摘 要：基于STEM教育的概念和發(fā)展現(xiàn)狀，以及由其演變而來(lái)的STEAM教育的概念和其中蘊(yùn)含的科學(xué)和人文的關(guān)系，提出對(duì)中學(xué)教育的啟示：在教育目標(biāo)上，要培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)的復(fù)合型人才；在學(xué)習(xí)形式上，要注重綜合實(shí)踐活動(dòng)的開(kāi)展；在學(xué)習(xí)內(nèi)容上，要注意學(xué)科滲透和學(xué)科融合；在教學(xué)準(zhǔn)備上，要加強(qiáng)跨學(xué)科集體備課。

關(guān)鍵詞：STEM STEAM 跨學(xué)科 教學(xué)啟示

一、STEM教育概念的提出

1986年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)發(fā)表《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》報(bào)告，首次提出STEM教育的概念。所謂STEM，是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門(mén)學(xué)科英文首字母的縮寫(xiě)。其中，科學(xué)是指認(rèn)識(shí)世界、解釋自然界的客觀規(guī)律；技術(shù)和工程是指在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上改造世界，解決社會(huì)發(fā)展過(guò)程中遇到的難題；數(shù)學(xué)則作為技術(shù)與工程學(xué)科的基礎(chǔ)工具。STEM教育關(guān)注四門(mén)學(xué)科的深度融合，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，倡導(dǎo)學(xué)生在合作中解決問(wèn)題，在開(kāi)放的環(huán)境中培養(yǎng)實(shí)踐能力。

二、STEM教育發(fā)展的現(xiàn)狀

世界上很多國(guó)家高度重視STEM教育。

作為STEM教育的發(fā)起國(guó)，美國(guó)一直在STEM教育的宏觀決策、法律制定、資金投入、師資培訓(xùn)、課程建設(shè)等方面走在最前列。2007年8月，美國(guó)參眾兩院通過(guò)了《美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)法》，認(rèn)為美國(guó)在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位下降應(yīng)該歸咎于對(duì)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的重視不夠，于是提出加大對(duì)STEM教育的投入，將STEM教育納入法律體系。2007年10月，美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)公布《國(guó)家行動(dòng)計(jì)劃：應(yīng)對(duì)美國(guó)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育系統(tǒng)的緊急需要》，將STEM教育從本科階段向中小學(xué)階段延伸。近年來(lái)，美國(guó)教育部和州政府一直在努力尋求培訓(xùn)STEM教師，激發(fā)學(xué)生對(duì)STEM的興趣，利用資源鼓勵(lì)師生互動(dòng)學(xué)習(xí)等的方法。美國(guó)政府除了通過(guò)國(guó)家數(shù)學(xué)小組、小學(xué)數(shù)學(xué)行動(dòng)、中學(xué)數(shù)學(xué)行動(dòng)大量培訓(xùn)數(shù)學(xué)和科學(xué)教師之外，還積極鼓勵(lì)從事數(shù)學(xué)和科學(xué)工作的人員投身教育工作。2010年，美國(guó)教育部提出要在未來(lái)10年招收和培養(yǎng)10萬(wàn)名STEM教師，創(chuàng)建1000所專(zhuān)注于STEM的新學(xué)校。2015年，美國(guó)頒布《STEM教育法》，將計(jì)算機(jī)教育納入STEM體系。2016年9月14日，美國(guó)研究所與美國(guó)教育部聯(lián)合發(fā)布了《STEM教育中的創(chuàng)新愿景》（簡(jiǎn)稱(chēng)《STEM2026》），力求在實(shí)踐社區(qū)、活動(dòng)設(shè)計(jì)、教育經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)空間、學(xué)習(xí)測(cè)量、社會(huì)文化環(huán)境等方面促進(jìn)STEM教育的發(fā)展，從而確保各年齡階段以及各類(lèi)型的學(xué)習(xí)者都能享有優(yōu)質(zhì)的STEM學(xué)習(xí)體驗(yàn)，解決STEM教育公平問(wèn)題，進(jìn)而保持美國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)力。

