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STEAM专题┃从STEM到STEAM:课程理念的变迁与课程实施策略

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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!

STEM到STEAM:课程理念的变迁与课程实施策略

李惠敏

喀什大学教育科学学院

摘    要:STEM教育到STEAM教育的转变是在科学性与人文性矛盾加剧、“互联网+教育”创新、市场对人才的新要求的背景下发生的。STEAM教育作为由STEM教育发展而来的一种教育方式, 其创始人Georgette Yakman从他的角度阐释了转变的原因和STEAM教育的主要内涵。从STEM教育到STEAM教育, 课程理念变迁主要包括:以学习者为中心, 注重深度学习;注重学生交流、理解与审美创造能力;关注学生对科技道德的理解与对科技理性的认识。由此提出STEAM教育下的课程实施策略:在课程教学中嵌入道德与科技理性教育;高校和教师加强教育研究与学习;改进教学方式;利用校内外资源协同教育。

关键词:STEAM教育; 课程理念; 理念变迁; 课程实施

一、STEM到STEAM转变背景与由来

(一) STEM到STEAM转变的背景

1. 科学性与人文性问题矛盾的加剧

进入21世纪, 随着科学技术的突飞猛进, 人与自然、社会、人之间的矛盾日益加剧。首先, 人与自然的关系由于科技带来的负面影响日益恶化。科技发展在推进人类社会文明进步的同时, 由于人类为了满足个人享乐, 滥用科学技术, 不断开采自然, 向自然不断索取, 导致了资源短缺、环境污染、生态失衡、部分物种灭绝等一系列自然环境问题。其次, 人与社会的矛盾也日益紧张。由于科技发展带来的地区之间发展不平衡使得南北矛盾、区域矛盾、战争冲突、饥饿和疾病等一系列矛盾日益凸显。如发达国家为了资本输出, 将高污染、低产出产业转移到发展中国家, 还有部分国家为了掠夺资源挑起战争。此外, 人与人之间的矛盾也日益加剧。近代工业文明以来, 人类对权力和利益追逐越发强烈, 最终造成了享乐主义、个人主义、官僚主义等不良作风盛行。在物质利益驱动下人类为了追求利益造成了精神与道德的缺失, 这也影响到国家政治和信仰的稳定。在这种社会背景下, 科学性是人类与自然、社会、人之间关系矛盾问题的一个重要影响因素。在封建社会与农业社会时期, 人与自然、社会、人的关系和谐是社会进步的重要因素。因此, 在当下社会科学发展中人们呼吁关注科技人文化, 教育理论界也呼吁关注教育的人文性。

2.“互联网+教育”创新

自2015年党中央国务院提出“互联网+”的新概念起, “互联网+”在各个领域不断兴起。教育领域也不例外, 互联网技术引起教学内容延伸、教学手段变革、教学方式改变[1]。单纯的“教育+互联网” (如远程教育等, 直接将教育嵌入信息化网络中) , 单纯地通过这种信息化路径而不从根本上改变学校教育方式, 那么教育则不能有实质性的创新[2]。破解“教育+互联网”, 必须探究“互联网+教育”的创新之路, 变革学习方式是学校教育信息化的立足点。STEAM教育以互联网多媒体技术为依托, 促使学生进行探究性学习、项目学习, 这是“互联网+教育”创新的必要手段。

3. 市场对人才的新要求

STEM教育关注到新时代对理工科技术人才的要求, 也关注到科学、技术、工程、数学几个学科的整合。但是当今社会市场不仅是要求工程技术人才的培养, 也要求这些人才要具备善于交流的能力, 以及理工科专业能力之外的其他能力。未来的公司也更倾向于寻找那些在专业方面的必需能力之外还有其他各种能力的人才, 这种人才主要指经过“扎实文科教育”训练的人[3]。市场要求人才不仅具有扎实的专业能力, 还要具有沟通交流能力、创新能力、创造性思维。在此背景下, STEAM教育在STEM教育的基础上应运而生。

(二) STEM与STEAM及其变迁的由来

1. STEM教育与STEAM教育

STEM是科学 (Science) 、技术 (Technology) 、工程 (Engineering) 和数学 (Mathematic) 的缩写, 它是1986年由美国国家科学委员会首次提出的。开启STEM教育的最初目的是为了通过STEM教育的开展提升学校教学质量, 促进科技精英人才的培养。STEM教育主要是以项目学习和解决问题的学习方式培养学生的STEM技能, 它为学生们提供了一种动手实践的课堂体验, 其目的是让学生主动参与到数学和科学的学习活动中去。它强调通过创造、设计、建造、发现、合作和解决问题的过程使学生具备应对世界上重大挑战的能力。STEM教育实质是为培养学生在理工科方面跨学科的能力、跨学科创造性思维。

