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麥克阿瑟天才獎(jiǎng)獲得者、美國(guó)密歇根州立大學(xué)生理學(xué)家羅伯特·魯特-伯恩斯坦（Robert Root-Bernstein）指出：將HACD整合入STEMM教育中可以促進(jìn)學(xué)生在STEMM學(xué)習(xí)上的表現(xiàn)。

如果你做過(guò)任何醫(yī)療項(xiàng)目，藝術(shù)很可能曾暗中相助于你。聽(tīng)診器的發(fā)明者法國(guó)人雷內(nèi)·萊乃康（Ren éLaennec）作為醫(yī)師的同時(shí)還是一位長(zhǎng)笛演奏者，他用樂(lè)譜記錄了第一次聽(tīng)到的心跳聲。而器官移植所用到的縫合技術(shù)是由另一位法國(guó)人、諾貝爾獎(jiǎng)得主亞歷克西斯·卡雷爾（Alexis Carrel）從蕾絲的制作方法中改進(jìn)得到的。第一次心臟手術(shù)所用到的方法和一些工具由非洲裔美國(guó)人維維安·托馬斯（Vivien Thomas）發(fā)明，這位革新者曾接受過(guò)木匠的正規(guī)訓(xùn)練。

也許你對(duì)科技更加著迷。即時(shí)電子通訊這一概念的創(chuàng)始者、電報(bào)之父塞繆爾·莫爾斯（Samuel Morse）是美國(guó)最偉大的藝術(shù)家之一，他在畫布框上制作了第一臺(tái)電報(bào)機(jī)。演員海蒂·拉瑪（Hedy Lamarr）與先鋒派作曲家喬治·安塞爾（George Antheil）合作發(fā)明了電子信息的現(xiàn)代加密法。甚至那些在我們手機(jī)與電腦中運(yùn)作著的電子芯片，其制造方法中也運(yùn)用到了大量藝術(shù)性的發(fā)明，包括蝕刻法、絲網(wǎng)印刷和光刻法。

2018年5月7日，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院、工程院和醫(yī)學(xué)院（NASEM）下屬高等教育與勞動(dòng)力部門的董事會(huì)發(fā)布了一項(xiàng)報(bào)告：推動(dòng)大學(xué)和研究生課程將人文、藝術(shù)、工藝和設(shè)計(jì)（humanities, arts, crafts,and design ，HACD）的實(shí)踐與科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和醫(yī)學(xué)（STEMM）相結(jié)合。在美國(guó)教育系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)在傳統(tǒng)文科課程與職業(yè)相關(guān)專業(yè)課中逐漸產(chǎn)生分化。報(bào)告中提到：“諷刺的是，逐漸走向狹隘的學(xué)科化教育運(yùn)動(dòng)勢(shì)不可擋，而許多企業(yè)——尤其是那些高科技企業(yè)——強(qiáng)調(diào)綜合教育的學(xué)習(xí)成果，譬如批判性思維、交流能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和終身學(xué)習(xí)能力，才是更可取的?！?/p>

德國(guó)杜伊斯堡一幅莫扎特和愛(ài)因斯坦的涂鴉肖像畫：藝術(shù)、科學(xué)和音樂(lè)交匯在一起

諾貝爾獎(jiǎng)得主多蘿西·霍奇金將繪畫運(yùn)用到晶體學(xué)上

由于教育生態(tài)學(xué)的復(fù)雜性，報(bào)告最后稱：沒(méi)有最好的方式可以將藝術(shù)和人文整合入STEMM教育中，也沒(méi)有任何單一的教育學(xué)試驗(yàn)或數(shù)據(jù)表明這種整合對(duì)學(xué)生將來(lái)的職業(yè)有所裨益。盡管如此，存在有力證據(jù)證明將HACD整合入STEMM教育中可以促進(jìn)學(xué)生在STEMM學(xué)習(xí)上的表現(xiàn)。

大規(guī)模的統(tǒng)計(jì)學(xué)研究證明了持續(xù)實(shí)踐HACD與STEMM各方面取得成績(jī)有顯著關(guān)系。尼米（Niemi）報(bào)告認(rèn)為從事藝術(shù)工作的人有更大可能申請(qǐng)到專利。我和我的同事們則發(fā)現(xiàn)STEMM的專家如果有木工、金工、制版、繪畫和作曲的業(yè)余愛(ài)好，相比其他人更可能申請(qǐng)到專利和創(chuàng)立公司。與此相似，發(fā)表高影響因子論文的作者更傾向于喜好繪畫、雕塑、藝術(shù)，并參與木工、金工或堅(jiān)持文學(xué)創(chuàng)作。美國(guó)國(guó)家科學(xué)院和工程院的成員與一般科學(xué)家相比，約有高達(dá)3～5倍的可能性更加傾向于對(duì)藝術(shù)、工藝、戲劇或一些文學(xué)創(chuàng)作有終身的興趣愛(ài)好，而諾貝爾獎(jiǎng)得主的情況甚至?xí)哌_(dá)15～25倍。

