STEM到STEAM：科學、藝術與創新教育

孫文娜 韓芳

摘? 要 20世紀80年代，整合科學、技術、工程和數學的STEM

教育產生。2011年，STEM發展為STEAM。藝術加入STEM有利于人類潛能的激發和釋放，藝術和科學是同一事物的兩個方面，將藝術創造的一些非理性因素加入創新的思維過程，對于培養更加健全的人至關重要，也為教育提供了更多可能性。

關鍵詞 STEM;STEAM;科學;藝術;創新教育

中圖分類號：G640? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）04-0080-03

Abstract In the 1980s， STEM education integrating science， techno-logy， engineering， and mathematics was produced. In 2011， STEM developed to STEAM. The addition of art to STEM is conducive to the stimulation and release of human potential. Art and science are two aspects of the same thing. Adding some irrational factors of artis-tic creation to the innovative thinking process is essential for culti-vating more healthy people and providing more possibilities for edu-cation.

Key words STEM; STEAM; science; arts; innovative education

1 STEM教育的發展與內涵

STEM教育的產生與發展? 20世紀50年代末，美國教育學界認為，進步主義教育強調學生的直接經驗，不利于學生掌握系統知識。加之蘇聯于1957年成功發射第一顆人造衛星，這被美國人認為是科技領域的“珍珠港事件”，并將其歸咎于教育的落后。伴隨教育改革呼聲的高漲，美國于1958年頒布《國防教育法》，支持自然科學、數學和現代外語課程的改革。

20世紀80年代，隨著經濟全球化的發展和科技競爭的加劇，美國對科技人才的需求不斷增加。為了確保美國科技人才的持續供給，美國國家科學委員會（NSB）于1986年發布報告《本科的科學、數學和工程教育》（Undergraduate Science， Mathematics and Engineering Education），首次提出“整合科學、數學、工程和技術教育”[1]，這標志著STEM教育的正式產生。

1996年，美國國家科學基金會（NSF）對美國大學STEM教育的十年進展進行回顧和總結，發布報告《塑造未來：透視科學、數學、工程和技術的本科教育》（Shaping the?Future： Strategies for Revitalizing Undergraduate Education）。

該報告重申了科學、數學、工程和技術這四門學科之間的整合關系，將STEM教育確定為K-12教育的組成部分。2005年，美國國家科學基金會啟動“科學、技術、工程和數學人才拓展計劃”（STEP），該計劃探索本科STEM教育的跨學科方法，鼓勵兩年制大學學生入讀四年制大學STEM教育。美國國會也頒布了一系列直接或間接促進STEM教育發展的法律和政策，如2010年頒布的《每個孩子成功法案》（ESSA）等。

STEM教育的內涵? STEM分別代指科學、技術、工程和數學（Science、Technology、Engineering、Mathematics）。

STEM教育強調學科之間的相互滲透與整合，而不是科學、技術、工程和數學知識的簡單疊加。STEM教育注重過程、實踐、動手與合作，基于項目學習和問題解決，引導學生主動發現問題和創造性地解決問題，從而培養學生的跨學科整合思維和獨立解決現實問題的能力。

STEM教育通過多種形式在K-12教育和高等教育中實施。美國K-12階段小學與初中的STEM教育主要通過數學課、科學課、信息技術課以及整合性的選修課來實施;高中階段的STEM教育通過基本的核心課程和形式多樣的選修課程實施。大學階段STEM教育的代表性舉措是國家科學基金會（N于2009年啟動的“轉變本科生科學、技術、工程與數學教育計劃”（Transforming Undergraduate Education in Science， Technology， Engineering and Mathematics）（TUES）。該計劃面向所有高等教育機構，包括社區學院和大型研究機構等，旨在培養高素質的STEM人才，以及向公眾普及STEM知識[2]。