STEAM教育是在“STEM教育+”基础上发展而来的一种教育方式, STEAM教育是一种培养学生创造力和跨学科创造性思维的教育方式[4]。STEAM教育在STEM教育基础上增加了Art (人文艺术) , 它主要以项目学习、问题学习为主要学习方式, 通过融合工程、技术、数学与人文艺术, 通过技术驱动的教学创新促进学生能力的培养[5]。STEAM教育与STEM教育在追求的大目标与某些方面的理念具有一致性, 但是STEAM教育在强调培养学生的STEM技能过程中通过增加艺术增强学生学习的兴趣, 强调在理工科学习中增加艺术来培养学生的创新精神与创造能力。

2. 从STEM到STEAM变迁的由来

由于在STEM教育的实施中Art (人文艺术) 的作用日益凸显, Art (人文艺术) 逐渐为人们所重视, 因此在STEM教育基础上增加了Art (人文艺术) 。STEAM教育创始人Georgette Yakman认为, STEM教育只关注项目本身, 以及项目如何去做, 而忽略了关心人本身与进行这个项目的原因。因而STEM教育在跨学科知识的广度和深度范畴内仍有一定的局限性, 并且在其教学过程中缺乏较强的趣味性与艺术性。因此, 她将Art (艺术) 和STEM教育有机整合, 并于2006年提出STEAM教育的概念。Georgette Yakman指出, Art (人文艺术) 不仅仅指我们通常所说的艺术、音乐、人文等, 而是一个包含了人文、艺术、美学、音乐、戏剧、生理和社会科学、人类学、哲学等的概念。Georgette Yakman将STEAM教育分为9个主要的方面, 包括:社会研究、科学、数学、语言艺术、技术、工程、音乐、美术和体育[6]。关于STEAM教育暂时没有约定俗成的内涵, Georgette Yakman研究时它定义为在STEM教育中加入Art (人文艺术) 的一种教育方式。他认为, STEAM教育的理念可以简要概括为:以数学为基础, 通过工程和艺术来解读科学和技术。STEAM教育作为一种学习方式和教学策略, 它将问题解决教学用于强化学生理解复杂概念。

二、STEM到STEAM课程理念的变迁

STEM教育作为一种促进学生理工科发展的一种教育方式, 它的目的在于培养学生创造性与跨学科创造性思维, 而STEAM教育在STEM教育的基础上增加了Art (人文艺术) , 它在培养学生创造性与创造性思维中强调科学的美, 同时关注人的内在需求与人文道德理性。归结从STEM教育到STEAM教育, 虽然STEAM教育在总体理念与观点上同STEM教育较为一致, 但STEAM下的课程理念也有了一定的转变。从STEM到STEAM, 增加与转变的课程理念如下:

(一) 以学习者为中心, 注重深度学习

首先, 从STEM教育到STEAM教育, 更加关注学习者的需求。STEM教育强调利用相关的智能技术、编程等方式促进学生STEM相关知识技能的学习, 这对学生来说是非常有必要的, 然而在STEM教育的学习过程中容易忽视学生的现实生活需要, 教育开展最应该关注的是学生自己的生活世界中而言, 对他们最重要的是什么。STEM教育只专注于学生数学和科学方面的学习[7], 但是学生应该是全面发展的, 学生应该得到一种影响到他们是否能够对世界做出明智的决定和对生活方式的正确规划的全面的教育, 这种教育中学生真实生活需要得到关注, 每个学生都被教师所关注到;而在STEM教育中增加Art, 可以实现这种教育。人文艺术 (Art) 中包含创新与创造, 这正是学生发展所需要的, 正如一名建筑师不仅要拥有科学技术的能力, 而且要拥有审美的能力。在STEM教育中增加人文艺术 (Art) 给学习赋予更多意义, 真正地使得学生全面发展得到重视, 同时通过与学生生活接轨, 使教师关注每个学生的需求, 使STEM教育成为真实的以学习者为中心的教育方式。

其次, STEAM教育在以学生为中心的基础上, 注重学生深度学习。从对国外STEM教育政策的分析来看, 美国、英国等国都在STEM教育计划中增加了人文艺术 (Art) 。STEAM教育试图改变以教师为中心的课堂模式, 鼓励一种发现、探索、解决问题的课堂, 要求学生积极参与情境找到解决方案。STEAM教育与STEM教育的学习环境都不是以教师为中心的, 而是由学生为中心的, 在学习过程中通过发现问题、探索问题、解决问题, 学生进行探索学习[8]。STEAM教育在STEM教育中加入Art (人文艺术) , 可以通过探究学习与教学加强师生之间、生生之间的联系和增强学习的深度。STEAM教育注重学生深度学习, 不只是简单的知识与技能获得, 它强调的是一种内在的转化, 与其他学科知识的联系。

