我国中小学STEAM教育发展的现实问题与路径选择*

胡 畔 蒋家傅 陈子超



我国中小学STEAM教育发展的现实问题与路径选择*

胡 畔 蒋家傅 陈子超

（佛山科学技术学院人文与教育学院，广东佛山528000）

STEAM教育作为一种培养复合型人才的跨学科整合教育模式，对提升学生创新、创造能力具有重要作用与积极意义。当前，我国中小学STEAM教育发展面临缺乏宏观系统规划、师资力量薄弱、课程资源与环境建设滞后等现实问题。文章认为，高校教育技术学本科专业方向的调整改革，能够加强中小学STEAM教育专业的师资人才培养；以工程、技术学科课程为基础整合相关学科知识，是STEAM课程资源建设的有效途径；依托校园创客空间建设，能够促进STEAM教育的价值实现。

STEAM教育；创新教育；创客

当前，我国经济社会发展正处于转型阶段，创新驱动发展已成为新的国家战略。科技创新的关键在于创新人才，而创新人才培养的关键在于创新教育。在2016年教育部发布的《教育信息化“十三五”规划》中，明确提出要“积极探索信息技术在‘众创空间’、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等新的教育模式中的应用，着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力，促进学生的全面发展”。STEAM教育作为一种培养未来综合性人才的教育模式，注重数学、科学、工程、技术等知识密集型经济所需的基本技能与综合能力的培养。在中小学实施STEAM教育，能够增强学生的创新、创造能力，对于基础教育教学改革具有重要启示与指导意义。

一 创客运动背景下的STEAM教育

1 创客及其能力素养的构成

科技进步与知识社会发展不断推动创新模式的嬗变。传统的以技术发展为导向、科研人员为主体、实验室为载体的科技创新活动，正转向以用户为中心、以社会实践为舞台、以协同和开放为特点的创新2.0模式[1]。由麻省理工学院提出的微观装配实验室（Fab Lab）及其引发的全球创客浪潮，便是创新2.0模式在设计制造领域的典型表现。创客是指出于兴趣与爱好把各种创意转变为现实的人，他们以用户创新作为核心理念，善于发现生活中的实际需求与问题，并利用工具制造出充满创意和设计感的产品。因此，从广义的视角来看，创客既是一种生活方式，也是一种全新的现代文化与精神理念；从狭义的视角来看，创客区别于其它社会群体的本质特点在于其独特的创新精神与创造能力。

自创客运动在中国兴起以来，国内许多城市相继成立创客空间，并举办创客大赛、创客嘉年华等活动。然而，创客在我国社会群体中的比例仍然非常低。创客及创客文化的培养需要从教育出发、从基础教育抓起。在中小学开展STEAM教育与创客教育，对于营造校园创新环境、培养大众创新意识、提升学生创新及创造能力等都具有重要作用与积极意义。

从能力素养构成来看，在以用户创新为主导的创新2.0时代，创客不仅要具备独特的创新能力，还应该具有开放、自由、分享、协作的创客精神。创新能力包含创新意识、创新思维、创造技能和创新实践四个部分[2]。其中，创新意识是指主动探索、发现及解决问题的意识与态度，它是创客开展创造、创新活动的动力源泉；创新思维又称为创造性思维，它是创客创新能力的核心部分，具有主动性、独创性、综合性等特点，一般包括形象思维、求异思维、发散思维、逆向思维、逻辑思维等[3]。在具备创新意识与创新思维的基础上，创客要将创意理念转化为实物产品，还需要具备相应的创造技能与方法。在创新2.0时代的背景下，创客的创造技能更偏向于以工程化为导向的主题，包括电子、机械、机器人、3D打印等技术，以及运用CNC、激光切割机等工具进行传统的金属加工、木工及艺术创作等。创客需要综合运用知识、技术和方法开展改变现实世界的创新实践活动，即“将人的知识、理想、意志、伦理对象化，构建人化世界的创造性活动”[4]。创客精神是创客创新活动的动力源泉与指引，创新实践是创客精神的具体表现。图1表明，创客的能力素养涵盖从抽象的情感态度到创新意识、创新思维方法，再到具体的技术手段，并最终作用于现实世界的整个过程。

