STEAM教育：提升孩子哪些能力？有哪些核心特征？

2017-08-10 乔凤天 守望新教育

［过一种幸福完整的教育生活］

［聆听窗外声音］

内容提要——

STEAM代表科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），艺术（Art），数学（Mathematics）。STEAM教育就是集科学，技术，工程，艺术，数学于一体的综合教育。

STEAM是从STEM教育计划演变而来的，STEM是由美国政府主导的一项教育计划，旨在打破学科疆域，通过对学科素养的综合应用解决实际问题，同时培养综合性的人才。

STEAM与STEM相比，只是比STEM计划多加了一项艺术，相对来说，STEAM比STEM注重的元素更加多元化，要求的学科能力更丰富多样。

STEAM教育支持学生以学科整合的方式认识世界，以综合创新的形式改造世界，培养孩子们解决问题的创新能力。STEAM教育具备新的核心特征：跨学科、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性。

STEAM遵循发展性评价理念，通过将过程性评价、作品评价、综合活动评价、总结性评价等多种评价结合，使教师的指导作用和学生的主体作用实现最佳结合。在STEAM评价方面，Yakman认为可以对学生和教师二者都进行评价。

STEAM：提升孩子哪些能力?

——STEAM的教与学

作者｜乔凤天

来源｜中国科技教育

STEAM教育的创始人Georgette Yakman认为，原有的STEM教育只关注项目本身（做什么和如何做），而忽略了对人本身和背景的关注（谁来做和为什么做），因此STEM在跨学科知识的广度和深度上仍存在着一定的局限性，并在其教学过程中缺乏一定的趣味性、情境性和艺术性。因此，她将艺术（Arts）与STEM进行有机融合，并在2006年提出了STEAM教育理念。

Yakman所说的艺术（Arts）不仅是指我们平时所说的艺术学科（音乐、美术等），而是一个包含了人文学科（美术、美学、音乐、戏剧）、生理学和社会科学（人类学、哲学等）的大概念。由此，她将STEAM归类为9大主题：社会学（Social Studies）、科学（Science）、数学（Mathematics）、语言艺术（Language Arts）、技术（Technology）、工程（Engineering）、音乐（Music）、美术（Fine Arts），以及体育（Physical Education）。

Yakman在2017年3月15—18日，第79次国际技术与工程教育协会年会（International Technology and Engineering Education Association 79th Annual Conference，简称ITEEA）期间，举办了系列STEAM讲座，围绕STEAM教与学展开，从STEAM对学生能力的培养，如何有效开展STEAM教学及评价等重要问题进行了深入且实用的讲解。

图1　STEAM图示

未来社会更加需要具有创新整合能力、资源利用能力、敏感的市场意识、懂得工业化生产、具有领导力的人才。因此，未来的教育将会更加注重培养学生们发现问题的能力、创新想象的能力、动手创造的能力、资源整合的能力、沟通协调的能力及工业化生产的能力。

Yakman认为，STEAM教育将会从多种角度培养学生能力。

能够将应用技巧和艺术设计有机结合在一起，可提高学生对技术和美观的双重重视，培养学生对产品的工业化生产的意识。

通过编故事、情境设置等方法，可以极大地活跃课堂氛围，促进学生学习的积极性和动手实践能力，进而激发他们发现问题、解决问题的能力。

拓宽和延展了跨学科教学的广度和深度，可大大提高学生们的资源整合能力。

可以促进学生左右脑的均衡发展，成为高智商、高情商人才。

STEAM教学与STEM一样，多以项目的形式开展。Yakman设计的STEAM项目包含6个环节，分别是“问题陈述”“头脑风暴，产生方案”“选择可行方案”“执行方案”“测试评估”“重新定义问题，迭代”，直到恰当地解决问题。

图2　STEAM项目“探究乐器发音与物理结构的关系”

