STEM到STEAM：科學(xué)、藝術(shù)與創(chuàng)新教育

孫文娜 韓芳

摘? 要 20世紀(jì)80年代，整合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的STEM

教育產(chǎn)生。2011年，STEM發(fā)展為STEAM。藝術(shù)加入STEM有利于人類潛能的激發(fā)和釋放，藝術(shù)和科學(xué)是同一事物的兩個(gè)方面，將藝術(shù)創(chuàng)造的一些非理性因素加入創(chuàng)新的思維過(guò)程，對(duì)于培養(yǎng)更加健全的人至關(guān)重要，也為教育提供了更多可能性。

關(guān)鍵詞 STEM;STEAM;科學(xué);藝術(shù);創(chuàng)新教育

中圖分類號(hào)：G640? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）04-0080-03

Abstract In the 1980s， STEM education integrating science， techno-logy， engineering， and mathematics was produced. In 2011， STEM developed to STEAM. The addition of art to STEM is conducive to the stimulation and release of human potential. Art and science are two aspects of the same thing. Adding some irrational factors of artis-tic creation to the innovative thinking process is essential for culti-vating more healthy people and providing more possibilities for edu-cation.

Key words STEM; STEAM; science; arts; innovative education

1 STEM教育的發(fā)展與內(nèi)涵

STEM教育的產(chǎn)生與發(fā)展? 20世紀(jì)50年代末，美國(guó)教育學(xué)界認(rèn)為，進(jìn)步主義教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)，不利于學(xué)生掌握系統(tǒng)知識(shí)。加之蘇聯(lián)于1957年成功發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星，這被美國(guó)人認(rèn)為是科技領(lǐng)域的“珍珠港事件”，并將其歸咎于教育的落后。伴隨教育改革呼聲的高漲，美國(guó)于1958年頒布《國(guó)防教育法》，支持自然科學(xué)、數(shù)學(xué)和現(xiàn)代外語(yǔ)課程的改革。

20世紀(jì)80年代，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展和科技競(jìng)爭(zhēng)的加劇，美國(guó)對(duì)科技人才的需求不斷增加。為了確保美國(guó)科技人才的持續(xù)供給，美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)（NSB）于1986年發(fā)布報(bào)告《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》（Undergraduate Science， Mathematics and Engineering Education），首次提出“整合科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)教育”[1]，這標(biāo)志著STEM教育的正式產(chǎn)生。

1996年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）對(duì)美國(guó)大學(xué)STEM教育的十年進(jìn)展進(jìn)行回顧和總結(jié)，發(fā)布報(bào)告《塑造未來(lái)：透視科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)的本科教育》（Shaping the?Future： Strategies for Revitalizing Undergraduate Education）。

該報(bào)告重申了科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)這四門(mén)學(xué)科之間的整合關(guān)系，將STEM教育確定為K-12教育的組成部分。2005年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)啟動(dòng)“科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)人才拓展計(jì)劃”（STEP），該計(jì)劃探索本科STEM教育的跨學(xué)科方法，鼓勵(lì)兩年制大學(xué)學(xué)生入讀四年制大學(xué)STEM教育。美國(guó)國(guó)會(huì)也頒布了一系列直接或間接促進(jìn)STEM教育發(fā)展的法律和政策，如2010年頒布的《每個(gè)孩子成功法案》（ESSA）等。

STEM教育的內(nèi)涵? STEM分別代指科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)（Science、Technology、Engineering、Mathematics）。

STEM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)科之間的相互滲透與整合，而不是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)知識(shí)的簡(jiǎn)單疊加。STEM教育注重過(guò)程、實(shí)踐、動(dòng)手與合作，基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)和問(wèn)題解決，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和創(chuàng)造性地解決問(wèn)題，從而培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科整合思維和獨(dú)立解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力。

STEM教育通過(guò)多種形式在K-12教育和高等教育中實(shí)施。美國(guó)K-12階段小學(xué)與初中的STEM教育主要通過(guò)數(shù)學(xué)課、科學(xué)課、信息技術(shù)課以及整合性的選修課來(lái)實(shí)施;高中階段的STEM教育通過(guò)基本的核心課程和形式多樣的選修課程實(shí)施。大學(xué)階段STEM教育的代表性舉措是國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（N于2009年啟動(dòng)的“轉(zhuǎn)變本科生科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)教育計(jì)劃”（Transforming Undergraduate Education in Science， Technology， Engineering and Mathematics）（TUES）。該計(jì)劃面向所有高等教育機(jī)構(gòu)，包括社區(qū)學(xué)院和大型研究機(jī)構(gòu)等，旨在培養(yǎng)高素質(zhì)的STEM人才，以及向公眾普及STEM知識(shí)[2]。

