STEAM教育在提升青少年科技创新能力中的作用与实践策略

2023-09-19刘咏梅

现代职业教育·高职高专 2023年25期

刘咏梅

［摘要］旨在探讨STEAM教育在提升青少年科技创新能力中的作用与策略。首先介绍了STEAM教育的背景和研究目的，强调了青少年科技创新能力培养对于国家经济社会发展的重要性。针对STEAM教育在提升青少年科技创新能力中的实践策略，从课程设计与教学方法改革、教师培训与专业发展、学生评价与激励机制以及社会资源的整合与运用四个方面进行探讨。提出了一系列具体的实践策略，以期为推进STEAM教育在我国的发展提供借鉴。最后，通过国内外STEAM教育优秀案例的分析，总结了案例启示与借鉴，强调了实践探索、经验交流和跨界合作的重要性。

［关键词］ STEAM教育；青少年；科技创新能力；实践策略

［中图分类号］ G625 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2023）25-0145-04

一、引言

（一）研究背景

随着科技的飞速发展和全球经济的日益紧密联系，创新已经成为推动社会进步和国家竞争力的核心驱动力。教育作为培养人才的主要途径，面临着培养青少年科技创新能力的重要任务。为应对这一挑战，越来越多的国家将注意力转向了一种新兴的教育理念——STEAM教育（Science，Technology，Engineering，Art and Mathematics，即科学、技术、工程、艺术和数学）[1]。

STEAM教育起源于美国，旨在整合各学科知识，培养学生的创新思维、跨学科知识整合能力和实践合作能力。与传统的STEM教育相比，STEAM教育将艺术融入其中，使得教育更加注重学生的综合素质和多元智能的发展[2]。近年来，STEAM教育在世界范围内得到了广泛的关注和推广，越来越多的国家将其视为提高青少年科技创新能力的重要途径。

我国也高度重视青少年科技创新能力的培养。自2015年起，我国政府发布了一系列关于推进STEAM教育的政策，如《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》《关于深化中小学综合实践活动改革的意见》等[3]。这些政策的出台，表明我国对于STEAM教育的重视程度，以及将其视为提高青少年科技创新能力的重要手段。

（二）研究目的与意义

尽管STEAM教育在全球范围内得到了广泛的推广和实践，但在国内关于STEAM教育对青少年科技创新能力的提升作用及其实施策略的研究相对较少。为了填补这一研究空白，本文旨在分析STEAM教育在提升青少年科技创新能力方面的作用，以及探讨相应的实施策略。

通过深入剖析STEAM教育与青少年科技创新能力之间的关系，有助于我们更好地理解STEAM教育在提升青少年科技创新能力方面的重要性，为教育工作者和政策制定者提供有力的理论支持。本文在分析已有的实践经验基础上，提出了一系列针对性的实施策略，有助于我国STEAM教育的推广和发展。本研究的结果将为教育工作者和研究者提供一个有益的参考，促进STEAM教育的交流与合作。

二、STEAM教育概述

（一）STEAM教育的定义与发展

STEAM教育是一种涵盖科学（Science）、技术（Te-chnology）、工程（Engineering）、艺术（Art）和数学（Math-ematics）五个领域的跨学科教育模式。它起源于美国，最早由美国国家科学基金会提出并推广，旨在培养具备创新能力和跨学科整合能力的人才。

STEAM教育的发展经历了以下几个阶段：早期，STEM教育（科学、技术、工程和数学）作为一种新型教育模式，在全球范围内逐渐得到重视。然而，随着人们对教育目标和方法的不断反思，STEM教育在培养学生多元智能和综合素质方面的不足逐渐显露出来。为了弥补这一缺陷，STEAM教育应运而生，将艺术融入STEM教育，形成了一种更加注重创新、跨学科整合和实践应用的教育模式。

近年来，STEAM教育在全球范围内得到了广泛的推广和实践。许多国家纷纷制定相应的政策措施，将STEAM教育作为提高青少年科技创新能力的重要途径。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》《关于深化中小学综合实践活动改革的意见》等政策的制定，为STEAM教育在国内的推广和发展奠定了基础。

