STEAM教育在提升青少年科技創新能力中的作用與實踐策略

劉詠梅

［摘? ? ? ? ? ?要］? 旨在探討STEAM教育在提升青少年科技創新能力中的作用與策略。首先介紹了STEAM教育的背景和研究目的，強調了青少年科技創新能力培養對于國家經濟社會發展的重要性。針對STEAM教育在提升青少年科技創新能力中的實踐策略，從課程設計與教學方法改革、教師培訓與專業發展、學生評價與激勵機制以及社會資源的整合與運用四個方面進行探討。提出了一系列具體的實踐策略，以期為推進STEAM教育在我國的發展提供借鑒。最后，通過國內外STEAM教育優秀案例的分析，總結了案例啟示與借鑒，強調了實踐探索、經驗交流和跨界合作的重要性。

［關? ? 鍵? ?詞］? STEAM教育；青少年；科技創新能力；實踐策略

［中圖分類號］? G625? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文獻標志碼］? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文章編號］? 2096-0603（2023）25-0145-04

一、引言

（一）研究背景

隨著科技的飛速發展和全球經濟的日益緊密聯系，創新已經成為推動社會進步和國家競爭力的核心驅動力。教育作為培養人才的主要途徑，面臨著培養青少年科技創新能力的重要任務。為應對這一挑戰，越來越多的國家將注意力轉向了一種新興的教育理念——STEAM教育（Science，Technology，Engineering，Art and Mathematics，即科學、技術、工程、藝術和數學）[1]。

STEAM教育起源于美國，旨在整合各學科知識，培養學生的創新思維、跨學科知識整合能力和實踐合作能力。與傳統的STEM教育相比，STEAM教育將藝術融入其中，使得教育更加注重學生的綜合素質和多元智能的發展[2]。近年來，STEAM教育在世界范圍內得到了廣泛的關注和推廣，越來越多的國家將其視為提高青少年科技創新能力的重要途徑。

我國也高度重視青少年科技創新能力的培養。自2015年起，我國政府發布了一系列關于推進STEAM教育的政策，如《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》《關于深化中小學綜合實踐活動改革的意見》等[3]。這些政策的出臺，表明我國對于STEAM教育的重視程度，以及將其視為提高青少年科技創新能力的重要手段。

（二）研究目的與意義

盡管STEAM教育在全球范圍內得到了廣泛的推廣和實踐，但在國內關于STEAM教育對青少年科技創新能力的提升作用及其實施策略的研究相對較少。為了填補這一研究空白，本文旨在分析STEAM教育在提升青少年科技創新能力方面的作用，以及探討相應的實施策略。

通過深入剖析STEAM教育與青少年科技創新能力之間的關系，有助于我們更好地理解STEAM教育在提升青少年科技創新能力方面的重要性，為教育工作者和政策制定者提供有力的理論支持。本文在分析已有的實踐經驗基礎上，提出了一系列針對性的實施策略，有助于我國STEAM教育的推廣和發展。本研究的結果將為教育工作者和研究者提供一個有益的參考，促進STEAM教育的交流與合作。

二、STEAM教育概述

（一）STEAM教育的定義與發展

STEAM教育是一種涵蓋科學（Science）、技術（Te-chnology）、工程（Engineering）、藝術（Art）和數學（Math-ematics）五個領域的跨學科教育模式。它起源于美國，最早由美國國家科學基金會提出并推廣，旨在培養具備創新能力和跨學科整合能力的人才。

STEAM教育的發展經歷了以下幾個階段：早期，STEM教育（科學、技術、工程和數學）作為一種新型教育模式，在全球范圍內逐漸得到重視。然而，隨著人們對教育目標和方法的不斷反思，STEM教育在培養學生多元智能和綜合素質方面的不足逐漸顯露出來。為了彌補這一缺陷，STEAM教育應運而生，將藝術融入STEM教育，形成了一種更加注重創新、跨學科整合和實踐應用的教育模式。

近年來，STEAM教育在全球范圍內得到了廣泛的推廣和實踐。許多國家紛紛制定相應的政策措施，將STEAM教育作為提高青少年科技創新能力的重要途徑。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》《關于深化中小學綜合實踐活動改革的意見》等政策的制定，為STEAM教育在國內的推廣和發展奠定了基礎。

