型編程工具包，通過柔軟的、色彩繽紛的面團來鼓勵孩子們自主創造生物，通過套件的搭配使其能夠實現基礎動作、發聲、發光等功能，使得制造的物品活靈活現。同時搭載app作為游戲的指南應用，通過一系列的故事和游戲挑戰，豐富了玩具的趣味性；以及專為女孩設計的建筑工具包Roominate系列電氣建筑玩具顛覆了洋娃娃傳統，采用模塊化結構片建立建筑空間，包括房間、旋轉木馬、風車等，并內置電動機電路可使得紡紗風車、旋轉木馬等轉動起來，富有生機。

圖5 DlY游戲面團小型編程工具包功能結構圖

圖6 利用Roominate工具包搭建的玩具屋

3.認知層：自我角色認定與社交說服

女孩實現STEAM自我效能感的培養，需要女孩強化社交和情感學習的技能，來調節思想、情緒和判斷的能力，培養積極面對STEAM學習的態度。Zeldin和Pajares指出女性生活里的重要人物對其STEAM相關能力的積極評價有利于幫助發展其STEAM相關技能和能力。由于女性認為自己處于錯綜復雜的關系網絡中心，她們依靠自己與家庭成員、教師、同學的關系來形成自我角色的認定。借用女性生活中的重要關系，通過他人與其分享STEAM能力的經驗和積極體會，支持其在代表性不足的領域中可以勝任的能力，不僅可以增強她們的信心，更能鼓勵孩子發現自我價值，培養歸屬感，將是他們在STEAM之路上堅持不懈的必要條件。

以勸導式設計方法強化社交說服，能夠幫助實現降低小學女孩STEAM的學習焦慮，并喚醒其主動學習的積極意識。實現社交說服便需要營造良好的社交教育環境，主要通過以下幾個方面：第一，樹立一個真實或虛擬的女性STEAM榜樣形象。榜樣是女性學習的目標和希望，借助榜樣效應，讓女生對自己的身份角色有了更好地認知和肯定，也加深了學習STEAM的動力和熱情；第二，良好的鼓勵機制。多項研究發現影響女孩選擇STEAM課程和職業規劃中包括同伴和父母支持，以前的學習經歷，教師和指導顧問的建議等多項因素。身邊能夠對女孩產生影響的人能夠化質疑為鼓勵和支持，將極大減少外界的動搖因素，使得學生堅守在STEAM的學習之路上。第三，強化項目的團隊合作。女孩平均而言比男孩更具合作性，并且更強烈地主動尋找深刻的概念理解和積極的學習經歷。加強團隊彼此的良性相處，可以讓女孩更加從容自如地完成任務。例如《奧拉學編程》這本繪本講述了五位谷歌女性高管工程師，幫助小女孩奧拉一步步排除編程困難的故事，如圖7所示。筆者科曼辛格以真實的優秀女性人物形象為原型，富有生活氣息的場景，通俗易懂故事描述，旨在自己的女兒和其他女孩感受到女性也是STEAM領域的一員，激勵女孩更勇敢自如地接受STEAM教育。

圖7 奧拉學編程繪本截圖

四、結語

女孩的STEAM學習需要基礎教育階段能力的培養和環境創設來實現女性與STEAM的互聯體驗。從興趣引導，藝術烘托，技能訓練，體驗經歷，到學校、家庭、社會的多方鼓勵，使得她們在學習STEM的過程中循序漸進，從學習中發現和體驗樂趣，學會自我滿足和成就，培養積極向上的愉悅感，最終架構女性STEAM角色的認定，樹立正確的STEAM理想。然而，女性STEAM的干預并非一蹴而就，一帆風順，受到資金、空間、時間以及社會倫理、根深蒂固的文化的層層限制，因而，需要引起家長、學校、社會各方的廣泛關注和培養意識，通過更多地實踐來探索改善教育方式，以期更有效地幫助女孩愿意主動地融入到STEAM領域。