（二）STEAM教育的核心理念与特点

STEAM教育的核心理念是培养学生的创新能力、跨学科知识整合能力和实践合作能力。为了实现这一目标，STEAM教育在教学过程中强调以下几个方面。

1.跨学科整合：STEAM教育强调跨学科知识的整合，要求学生在学习过程中发现不同学科之间的联系，从而形成一个更加完整、系统的知识体系。这有助于提高学生的知识广度和深度，培养其创新思维和解决问题的能力[4]。

2.创新思维：STEAM教育鼓励学生发挥想象力和创造力，探索新的思路和方法。在教學过程中，教师应引导学生积极参与讨论、提问和解决问题，培养他们的创新思维和批判性思考能力。

3.实践应用：STEAM教育强调学以致用，将理论知识与实践相结合。教师应设计丰富多样的实践活动，让学生在动手操作、实验探究和项目合作中掌握知识，培养他们的实践能力和团队协作精神[5]。

4.艺术融合：与传统的STEM教育相比，STEAM教育将艺术纳入其中，强调培养学生的审美能力、表达能力和创意思维。艺术教育不仅能够丰富学生的精神世界，还能激发他们的创新潜能，为科学研究和技术发展提供源源不断的创意。

STEAM教育具有以下特点：

1.以学生为中心：STEAM教育强调个体差异和多元智能，以学生为中心，关注学生的兴趣、需求和发展，提供个性化、差异化的教学支持。

2.教学方法多样：STEAM教育倡导采用多种教学方法，如项目式学习、问题式学习和合作式学习等，激发学生的主动学习欲望，提高他们的学习效果。

3.评价方式灵活：STEAM教育强调过程性评价和多元评价，倡导以学生的创新表现、实践成果和团队协作为评价标准，而非仅仅关注学科成绩。

4.教育资源丰富：STEAM教育鼓励利用各种教育资源，如图书、网络、实验室和社会实践等，为学生提供丰富的学习环境和条件。

三、青少年科技创新能力的内涵与特点

（一）青少年科技创新能力的内涵

科技创新能力是指个体在科学研究、技术发展和应用领域，运用创新思维、知识、技能和方法，发现问题、解决问题，创造新知识、新技术和新产品的能力。青少年科技创新能力可以分为以下几个方面。

1.创新思维能力：包括发散性思维、批判性思维和创造性思维。发散性思维是指在面对问题时，能够提出多种可能的解决方案；批判性思维是指对信息、观点和论证进行分析、评价和判断的能力；创造性思维是指在原有知识基础上提出新的观点、假设和解决方法[6]。

2.跨学科知识整合能力：是指個体能够在多个学科领域中获取、理解、运用和创新知识，形成具有创新价值的新知识结构。跨学科知识整合能力有助于提高青少年解决复杂问题的灵活性和适应性。

3.实践操作能力：是指个体能够运用科学原理和技术方法，对实际问题进行操作、实验和验证，从而获得新的知识和技能。实践操作能力是科技创新能力的基础，也是检验青少年科技创新能力的重要途径。

4.团队协作与沟通能力：是指个体在科技创新过程中能够与团队成员有效沟通、协作和分工合作，共同完成创新任务。团队协作与沟通能力对于提高青少年科技创新的效率和质量具有重要意义。

（二）青少年科技创新能力的发展特点

1.发展阶段性：青少年科技创新能力的发展受到年龄、认知水平、学科基础等因素的影响，呈现出明显的阶段性。一般来说，青少年在初中阶段主要培养科学探究和实践操作能力；高中阶段则重点培养跨学科知识整合能力和创新思维能力[7]。

2.个体差异性：青少年科技创新能力的发展受到个体兴趣、动机、学习风格等因素的影响，表现出较大的个体差异。因此，在培养青少年科技创新能力时，教育者需要关注个体差异，提供个性化和差异化的教学支持。

3.环境依赖性：青少年科技创新能力的发展受到家庭、学校和社会环境的影响。一个支持性、开放性的学习环境有利于激发青少年的创新潜能，培养他们的科技创新能力。

4.可塑性与培养性：青少年科技创新能力具有较强的可塑性和培养性。通过有效的教学策略和教育环境，教育者可以促进青少年科技创新能力的发展。例如，采用STEAM教育模式，强调创新思维、跨学科整合、实践应用和团队协作，有助于提高青少年科技创新能力[8]。

综上所述，青少年科技创新能力具有多样性、阶段性、环境依赖性和可塑性等特点，需要教育者在实践中关注个体差异，创造有利的学习环境，采用有效的教学策略，以促进青少年科技创新能力的全面发展。