（二）STEAM教育的核心理念與特點

STEAM教育的核心理念是培養學生的創新能力、跨學科知識整合能力和實踐合作能力。為了實現這一目標，STEAM教育在教學過程中強調以下幾個方面。

1.跨學科整合：STEAM教育強調跨學科知識的整合，要求學生在學習過程中發現不同學科之間的聯系，從而形成一個更加完整、系統的知識體系。這有助于提高學生的知識廣度和深度，培養其創新思維和解決問題的能力[4]。

2.創新思維：STEAM教育鼓勵學生發揮想象力和創造力，探索新的思路和方法。在教學過程中，教師應引導學生積極參與討論、提問和解決問題，培養他們的創新思維和批判性思考能力。

3.實踐應用：STEAM教育強調學以致用，將理論知識與實踐相結合。教師應設計豐富多樣的實踐活動，讓學生在動手操作、實驗探究和項目合作中掌握知識，培養他們的實踐能力和團隊協作精神[5]。

4.藝術融合：與傳統的STEM教育相比，STEAM教育將藝術納入其中，強調培養學生的審美能力、表達能力和創意思維。藝術教育不僅能夠豐富學生的精神世界，還能激發他們的創新潛能，為科學研究和技術發展提供源源不斷的創意。

STEAM教育具有以下特點：

1.以學生為中心：STEAM教育強調個體差異和多元智能，以學生為中心，關注學生的興趣、需求和發展，提供個性化、差異化的教學支持。

2.教學方法多樣：STEAM教育倡導采用多種教學方法，如項目式學習、問題式學習和合作式學習等，激發學生的主動學習欲望，提高他們的學習效果。

3.評價方式靈活：STEAM教育強調過程性評價和多元評價，倡導以學生的創新表現、實踐成果和團隊協作為評價標準，而非僅僅關注學科成績。

4.教育資源豐富：STEAM教育鼓勵利用各種教育資源，如圖書、網絡、實驗室和社會實踐等，為學生提供豐富的學習環境和條件。

三、青少年科技創新能力的內涵與特點

（一）青少年科技創新能力的內涵

科技創新能力是指個體在科學研究、技術發展和應用領域，運用創新思維、知識、技能和方法，發現問題、解決問題，創造新知識、新技術和新產品的能力。青少年科技創新能力可以分為以下幾個方面。

1.創新思維能力：包括發散性思維、批判性思維和創造性思維。發散性思維是指在面對問題時，能夠提出多種可能的解決方案；批判性思維是指對信息、觀點和論證進行分析、評價和判斷的能力；創造性思維是指在原有知識基礎上提出新的觀點、假設和解決方法[6]。

2.跨學科知識整合能力：是指個體能夠在多個學科領域中獲取、理解、運用和創新知識，形成具有創新價值的新知識結構。跨學科知識整合能力有助于提高青少年解決復雜問題的靈活性和適應性。

3.實踐操作能力：是指個體能夠運用科學原理和技術方法，對實際問題進行操作、實驗和驗證，從而獲得新的知識和技能。實踐操作能力是科技創新能力的基礎，也是檢驗青少年科技創新能力的重要途徑。

4.團隊協作與溝通能力：是指個體在科技創新過程中能夠與團隊成員有效溝通、協作和分工合作，共同完成創新任務。團隊協作與溝通能力對于提高青少年科技創新的效率和質量具有重要意義。

（二）青少年科技創新能力的發展特點

1.發展階段性：青少年科技創新能力的發展受到年齡、認知水平、學科基礎等因素的影響，呈現出明顯的階段性。一般來說，青少年在初中階段主要培養科學探究和實踐操作能力；高中階段則重點培養跨學科知識整合能力和創新思維能力[7]。

2.個體差異性：青少年科技創新能力的發展受到個體興趣、動機、學習風格等因素的影響，表現出較大的個體差異。因此，在培養青少年科技創新能力時，教育者需要關注個體差異，提供個性化和差異化的教學支持。

3.環境依賴性：青少年科技創新能力的發展受到家庭、學校和社會環境的影響。一個支持性、開放性的學習環境有利于激發青少年的創新潛能，培養他們的科技創新能力。

4.可塑性與培養性：青少年科技創新能力具有較強的可塑性和培養性。通過有效的教學策略和教育環境，教育者可以促進青少年科技創新能力的發展。例如，采用STEAM教育模式，強調創新思維、跨學科整合、實踐應用和團隊協作，有助于提高青少年科技創新能力[8]。

綜上所述，青少年科技創新能力具有多樣性、階段性、環境依賴性和可塑性等特點，需要教育者在實踐中關注個體差異，創造有利的學習環境，采用有效的教學策略，以促進青少年科技創新能力的全面發展。

