数字化背景下的STEAM教育

[摘 要]文章从三个方面对STEAM教育进行了介绍，首先介绍了STEAM教育的产生背景、基本内涵和主要特点，其次列举了基于传统教育弊端提出的STEAM教育策略，最后总结了STEAM教育的未来发展前景。

[关键词]STEAM教育；传统教育弊端；改进措施；发展前景

[中图分类号]G434 [文献标识码]A [文章编号]1008-7656（2018）05-0025-04

在科学技术快速发展、信息量剧增的知识经济时代，传统的教育教学方式面临着冲击，为了提高学生的学习效果，更好地适应这一显著的变化，我们开始在既有的课程框架下努力开拓本土化的STEAM课程，STEAM课程既包含了科学技术学科，又兼顾了人文艺术学科，打破了传统上相互分离，各成体系的学科，在它们之间建立沟通机制，帮助学生把分散、孤立的知识进行有机的融合，使学生学习到的内容更具关联性、整合性。STEAM教育在世界各国越来越受到重视。

一、STEAM教育的概述

（一）STEAM教育的产生背景

1.传统单一学科教学的弊端

传统教育把课程按照具体的学科进行划分，不可否认的是，这种分科式的教学方式可以使我们在学习过程中对各学科的学习更有逻辑、有条理，也能对所学内容有一个更好的掌握。但是，传统分科的教学方式缺少各学科之间的相互联系以及融会贯通。所以，我们要尽量避免传统分科教学的弊端，让学生的角色发生转换，从过去被动接受学习的状态转变为积极主动建构知识的一种状态，增强学生的科学探究能力和问题解决能力。我们尝试对传统单一学科的教学方式进行变革，对各学科进行综合学习，实现跨学科的有机融合，这样就能使学生对所学知识有一个全面的认识，各学科之间得到相互协调。在提出的STEAM教育中，我们强调对学生的教学内容以系统、完整和融合的形式加以呈现，基于一定的真实问题情境，这有利于学生形成一种综合素养，有利于学生在生活实践中运用多门学科解决问题并且紧密联系生活，也有利于学生适应未来的社会。

2.知识经济和全球化网络信息科技时代的到来

当今是知识经济快速发展、全球化网络信息科技覆盖的时代。在知识快速更新的今天，传统的教学与学习方式面临着一定的挑战。传统的教学模式下，学生往往全盘接受教师传授的知识，缺乏自主探究发现的过程，这不利于学生积极性和创造性的发展，学生不能更好地通过自己的实践探索对问题有更深入的理解与思考。现代信息技术的发展有助于教师为学生提供多方面的知识与学习体验，使学生更全面深入地学习、掌握新知识，对问题也有一个更好的感知，一定程度上还会提高学生的自主探究和实践能力。

（二）STEAM教育的基本内涵

STEAM教育即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）和艺术（Art）这五门课程的简写，这里的A不单单指的是艺术，还包括美术、人文、历史、哲学、宗教等学科。这五门学科之间并不是简单地叠加，而是打破学科之间的界限，将它们之间进行有机融合。其实质是以培养STEAM素养为目标，进行基于真实问题情境下的跨学科式教育[1]。这种基于项目和基于问题的跨学科的教学方式强调“做中学”的教育理念，鼓励学生积极主动地参与到学习过程中来，通过自己的探究、反思、合作与交流的过程来掌握新知识，不是只强调试卷上的成绩，这在一定程度上提高了学生的学习能力。而且也有助于学生把所学内容更好地运用于以后的学习、工作和生活当中。我们从五个方面加强学生STEAM教育素养的形成：科学素养，要求我们通过自己查阅学习过程中需要用到的科学知识，使其与实际需要解决的问题做好融合；技术素养，要求我们不仅要掌握书本上的理论知识，还要学会运用技术工具，支持STEAM教育的教学与学习；工程素养，要求我们具有一定的动手操作能力，在掌握了基本的知识概念、会运用基础的技术工具以后，要求我们可以以具体的项目为导向来解决实际问题，完成一项具体的工程；数学素养，要求我们可以简单的运用所学的数学知识与方法对部分内容进行运算、分析；艺术素养，要求我们在学习和教学的过程中，可以对最基本的布局和设计有一定的艺术合理性。