(二) 注重学生交流、理解与审美创造能力

首先, 从STEM教育到STEAM教育更加注重学生的交流能力。从STEM到STEAM不仅仅是增加了人文、艺术, 还增加了交流技能与读写技能、审美能力。针对“STEAM是由STEM教育增加了关注艺术的方面而形成的吗?”这个问题, Fioriello指出, 一个均衡的STEM教育必须包含人文艺术 (Art) , 人文艺术 (Art) 不只是简单的艺术, 它包含阅读、写作和说话等有利于交流表达的技能[8]。读写能力在一致性课程中具有着至关重要的作用, 它提供了一个清晰的视角来看待试图解决的历史问题, 使得问题解决变得容易[9]。工作中有效的协作依赖于有效的演讲、倾听技巧以及劝说技能, 因此未来的企业将会寻找那些在专业之外有其他技能训练的人才, 这种人才需要具有较强的交流沟通能力。

其次, STEAM教育能够增强学生的理解能力与创造能力。尽管STEM技能是教育的重要组成部分, 但是在就业中起促进竞争和员工创新能力关键作用的是人文艺术 (Art) , 人文艺术 (Art) 在真实情境中具有重要作用。在STEM教育中增加Art (人文艺术) , 可以提升学生的审美能力, 而审美能力对于学生创新能力的培养具有重要作用。正如, 一名优秀的工程师必须具备良好的审美能力, 这样他才能在设计新产品的过程中更加游刃有余。如果学生能够在早期的教育过程中就注重审美能力的培养, 且在今后的工作中有效利用, 这将对他们自身发展和社会发展都有很大意义。Tarnoff以苹果产品设计为例指出, 使用界面设计的特点说明没有“Art” (人文艺术) 的STEM, 就“没有科学、技术、工程和数学的产品成功出口”。这些公司希望员工能够有能力解决问题, 能够创造性地合作、贡献, 传达新的想法[10]。从STEAM教育角度来看, 当前社会创新驱动型经济的雇主对问题解决者、批判性思考者和优秀的沟通者更感兴趣。此外, STEAM教育将数学、科学、工程、技术与人文艺术相整合, 为学生提供跨学科的教学方式, 可以使学生能够通过人文与科学的结合学习加深学生对科学与数学的理解。

(三) 关注学生对科技道德的理解与对科技理性的认识

最早提出STEAM教育定义的Georgette Yakman在对STEAM定义时, 她将STEAM教育分为九大主题, 包括社会研究、科学、数学、语言艺术、技术、工程、音乐、美术和体育[6]。在STEAM教育九大主题的其中一项是社会研究, 而社会研究是Art (人文艺术) 的内涵之一, 社会研究强调公民教育, 强调科技理性、科技道德。Maguth B.M.研究表明, 社会研究是维系STEM的黏合剂, 政治的健康和繁荣可能会受到在科学中缺乏对政治和道德的理解的影响, 因为他们的技术和科学的能力提高了而自身的思想道德水平却不高[11]。因此, 在STEM教育中应当加入Art (人文艺术) , 重新把学科整合成一个负责任的公民礼节性均衡教育是必要的。

此外, 在当前社会科技性与人文性之间的矛盾冲突下, STEM教育中加入Art (人文艺术) 可以增强学生对科技理性的认识, 使学生能够科学、全面、客观地认识科技为人类带来的好处与问题。通过STEAM教育可以使得学生正确对待科技问题, 可以培养学生未来如何使用科技, 从道德层面认识科技理性问题。科技对自然社会、人类社会带来的利与弊是应该被关注的, STEAM教育中强调关注科技理性, 认识科技对自然的破坏可以培养学生的公民意识, 可以使未来的科学家更加关注科技使用与科技发明的合理性。

三、STEAM下课程实施策略

(一) 在课程教学中嵌入道德与科技理性教育

STEAM教育在STEM教育的基础上将科技带来的人与自然、社会、经济、政治之间的矛盾考虑到教育中, 这正好与党的十九大上习近平同志指出要加快生态文明体制改革, 建设美丽中国的思想一致。习近平同志在十九大报告中提出要构建市场导向的绿色技术创新体系, 发展绿色金融, 壮大节能环保产业、清洁生产产业、清洁能源产业。推进能源生产和消费革命, 构建清洁低碳、安全高效的能源体系。这一思想在教育中的体现是科技理性与科技对人类的发展的作用应用。因此, 在课程实施中, 尤其是工科中, 应该实施科技道德与科技理性教育。