在具体的课程实施中，STEAM教学需要教师具有较强的综合能力，这样必然导致师资不足的问题。对此，Yakman建议，组织不同学科背景的教师，教授同一个STEAM项目的不同教学环节，当学生遇到该学科的专业性问题时，可以找相对应学科的专业教师请教。由此，可大大降低STEAM教学对全能型教师的要求，减轻授课教师的负担。同时，学生也能得到更加专业的解答和指导。

以STEAM项目“探究乐器发音与物理结构的关系”为例。首先，由音乐和物理学科教师组成教师团队。然后，音乐教师从所探究乐器的发展历史、音符、音色等音乐相关知识入手，进而将该乐器与其他学科之间的交叉点列举出来，引发学生们思考。接下来，物理教师结合该乐器，与学生一起探讨乐器的发音与物理结构的关系。

对于学生的评价，注重学生的过程性评价，而非结果性评价。这种过程性的评价主要采取两种方式：课堂评价——设计一系列课堂记录表，如数据记录表、工程报告表等，这些表能从多个维度考查学生在课堂学习过程中的表现；活动评价——开展一些课外展示活动，比如在博物馆举办家庭科学日，通过参加这些活动展示、评估学生们的学习成果。

对于教师的评价，也将使用特别设计的项目教学观察记录表，以此评估教师在课堂上开发并实施STEAM项目的情况。由此，可以让教师进行教学上的不断反思、优化和提升。

STEAM理念已被我国基础教育工作者广泛接受，但如何开展STEAM具体教学活动，以及如何有效评价STEAM教学等诸多问题仍有待解决。Yakman以其多年的STEAM理论研究和一线教学经验，给予我们启示，从中我们将更加深入地理解科学、工程、技术、数学是怎样有机地与人文学科相结合，以培养中国学生发展核心素养。

（本文原载于《中国科技教育》2017年第4期“观察”栏目，作者乔凤天，有删减。）

延伸阅读——

［更多了解STEAM教育］

关于STEAM教育你所不知的

——直击美国STEAM教育

来源｜中国教育装备采购

许多人都知道这个美国政府人才培养计划很牛，加上我国教育部在有关教育信息化的未来五年规划中，也明确指出探索STEAM教育、创客教育等新教育模式，国人又开始觉得自己的孩子没有赶上这个人才计划，未来社会竞争力是不是就要落后千里了!

　　事实上，全国包括北京清华大学附中、人民大学附中、上海中学、上海外国语大学附中等在内的600余所中学也都在开设STEAM教育课程。但是，在我们一窝蜂地追赶这个教育潮流时，我们是否真正理解美国STEAM素质教育的真谛了呢?STEAM教育到底在提升孩子的哪些能力?

对STEAM素质教育的正解是什么?

　　不难理解，STEAM是这五个单词的缩写：Science(科学), Technology(技术), Egineering(工程), Arts(艺术), Maths(数学)。有人称这个STEAM教育打破学科界限很好玩，比如技术和工程结合，艺术和数学结合，科学和工程结合……

尽管我国学校在努力地通过信息技术促进各学科教学内容和模式的变革，让孩子在信息技术课上玩创造：几个发光二极管、几根导线、几只彩色小灯泡，加上开关、门铃、木板、小车轮、各种各样的装饰材料……老师在黑板上画了一张串联电路图，孩子们手脑并用地鼓捣起来!

但是，我们的“STEAM教育课程”师生之间的教学互动大多是停留在知识的传递上，却没能把各个学科融会贯通;我们往往过于重视和提升孩子的动手实践能力，而创新意识却没有得到增强!

　　正如《底特律新闻报》专栏作者Robert Buchsbaum在他的文章中写道：“仅在科学和数学上的长时间积累，不会启发聪明的孩子成为创新者——毕业都成问题的学生更不用说，他们都没有动力从高中毕业。所以基础是重要的，但引入艺术教育是激励孩子们学习和刺激他们好奇心的有效途径。”Buchsbaum不但坚信艺术和STEM能够在全国范围内齐头并进，使整体的教育课程得到丰富，而且相信工业设计、计算机绘图、头脑风暴、简易问题解决等所有这些技能都能通过接触艺术得到培养。由此而看，艺术在STEAM素质教育的过程中所起到的作用是显而易见的，它是创新的源泉。

　　近年，国内STEAM教育的创新运动在渐渐开始生根发芽，诸如鲨鱼公园的科技教育，VEX机器人、乐博乐博、萝卜太辣机器人教育，以及3D打印的创客教育等等，但是把STEAM教育等同于机器人教育、创客教育，这些都是对STEAM教育的误解。但是，我们应从其背后看到：STEAM教育所象征的创新意识的觉醒和对于文化软实力的培养。

向美国学习STEAM教育提升孩子哪些能力?