除了美國(guó)，推進(jìn)STEM教育也成了英國(guó)、德國(guó)、瑞典、加拿大、澳大利亞、日本、以色列、新加坡等發(fā)達(dá)國(guó)家的主流教育思潮。英國(guó)政府將STEM職業(yè)規(guī)劃編入了中小學(xué)的課程結(jié)構(gòu)中，于2006年出臺(tái)了STEM報(bào)告，提升在STEM教育方面的資金分配和利用率。德國(guó)政府把STEM教育（其國(guó)內(nèi)稱(chēng)為MINT教育）和職業(yè)教育掛鉤，吸引優(yōu)秀學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)、工程、計(jì)算機(jī)等專(zhuān)業(yè)并在該領(lǐng)域從事工作。加拿大安大略省將“讓學(xué)生參與和學(xué)習(xí)科學(xué)、工程和技術(shù)，考慮提供計(jì)算機(jī)編程機(jī)會(huì)”作為教育戰(zhàn)略目標(biāo)之一，并寫(xiě)入省長(zhǎng)委任狀。澳大利亞聯(lián)邦政府于2015年12月發(fā)布了新的《國(guó)家創(chuàng)新與科學(xué)進(jìn)程》，其中“提高所有人的科學(xué)素養(yǎng)與STEM一攬子計(jì)劃”設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)總額達(dá)到1.2億美元。澳大利亞昆士蘭州教育部還在其網(wǎng)站明確提出STEM教育在擇業(yè)方面的眾多好處：就業(yè)空間大，工作環(huán)境廣，有助于解決全球性的疾病、糧食短缺等問(wèn)題，獲得全球雇主高度認(rèn)可的技能，75%的新興職業(yè)都需要具有STEM技能的人員，比其他本科畢業(yè)生擁有更高的起薪，等等。此外，澳大利亞弗林德斯大學(xué)開(kāi)設(shè)了英才教育學(xué)校，面向10～12歲的天才兒童，開(kāi)展為期兩年的數(shù)學(xué)和理科教育，然后由大學(xué)教授進(jìn)行導(dǎo)師式培訓(xùn)。日本索尼公司成立了“索尼國(guó)際教育”子公司，明確把創(chuàng)新教育和STEM教育作為主攻方向，并發(fā)起和舉辦了多場(chǎng)趣味數(shù)學(xué)挑戰(zhàn)賽和機(jī)器人創(chuàng)新大賽。

在美國(guó)等西方發(fā)達(dá)國(guó)家的影響下，STEM教育在世界范圍內(nèi)迅猛發(fā)展，許多國(guó)際性和地區(qū)性組織應(yīng)運(yùn)而生。2014年9月22日，全球STEM聯(lián)盟在紐約聯(lián)合國(guó)總部舉行啟動(dòng)儀式。聯(lián)盟成立以來(lái)，已經(jīng)舉辦了數(shù)場(chǎng)國(guó)際STEM教育論壇。2016年6月2日，中國(guó)STEM教育協(xié)作聯(lián)盟在重慶成立。

我國(guó)的STEM教育開(kāi)展時(shí)間較晚，發(fā)展時(shí)間也較短?？偟膩?lái)說(shuō)，我國(guó)的優(yōu)勢(shì)是，基礎(chǔ)教育中理科（數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、地理等）教學(xué)比較扎實(shí)，本科教育中理科學(xué)位授予率比較高。因此，我國(guó)的STEM教育特別需要在學(xué)科滲透、工程、技術(shù)和實(shí)驗(yàn)操作等方面下功夫。

三、STEAM教育概念的提出

STEM概念產(chǎn)生以來(lái)，經(jīng)歷過(guò)多次演變，也派生出了多個(gè)概念。有人提出了iSTEM的概念（“i”是“integrated”的縮寫(xiě)，意為“綜合的”），強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)是密不可分的，是相互綜合的。筆者認(rèn)為，這個(gè)概念中的“i”其實(shí)是多此一舉，因?yàn)閷、T、E、M連在一起，本身就是一個(gè)綜合體。2010年12月，韓國(guó)提出了STEAM教育的概念（“A”是“Arts”的縮寫(xiě)，狹義上指藝術(shù)，廣義上指人文，涵蓋了社會(huì)研究、語(yǔ)言、形體、音樂(lè)、美學(xué)和表演等各個(gè)領(lǐng)域），將比較廣泛的人文藝術(shù)科目融入STEM教育體系，實(shí)現(xiàn)了STEM教育的又一個(gè)跨越。這一延伸概念得到了世界各國(guó)的廣泛認(rèn)可。