（三）STEAM教育的主要特点

STEAM教育具有跨学科性、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性、技术增强性等九种特性[2]。

跨学科性是指STEAM教育强调各学科之间进行有机交叉融合；趣味性是在STEAM的教学过程中要强调学生个体创造性的发挥，让学生通过实际的操作过程体验完成一项任务时的成就感和在解决问题过程中的不断挑战与创新的趣味；体验性是指在STEAM教育过程中，学生自己动手查找资料，发现并且解决问题，在参与、讨论、交流的过程中，把在课本中所学到的理论知识能很好的运用于实践中，也为学生以后的学习生活和社会工作打下良好的基础；情境性是指我们在实际的操作过程中往往会基于一定的社会情境，把在课本中所学的基本知识情景化、丰富化，基于一定的项目，把所运用到的知识融入到具体要解决的问题中进行；协作性是指在STEAM教育过程中，常常采用小组合作讨论交流的方式进行学习，以小组为单位，把要完成的任务具体细化到每个人，来共同合作完成；设计性要求在设计学习项目时要具有一定的创造性，要为学生设计种类多样的学习项目，使学生积极的建构知识，从而引起学生的学习兴趣，通过兴趣驱动来完成学习任务；艺术性是指在STEAM教育过程中要适当的提高学生的艺术审美性；实证性是指进行具体的项目设计的时候要符合科学的事实进行设计；技术增强性是指学生要具备一定的技术素养，要掌握一些基础的技术操作，能运用一定的技术手段进行教学和学习。

二、基于传统教育不足提出的STEAM教育策略

（一）对学生专长的发展以及创造力的培养

在传统的教学过程中我们总是采用教师灌输、学生被动接受的方式进行教与学，教师总是把系统的、定性的知识以一种定论的形式教给学生，没能给他们更多的独立思考、探索和想象的空间，而学生要学习和掌握的知识是无穷无尽的，应该通过真实的STEAM教育项目，将有趣的、具有挑战性的课程加入到STEAM教育中，让学生亲自动手实践操作，与真实的世界密切接触，花更多的时间与精力在学生学习能力和创造力的提升与培养上，使其独立思考，积极探索，增强团队协作能力，让学生把所掌握的学习方法运用于解决学习、生活、工作中遇到的问题和困难，从而适应未来的社会。在STEAM教育过程中，我们打破各个学科之间的边界，将科学、技术、工程、数学和人文艺术这五门学科之间进行横向的联系，融会贯通，以更加系统和综合的方式开展教学和学习。在传统的教学过程中我们发现学生虽然对知识的掌握系统、全面、多元，但是却忽视了对学生的专长培养，所以强调通过学生自己的实际动手操作来解决问题，在解决问题的过程中进行学习、训练并使自己的专长得到发展。STEAM教育重视动手开展实践，并通过长期训练发展学生的专长[3]。它不以传授知识为主要任务，而以培养学生的问题解决能力和创新能力为目标[4]。STEAM教育也强调对多元文化进行学习，涉及了多学科、多領域，激发了学生的发散性思维，增强了学生的创新和创造能力。因此，在设计课程时，学校应该设计多种类型的课程，结合地域特点和学校自身特点开设课程，鼓励培养学生的兴趣，做自己喜欢的事情，发展自己的专长，培养自己的创新素养。