2 STEAM教育：STEM教育的當代變革

STEAM教育的產生? 2006年，美國弗吉尼亞理工大學格雷特·亞克門（Georgette Yakman）教授及其團隊在STEM教育的基礎上融入了藝術（Arts）學科，使得STEM教育學科內涵更加豐富，視野更加開闊，在培養學生的STEM素養的同時體現了對人文素養的關注和重視。

STEAM教育運動? 羅德島設計學院前校長約翰·前田（John Maeda）認為，即使是現階段的科學研究也需要藝術家的盡早參與，藝術家既可以作為科學交流的重要伙伴，也可以作為科學未知航海中的偉大合伙人[3]。在他的影響下，羅德島設計學院政府關系辦公室的莎拉·皮斯（Sarah Pease）于2011年創立一個由學生運行的STEAM團隊，團隊發起將“藝術+設計”（Art+Design）加入STEM教育的倡議。

STEAM教育倡議得到很多大學的支持，羅德島設計學院、布朗大學、麻省理工學院、耶魯大學等學校的學生共同創立STEAM俱樂部，旨在促進學術領域、經濟領域和思想領域的交流對話。俱樂部成員在自己的大學建立屬于自己的STEAM教育分部，宣傳和發展STEAM教育。俱樂部的標志是一個五邊形，其中每一個頂點代表STEAM教育中的一門學科，通過五條邊線互相聯系。各俱樂部標志并不完全相同，可以根據自己的需要作相應微調。

2013年，前田與國會議員蘇珊·波納密西（Suzanne Bonamici）和艾倫·考克（Aaron Schock）共同主持關于“國會STEAM會議”的開幕式。前田指出：創新取決于問題解決、風險承擔和創造力，而這些正是藝術家和設計師自然的思考方式，藝術和科學密不可分。

羅德島設計學院開展的第一項STEAM教育實踐，是與麻省理工學院合作開展的“紙基電子”（Paper-Based Elec-tronics）研討會。與會者主要是羅德島設計學院和麻省理工學院的學生，他們探討基于紙張的電子產品，以及藝術家和設計師相較于科學家與工程師工作方式的差異[4]。

隨著STEAM教育組織、理論和實踐的推進，STEAM教育逐漸發展為一項教育變革運動。STEAM教育運動的主要目標包括：轉變研究政策，將“藝術+設計”置于STEM教育的中心;鼓勵“藝術+設計”在K-20教育中的整合;企業吸納藝術和設計人才推動創新。

STEAM教育的內涵? 2008年，亞克門從兩個方向定義STEAM教育：首先，它是一種教育，除了科學、技術、工程和數學自身的標準之外，還包括其他領域;其次，它是一種綜合教育，有目的地包含實際的學科和教學內容。STEAM教育包含從終身學習到詳細學術內容的分類層次[5]：

第一個層次是終身學習，意味著人們對周圍環境的適應和持續的學習是無意識的和不可避免的;

第二個是綜合學習，學生學習所有學術領域的基本概念以及它們之間的關系，這個階段的學習適合中小學教育;

第三個層次是多學科學習，允許學生學習一個特定的領域，以及它們是如何與現實生活相關聯的;

第四個層次是學科學習;

第五個層次是特定內容學習，涉及每個領域的詳細研究，適合于高中和職業教育。

因此，STEAM教育是指從專業學習到終身學習的整體范式，它是通過將藝術添加到現有教育中來組織的。

3 思考

藝術的優勢：人類潛能的激發與釋放? 人類的文化離不開藝術，藝術在人類發展中扮演了非常重要的角色。把Arts加入STEM是人類對于科學發展到一定程度的反思。Arts的卷入可以促使人類相關潛能的發展[6]。

1）促進心態成長。對于學生來說，真正的成長和進步是內部動機和外部動機達到一個平衡點。通過學習藝術，可以發展學生各種內在的能力，如韌性、毅力和心態成長，這些都對他們掌握技能、解決問題以及取得高中以后的成功有很大的幫助。