四、STEAM教育对青少年科技创新能力的影响

（一）创新思维的培养

STEAM教育对青少年创新思维的培养具有重要意义。首先，STEAM教育鼓励学生发挥想象力和创造力，尝试不同的解决方案，从而培养他们的发散性思维能力。其次，STEAM教育要求学生对信息、观点和论证进行分析、评价和判断，以培养他们的批判性思维能力。此外，STEAM教育通过整合艺术与STEM学科，激发学生在原有知识基础上产生新的观点、假设和解决方法，从而培养他们的创造性思维能力[9]。

（二）跨学科知识整合能力的提升

STEAM教育强调跨学科知识的整合，有助于提高青少年的跨学科知识整合能力。在STEAM教育模式下，学生需要在学习过程中发现不同学科之间的联系，从而形成一个更加完整、系统的知识体系。此外，STEAM教育通过项目式学习、问题式学习等教学方法，让学生在解决实际问题的过程中运用和整合多学科知识，从而提高他们解决复杂问题的灵活性和适应性。

（三）实践与合作能力的发展

STEAM教育对青少年实践与合作能力的发展具有积极影响。首先，STEAM教育强调学以致用，将理论知识与实践相结合。教师通过设计丰富多样的实践活动，让学生在动手操作、实验探究和项目合作中掌握知识，从而培养他们的实践操作能力。其次，STEAM教育强调团队协作与沟通能力。在STEAM教育过程中，学生需要与团队成员有效沟通、协作和分工合作，共同完成创新任务，这有助于提高青少年科技创新的效率和质量[10]。

五、STEAM教育在提升青少年科技创新能力中的实践策略

（一）课程设计与教学方法改革

为了提升青少年科技创新能力，STEAM教育应进行课程设计与教学方法的改革。首先，在课程设计上，应将STEAM理念融入各个学科领域，打破学科界限，形成跨学科的课程体系。其次，在教学方法上，应倡导采用项目式学习、问题式学习和合作式学习等多种教学方法，让学生在学习过程中主动探索、发现问题和解决问题，培养他们的科技创新能力[11]。

（二）教师培训与专业发展

教师在提升青少年科技创新能力中起到关键作用。因此，对教师进行STEAM教育的培训和专业发展是十分重要的。教师培训应注重以下几个方面：一是提高教师的跨学科知识整合能力，使他们能够设计和实施跨学科的教学活动；二是培养教师的创新思维和实践能力，让他们能够引导学生进行科技创新；三是加强教师的团队协作与沟通能力，以便在教学过程中与学生、家长和其他教育工作者有效合作。

（三）学生评价与激励机制

为了激发青少年的科技创新潜能，学校应建立科学的学生评价与激励机制。在评价方面，应强调过程性评价和多元评价，以学生的创新表现、实践成果和团队协作为评价标准，而非仅仅关注学科成绩。在激励方面，应为学生提供丰富的学习资源、实践平台和成果展示机会，让他们感受到科技创新的成就和价值，激发他们的学习兴趣和动力[12]。

六、案例分析与启示

（一）国内外STEAM教育优秀案例分析

1.美国：美国在STEAM教育方面有很多值得借鉴的优秀案例。其中之一便是加州的High Tech High（HTH）学校[13]。HTH将STEAM教育与项目式学习相结合，通过实践操作和团队合作来培养学生的科技创新能力。学校鼓励师生跨学科合作，提供丰富的课程资源和实践场景，使学生在解决实际问题的过程中自然地掌握知识和技能。

2.英国：英国的创客教育在STEAM教育方面有很多成功实践。以The Raspberry Pi Foundation为例[14]，该基金会通过创客空间、在线资源和教师培训等手段，普及编程教育，提高青少年的科技创新能力。基金还会与BBC等传媒機构合作，推出micro：bit编程设备，让更多学生接触到编程和电子制作。

3.中国：在中国，STEAM教育也取得了一定成果。中国青少年科技辅导员协会连续多年举办“全国骨干科技辅导员STEAM教育培训班”，北京、上海、浙江、山东、山西、陕西、天津、河南、四川、江苏、重庆等将STEAM教育科目列入教学、考试体系，把“软任务”升级成“硬指标”，如上海市徐汇区中学的“科学创新实践基地”项目，该项目旨在通过科技创新活动，培养学生的科技创新能力。学校通过整合校内外资源，开展丰富的科技创新活动，如创新实践课程、科技竞赛、创客马拉松等，为学生提供了良好的实践平台和科技创新环境。