每個(gè)科學(xué)家都明白這一關(guān)聯(lián)并不存在因果關(guān)系，但是許多STEEM專家稱他們將HACD和STEMM積極地融合在了一起。2013年，我和我的同事進(jìn)行了一項(xiàng)包括了225位科學(xué)家和工程師的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)多于60%的受調(diào)查者認(rèn)為HACD對(duì)他們STEMM方面的工作有直接影響，而超過(guò)80%的受調(diào)查者認(rèn)為STEMM教育中應(yīng)該包含HACD內(nèi)容。

“我曾在我們家地下室我父親的木工店待過(guò)很久，制作各種小玩意兒，”1996年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主理查德·斯莫利（Richard Smalley）在他的自傳中寫道，“我母親教會(huì)了我機(jī)械制圖，使我能夠更有體系地進(jìn)行設(shè)計(jì)，我高中四年也繼續(xù)學(xué)習(xí)了制圖課程。這對(duì)我未來(lái)成為一名科研人員，在化學(xué)和物理前沿進(jìn)行研究是有很大的幫助的?！?/p>

諾貝爾獎(jiǎng)得主多蘿西·霍奇金（Dorothy Crowfoot Hodgkin）將她在晶體學(xué)上的成就部分歸功于青少年時(shí)為父母的考古學(xué)研究制作地面瓷磚圖示時(shí)的對(duì)稱操作。她在喬治娜·費(fèi)里（Georgina Ferry）寫于1998年的《霍奇金傳》中提到：“一次，我在飛機(jī)上開(kāi)始思考二維空間秩序帶來(lái)的約束?！?/p>

藝術(shù)創(chuàng)新甚至可以驅(qū)動(dòng)科學(xué)技術(shù)。譬如在1990年，國(guó)家藝術(shù)基金會(huì)資助了概念藝術(shù)家陳貌仁（Mel Chin）和植物學(xué)家魯弗斯·錢尼（Rufus Chaney）創(chuàng)作的名為《重生之地》（Revival Field）的環(huán)境藝術(shù)實(shí)驗(yàn)。這一實(shí)驗(yàn)首次為植物能夠從被污染的土壤中吸收譬如鉛、砷和鈷等有害物質(zhì)提供了證據(jù)。陳貌仁和錢尼開(kāi)辟了現(xiàn)如今在美國(guó)和歐洲估值約360億～540億美元的植物復(fù)育市場(chǎng)。相對(duì)于基金會(huì)70 000美元的資助，這無(wú)疑是筆好買賣。

分析了上百個(gè)案例后，研究人員總結(jié)了STEMM專家在STEMM實(shí)踐中通過(guò)HACD獲得的13個(gè)“思維工具”：觀察、想象、抽象、模式識(shí)別、模式形成、立體思維、類推、本體覺(jué)思維、移情或擬?。ㄖZ貝爾獎(jiǎng)得主芭芭拉·麥克林托克稱“對(duì)機(jī)體的感受”，喬納斯·索爾克稱“變?yōu)椴《尽保⒔！⒔巧缪?、轉(zhuǎn)換性思維，以及綜合。

以上的工具也在成功地將HACDSTEMM教育法整合入K-12、大學(xué)和研究生教學(xué)中被證明有效。譬如繪畫可以幫助訓(xùn)練觀察和視覺(jué)思維能力，有利于STEMM的學(xué)習(xí)。量身定做的音樂(lè)或藝術(shù)教學(xué)可以促進(jìn)STEMM學(xué)生的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)觀察能力。同時(shí)，自己創(chuàng)造發(fā)明科學(xué)性的游戲或模型對(duì)STEMM學(xué)生在轉(zhuǎn)換性和綜合性思維能力上，相對(duì)于被動(dòng)接受有更大的教育意義。

HACD與STEMM學(xué)科間的互惠只能建立在它們互補(bǔ)的原則、方法、想法和典型方式衍生出的內(nèi)容被理解的基礎(chǔ)上。如果過(guò)于強(qiáng)調(diào)各自的益處，就不能使一組學(xué)科為另一組所用。

學(xué)科整合的最好方案是學(xué)科間通過(guò)建立概念或方法上的“橋梁”，提出明確的多學(xué)科、跨學(xué)科問(wèn)題。整合并非是其自身的一個(gè)目標(biāo)，而是一種為了響應(yīng)世界聯(lián)結(jié)性的必要技能。

NASEM對(duì)STEMM-HACD整合的報(bào)道反復(fù)強(qiáng)調(diào)了任何實(shí)際問(wèn)題都是跨學(xué)科的。引胚胎學(xué)家、舞蹈家和藝術(shù)家康拉德·沃丁頓（Conrad Hal Waddington）的話即是：“世界上任何緊迫的問(wèn)題都只能被一個(gè)完整的人解決，而任何公然認(rèn)為自己只是一個(gè)技術(shù)專家、一個(gè)單純的科學(xué)家或藝術(shù)家的人都會(huì)對(duì)此無(wú)能為力?！泵绹?guó)國(guó)家工程院主席和麻省理工學(xué)院榮譽(yù)校長(zhǎng)查爾斯·韋斯特（Charles M.Vest）認(rèn)為：“（工程）系統(tǒng)如果脫離了對(duì)社會(huì)、文化、政治、經(jīng)濟(jì)和傳播的理解，就不能被明智地設(shè)想、設(shè)計(jì)和部署。在某種程度上，正是人文學(xué)科和社會(huì)科學(xué)至關(guān)重要。”

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