2 STEAM教育：STEM教育的當(dāng)代變革

STEAM教育的產(chǎn)生? 2006年，美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)格雷特·亞克門(mén)（Georgette Yakman）教授及其團(tuán)隊(duì)在STEM教育的基礎(chǔ)上融入了藝術(shù)（Arts）學(xué)科，使得STEM教育學(xué)科內(nèi)涵更加豐富，視野更加開(kāi)闊，在培養(yǎng)學(xué)生的STEM素養(yǎng)的同時(shí)體現(xiàn)了對(duì)人文素養(yǎng)的關(guān)注和重視。

STEAM教育運(yùn)動(dòng)? 羅德島設(shè)計(jì)學(xué)院前校長(zhǎng)約翰·前田（John Maeda）認(rèn)為，即使是現(xiàn)階段的科學(xué)研究也需要藝術(shù)家的盡早參與，藝術(shù)家既可以作為科學(xué)交流的重要伙伴，也可以作為科學(xué)未知航海中的偉大合伙人[3]。在他的影響下，羅德島設(shè)計(jì)學(xué)院政府關(guān)系辦公室的莎拉·皮斯（Sarah Pease）于2011年創(chuàng)立一個(gè)由學(xué)生運(yùn)行的STEAM團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)發(fā)起將“藝術(shù)+設(shè)計(jì)”（Art+Design）加入STEM教育的倡議。

STEAM教育倡議得到很多大學(xué)的支持，羅德島設(shè)計(jì)學(xué)院、布朗大學(xué)、麻省理工學(xué)院、耶魯大學(xué)等學(xué)校的學(xué)生共同創(chuàng)立STEAM俱樂(lè)部，旨在促進(jìn)學(xué)術(shù)領(lǐng)域、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域和思想領(lǐng)域的交流對(duì)話。俱樂(lè)部成員在自己的大學(xué)建立屬于自己的STEAM教育分部，宣傳和發(fā)展STEAM教育。俱樂(lè)部的標(biāo)志是一個(gè)五邊形，其中每一個(gè)頂點(diǎn)代表STEAM教育中的一門(mén)學(xué)科，通過(guò)五條邊線互相聯(lián)系。各俱樂(lè)部標(biāo)志并不完全相同，可以根據(jù)自己的需要作相應(yīng)微調(diào)。

2013年，前田與國(guó)會(huì)議員蘇珊·波納密西（Suzanne Bonamici）和艾倫·考克（Aaron Schock）共同主持關(guān)于“國(guó)會(huì)STEAM會(huì)議”的開(kāi)幕式。前田指出：創(chuàng)新取決于問(wèn)題解決、風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)和創(chuàng)造力，而這些正是藝術(shù)家和設(shè)計(jì)師自然的思考方式，藝術(shù)和科學(xué)密不可分。

羅德島設(shè)計(jì)學(xué)院開(kāi)展的第一項(xiàng)STEAM教育實(shí)踐，是與麻省理工學(xué)院合作開(kāi)展的“紙基電子”（Paper-Based Elec-tronics）研討會(huì)。與會(huì)者主要是羅德島設(shè)計(jì)學(xué)院和麻省理工學(xué)院的學(xué)生，他們探討基于紙張的電子產(chǎn)品，以及藝術(shù)家和設(shè)計(jì)師相較于科學(xué)家與工程師工作方式的差異[4]。

隨著STEAM教育組織、理論和實(shí)踐的推進(jìn)，STEAM教育逐漸發(fā)展為一項(xiàng)教育變革運(yùn)動(dòng)。STEAM教育運(yùn)動(dòng)的主要目標(biāo)包括：轉(zhuǎn)變研究政策，將“藝術(shù)+設(shè)計(jì)”置于STEM教育的中心;鼓勵(lì)“藝術(shù)+設(shè)計(jì)”在K-20教育中的整合;企業(yè)吸納藝術(shù)和設(shè)計(jì)人才推動(dòng)創(chuàng)新。