四、STEAM教育對青少年科技創新能力的影響

（一）創新思維的培養

STEAM教育對青少年創新思維的培養具有重要意義。首先，STEAM教育鼓勵學生發揮想象力和創造力，嘗試不同的解決方案，從而培養他們的發散性思維能力。其次，STEAM教育要求學生對信息、觀點和論證進行分析、評價和判斷，以培養他們的批判性思維能力。此外，STEAM教育通過整合藝術與STEM學科，激發學生在原有知識基礎上產生新的觀點、假設和解決方法，從而培養他們的創造性思維能力[9]。

（二）跨學科知識整合能力的提升

STEAM教育強調跨學科知識的整合，有助于提高青少年的跨學科知識整合能力。在STEAM教育模式下，學生需要在學習過程中發現不同學科之間的聯系，從而形成一個更加完整、系統的知識體系。此外，STEAM教育通過項目式學習、問題式學習等教學方法，讓學生在解決實際問題的過程中運用和整合多學科知識，從而提高他們解決復雜問題的靈活性和適應性。

（三）實踐與合作能力的發展

STEAM教育對青少年實踐與合作能力的發展具有積極影響。首先，STEAM教育強調學以致用，將理論知識與實踐相結合。教師通過設計豐富多樣的實踐活動，讓學生在動手操作、實驗探究和項目合作中掌握知識，從而培養他們的實踐操作能力。其次，STEAM教育強調團隊協作與溝通能力。在STEAM教育過程中，學生需要與團隊成員有效溝通、協作和分工合作，共同完成創新任務，這有助于提高青少年科技創新的效率和質量[10]。

五、STEAM教育在提升青少年科技創新能力中的實踐策略

（一）課程設計與教學方法改革

為了提升青少年科技創新能力，STEAM教育應進行課程設計與教學方法的改革。首先，在課程設計上，應將STEAM理念融入各個學科領域，打破學科界限，形成跨學科的課程體系。其次，在教學方法上，應倡導采用項目式學習、問題式學習和合作式學習等多種教學方法，讓學生在學習過程中主動探索、發現問題和解決問題，培養他們的科技創新能力[11]。

（二）教師培訓與專業發展

教師在提升青少年科技創新能力中起到關鍵作用。因此，對教師進行STEAM教育的培訓和專業發展是十分重要的。教師培訓應注重以下幾個方面：一是提高教師的跨學科知識整合能力，使他們能夠設計和實施跨學科的教學活動；二是培養教師的創新思維和實踐能力，讓他們能夠引導學生進行科技創新；三是加強教師的團隊協作與溝通能力，以便在教學過程中與學生、家長和其他教育工作者有效合作。

（三）學生評價與激勵機制

為了激發青少年的科技創新潛能，學校應建立科學的學生評價與激勵機制。在評價方面，應強調過程性評價和多元評價，以學生的創新表現、實踐成果和團隊協作為評價標準，而非僅僅關注學科成績。在激勵方面，應為學生提供豐富的學習資源、實踐平臺和成果展示機會，讓他們感受到科技創新的成就和價值，激發他們的學習興趣和動力[12]。

六、案例分析與啟示

（一）國內外STEAM教育優秀案例分析

1.美國：美國在STEAM教育方面有很多值得借鑒的優秀案例。其中之一便是加州的High Tech High（HTH）學校[13]。HTH將STEAM教育與項目式學習相結合，通過實踐操作和團隊合作來培養學生的科技創新能力。學校鼓勵師生跨學科合作，提供豐富的課程資源和實踐場景，使學生在解決實際問題的過程中自然地掌握知識和技能。

2.英國：英國的創客教育在STEAM教育方面有很多成功實踐。以The Raspberry Pi Foundation為例[14]，該基金會通過創客空間、在線資源和教師培訓等手段，普及編程教育，提高青少年的科技創新能力。基金還會與BBC等傳媒機構合作，推出micro：bit編程設備，讓更多學生接觸到編程和電子制作。

3.中國：在中國，STEAM教育也取得了一定成果。中國青少年科技輔導員協會連續多年舉辦“全國骨干科技輔導員STEAM教育培訓班”，北京、上海、浙江、山東、山西、陜西、天津、河南、四川、江蘇、重慶等將STEAM教育科目列入教學、考試體系，把“軟任務”升級成“硬指標”，如上海市徐匯區中學的“科學創新實踐基地”項目，該項目旨在通過科技創新活動，培養學生的科技創新能力。學校通過整合校內外資源，開展豐富的科技創新活動，如創新實踐課程、科技競賽、創客馬拉松等，為學生提供了良好的實踐平臺和科技創新環境。