STEAM教育专家、比特实验室创始人曹伟勋博士曾表示，中国的创新时代已经到来，学生需要懂得产品、学会产品、创造产品、不断去追求创新，将来是属于拥有不同思维的人。但我国教育的现状并不算理想，需要培养学生充满激情和创造力。所以，在学习和探索美国STEAM教育的过程中，打破跨学科知识学习固然重要，但我们还应注重创新意识的觉醒和对STEAM教育文化软实力的培养!

　　1、激发好奇的天性和主动探索能力

　　在我多年从事国际教育的工作过程中，因为我们跟各个国家的青年都要打交道，会发现中国青年与国外青年最大不同是好奇心和创造力。比如，我们手上的笔，我们的教育的方式就很容易告诉你，它就是一支笔写字吧，赶紧写好点字或者练好字这个最重要!但在西方教育中，孩子会想到笔制造的原理是什么?除了它是笔以外它还能干些什么?那么孩子就会被这些激发好奇心。

　　好奇不仅是儿童的天性，好奇心和创造力也是一脉相承的。孩子对事物的好奇是一种迫切认识事物的渴望，有了好奇心才能想到创造一件新的事物。因为孩子对这个事物非常感兴趣，能引起他积极主动去探索其中奥秘。所以，让孩子爱上造物，在造物中学习，在造物中研究，比什么都重要。

　　2、培养孩子各方面技能和认识能力

　　在科学、技术、工程、数学、艺术之间存在着一种相互支撑、相互补充、共同发展的关系。STEAM教育绝不能够独立其中任何一个部分，只有在交互运用中，在相互的碰撞中，才能实现深层次的学习、理解性学习，也才能真正培养儿童各个方面的技能和认识。所以，与现实相关联，让孩子自己动手完成他们感兴趣的、并且和他们生活相关的项目，从过程中学习各种学科和跨学科的知识。

　　3、在动手实践过程中培养创新意识

　　STEAM教育要求孩子们动手动脑，使得孩子注重实践、注重动手、注重过程，但提升动手实践能力不等于提升创造力。基于创新意识下，结合动手实践和探索才能真正唤醒孩子与生俱来的创造力潜能。

　　4、引导同伴之间的合作和强调解决问题的能力

孩子自己一个人折腾可能他很有天赋就创造了一个新事物，这是很酷的事情!但在我们生存的社会中，大多工作是以团队为导向的。不妨在孩子钻研一个新事物或在事物上做一些创新的改进的过程中，引导孩子在自主思考和探索的同时，善于与旁人或同伴交流或交换思想意见，尤其在遇到问题时集体的智慧不容忽视，在动手的过程中力求解决问题，让他尝试在一个小小群体中的协作中体验到创造的乐趣，这样更有利于帮助他把这股创造生命力持续下去。

　　5、重视对“艺术”文化软实力的培养

不要对艺术进行狭隘的定义，比如绘画、陶艺、设计、音乐、戏剧、电影等艺术都能带来创造力的源泉。以生活经验为基础，发展孩子的空间观念和对艺术的敏锐能力很重要。通过生活经验的回忆、动手操作、实物观察、想像、描述、联想、模拟、分析和推理等途径，可以更好地培养这方面的软实力。

　　6、创造机会让孩子去发展有趣的创意思维

虽然机器人教育并不能等同于STEAM教育，但机器人教育是一门非常经典的跨学科课程，机器人教育强调手脑并用，是培养学生创新实践能力的重要途径。尤其，机器人这类的创意更能使得低龄孩子乐于接受和思考。