STEAM教育的內(nèi)涵? 2008年，亞克門(mén)從兩個(gè)方向定義STEAM教育：首先，它是一種教育，除了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)自身的標(biāo)準(zhǔn)之外，還包括其他領(lǐng)域;其次，它是一種綜合教育，有目的地包含實(shí)際的學(xué)科和教學(xué)內(nèi)容。STEAM教育包含從終身學(xué)習(xí)到詳細(xì)學(xué)術(shù)內(nèi)容的分類層次[5]：

第一個(gè)層次是終身學(xué)習(xí)，意味著人們對(duì)周圍環(huán)境的適應(yīng)和持續(xù)的學(xué)習(xí)是無(wú)意識(shí)的和不可避免的;

第二個(gè)是綜合學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)習(xí)所有學(xué)術(shù)領(lǐng)域的基本概念以及它們之間的關(guān)系，這個(gè)階段的學(xué)習(xí)適合中小學(xué)教育;

第三個(gè)層次是多學(xué)科學(xué)習(xí)，允許學(xué)生學(xué)習(xí)一個(gè)特定的領(lǐng)域，以及它們是如何與現(xiàn)實(shí)生活相關(guān)聯(lián)的;

第四個(gè)層次是學(xué)科學(xué)習(xí);

第五個(gè)層次是特定內(nèi)容學(xué)習(xí)，涉及每個(gè)領(lǐng)域的詳細(xì)研究，適合于高中和職業(yè)教育。

因此，STEAM教育是指從專業(yè)學(xué)習(xí)到終身學(xué)習(xí)的整體范式，它是通過(guò)將藝術(shù)添加到現(xiàn)有教育中來(lái)組織的。

3 思考

藝術(shù)的優(yōu)勢(shì)：人類潛能的激發(fā)與釋放? 人類的文化離不開(kāi)藝術(shù)，藝術(shù)在人類發(fā)展中扮演了非常重要的角色。把Arts加入STEM是人類對(duì)于科學(xué)發(fā)展到一定程度的反思。Arts的卷入可以促使人類相關(guān)潛能的發(fā)展[6]。

1）促進(jìn)心態(tài)成長(zhǎng)。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，真正的成長(zhǎng)和進(jìn)步是內(nèi)部動(dòng)機(jī)和外部動(dòng)機(jī)達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn)。通過(guò)學(xué)習(xí)藝術(shù)，可以發(fā)展學(xué)生各種內(nèi)在的能力，如韌性、毅力和心態(tài)成長(zhǎng)，這些都對(duì)他們掌握技能、解決問(wèn)題以及取得高中以后的成功有很大的幫助。

2）增強(qiáng)自信心。教師整合藝術(shù)教學(xué)，在潛移默化中提升學(xué)生的信心，從而帶動(dòng)其他學(xué)科的學(xué)習(xí)。如對(duì)于學(xué)習(xí)外語(yǔ)困難的學(xué)生，教師可以在學(xué)習(xí)內(nèi)容中加入音樂(lè)的元素，讓學(xué)生在一種愉快的氛圍中學(xué)習(xí)，不斷增強(qiáng)學(xué)習(xí)的信心。

3）提高認(rèn)知能力。教師若想讓學(xué)生表演好莎士比亞的作品，必須先讓學(xué)生了解那個(gè)時(shí)代的社會(huì)、文化和歷史背景。

4）提升交流技巧。交流是一個(gè)人存在的重要形式，人類的世界是通過(guò)交流建立的。學(xué)生可以通過(guò)學(xué)習(xí)藝術(shù)習(xí)得大量的交流技巧。藝術(shù)是一種表達(dá)方式，把思想和情感轉(zhuǎn)化成一種獨(dú)特的交流方式。

5）深化文化和自我理解。沒(méi)有藝術(shù)的文化是不存在的，藝術(shù)是人類身份的核心，人類必須具備理解、欣賞和創(chuàng)造藝術(shù)的能力。

