黃宇

STEM教育是美國提升和保持國家綜合實(shí)力的革新性舉措，提倡將教育課程中科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行整合。目前，STEM教育可以認(rèn)為是跨學(xué)科培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，即在學(xué)科融合與交叉過程中，培養(yǎng)學(xué)生解決現(xiàn)實(shí)問題的創(chuàng)造性思維和動(dòng)手實(shí)踐能力的教育模式。

自1986年美國國家科學(xué)委員會(huì)在《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》報(bào)告中首次提出綱領(lǐng)性建議之后，STEM教育引起了國際教育界的共同關(guān)注和持續(xù)跟進(jìn)。很多國家都認(rèn)識(shí)到，STEM教育可以使國家的經(jīng)濟(jì)更有競(jìng)爭(zhēng)力。因此，各國紛紛在基礎(chǔ)教育和高等教育領(lǐng)域推進(jìn)STEM相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。

雖然政策有力、需求旺盛，但調(diào)查顯示，世界范圍內(nèi)只有很少一部分學(xué)生愿意從事STEM相關(guān)職業(yè)。在新加坡的一項(xiàng)調(diào)研中，只有9%—18%的人選擇物理、數(shù)學(xué)、科學(xué)等相關(guān)職業(yè)，大部分人選擇了銀行及服務(wù)業(yè)。在馬來西亞，中學(xué)選修STEM課程的人數(shù)持續(xù)下降;在13至17歲的女孩中，只有9%對(duì)STEM相關(guān)職業(yè)感興趣。許多國家的學(xué)生在小學(xué)階段對(duì) STEM課程還比較感興趣，但到了中學(xué)階段就失去了對(duì)相關(guān)課程的關(guān)注。

如此背景下，STEM 教育必須做出正確的調(diào)整和設(shè)計(jì)，真正激發(fā)學(xué)生興趣。在早期發(fā)展階段，STEM 教育更多專注于一系列純科學(xué)的項(xiàng)目?jī)?nèi)容，傾向于運(yùn)用純粹的科學(xué)技術(shù)手段來完成項(xiàng)目任務(wù)。然而，人們發(fā)現(xiàn)有些項(xiàng)目可以結(jié)合設(shè)計(jì)元素，把功能和形式結(jié)合起來，從而把“藝術(shù)”和“科學(xué)”結(jié)合起來。2006年，美國弗吉尼亞理工大學(xué)的 G.Yakman 在STEM教育的基礎(chǔ)之上提出了STEAM教育，即將藝術(shù)（Arts）融入STEM教育中，強(qiáng)化學(xué)生的藝術(shù)熏陶和人文底蘊(yùn)，從而揭開了 STEAM 教育的序幕。

“A（Arts）”的元素可以幫助學(xué)習(xí)者從更多視角認(rèn)識(shí)不同學(xué)科間的聯(lián)系，提高自身綜合運(yùn)用知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問題的能力。實(shí)際上，這里的“A”不僅僅指藝術(shù)類，而是泛指各類人文藝術(shù)學(xué)科，包括社會(huì)研究（social studies）、語言（language）、形體（physical）、音樂（musical）、美術(shù)（fine）和表演（performing）等。通過對(duì)STEAM課程的觀察、實(shí)踐與文獻(xiàn)研究，國內(nèi)學(xué)者陳怡倩認(rèn)為，“A”的六個(gè)視角分別是：外顯的美、設(shè)計(jì)思維、大藝術(shù)概念、視覺化、美感素養(yǎng)、藝術(shù)性詮釋。

與STEM教育面向結(jié)果的目標(biāo)不同，STEAM教育更多是面向過程的。美國學(xué)者安德魯·華生（Andrew D. Watson）等人認(rèn)為，人文藝術(shù)提供了個(gè)體生存發(fā)展所必需的能力和工具，例如模式識(shí)別、觀察想象、理解創(chuàng)造等。二者的結(jié)合可以幫助個(gè)體開展批判性、創(chuàng)造性和合作性的思考，對(duì)以下四種能力的形成具有積極意義——

創(chuàng)造力（Creative Ability）?？茖W(xué)傾向于收斂思維，而人文藝術(shù)傾向于發(fā)散思維。當(dāng)收斂思維與發(fā)散思維相結(jié)合時(shí)，能夠促進(jìn)個(gè)體的創(chuàng)造性思考，進(jìn)而發(fā)展出高階的問題解決思維。從本質(zhì)上講，將人文藝術(shù)引入STEM教育的最大影響是將創(chuàng)造性思維引入學(xué)習(xí)過程，從而提升教育的創(chuàng)新能力。美國學(xué)者Lamore等人對(duì)多名有藝術(shù)愛好的科學(xué)家進(jìn)行調(diào)研，在了解他們的藝術(shù)活動(dòng)對(duì)科學(xué)工作所起的作用后指出，藝術(shù)能夠幫助他們擁有更好的協(xié)調(diào)能力、工具使用能力、合作能力以及創(chuàng)造能力。