STEAM發(fā)展了STEM的教育理念，形成了以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，通過(guò)工程和藝術(shù)，理解科學(xué)和技術(shù)的跨學(xué)科、綜合性的教育理念。如果說(shuō)STEM還是一個(gè)理工科的小綜合，那么STEAM就是一個(gè)文理科的大綜合。

四、STEAM教育中科學(xué)與人文的關(guān)系

談到STEAM概念中的文理融合，就很有必要談一談科學(xué)和人文的關(guān)系。當(dāng)下，隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展，學(xué)科分類(lèi)越來(lái)越細(xì)致化。而從本質(zhì)上來(lái)講，科學(xué)和人文其實(shí)是一個(gè)融合體。

首先，人文的發(fā)展，特別是藝術(shù)的發(fā)展，在很大程度上取決、依賴(lài)于科學(xué)的進(jìn)步，因?yàn)榭茖W(xué)可以讓人類(lèi)更好地認(rèn)識(shí)世界和自身。在人類(lèi)從茹毛飲血的遠(yuǎn)古到高度文明的今天，尤其是近代三百年以來(lái)的社會(huì)巨變中，科學(xué)發(fā)揮了巨大的作用。比如，科學(xué)讓我們深切地知道“人有多大膽，地有多大產(chǎn)”是不可能的，谷物的畝產(chǎn)量是有限度的。另一方面，科學(xué)的發(fā)展也拓寬了人類(lèi)的視野，讓人類(lèi)把目光投向了更宏觀和更微觀的世界。比如，科學(xué)的發(fā)展讓人類(lèi)開(kāi)始尋找另一個(gè)適合生存的星球，嘗試實(shí)現(xiàn)到另一個(gè)星球居住的夢(mèng)想。

其次，科學(xué)的發(fā)展也離不開(kāi)人文、藝術(shù)的推動(dòng)，因?yàn)槿宋?、藝術(shù)可以使人類(lèi)保持探索和創(chuàng)造的熱情和活力?？茖W(xué)偏重理性，其本質(zhì)是“經(jīng)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)）加數(shù)據(jù)（測(cè)量）”“證據(jù)加推理”，但是不能沒(méi)有感性、活潑的成分，在一定程度上依舊是人文、藝術(shù)的。著名科學(xué)家愛(ài)因斯坦是一名出色的小提琴手，也能嫻熟地彈奏鋼琴。他曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，如果他不是一個(gè)成功的科學(xué)家，也會(huì)是一個(gè)成功的音樂(lè)家。小時(shí)候，我們都聽(tīng)過(guò)“后羿射日”和“嫦娥奔月”的故事，總想著哪一天能到太陽(yáng)和月亮上看個(gè)究竟。可以想象，如果我們聽(tīng)著“太陽(yáng)每天燃燒大量的核能”“月亮上沒(méi)有空氣和水”等科學(xué)理論長(zhǎng)大，一定會(huì)毫無(wú)半點(diǎn)好奇心。有趣的是，美國(guó)宇航局網(wǎng)站上公布的“阿波羅11號(hào)”通訊檔案中記載著這樣的內(nèi)容：

1969年7月20日，在休斯敦地面指揮中心的羅納德·埃文斯對(duì)太空中準(zhǔn)備登月的宇航員說(shuō)道：“有人要你們（在月球）注意一個(gè)帶著大兔子的可愛(ài)姑娘。在一個(gè)古老的傳說(shuō)中，一個(gè)叫嫦娥的中國(guó)美女已經(jīng)在那里住了4000年……你們也可以找找她的伙伴——一只中國(guó)大兔子。這只兔子很容易找，因?yàn)樗偸钦驹谠鹿饦?shù)下?！庇詈絾T邁克爾·科林斯立刻回答：“好的，我們會(huì)密切關(guān)注這位兔女郎?！?/p>

