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STEAM专题┃STEAM教育的内涵、特征与实施路径

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编者的话

初始化工作室

当前,STEAM教育(科学Science,技术Technology,工程Engineering,艺术Arts,数学Mathematics五门学科英文首字母的缩写)正越来越受重视,可是什么是STEAM教育?为什么要实施STEAM教育?怎么做STEAM教育?如何做出自已的特色?在实施的过程中有哪些问题要注意?需要哪些软件、硬件支持STEAM教育?如何做好课程规划?这些都是中小学教师在实施过程中经常会问到的问题。初始化工作室在学习与实施STEAM教育过程中,受“小课题研究”公众号启发,特精选一系列学者和老师的研究成果,集中推送出来给你来参考,同时也附上我的一些思考与实践,希望能得到你的鼓励与指导,共同进步!

STEAM教育的内涵、特征与实施路径

曾婷

华南师范大学 教育信息技术学院

摘    要:STEAM教育是探索21世纪人才培养的一种创新型教育理念与举措。美国首倡STEM教育并将其作为提升国家竞争力的战略之一,旨在加强科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)与数学(Mathematics)教育,以培养高科技人才来持续保持美国国际领导力和竞争力。对国内外STEAM教育相关研究成果予以梳理,解读了STEAM教育的内涵;分析了为什么需要发展STEAM教育;从意识层面、规划层面和实践层面探析了基础教育中STEAM教育发展的路径。

关键词:STEAM教育;内涵;特征;实施路径

2016年地平线报告(基础教育版)指出近期的趋势是需要培训学生的编程素养,使学生成为创客。为了重视艺术(Arts)在工程与技术设计中的重要性,美国学者提议将STEM教育发展为STEAM教育,并以系列富有成效的活动项目,强有力地推进STEM教育的开展。科学、技术、数学、艺术与工程之间有着一种很强的共通性和互补关系,随着人类科学技术的不断进步,科学、技术、工程、艺术和数学领域的联系也越来越紧密,解决任何一个领域的问题都会涉及到其他四个领域。STEAM教育是变革传统教育,培养学生问题解决能力,创造力的重要突破口。如何发展STEAM教育,使STEAM教育与传统课程教育的融合,促进学生的创造力,使学生成为创客,理应成为STEAM教育发展的重点议题。因此,我们以STEAM教育是什么为切入口,分析为什么需要发展STEAM教育,探析基础教育STEAM发展路径。

一 、研究方法

研究围绕“STEAM教育、STEM教育”等关键词进行文献检索,采用文献分析法、案例分发法等研究方法,试图回答“STEAM教育是什么”,“为什么需要发展STEAM教育”、“分析STEAM教育发展路径”。

(一) 文献分析法

通过阅读“STEAM教育”相关文献,了解和把我STEAM教育在我国发展的情况,为探讨和梳理STEAM教育的内涵、特征、价值理论提供支撑。探讨“互联网+教育”的背景下,学校如何推进STEAM教育,研究从意识层面、规划层面、实践层面分析基础教育STEAM发展路径。

(二) 我国STEAM教育研究文献概述

文献调研为中国知网为全文数据库为数据来源,以“STEAM教育”为主题进行检索,共检索到相关文献93篇。STEAM教育于2013年开始在我国呈现,之后呈现出逐渐上升趋势。

二、STEAM教育是什么?

STEAM 教育前身为上世纪80 年代美国人提出的STAM 教育,包含四个学科:Science(科学)、Technology(技术)、Engineering(工程)、Mathematics(数学),由奥巴马大力推进这种综合课程的实施,旨在从小培养学生动手、创新、综合运用科学知识的能力。随后,在原有四科的基础上加入了Art(艺术)学科,多个学科相融合从而得到STEAM 教育。

不同的研究者分析了STEAM教育所蕴含的思想,如王娟研究认为STEAM教育应用需要依托物联网、云计算等新一代信息技术,打造智能化教育信息生态系统[1]。李小涛等人认为STEAM教育是以项目学习为主要学习方式,学习者通过项目式学习来完成相关任务,同时培养其项目学习能力[2]。赵慧臣指出STEAM教育主要是培养和提高学生的创新能力[3]。杨玉佩研究认为STEAM教育强调在问题解决中培养创新思维[4]。通过国外相关政策等可以看出美国对STEAM教育的重视。如1986年,美国国家科学委员会发表报告《本科的科学、数学和工程教育》,被视为STEM集成的开端。2005年10月,由美国国家科学院、国家工程院、医学科学院、和国家研究委员会、向美国国会联合提出报告《驾驭风暴:美国动员起来为更加辉煌的未来》,该报告是21世纪美国科技教育发展的战略性报告。2014年,奥巴马启动STEM国家人才培育计划,包括STEM创新网络计划(STEM Innovation Networks program) 、STEM焦点学校计划(STEM-focused school)等。

国内基础教育中关于STEAM教育的应用也开展的如火如荼。其中STEAM教育在中小学的应用多以编程类、媒体制作类软件为载体;多以综合实践课程、信息技术课程、通用技术课程为主。如北京的吴俊杰老师研发了“人工智能”、“Scratch 编程”课程;广州吴向东老师和武汉毛爱萍老师依托scratch软件,研发了“儿童数字文化创作”课程;常州管雪沨老师研发实施了“小学生趣味编程”课程;温州谢作如老师依托ArduinoScratch 软件开发并实施了“互动媒体技术”课程。通过对国内外STEAM教育研究与实践成果,我们发现:诸多研究者倾向认为STEAM教育主要是培养学生的创新能力为主,对STEAM教育的内涵进行分析探讨。但是通常都忽视了STEAM教育蕴含的主要思想是学科的融合,因此,本研究尝试认为STEAM教育所蕴含的是一种科学的、多学科融合的思想,基于多种信息技术工具为载体,主要培养学生问题解决能力、创新性能力为主的一种教育方式。

三、为什么需要发展STEAM?