理解力（Understanding Ability）。人文藝術(shù)能夠幫助學(xué)生形象化學(xué)習(xí)內(nèi)容，更好地理解科學(xué)概念，并使之保持興趣、持續(xù)探索。美國的Sousa和Pilecki的研究發(fā)現(xiàn)，人文藝術(shù)允許更多的主觀情感參與創(chuàng)作。通過對(duì)人文藝術(shù)的學(xué)習(xí)和體驗(yàn)，學(xué)生能夠理解不同的價(jià)值觀，及在其影響下作品創(chuàng)作的過程，從而促進(jìn)個(gè)體在認(rèn)知、情感和理解方面的發(fā)展。美國學(xué)者Spelke調(diào)查了音樂、非音樂、運(yùn)動(dòng)及其他藝術(shù)形式的訓(xùn)練對(duì)5—18歲兒童和青少年在數(shù)學(xué)概念理解方面的影響，發(fā)現(xiàn)空間理解和幾何推理能力與音樂培訓(xùn)具有顯著的正相關(guān)性;不同藝術(shù)形式對(duì)于數(shù)學(xué)理解的影響也不同，如視覺藝術(shù)訓(xùn)練的學(xué)生在幾何推理部分要優(yōu)于音樂訓(xùn)練的學(xué)生。

審辯力（Critical Ability）。審辯力即批判性思維能力，強(qiáng)調(diào)邏輯清晰且嚴(yán)密的思考，是運(yùn)用多重推理方法對(duì)某一論斷進(jìn)行證實(shí)或者證偽的審辯過程，主要包括質(zhì)疑批判、分析論證、綜合生成和反思評(píng)估等要素。美國研究人員Mostafa使用審辯式思維測(cè)試問卷對(duì)30名高中生進(jìn)行對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組數(shù)據(jù)采集，結(jié)果證明，增加課程中的藝術(shù)教育實(shí)踐對(duì)提高學(xué)生的審辯思維能力非常有效。

學(xué)習(xí)力（Learning Ability）。終身學(xué)習(xí)是個(gè)體適應(yīng)技術(shù)飛速革新的現(xiàn)代社會(huì)的唯一出路，這就要求個(gè)體須具備強(qiáng)大的學(xué)習(xí)力。提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有助于集中學(xué)習(xí)注意力、激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)力的發(fā)展。美國的Wootton指出，藝術(shù)可以為學(xué)習(xí)提供快樂，音樂、繪畫、戲劇及舞蹈等藝術(shù)形式，都有助于培養(yǎng)孩子對(duì)學(xué)習(xí)的熱情。另一項(xiàng)來自美國學(xué)者Betts的研究也發(fā)現(xiàn)，藝術(shù)不但能提高學(xué)生的自我效能感，同時(shí)能提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增加他們堅(jiān)持學(xué)習(xí)的信心。美國的Posner利用問卷調(diào)查、臨床測(cè)試以及訪談等混合研究方法發(fā)現(xiàn)，在人文藝術(shù)科目的學(xué)習(xí)中，學(xué)生與解決問題有關(guān)的大腦部分會(huì)變得越來越活躍，從而提高學(xué)生的注意力以及對(duì)任務(wù)的認(rèn)知。

必須在人才培養(yǎng)的過程中融合科學(xué)主義和人文主義，早已是許多杰出思想家和科學(xué)家的共識(shí)。諾貝爾獎(jiǎng)獲得者范·特·霍夫曾經(jīng)說過，真正的科學(xué)想象力源自科學(xué)之外的創(chuàng)造性活動(dòng)，并得到這些活動(dòng)的支持。愛因斯坦也認(rèn)為：“在達(dá)到一定的高技術(shù)水平后，科學(xué)和藝術(shù)在美學(xué)、可塑性和形式上趨于融合。最偉大的科學(xué)家也是藝術(shù)家?！?/p>