（二）案例啟示與借鑒

這些優秀的STEAM教育案例為我們提供了以下啟示與借鑒。

1.強化項目式學習與實踐：如HTH學校的案例所示，項目式學習和實踐活動是培養青少年科技創新能力的有效途徑。學校應充分利用項目式學習、問題式學習等教學方法，將理論知識與實踐相結合，使學生在解決實際問題的過程中提升創新能力。

2.整合社會資源，形成合力：英國的Raspberry Pi Foundation案例表明，社會資源在提升青少年科技創新能力中發揮著重要作用。學校應與企業、研究機構、高校等社會組織合作，共同為學生提供豐富的實踐項目、實習機會和技術支持，同時鼓勵家長、社區和志愿者參與STEAM教育，共同營造有利于青少年科技創新能力培養的氛圍[15]。

3.關注教師培訓與專業發展：在提升青少年科技創新能力方面，教師的角色至關重要。學校應關注教師的培訓與專業發展，提供針對STEAM教育的培訓課程、教學資源和教研平臺，幫助教師掌握新的教育理念和教學方法，從而更好地推動青少年科技創新能力的培養。

七、結論與展望

（一）研究結論

本研究通過對STEAM教育及青少年科技創新能力的分析，探討了STEAM教育在提升青少年科技創新能力中的作用與實踐策略。研究發現，STEAM教育作為一種跨學科、實踐導向的教育模式，可以有效地培養青少年的創新思維、跨學科知識整合能力和實踐與合作能力，從而提高青少年的科技創新能力。在實踐策略方面，對課程設計與教學方法改革、教師培訓與專業發展、學生評價與激勵機制以及社會資源的整合與運用等方面具有重要意義。

（二）研究的局限與未來展望

盡管本研究對STEAM教育在提升青少年科技創新能力中的作用與實踐策略進行了較為全面的分析，但仍存在一些局限性，有待進一步研究和探討。

1.研究方法局限：本研究主要采用文獻分析法，對STEAM教育及青少年科技創新能力的理論和實踐進行了闡述。未來研究可嘗試采用實證研究方法，如問卷調查、訪談等，以獲取更加豐富、直接的數據，進一步驗證研究假設。

2.案例研究局限：本研究選取了部分國內外STEAM教育的優秀案例進行分析，以期為我國STEAM教育提供借鑒。然而，這些案例并不能涵蓋STEAM教育的全部實踐，未來研究可通過更多樣化的案例分析，進一步揭示STEAM教育在提升青少年科技創新能力方面的有效策略。

3.評價體系局限：本研究關注了學生評價與激勵機制在提升青少年科技創新能力中的作用，但并未對評價體系進行深入討論。未來研究可對STEAM教育背景下的評價體系進行系統研究，提出更加科學、合理的評價指標和方法。

展望未來，隨著科技的快速發展和社會需求的變化，STEAM教育將在培養青少年科技創新能力方面發揮越來越重要的作用。在未來研究和實踐中，我們需要關注以下幾個方面。

1.深化對STEAM教育理論的研究：隨著STEAM教育實踐的深入，其理論體系也需要不斷完善。研究者們應進一步探討STEAM教育的內涵、特點、原則和方法，為實踐提供理論支持。

2.強化實踐探索與經驗交流：各地區、各學校在開展STEAM教育時，可能會因地制宜、因校施策。通過實踐探索與經驗交流，我們可以總結出更加有效、適用的策略，為提升青少年科技創新能力提供有力支持。

3.關注不同群體的需求：在推進STEAM教育的過程中，我們應關注不同群體（如性別、年齡、地域等）的需求，因材施教，促進青少年科技創新能力的均衡發展。

4.跨界合作與創新：STEAM教育的實施需要教育界、產業界、科研界等多方面的合作與支持。各方應加強跨界合作與創新，共同推動青少年科技創新能力的培養。

綜上所述，STEAM教育在提升青少年科技創新能力方面具有重要意義。通過深化理論研究、強化實踐探索、關注不同群體的需求以及跨界合作與創新，我們有望為培養具備創新精神和實踐能力的新一代青少年貢獻力量。

參考文獻：

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［15］鐘柏昌，張麗芳．美國STEM教育變革中“變革方程”的作用及其啟示［J］．中國電化教育，2014（4）：18－24，86．

◎編輯 王亞青