（二）基于真实的生活情境来解决问题以及对学生实践操作能力的培养

结合过去我们在学校学习的经验，发现在现实生活中遇到的问题远远超过课本，每一个实际问题都是综合性的，蕴含了多种类型的学科信息，仅仅依靠一门学科知识是无法解决的，这就需要运用跨学科的知识来解决问题。STEAM教育强调在真实的情境中解决问题，为此学校应开展基于项目和基于问题的学习，通过真实的问题解决为任务驱动进行学习，学生可以在问题解决的过程中灵活选择所需的知识，通过对问题的解决，可以更好地掌握知识。基于项目、真实问题情境的学习过程是以要解决的真实问题为主线，把要学习的知识融入所要完成的任务中去，通过学生自己的探索与建构完成任务的过程，也就是对知识的理解与掌握的过程。在这个学习过程中，学生群体之间互相帮助，进行协作交流，每个成员在其中都扮演着重要的角色。在传统的教学方式中，以讲授法为主，缺少学生自己的实践，而STEAM教育强调学生自己动手操作的过程，例如，一个在做量雨器的实验中，学生通过课下自己搜集材料，了解有关雨的科学知识，然后画图分析并计算不同时间的降雨量，同时可以认识降雨的雨量级别，这就需要我们画出具体的量雨器制作过程，以及其他一系列材料自己动手操作实践制作一个量雨器。这其中就涉及到了科学、技术、工程、数学和艺术这五门课程的综合应用，不仅让学生学会了有关雨的知识，还让学生通过自己的双手制作出了一个量雨器。

（三）对STEAM师资的培育与在职训练

在核心素养的培养过程中，我们强调重视学生的终身发展和对未来社会的适应，对多种学科以全面、交叉融合的形式，渗透进跨学科的思路、基于真实的问题情境进行学习以培养学生的综合素养，这与STEAM的教育目标不谋而合。当前，在STEAM教育实施过程中面临的一大问题就是师资的问题，现在具备跨学科素质的教师数量远远不足，大多数教师还是以单一学科的知识储备为主，不能進行多学科交叉式的教学。所以一定程度上就要加强在职教师的师资训练，为教师提供丰富的培训资源与项目，在课程、教学大纲、教材的设计上都可以更加丰富，从而激活学生的创新意识和深入探索的能力。我们要更加注重对各门基础学科的培训，让教师能够对STEAM教育教学过程中涉及到的学科的基础知识有一个全面的接触与了解。在传统的课堂教学与学习过程中发现，语文和数学是学习其他学科的基础性学科，生物与化学、地理与物理等学科在知识点之间有着很大的关联性，如果教师可以以融合的方式进行授课的话，不仅可以提高学生的学习效率，而且可以使学生对知识融会贯通，这就要求培养教师的综合素养。澳大利亚学者Fraser，Penson，Seen，Beswick，Whannell首次提出学科中间人这个概念，认为不同学科背景教师间相互分享知识的过程是非常重要的，学科中间人一般由参与过多个学科建设的教师担任，并且提出学校应该着重发展以老带新体系，培养新的学科中间人[5]。

随着现代教学媒体技术的快速发展，网络教学在教学中也得到了广泛的应用。例如在STEAM的教学过程中，我们可以在其中加入微课的成分，把需要学生掌握的或需要探究的某个重点或难点知识以小视频的形式制作成微课供大家学习，作为辅助材料可以使学生对课程内容有更深入的理解。

三、STEAM教育的未来发展前景

（一）创新教学方式，在教学过程中加强学科间的联系，努力培养学生的核心素养

在传统的教育过程中，我们要求把课本上的知识传授给学生，学生掌握的知识就往往停留于课本之上，而STEAM教育强调学科与学科之间的联系，因此在现有的教学过程中语文和数学作为学习其他学科的基础性科目，在物理、化学等理科类的学习中都会用到数学计算，而对知识理解能力的强弱则是靠平时对语文知识的积累，同样物理和地理这两门科目，它们二者之间在所学知识方面还是有一定关联性的，所以在教学与学习的过程中我们还要加强学科与学科之间的联系，找出它们之间相似和贯通的地方。这样，可以使我们的学习更加深入，而且也能够达到事半功倍的效果。此外，相互连接的知识结构能帮助学生提高迁移能力，使他们能将已掌握的知识迁移到新的情境中[6]。随着现代社会越来越重视个人的全面发展，要求我们在教学过程中需创新教学方式，努力培养学生的核心素养。2016年9月，《中国学生发展核心素养》总体框架正式发布。要发展学生的核心素养，培养多方面发展的复合型人才，适应信息化时代的飞速发展，还要具备能够适应终身发展和社会需要的必备品格和关键能力。框架指出，中国学生发展核心素养以培养“全面发展的人”为核心，分为文化基础、自主发展、社会参与三个方面，综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养[7]。那么在STEAM的教育过程中，我们要努力做好与发展学生的核心素养的对接，把需要培养的六大素养融入到STEAM课程当中，使学生得到全面发展。