然而，我国机器人教育比较尴尬，国家虽组织了机器人比赛，引进了VEX机器人，但机器人教育在国家课程中找不到位置，无法普及;比较而言，欧美国家以美国为首，亚洲以新加坡为首，这些国家的在学校里不仅大量普及机器人教育(如比赛)，还把机器人教育纳入必修课里。

每位家长都应该了解点STEAM教育

作者｜佚名

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简单地说，STEAM教育就是以数学为基础，从工程和艺术的角度来解读科学和技术。这也完全认证了未来的世界就是一个疯狂跨界与打破常规的时代。

随着中高考改革方案的落地，素质教育越来越引起教育业界的重视。STEAM教育被认为是素质教育的重要课程表现方式。

STEAM 教育是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、人文（Arts）、数学（Mathematics）的缩写。有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式，STEAM教育倡导将各个领域的知识通过综合的课程结合起来，加强学科间的相互配合。目前，我国STEAM课程通常未能进入常态的课程与教学，主要以机器人教育、儿童编程教育、3D打印教育为主。

STEAM教育有两点，我认为非常值得借鉴和学习：

第一，注重学习与现实世界的联系；

第二，注重学习的过程，而非体现在试卷上的知识结果。

STEAM教育支持学生以学科整合的方式认识世界，以综合创新的形式改造世界，培养孩子们解决问题的创新能力。

STEAM教育具备新的核心特征：跨学科、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性。

1、跨学科

将知识按学科进行划分，对于科学研究、深入探究自然现象的奥秘和将知识划分为易于教授的模块有所助益，但并不反映我们生活世界的真实性和趣味性。因此，分科教学(如物理、化学)在科学、技术和工程高度发达的今天已显出很大弊端。针对这一问题，理工科教育出现了取消分科、进行整合教育的趋。STEAM教育因此应运而生，跨学科性是它最重要的核心特征。

2、艺术性

STEAM中的这个“A”狭义上指美术、音乐等，广义上则包括美术、音乐、社会、语言等人文艺术，实际代表了STEAM强调的艺术与人文属性。STEAM教育的艺术性强调在自然科学教学中增加学习者对人文科学和社会科学的关注与重视，例如在教学中增加科学、技术或工程等相关发展历史，从而激发学生兴趣、增加学习者对STEAM与生活联系的理解以及提高学生对STEAM相关决策的判断力;再如，在对学生设计作品的评价中，加入审美维度的评价，提高学生作品的艺术性和美感。

3、体验性

STEAM教育不仅主张通过自学或教师讲授习得抽象知识，更强调学生动手、动脑，参与学习过程。STEAM提供了学生动手做的学习体验，学生应用所学的数学和科学知识应对现实世界问题，创造、设计、建构、发现、合作并解决问题。因此，STEAM教育具有体验性特征，学生在参与、体验获得知识的过程中，不仅获得结果性知识，还习得蕴含在项目问题解决过程中的过程性知识。

4、情境性

STEAM教育具有情境性特征，强调让学生获得将知识进行情境化应用的能力，同时能够理解和辨识不同情境的知识表现，即能够根据知识所处背景信息联系上下文辨识问题本质并灵活解决问题。STEAM教育强调知识是学习者通过学习环境互动建构的产物，而非来自于外部的灌输。教师在设计STEM教育项目时，项目的问题一方面要基于真实的生活情景，另一方面又要蕴含着所要教的结构化知识。这样，学生在解决问题的过程中，不仅能获得知识，还能获得知识的社会性、情境性及迁移运用的能力。情境性问题的解决，可以让学生体验真实的生活，获得社会性成长。

5、协作性

STEAM教育强调在群体协同中相互帮助、相互启发，进行群体性知识建构。在完成任务的过程中，学生需要与他人交流和讨论。STEAM教育的协作性就是要求学习环境的设计要包括“协作”和“会话”两要素：让学生以小组为单位，共同搜集和分析学习资料、提出和验证假设、评价学习成果。同时，学习者通过会话商讨如何完成规定的学习任务。需指出的是，小组学习最后的评价环节以小组成员的共同表现为参考，而不是根据个人的表现进行独立评价。