图1 创客能力与素养

2 STEAM教育与创客能力培养

创客运动的持续升温主要源于当前经济社会对于创新、创造人才的强烈需求。20世纪80年代，缘于对国家竞争力能否持续保持领先的危机感，美国国家科学委员会提出“STEM（Science、Technology、Engineering、Math）教育集成”的建议并发展成为国家战略。进入21世纪，弗吉尼亚理工大学的学者Yakman将艺术（Art）作为一个重要的人文因素加入STEM教育，形成并发展为STEAM教育理念。STEAM教育综合了各相关学科的特点，将知识的获取、方法与工具的应用、创新生产的过程以及情感、态度进行了有机的统一，在培养学生创新思维与实践能力的同时，体现了一种多元学科文化的融合创新[5]。《2015年地平线报告（基础教育版）》指出，STEAM教育及创客空间将在近期（一年内）对学校教育特别是基础教育产生重要影响。

STEAM教育涵括的每一个学科对于创新能力培养都有不同的侧重：①科学是“人们关于自然、社会和思维的知识体系，其任务是揭示事物发展的规律，探求客观真理，作为人们改造世界的指南”[6]。科学教育在为学生创新活动奠定科学基础知识的同时，更为重要的价值在于培养学生发现问题、主动探索未知的创新意识。②技术是指根据生产实践经验和自然科学原理发展而成的各种工艺操作方法与技能。广义地讲，技术还包括相应的生产工具和其它物质设备[7]。技术教育主要培养学生在生产与创造过程中需要的各种技能，包括工具、设备、工艺、程序与方法等。③工程是人类改造物质自然界中完整的、全部的实践活动和过程的总称[8]，它是自然科学和数学理论的具体应用。工程教育作为一门实践性很强的学科，不仅培养学生运用知识的能力，还注重学生对知识的整合与创新。④狭义上的艺术是指美术、音乐等学科，广义上则还包括社会、历史、语言等人文学科。人文艺术教育不仅能够塑造人文情怀与精神理念，还能够培养认知能力与创造力，并且能将这些能力迁移到其它领域，从而促进所有内容领域的学习[9]。⑤数学是思维的体操，其本身就是一种思维方法。数学教育能够锻炼学生思维的独创性、变通性、发散性与跨越性，是培养创新思维的有效途径。

STEAM教育是符合信息化社会的未来式教育模式，能够有效促进工学、理学、社会学、人文学和艺术学之间的交流、合作与创新，给学生提供更为完整的知识背景，使其在系统化的知识体系中加深对每个学科内容的理解。STEAM各学科相互依托、相互影响、相互渗透，能够促进学生获取全面、系统的创新能力与素养。

二 我国STEAM教育发展面临的主要现实问题

从美国实施STEM教育的经验来看，STEM教育战略的组织与实施需要民众、学生及家长的积极参与，制定明确的教育目标和评价机制，培养高素质的教师，给教师提供世界一流的资源和支持等[10][11]。作为STEM教育的扩展与延伸，STEAM教育的全面实施也应该是一项由政府、学校、社会团体、公众共同参与并协力打造的系统工程。当前，STEAM教育理念在我国尚没有被广泛普及，广大教师对跨学科教学的知识内容组织、教学形式、评价方式、资源与环境建设等方面都没有形成共识，STEAM教育的推广与实施还存在着诸多现实问题。

1 缺乏对实施STEAM教育的宏观规划与清晰定位

STEAM教育在我国基础教育领域尚处于起步阶段，理论层面的研究主要是对国外经验及相关报告的介绍与解读；实践层面的探索则主要集中在少数发达地区的个别中小学校，整体上缺乏宏观系统规划及具体实施方案。因此，在课程实施的过程中，中小学教师难以充分认识不同学科在STEAM课程体系中的价值、地位、作用及相互关系，不能真正破除学科壁垒，实现跨学科知识的内容整合与教学。另一方面，由于缺乏系统的STEAM教育评价标准，在考试仍然是当前主要教学评价机制的背景下，教师开展跨学科知识整合的积极性不强。大多数教师都只关注本学科领域内的知识内容教学，忽视了对学生解决实际问题的综合能力进行培养，这也常常导致技术、艺术等学科教师被边缘化。