科學(xué)和藝術(shù)：一個(gè)事物的兩個(gè)方面? 科學(xué)和藝術(shù)是相互影響的，從兩個(gè)方面可以看出究竟[7]。一方面，科學(xué)技術(shù)對(duì)藝術(shù)和設(shè)計(jì)的影響表現(xiàn)突出。比如現(xiàn)在比較先進(jìn)的幾種科學(xué)技術(shù)，如3D打印機(jī)、掃描儀、激光切割機(jī)和路由器，已經(jīng)深刻地改變了人們的創(chuàng)意領(lǐng)域，包括動(dòng)畫(huà)、電影、平面設(shè)計(jì)和攝影。另一方面，藝術(shù)對(duì)科學(xué)的影響更加深刻，藝術(shù)家、設(shè)計(jì)師和作家提出新的見(jiàn)解和觀點(diǎn)，可以播種科學(xué)進(jìn)步的種子。正如宇航員美賈·米森（Mae Jamison）所說(shuō)，藝術(shù)和科學(xué)是同一事物的不同表現(xiàn)，他們都是人類創(chuàng)造力的化身。

STEAM：社會(huì)創(chuàng)新的當(dāng)代需求? 美國(guó)人認(rèn)識(shí)到，創(chuàng)新不僅是科學(xué)家、程序員和工程師的專屬領(lǐng)域，也需要藝術(shù)家的參與，藝術(shù)家在應(yīng)對(duì)社會(huì)挑戰(zhàn)方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。人們需要藝術(shù)家、建筑師、設(shè)計(jì)師、策展人和作家找到新的方式來(lái)看待和感受世界，以及創(chuàng)造世界的意義;需要有創(chuàng)造力的人才與科學(xué)家、教育家和技術(shù)人員形成有效合作，對(duì)世界產(chǎn)生積極影響。因此，STEAM的產(chǎn)生與發(fā)展成為必然。

4 結(jié)語(yǔ)

科學(xué)強(qiáng)調(diào)的是思維的理性，強(qiáng)調(diào)在科學(xué)創(chuàng)新中要態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)、步驟明確和方法得當(dāng)，排斥感情用事。但是，人本主義的創(chuàng)始人羅杰斯認(rèn)為：直覺(jué)、創(chuàng)造性都源于人的先天潛能，是個(gè)體值得信賴的意識(shí)形式，科學(xué)家在最后的分析中更加信賴其整個(gè)機(jī)體的反應(yīng)，而不是相信科學(xué)的方法[8]。因此，創(chuàng)新也離不開(kāi)非理性因素的參與。

藝術(shù)的加入代表的并不僅是將藝術(shù)思維整合到創(chuàng)新思維中，而且將藝術(shù)創(chuàng)造的一些非理性的因素（如情感、意志、習(xí)慣和本能等）也加入創(chuàng)新的思維過(guò)程。人是一個(gè)完整的個(gè)體，是包含理性和非理性的統(tǒng)一體，在教育中只強(qiáng)調(diào)任何一方，都會(huì)阻礙學(xué)生整體性的發(fā)展;正確引導(dǎo)非理性因素，學(xué)生在創(chuàng)新中可能會(huì)迸發(fā)出別樣的激情和火花。因此，創(chuàng)新教育不僅需要科學(xué)理性的參與，更需要直覺(jué)和靈感等非理性的參與，這樣培養(yǎng)出來(lái)的人才是能夠面對(duì)各種困難環(huán)境、用創(chuàng)造性的方法解決問(wèn)題的人。

參考文獻(xiàn)

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[2]CTEq History[EB/OL].http：//changetheequation.org/cteq-history.

[3]John Maeda. Artists and Scientists：More Alike?Than Different [EB/OL].https：//blogs.scientificamerican.com/guest-blog/artists-and-scientists-more-alike-than-different/.

[4]RISD+Brown STEAM Fall 2013[EB/OL].http：//steamwith.us/content/catalogue/STEAMcatalogue1.pdf.

[5]Georgette Yakman. What is the point of STE@M？：A Brief Overview[EB/OL].[2010-7-8].https：//steamedu.com/wp-content/uploads/2016/01/What_is_the_Point_of_STEAM_A_Brief_Overv.pdf.

[6]Neil Swapp. New Mexico School for the Arts Creati-vity and Academics： The Power of an Arts Education

[EB/OL].[2016-10-04].https：//www.edutopia.org/blog/creativity-academics-power-of-arts-education-neil-swapp.

[7]Stephen Beal. Turn STEM to STEAM： Why science needsthe arts[EB/OL].[2013-8-11].http：//www.huffingtonpost.com/stephen-beal/turn-stem-to-steam_b_3424356.html.

[8]張華.課程與教學(xué)論[M].上海：上海教育出版社，1998：145.