從技術(shù)實(shí)用的角度看，STEM教育相關(guān)學(xué)科需要具備人文藝術(shù)的思維方式，最終才能生產(chǎn)出具有美感的、能夠吸引消費(fèi)者的商業(yè)產(chǎn)品。在科學(xué)家和工程師的教育中融入人文藝術(shù)的思維，可以提高他們創(chuàng)造相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)的能力。從理論應(yīng)用的角度來看，工程其實(shí)是一個(gè)利用技術(shù)、基于數(shù)學(xué)和科學(xué)的創(chuàng)造力及邏輯的實(shí)際應(yīng)用，工程師們則把富有想象力的概念轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)。

在STEAM教育中，按照思維的自由發(fā)散程度，涵蓋如下活動(dòng)：創(chuàng)造，即產(chǎn)生不考慮實(shí)用性或?qū)嵤┛赡苄缘男孪敕?、方法或行?dòng);發(fā)明，即提出具有潛在實(shí)用性的新設(shè)備、部件、工具或未有過程的想法，或源于已有的作品（改進(jìn)），或是完全不同的構(gòu)思（革命性的突破）;創(chuàng)新，即在具體情境下產(chǎn)生某種具有實(shí)用性的想法，把想法應(yīng)用于實(shí)踐;實(shí)現(xiàn)，即以最低的成本（包括失敗成本）設(shè)計(jì)和制造出有用的特性和功能;控制，即確保過程在整個(gè)生命周期內(nèi)穩(wěn)定、可靠、可預(yù)測(cè)，能夠生產(chǎn)出質(zhì)量一致的產(chǎn)品。

可見，STEAM教育打破了傳統(tǒng)STEM教育所鼓勵(lì)的思維過程結(jié)構(gòu)化、邏輯性的流程，強(qiáng)化了想象力、創(chuàng)造力、問題解決、靈活思維和勇于承擔(dān)責(zé)任等人文素質(zhì)的作用。在 STEAM教育范式中，科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)學(xué)科已被當(dāng)作促進(jìn)人文藝術(shù)專業(yè)水平提升的橋梁。例如：光學(xué)、基礎(chǔ)化學(xué)和三角學(xué)基礎(chǔ)是提升攝影藝術(shù)水平的關(guān)鍵學(xué)習(xí)領(lǐng)域;在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)或游戲設(shè)計(jì)中，需要具備數(shù)學(xué)思維、幾何和軟件編程的基礎(chǔ)。因此，將人文藝術(shù)納入科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的教學(xué)中，并不會(huì)對(duì)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)有所削弱，反而讓他們變得更有吸引力，也更貼近學(xué)生。人文藝術(shù)通過讓學(xué)生以不同的方式看待世界，為STEM教育做出貢獻(xiàn)。

科學(xué)和人文之間曾經(jīng)存在的巨大鴻溝正在變得模糊不清，甚至這種區(qū)別會(huì)在未來消失。因此，STEAM教育可以認(rèn)為是將科學(xué)主義和人文主義融合起來，模糊學(xué)科界限，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造性、跨學(xué)科、基于現(xiàn)實(shí)和真實(shí)探究的教育理念。喬布斯曾經(jīng)說，在蘋果的DNA里，只有技術(shù)本身是不夠的，必須跟人文藝術(shù)結(jié)合起來，才能讓心靈歌唱。STEAM教育不僅僅是給STEM教育增加了人文藝術(shù)的成分，它還改變了STEM教育的重點(diǎn)，從追求更好的考試成績(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈玫乃季S質(zhì)量，從注重培養(yǎng)技術(shù)能力更強(qiáng)的人才轉(zhuǎn)變到培養(yǎng)更具創(chuàng)新性的勞動(dòng)力。

新加坡教育部部長黃志明在一次演講中提道：“我們要培養(yǎng)年輕一代學(xué)會(huì)如何提出問題，而不僅是會(huì)回答問題，為未來創(chuàng)造新的機(jī)遇。還要幫助他們建立一套健全的價(jià)值觀，使他們具有堅(jiān)強(qiáng)的意志和韌性。”為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，STEAM教育必須從工業(yè)和高等教育領(lǐng)域延伸到基礎(chǔ)教育領(lǐng)域;教師須接受基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)培訓(xùn)，并鼓勵(lì)跨學(xué)科合作;學(xué)生需要接觸現(xiàn)實(shí)世界的問題，學(xué)會(huì)應(yīng)用知識(shí)探索多重解決方案;實(shí)業(yè)界需要鼓勵(lì)和支持學(xué)校教育的這些變化。否則，缺乏人文藝術(shù)基礎(chǔ)的STEM教育，無法真正培養(yǎng)出未來社會(huì)需要的人才。

（作者系北京師范大學(xué)國際與比較教育研究院副教授）

責(zé)任編輯：曹霽