6、设计性

STEAM教育要求学习产出环节包含设计作品，通过设计促进知识的融合与迁移运用，通过作品外化学习的结果、外显习得的知识和能力。设计出创意作品是获得成就感的重要方式，也是维持和激发学习动机、保持学习好奇心的重要途径。在设计过程中，学生学习知识、锻炼能力、提高STEAM素养，因此设计性是STEM教育的又一核心特征。

百年老校如何选择STEAM

教育思维打造未来精英

作者｜杨书文

　　众所周知，16年9月13日，千呼万唤的《中国学生发展核心素养》总体框架，经过三年的匠心磨砺，终于通过各方的充分探讨与论证，在北京正式发布。这一纲领性文件的出台必将促使未来教育探索与时俱进，对提升我国教育的国际竞争力，培养面向21世纪的合格人才产生深远影响。巧合的是，经过近3年的悉心努力，8月底，成都市树德协进中学也被选入四川省示范性普通高中名册，进行公示。这其间，一大一小的巧合呼应，昭示了协进人为驻足全球教育大潮的趋势际会，落实树德育人的教育理念，根据自身特点进行顶层设计，努力寻找百年老校经久不衰，基业长青的成长密码。

　　3年前，树德协进与国内大多数同行相似，身处从依靠专业分工的工业经济时代向强调跨界整合的互联网+时代的大背景，面临逐步从以经验分数导向的人才分类培养模式，向以育人为目标的综合科学施教体系转型的世纪挑战，新时期下学校的发展路径不再萧规曹随，需要与时俱进。通过对国家教育改革精神的领悟，我们的突破方向放在努力寻找应试教育大环境中的新生素质教育之花。知易行难，花到底落在何处呢?

　　谈及传统的素质教育，大家一般会以兴趣爱好等美育教育的分类来论道，比如音乐、乐器、舞蹈、书法等。但我们通过对国际经合组织，欧盟、联合国教科文组织、芬兰及美国等教育发达国家的未来创新教育体系的梳理，展望以科技创新为国家竞争力的未来，我们理解为，创新型素质教育应更多关注多元素质养成和跨学科底层能力模块的打造，否则就会发生在申请美国顶尖大学时亚裔申请人同为业余钢琴十级的标配化情形。

　　当时，我们发现另一种形式的新素质教育——“创客教育”也方兴未艾，在媒体的大力宣传下四处攻城拔寨。创客教育重在应用创客理念，强调动手实操，将创意通过组件变成现实作品，比如制作机器人、无人机和异型玩具等，也属于探索式学习的一种，对发挥想象力、设计思维和动手能力有一定帮助。但综合分析后，我们发现创客教育虽新，但仍是一种点状突破，非系统性和结构性组合。创客教育虽有跨学科特点，但更像一种科普活动，具有很强的教育趣味性和游戏性特征。对于初高中学生而言，我们更需要的是与基础核心学科紧密相连并打通，践行多维度思考策略，对应教学大纲和课标体系，和现有教学体系有机结合，站在社会与国际化的世界观角度，将所授知识点转变成背景知识，创造性知识和元知识的多维结构思考，能在通用知识领域和专业基础领域帮助受教者形成完整认知体系，实现知识维度、认知维度和实践维度的三位一体，为未来实现完整的新型标准化校本课程体系打下良好的基础。

　　最终，我们把目光落到在当时还未被大家认真全面审视的STEAM教育课程体系上。我们发现STEAM教育与传统教育思维方式不同，她是一种优化学科体系的素养教育，通过跨学科交叉整合衍生，完成的是一种点线面体的综合超越，具备长半衰期高收益值的特点，顺应了现代科技创新跨产业、跨分工、跨边界融合协同的大趋势。比如苹果手机就是典型的跨硬件制造、工业设计、软件开发，内容生产的IT科技互联网之颠覆性产品。在美国，STEAM教育已经成为培养科技创新人才的关键教育措施，经过完整STEAM体系培养的学生基本具备独立思考并解决问题的综合适应能力。