（二）案例启示与借鉴

这些优秀的STEAM教育案例为我们提供了以下启示与借鉴。

1.强化项目式学习与实践：如HTH学校的案例所示，项目式学习和实践活动是培养青少年科技创新能力的有效途径。学校应充分利用项目式学习、问题式学习等教学方法，将理论知识与实践相结合，使学生在解决实际问题的过程中提升创新能力。

2.整合社会资源，形成合力：英国的Raspberry Pi Foundation案例表明，社会资源在提升青少年科技创新能力中发挥着重要作用。学校应与企业、研究机构、高校等社会组织合作，共同为学生提供丰富的实践项目、实习机会和技术支持，同时鼓励家长、社区和志愿者参与STEAM教育，共同营造有利于青少年科技创新能力培养的氛围[15]。

3.关注教师培训与专业发展：在提升青少年科技创新能力方面，教师的角色至关重要。学校应关注教师的培训与专业发展，提供针对STEAM教育的培训课程、教学资源和教研平台，帮助教师掌握新的教育理念和教学方法，从而更好地推动青少年科技创新能力的培养。

七、结论与展望

（一）研究结论

本研究通过对STEAM教育及青少年科技创新能力的分析，探讨了STEAM教育在提升青少年科技创新能力中的作用与实践策略。研究发现，STEAM教育作为一种跨学科、实践导向的教育模式，可以有效地培养青少年的创新思维、跨学科知识整合能力和实践与合作能力，从而提高青少年的科技创新能力。在实践策略方面，对课程设计与教学方法改革、教师培训与专业发展、学生评价与激励机制以及社会资源的整合与运用等方面具有重要意义。

（二）研究的局限与未来展望

尽管本研究对STEAM教育在提升青少年科技创新能力中的作用与实践策略进行了较为全面的分析，但仍存在一些局限性，有待进一步研究和探讨。

1.研究方法局限：本研究主要采用文献分析法，对STEAM教育及青少年科技创新能力的理论和实践进行了阐述。未来研究可尝试采用实证研究方法，如问卷调查、访谈等，以获取更加丰富、直接的数据，进一步验证研究假设。

2.案例研究局限：本研究选取了部分国内外STEAM教育的优秀案例进行分析，以期为我国STEAM教育提供借鉴。然而，这些案例并不能涵盖STEAM教育的全部实践，未来研究可通过更多样化的案例分析，进一步揭示STEAM教育在提升青少年科技创新能力方面的有效策略。

3.评价体系局限：本研究关注了学生评价与激励机制在提升青少年科技创新能力中的作用，但并未对评价体系进行深入讨论。未来研究可对STEAM教育背景下的评价体系进行系统研究，提出更加科学、合理的评价指标和方法。

展望未来，随着科技的快速发展和社会需求的变化，STEAM教育将在培养青少年科技创新能力方面发挥越来越重要的作用。在未来研究和实践中，我们需要关注以下几个方面。

1.深化对STEAM教育理论的研究：随着STEAM教育实践的深入，其理论体系也需要不断完善。研究者们应进一步探讨STEAM教育的内涵、特点、原则和方法，为实践提供理论支持。

2.强化实践探索与经验交流：各地区、各学校在开展STEAM教育时，可能会因地制宜、因校施策。通过实践探索与经验交流，我们可以总结出更加有效、适用的策略，为提升青少年科技创新能力提供有力支持。

3.关注不同群体的需求：在推进STEAM教育的过程中，我们应关注不同群体（如性别、年龄、地域等）的需求，因材施教，促进青少年科技创新能力的均衡发展。

4.跨界合作与创新：STEAM教育的实施需要教育界、产业界、科研界等多方面的合作与支持。各方应加强跨界合作与创新，共同推动青少年科技创新能力的培养。

综上所述，STEAM教育在提升青少年科技创新能力方面具有重要意义。通过深化理论研究、强化实践探索、关注不同群体的需求以及跨界合作与创新，我们有望为培养具备创新精神和实践能力的新一代青少年贡献力量。

参考文献：