這段材料雖然只有文本信息，但是字字句句透露著感性、活潑的人文、藝術(shù)氣質(zhì)。

更進(jìn)一步說(shuō)，科學(xué)本質(zhì)上是“人類(lèi)理智的自由發(fā)明”。只有加以人文的引導(dǎo)，科學(xué)才能夠?yàn)槿祟?lèi)增加福祉；否則，科學(xué)就可能給人類(lèi)帶來(lái)災(zāi)難。愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)：“關(guān)心人的本身應(yīng)當(dāng)始終成為一切技術(shù)上奮斗的主要目標(biāo)；關(guān)心怎樣組織人的勞動(dòng)分工和產(chǎn)品分配這樣一些尚未解決的重大問(wèn)題，用以保證我們科學(xué)思想的成果會(huì)造福于人類(lèi)，而不致成為禍害?！比绻麤](méi)有人文的引導(dǎo)，用于發(fā)電的核能便會(huì)成為大規(guī)模殺傷性武器；如果沒(méi)有人文的引導(dǎo)，用作麻藥的鴉片便會(huì)禍害人類(lèi)；如果沒(méi)有人文的引導(dǎo)，人工智能便會(huì)成為殺人的幫兇；如果沒(méi)有人文的引導(dǎo)，克隆技術(shù)便會(huì)顛覆人倫……

第三，科學(xué)和人文都是人類(lèi)最富有創(chuàng)造性的活動(dòng)。從人類(lèi)文明的發(fā)展進(jìn)程來(lái)看，科學(xué)的發(fā)展需要人文，人文的發(fā)展也需要科學(xué)。科學(xué)創(chuàng)造不僅僅是運(yùn)用理性、邏輯和數(shù)學(xué)的過(guò)程，它還需要靈感、直覺(jué)和想象等人文因素的積極參與。反之，人文創(chuàng)造也不僅僅是靈感、直覺(jué)和想象的過(guò)程，它也還需要理性、邏輯和數(shù)學(xué)等科學(xué)因素的積極參與?？茖W(xué)與人文的融合有助于二者共同發(fā)展與繁榮。

五、STEAM教育對(duì)中學(xué)教育的啟示

（一）在教育目標(biāo)上，要培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)的復(fù)合型人才

2016年9月13日，受教育部委托的課題組發(fā)布“中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”的研究成果，指出中國(guó)學(xué)生的核心素養(yǎng)表現(xiàn)為人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神等六個(gè)方面。其中，人文底蘊(yùn)主要是指學(xué)生在學(xué)習(xí)、理解、運(yùn)用人文領(lǐng)域知識(shí)和技能等方面所形成的基本能力、情感態(tài)度和價(jià)值取向，具體包括人文積淀、人文情懷、審美情趣等基本要點(diǎn)；科學(xué)精神主要是指學(xué)生在學(xué)習(xí)、理解、運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和技能等方面所形成的價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)、思維方式和行為表現(xiàn)，具體包括理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究等基本要點(diǎn)。由此可見(jiàn)，科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)在我國(guó)的教育目標(biāo)體系中具有重要地位。

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的教育（評(píng)價(jià)）目標(biāo)偏重于單學(xué)科素養(yǎng)，而跨學(xué)科素養(yǎng)往往被邊緣化。STEAM教育是發(fā)展跨學(xué)科教學(xué)的重要渠道。由此，我國(guó)的中學(xué)教育要打破學(xué)科壁壘，加強(qiáng)學(xué)科融合，激發(fā)學(xué)生的跨學(xué)科探究意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科素養(yǎng)，同步提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)，培養(yǎng)文理兼通的通識(shí)人才。

（二）在學(xué)習(xí)形式上，要注重綜合實(shí)踐活動(dòng)的開(kāi)展

其實(shí)，無(wú)論是STEM，還是STEAM，都不是什么新鮮的舶來(lái)品。2000年1月，教育部頒布《全日制普通高中課程計(jì)劃（試驗(yàn)修訂稿）》，把研究性學(xué)習(xí)、社會(huì)實(shí)踐、社區(qū)服務(wù)和勞動(dòng)技術(shù)教育一起納入綜合實(shí)踐課程板塊。綜合實(shí)踐活動(dòng)正是有效開(kāi)展STEAM教育的陣地：學(xué)生可以在教師的指導(dǎo)下充分運(yùn)用各個(gè)學(xué)科知識(shí)和技能合作解決某一方面的問(wèn)題。作為一種獨(dú)立的課程形態(tài)，綜合實(shí)踐活動(dòng)課程強(qiáng)調(diào)超越教材、課堂和學(xué)校的局限，在活動(dòng)時(shí)空上向自然環(huán)境、學(xué)生的生活領(lǐng)域和社會(huì)活動(dòng)領(lǐng)域延伸，密切關(guān)注學(xué)生與自然、與社會(huì)、與生活的聯(lián)系?？梢赃@樣說(shuō)，綜合實(shí)踐活動(dòng)是STEAM教育的一種表現(xiàn)形式，是一種綜合性、延伸性、開(kāi)放性、實(shí)踐性的STEAM課程。