具体实施中, 不仅是在高校工科教育中进行科技道德与科技理性的教育, 还应该在中小学课程实施中纳入对科技理性与道德的教育。针对高校教育, 要以社会需求为导向, 让学生通过实践调查, 认识科技理性问题, 并鼓励学生进行深入研究, 以求解决科技带来的人们的生活问题。对于中小学, 在科学课程实施中应当以隐性教育、无形的思想教育让学生领悟科技给人们带来的好处与坏处, 引起学生反思。

(二) 高校和教师加强教育研究与学习

针对STEAM教育, 美国对STEAM教师有严格要求, 政府努力培养合格的STEAM教师。从美国施行STEAM的这一方面可知, 对于科学课这门独立学科来说, 它涉及范围从小学到高中, 而国内缺乏对专门的科学教师的培养, 因此需要各高校努力培养合格的师资。高校应当设置专业师资, 还要设置相应科目给相应理科类师范生, 这可以一定程度上解决科学教师缺乏的问题。此外, 高校还应当为当地中学教师接收新理念、新思想提供机会, 为各位教师再教育、进修提供保障。

对于中学教师, 可以通过自我学习寻找自己现任教的学科同STEAM有哪些一致的地方, 将二者进行融合寻找新的教学突破点。教师可以通过对当地、对学校进行深入了解, 根据自己的理解、兴趣、特长等与其他教师探讨构建特色校本课程, 或是通过学习更新自己的知识、提升自己教学能力、改变自己授课的方式, 对课程内容进行延伸, 促使科学课的有效开展。

(三) 改进教学方式

我国传统教育沿袭凯洛夫教育学的教学方式———教师讲授法, 而在这样一门探究性课程中运用这种教学方式是不合适的。教师在课程实施中应当学习国外STEM教育的方法, 如STEM教育运用网络平台、校企合作各种方式进行教育, 因此课程教学应当开发新的教学方式。

国内外关于STEAM教育的实施, 注重通过科学教育实践动手操作、课程设置等方式培养学生的学习兴趣。韩国由于学生对数学等理科学习兴趣不佳而进行了课程改革, 引入STEAM教育;国内关于STEM教育和STEAM教育的实施一方面也是通过各种实物的操作, 使学生在实践操作中学到知识的同时培养学生的学习兴趣。当前中小学课堂内外针对STEM均注重学生如何动手实践学习到一个知识点, 使学生的学习兴趣得到提高, 使学生在开心快乐的学习氛围中获取知识, 同时培养学生的创新性思维。因此, 教师在教学中应当多与外界结合, 不以“填鸭式”的方式进行教学, 学会使学生利用网络媒体查找资源, 学生通过观看视频、利用AI智能了解科学的发展。教师还可以借助学校环境、社区环境、科技馆等资源, 使学生贴近生活地学习科学课程。教师可以借助不同的教学方式使学生的学习兴趣得到提高, 从而更好地开展课程教学。教师也可以在学校举办有奖参与科学创作活动, 如科学主题的画报活动等, 不局限于一种教学方式, 这样更能够吸引学生学习的兴致。

(四) 利用校内外资源协同教育

STEAM教育与STEM教育一样, 在实施过程中都利用身边各种网络资源、AI技术、电子媒体进行教育, 并且在实施过程中不只是学校教育者作为课程实施者, 还可能有家长、社区、商业和企业、个人和公共基金会、社会名人、科学家和工程师、传媒和其他利益相关者的参与[12]。此外, 它还以创客支撑实践。

因此, 在课程实施中, 应当不单是以教材、教室、多媒体教学设备等作为学习资源, 还应当将校内外其他资源纳入学校教育中。例如, 在学校中可以通过项目整合的方式, 将学校外的社区、公司、敬老院等纳入学校教学中, 使学生分组合作, 通过解决实际问题培养学生解决问题的能力与创造能力, 同时也可以将学校外各种专长人员, 如公司经理、优秀技工等请到学校中为学生学习提供更切合实际的知识。此外, 在学校中可以利用身边尽可能的一切事物进行教育, 让学生通过观察、发现问题、试验、解决问题, 从这种生活中的研究性学习中促进学生深度学习, 发展学生的各种能力。

参考文献略。

本文来源:黑龙江教育学院学报 2018,37(12),37-40

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