（二）创设工程情境，开展基于问题和基于项目的协作学习，设置真实性、复杂性、多阶性的问题

在STEAM课程的学习过程中，把零碎的知识与机械化的知识进行融合，并将其运用到真实的生活情境当中，开展基于项目和基于问题的学习。建构主义强调知识是学习者通过一定的学习环境主动探索、建构从而习得和掌握的，不是教师灌输式的传授给学生的。所以，我们在STEAM课程的设计过程中，就强调给学生设计真实性、复杂性和多阶性的问题；其中真实性就意味着所设计的问题与未来真实的学习、工作或生活情景相关，为以后打下一个良好的基础；复杂性是指所设计的问题对于学习者来说不能通过单一的方法就可以得到解决，而是需要通过提出假设，查找资料，汇总资料，讨论交流，分析结果，归纳总结等一系列的过程对问题通过多种学科交叉融合的方式来解决；多阶性意味着教材中的例题习题和活动探究并不是直接把全部答案直接给出，而是给出部分关键性的具有启发引导性的内容让学生自己得出答案，通过这样的方式不仅可以使学生都对习得的知识理解的更加透彻，同时也提高了学生的学习能力。

STEAM 教育通过创设工程情境，在项目实施的过程中介绍设计流程等方式，将工程作为一个领域引入中小学的课堂教学中，从而帮助学生了解工程、习得工程设计流程、培养工程思维。在这一过程中，我们把学生需要掌握的基础知识融入到所创设的工程情境中，让学生通过解决问题的方式完成任务，学会知识。学校想为学生创造一个探究科学世界的机会，让学生通过自己动手动脑来解决问题，STEAM教育所设计的项目贴近生活情境，把课本中抽象的知识嵌入到具体项目中，培养学生的综合实践能力、问题解决能力、动手实践能力和创新创造能力。

（三）构建多元化、真实性的评价体系

构成诊断性评价、形成性评价和总结性评价三者相结合的评价模式。在STEAM的教学过程中，教师如果在课前能够对学生的基础知识的掌握情况以及学生学习能力方面有一个大致了解，那么就能更好、有针对性地给学生布置学习任务，更有效地做好课前准备工作；在STEAM的课程学习过程中，学生通过自主探究、小组合作交流的方式进行学习，这就要求教师在学生的学习过程中及时的给予点拨与指导，解决学生在课前遇到的问题以及在完成任务过程中的问题；最后，教师要对学生的整个学习过程中的优缺点进行总结，对其以后需要注意的地方给予意见和建议。在评价对象方面，不只是教师对学生进行评价，也要让学生之间相互进行评价，这也是一个学习的过程。

[参考文獻]

[1]秦瑾若，傅钢善.STEM教育：基于真实问题情景的跨学科式教育[J].中国电化教育，2017（4）.

[2]余胜泉，胡翔. STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015（4）.

[3]师保国，高云峰，马玉赫.STEAM教育对学生创新素养的影响及其实施策略[J].中国电化教育，2017（4）.

[4]赵慧臣，陆晓婷.开展STEAM教育，提高学生创新能力——访美国STEAM教育知名学者格雷特·亚克门教授[J].开放教育研究，2016（5）.

[5]江丰光. 连接正式与非正式学习的STEM教育——第四届STEM国际教育大会评述[J]. 电化教育研究，2017（2）.

[6]杨亚平，陈晨.美国中小学整合性STEM教育实践的研究[J].外国中小学教育，2016（5）.

[7]魏晓东，于冰，于海波.美国STEAM教育的框架、特点及启示[J].华东师范大学学报（教育科学版），2017（4）.

[作者简介]云方（1994-），女，蒙古族，内蒙古呼和浩特市人，陕西师范大学教育学院硕士研究生，研究方向：课程与教学论。

[责任编辑 王 茹]