（三）在學(xué)習(xí)內(nèi)容上，要注意學(xué)科滲透和學(xué)科融合

STEAM教育不是幾個(gè)學(xué)科教育的簡(jiǎn)單疊加，它強(qiáng)調(diào)的是打破學(xué)科界限，提高學(xué)生探究的意識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。我們不必丟開(kāi)現(xiàn)有的學(xué)科教材，另編一套整合性教材，而是需要在教學(xué)材料設(shè)計(jì)上，有學(xué)科滲透和學(xué)科融合的意識(shí)。這里的“融合”包括三個(gè)層面：（1）數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、地理等偏理學(xué)科之間的融合。比如，地溝油用于航空油的技術(shù)，既涉及生物知識(shí)，又涉及物理力學(xué)、化學(xué)、航空等領(lǐng)域。又如，沙塵暴的防治，既涉及地理知識(shí)，又涉及生物、化學(xué)等領(lǐng)域。（2）語(yǔ)文、外語(yǔ)、歷史、心理、藝術(shù)、音樂(lè)等偏文學(xué)科與偏理學(xué)科的融合。比如關(guān)于太空城的科學(xué)幻想畫(huà)。（3）所有學(xué)科與計(jì)算機(jī)的融合。比如，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行一個(gè)校園設(shè)計(jì)，就涉及建筑、美術(shù)、物理等學(xué)科與計(jì)算機(jī)的融合。

美國(guó)政府在《STEM2026》中提出發(fā)展STEM教育的六大愿景，其中包含用跨學(xué)科方法解決“大挑戰(zhàn)”（Grand Challenges）的教育經(jīng)驗(yàn)。所謂“大挑戰(zhàn)”，指的是當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)、國(guó)家層面或者全球范圍內(nèi)還未解決的問(wèn)題，比如節(jié)水或改善水質(zhì)，更好地了解人類(lèi)的大腦，發(fā)現(xiàn)預(yù)防、治療腦疾病或損傷的新方法等問(wèn)題?？鐚W(xué)科學(xué)習(xí)有助于引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與意識(shí)，培養(yǎng)其高層次認(rèn)知能力、合作能力和解決問(wèn)題能力。加強(qiáng)學(xué)科的融合有利于學(xué)生理解和應(yīng)用跨學(xué)科知識(shí)，在高級(jí)思維水平上去探究和解決問(wèn)題，從而培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。

（四）在教學(xué)準(zhǔn)備上，要加強(qiáng)跨學(xué)科集體備課

早在2000年到2002年，江蘇省就率先開(kāi)展了“3+小綜合”和“3+大綜合”教學(xué)（評(píng)價(jià)）改革。其中，“小綜合”指的是物理、化學(xué)、生物三門(mén)學(xué)科的綜合或者政治、歷史、地理三門(mén)學(xué)科的綜合，“大綜合”指的是物理、化學(xué)、生物、政治、歷史、地理六門(mén)學(xué)科的綜合。當(dāng)時(shí)，很多學(xué)校成立了理化生備課組和政史地備課組，協(xié)同開(kāi)發(fā)教材資源，進(jìn)行集體備課。而且，很多評(píng)價(jià)試卷也很好地體現(xiàn)了跨學(xué)科教學(xué)的理念。比如，2002年江蘇高考“3+大綜合”試卷中的一道關(guān)于銅的題目就考到了物理和化學(xué)（銅錢(qián)的冶煉）、地理（銅礦的分布）、生物（銅元素和作物生長(zhǎng)的關(guān)系）、經(jīng)濟(jì)（銅錢(qián)的貶值）、歷史（銅錢(qián)鑄造和使用史）等等。雖然“3+小綜合”和“3+大綜合”教學(xué)（評(píng)價(jià)）改革因?yàn)榉N種原因沒(méi)有全面推進(jìn)，但是學(xué)科綜合和跨學(xué)科集體備課的理念在今天看來(lái)依舊是先進(jìn)的。

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