(一) 时代发展的使然

美国新媒体联盟(NMC)与北京师范大学智慧学习研究院合作研究并发布的《2016新媒体联盟中国基础教育技术展望:地平线项目区域报告》提出“2016 世界各地的学校都意识到,亲自动手的体验式学习有助于学生将所学内容学以致用,因此各学校纷纷探寻将学生自创内容、想法整合到教学行为活动的新途径。”在报告中还指出,中国专家组将创客空间(即专用于鼓励创新式学习的物理空间)列为教育技术发展的一个重要趋势,并对这一趋势着重强调,进而为这一重大长期影响趋势提供了更有力的支持[5]。在落实《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》之际,STEAM 教育应用应与“互联网+”融合,制定顶层战略规划,与创客空间融合、与3D 打印技术携手、创建创新实验室、搭建电子书包平台,以应对第三次工业革命带来的机遇和挑战[6-8]。

(二) 21世纪学生核心素养发展的需求

数字化时代的到来,STEAM对学生核心素养能力和创造性思维等的培养提供了强有力的支持。STEAM教育的独特价值,在于通过整合为学生提供逼近真实、富有现实意义的学习情境,以利于学生高阶思维与积极情感的投入,解决复杂问题,从而全面提升学生知识、能力与情意方面的[9]。STEAM教育与核心素养,是当今国内外两个热门的教育议题。核心素养的提出意味着新世纪人才培养目标范式的转变。我国根据国家发展对人才的要求,提出了人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大学生发展核心素养,树立了我国新世纪教育立德树人的风向标。因此,STEAM教育也被作为当前教育培养学生21世纪技能以及核心素养的有效解决途径。

四、基础教育STEAM发展的路径

STEAM教育发展的路径需要指向学生培养学生的创新能力和问题解决能力为主。因此研究认为可以从意识层面、规划层面、实践层面等三个方面来探究中小学实施STEAM教育的路径分析。

(一) 意识层面高度重视STEAM教育的本质与意义

意识层面的高度重视意味着中小学教育教学改革关注STEAM教育的本质,以及教育教学质量的提升,突破传统教育教学模式,实现多学科融合。把握STEAM教育本质的同时意味着要深入挖掘STEAM教育背后的意义与作用。同时充分重视STEAM教育在中小学中的价值,对于培训中小学生的创新思维和创造能力具有重要意义,而且STEAM教育本身指向对学生创造能力的培养同时,更加注重多学科融合,充分发挥学生的思维创造能力。

(二) 规划层面高度重视STEAM教育课程的设计与规划

规划层面将注重多学科融合,将STEAM教育课程融入校本课程建设中,从而对STEAM教育的开展、实施、推广进行精心规划,促进学科融合。第一、重视对STEAM教育课程的的支持,如加强对STEAM教育教师的培训支持,加强STEAM教育的宣传等。第二、重视对STEAM教育课程的规划与设计,通常STEAM教育多指的是在新技术工具或资源下的一种教育形式,如3D打印、教育机器人、虚拟现实等设备的使用和各种创客作品的制作。第三、打造校本STEAM课程,注重学科知识间的交叉融合。STEAM教育在很大程度上契合创客教育的精神。因此,学校在打造校本课程的同时,可以借助信息技术工作载体,如3D打印技术、无人飞机、创客空间项目等,实施以学生为中心,教师指导的教学方式,同时也可以成立教师团队,由多个学科的教师组成,培养学生发现问题,解决问题的能力,从而提高学生的整体素质,促进全面发展。根据学校的特色,开展STEAM教育课程,注重学科知识间的交叉融合。

(三) 实践层面灵活选择STEAM教育方式

STEAM教育的实施得依托物理空间,如打造STEAM教育空间,其目的是让学生主动去创造,积极地去开发作品。如美国高校开展创客教育方式主要有整合于常规课程中的创客教育,专门的创客教育课程。第一、研究认为可以借鉴其提出的开展创客教育方式,需要灵活选择。如整合多学科的课程,如文科类,理科类,艺体类等课程,为培养学生创造能力提供合适的机会和多样的可能。开设专门的STEAM教育校本课程,可以根据自己学校的特色和教师的专长,打造具有特色的校本STEAM课程。第二、着重STEAM教育实践操作,培养STEAM综合素养。STEAM教育的有效实施在于其实践操作,如可以通过3D打印建模,无人机驾驶操作等实践活动。STEAM 综合素养的提升不能仅靠单一的课堂教学,而要基于项目、围绕问题来开展,学生自主探究和动手体验是STEAM 教育实践的核心。同时,基于案例的模仿、探究是开展STEAM 教育的重要途径。第三、培养未来STEAM教师。未来STEAM教师的发展计划,应重要培育教师的学科和跨学科知识、定位STEAM的理论知识,以支持和促进STEAM教育的实践发展,教师应用积极的态度面对STEAM教育。

参考文献略。

本文来源:《教育现代化》 2017年第33期 P271-273页

转自公众号:
初始化工作室

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