　　树德协进中学多年来致力于学校课程建设，重视特色课程建设与品质办学相融合，最终实现“育形”、“激趣”、“强能”、“颐神”的特色化课程图谱。经过充分调研与考察，我们自主确立了“树德协进中学现代国际公民素质课程体系”方向，该体系的重要标志是将职业素养和科技素质双剑合璧，并依此选取了北京国信世教研究院的STEAM2未来教育课程体系作为重要抓手。

　　如何在核心素养的整体框架下进行结构化思考并切实落地成为项目成功的关键。核心素养是关乎学生成长的关键要素，对知识、技能、心理、态度、价值观都将产生深远影响，我们将STEAM教育相关要素的落实途径放在三个方面，课程设计、教学环境与实践和评价考量，分别体现知行合一、因材施教和学以致用等三大思维导向。

　　课程体系是真正体现办学宗旨和教学目标的核心载体，也是学校差异化特色的核心体现。基于核心素养的顶层设计，我们考虑体系的搭建可使用积木式弹性结构，一方面是尝试对校本课程的再造与重构，加大STEAM类跨学科综合性核心课程的设置，为未来增强型个性化的自适应学习趋势投石问路;另一方面，充分考虑学习方式与内容的结合，保持基础型课程群、拓展型课程群和研究型课程群的整体平衡，在总体目标下，区别重要性和迫切性，不同学段有所侧重，顺序、节奏与具体课程的设置对标核心素养和阶段性应试目标，真正将原则和实践兼容并举。例如，中国制造2025暨工业4.0智能课程和STEAM自然科学创新与实践课程的引进等正是上述原则的体现。

　　在教学环境与实践方面，我们充分借鉴国外的成功经验并充分考虑未来学生自主发展的需要。比如世界名校加拿大多伦多大学，她的本科教学体系是由30%的知识传授，20%的学习环境打造及50%的自我探索构成。得益于此种教学方式，其毕业生工作与职业发展能力较强。因此，我们在打破学科本位与知识本位的思路下，在引进高中阶段的品质课程的同时，同步进行STEAM实验室建设和师资培训，让学生在探索式教育的场景氛围下，通过专业教师高效地启发引导，真正践行STEAM教育的核心理念及创新内容，不断总结经验，提升探索未知的能力，成就学生的个性化成长。

　　谈到教育评价，学生们的价值认知更是无法忽略。为增强STEAM教育思维的效果，我们考虑到采用将职业素养与科技素养双结合的模式，即引入生涯发展规划指导课程，将生涯发展规划与STEAM教育课程系统有效打通，通过学生个体的自我认知及对社会的认知，使受教者完成多维思考体系，实践创新能力和职业发展路径设计的整体统一提升，为基础教育和职业教育的衔接做好有机铺垫，更加突出学以致用的进阶模式，从而减少避免某些学生因不了解外面的世界，惧怕社会竞争而蜗居于象牙塔内的脱节现象，正确处理好个体与社会的关系，帮助学生找到自身动态评估坐标体系。

　　综上所述，新型素质教育的春天不会一蹴而就，探索升级之路也不会高歌猛进。面对充满不确定性的未来，我们不求在优雅淡定中实现华丽转身，但求知行洞见，立足国际视野，认清发展规律，理清发展逻辑，做好发展规划，突出学校的教育主张，营造学校的品牌效应，真正落实核心素养指明的教育科学发展观，使STEAM教育真正成为校长的抓手、教师的帮手和学生的助手。未来国家竞争力不仅取决于优秀企业的脱颖而出，更是依靠以学校为基本运作单元的创新人才倍增培养机制。为此，我们任重而道远，只能风雨兼程。

(作者，成都市树德协进中学，杨书文。本文节选自西部STEAM教育发展论坛主旨演讲。)

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