2 缺乏STEAM课程资源与硬件环境

在我国中小学推行STEAM教育所面临的主要问题，在于能够给教师提供宏观的教育理念与视野，却难以提供具体的、可复制的实施方法与手段。对于广大一线教师而言，STEAM教育的实施最终要以课程形式呈现出来，而课程资源与硬件环境是实施STEAM课程首先要解决的两个问题。教材是开展课程教学的核心资源，目前国内有部分中小学教师基于技术类课程自主编写了校本教材，但这些教材并没有从学生的综合能力素养出发，也并没有科学、系统、全面地整合相关学科的教学内容与教学目标，难以称得上真正的STEAM教育课程。此外，STEAM教育涉及工程、技术等实践性较强的学科，课程实施需要硬件实验环境作为支持和保障。目前，国内有少数中小学校、教师通过校园创客空间或个人工作坊开展工程、技术教育，已取得了较好的教学效果。但这类实验室只有以教师能力特点为导向、以学校已有环境资源为依托进行构建，才能具有真正的生命力与发展的可持续性，因此很难形成可复制、可推广的标准实施方案。

3 缺乏STEAM专业师资及其培养机制

实施STEAM教育需要一支具备创新能力与丰富学科知识，并掌握一定教学策略和方法的高素质教师队伍。在我国当前的中小学师资培养机制中，几乎没有专门针对STEAM教育开设的师资培训课程和师范专业。少数地区虽然针对中小学教师开展了专门的STEAM教育课程培训，但由于教师本身缺乏系统的学科综合知识与创新、创造实践能力，这一举措在短时期内仍然很难培养出大量合格的STEAM师资。因此，建立有效的STEAM师资培养机制，加强STEAM的师资队伍建设，已成为我国STEAM教育发展亟待解决的关键问题。

三 在中小学推行STEAM教育的路径选择

鉴于我国中小学STEAM教育的发展现状与面临的实际问题，其发展必然是一个从下而上、由点到面、逐步推进的过程。培养高素质的师资队伍是实施STEAM课程改革的关键，建设完整的课程资源是STEAM教育推广普及的前提，而构建开放、自主的校园创客空间是STEAM教育社会价值实现的保障。

1 以高校教育技术学专业改革为依托，促进STEAM教育发展

STEAM教育主张综合各相关学科的特点，将知识的获取、方法与工具的应用、创新生产的过程以及情感、态度进行有机统一，以培养学生的创新思维与实践能力。教育技术学作为一门交叉学科，同样注重将教育理论、信息技术方法与艺术素养相结合，并在教育哲学与技术哲学思想指导下开展教学实践。其课程设置不仅包括教育学、心理学、传播学等理论类课程，还包括计算机信息技术、多媒体技术及电子技术等技术类课程，以及部分艺术基础和数学基础课程。如图2所示，无论是从专业性质还是从课程体系来看，教育技术学专业都能够很好地契合STEAM教育进行多学科融合、强调培养综合实践与创新能力的理念与要求。

图2 STEAM教育理念与教育技术学专业特点

以高校教育技术学专业改革作为切入点，设置STEAM教育与创客教育的方向，能够有效推动中小学STEAM师资队伍与课程资源的建设：①教育技术学专业的主要目标是培养中小学信息技术教师，相比其它学科，技术类教师具有更丰富的工程、技术基础知识，以及更强大的课程改革动力；②STEAM师资培养仅需在教育技术学专业原有课程体系的基础上进行小范围调整；③教育技术学专业学生具备较强的教学设计能力与多媒体资源开发能力，在课程建设与教学资源开发方面更具有优势，有利于STEAM课程的大力推广。

2 以工程、技术类课程为基础，实现跨学科知识内容整合

STEAM教育强调知识与实践之间的关联，工程、技术类课程作为衔接理论知识与应用实践的桥梁，在STEAM教育体系中的作用尤为关键。工程教育在课程设置上既要有全面的基础科学知识，又要有与工程活动相适应的人文艺术素养，还要有足够的实践技能和经验[12]。因此，以工程、技术类课程为基础，整合科学、数学与艺术等相关课程的知识内容，能够有效提升学生的综合实践与创新应用能力，并有效弥补我国基础教育领域工程与技术教育的短板。

当前部分中小学校将可视化编程、机器人及开源硬件等内容纳入信息技术与通用技术等课程中，以强化学生创新与实践能力的培养。然而，基于STEAM教育理念的创新教育并不是简单地讲授Scratch或Arduino等技术类课程，也不是盲目地将不同学科的内容进行简单的堆积或拼凑，而是要将科学、数学科目与技术、艺术等内容进行重构及整合，并与实际生活进行联系，进而创造性地开展跨学科教育。

3 以校园创客空间为平台，实现STEAM教育创新成果的转化

STEAM教育的最终目的不是课堂教学内容与教学模式的变革，而是创新型人才的培养。创客空间作为创意产生、交流、分享与实现的平台，被认为是培养创意、创新与创造人才的重要环境之一。构建开放、自主的校园创客空间，能够激发学生的创意与灵感，促进学生、教师、企业、社区的互动，使学生的创新实践活动与社会生活紧密关联，甚至帮助学生STEAM教育创新成果的转化与应用。

图3 校园创客空间相关要素之间的关系

校园创客空间是开放、自由的创新实践平台。如图3所示，学校、教师主要为学生的创新实践提供指导、管理与服务，使学生能够以个人兴趣为导向，开展各种创新实践活动。同时，要形成一个有效的创新生态，校园创客空间既需要企业提供技术支持，也需要企业助力最终的创新成果转化。此外，创客空间的创意只有来源于社会生活，其创新成果才能真正服务于社会。一切创新与创造活动只有紧密联系社会生活，才能体现其现实价值与意义。

四 结语

STEAM是多学科交叉融合并付诸于教育实践的一尝试与探索。尽管当前推行STEAM教育仍面临相当多的困难，但STEAM体现了素质教育的理念，顺应了当前教育改革的趋势，将成为教育创新的一个新的突破口。

参考文献

[1]宋刚,唐蔷,陈锐,等.复杂性科学视野下的科技创新[J].科学对社会的影响,2008,(2):28-33.

[2]乔海曙,李远航.大学生创新能力培养研究综述[J].大学教育科学,2008,(1):20-23.

[3]宋新民.创造训练[M].武汉:华中科技大学出版社,1999:147-163.

[4]颜晓峰.创新论[M].北京:国防大学出版社,2002:12.

[5]李扬.STEM教育视野下的科学课程构建[D].金华:浙江师范大学,2014:25.

[6]颜庆祥,汤维玲.教育百科辞典[M].台北:五南图书出版公司,1994:317.

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[8]李伯聪.工程哲学引论——我造物故我在[M].郑州:大象出版社,2002:1-3.

[9]Eisner E W. The arts and the creation of mind[M]. New Haven:Yale University Press, 2002:20-22.

[10]杨晓波,马永红.改善所有美国学生的科学、技术、工程和数学教育——美国国家科学基金委给奥巴马的一封信[J].世界教育信息,2010,(10):62-63.

[11]朱学彦,孔寒冰.科技人力资源开发探究——美国STEM学科集成战略解读[J].高等工程教育研究,2008,(2):21-25.

[12]段新明.工程哲学视野下的工程教育[J].高等工程教育研究,2007,(1):28-31.

The Realistic Problems and Path Choice of STEAM Education in Chinese Elementary and Secondary Schools

HU Pan JIANG Jia-fu CHEN Zi-chao

As an interdisciplinary education model for cultivating compound talents, STEAM is becoming increasingly protrusive for developing students’ ability to innovate and create. At present, the main restricting factors for STEAM education in Chinese elementary and secondary schools are shortage of systematic planning and specialized teachers, construction lagging of course resources and environment. It was suggested in this paper that the cultivation of STEAM teachers could be strengthened through the adjustment and reform of educational technology major in college, the STEAM curriculum resources could be constructed effectively by way of intergrating the knowledge of relative subjects based on the curriculums of engineering and technology, and the value of STEAM education could be achieved depending on the construction of school maker space.

STEAM education; innovative education; maker

G40-057

A

1009—8097（2016）08—0022—06

10.3969/j.issn.1009-8097.2016.08.003

本文受广东省高等教育“创新强校工程”专项资金青年创新人才类项目“云端模式下面向数字教材的个人学习环境研究”（项目编号：2015WQNCX149）、广东省教育科学“十二五”规划项目“智慧教育视域下的教师专业发展模式研究”（项目编号：2013JK176）资助。

胡畔，讲师，博士，研究方向为智慧教育学习环境、数字教材等，邮箱为hupan0825@163.com。

2015年10月27日

编辑：小西