2）增強自信心。教師整合藝術教學，在潛移默化中提升學生的信心，從而帶動其他學科的學習。如對于學習外語困難的學生，教師可以在學習內容中加入音樂的元素，讓學生在一種愉快的氛圍中學習，不斷增強學習的信心。

3）提高認知能力。教師若想讓學生表演好莎士比亞的作品，必須先讓學生了解那個時代的社會、文化和歷史背景。

4）提升交流技巧。交流是一個人存在的重要形式，人類的世界是通過交流建立的。學生可以通過學習藝術習得大量的交流技巧。藝術是一種表達方式，把思想和情感轉化成一種獨特的交流方式。

5）深化文化和自我理解。沒有藝術的文化是不存在的，藝術是人類身份的核心，人類必須具備理解、欣賞和創造藝術的能力。

科學和藝術：一個事物的兩個方面? 科學和藝術是相互影響的，從兩個方面可以看出究竟[7]。一方面，科學技術對藝術和設計的影響表現突出。比如現在比較先進的幾種科學技術，如3D打印機、掃描儀、激光切割機和路由器，已經深刻地改變了人們的創意領域，包括動畫、電影、平面設計和攝影。另一方面，藝術對科學的影響更加深刻，藝術家、設計師和作家提出新的見解和觀點，可以播種科學進步的種子。正如宇航員美賈·米森（Mae Jamison）所說，藝術和科學是同一事物的不同表現，他們都是人類創造力的化身。

STEAM：社會創新的當代需求? 美國人認識到，創新不僅是科學家、程序員和工程師的專屬領域，也需要藝術家的參與，藝術家在應對社會挑戰方面發揮著越來越重要的作用。人們需要藝術家、建筑師、設計師、策展人和作家找到新的方式來看待和感受世界，以及創造世界的意義;需要有創造力的人才與科學家、教育家和技術人員形成有效合作，對世界產生積極影響。因此，STEAM的產生與發展成為必然。

4 結語

科學強調的是思維的理性，強調在科學創新中要態度嚴謹、步驟明確和方法得當，排斥感情用事。但是，人本主義的創始人羅杰斯認為：直覺、創造性都源于人的先天潛能，是個體值得信賴的意識形式，科學家在最后的分析中更加信賴其整個機體的反應，而不是相信科學的方法[8]。因此，創新也離不開非理性因素的參與。

藝術的加入代表的并不僅是將藝術思維整合到創新思維中，而且將藝術創造的一些非理性的因素（如情感、意志、習慣和本能等）也加入創新的思維過程。人是一個完整的個體，是包含理性和非理性的統一體，在教育中只強調任何一方，都會阻礙學生整體性的發展;正確引導非理性因素，學生在創新中可能會迸發出別樣的激情和火花。因此，創新教育不僅需要科學理性的參與，更需要直覺和靈感等非理性的參與，這樣培養出來的人才是能夠面對各種困難環境、用創造性的方法解決問題的人。

參考文獻

[1]A History in Highlights 1950-2000，K-12 and Under-graduate Education[EB/OL].[2016-12-11].https：//www.nsf.gov/nsb/documents/2000/nsb00215/nsb50/1980/k12.html.

[2]CTEq History[EB/OL].http：//changetheequation.org/cteq-history.

[3]John Maeda. Artists and Scientists：More Alike?Than Different [EB/OL].https：//blogs.scientificamerican.com/guest-blog/artists-and-scientists-more-alike-than-different/.

[4]RISD+Brown STEAM Fall 2013[EB/OL].http：//steamwith.us/content/catalogue/STEAMcatalogue1.pdf.

[5]Georgette Yakman. What is the point of STE@M？：A Brief Overview[EB/OL].[2010-7-8].https：//steamedu.com/wp-content/uploads/2016/01/What_is_the_Point_of_STEAM_A_Brief_Overv.pdf.

[6]Neil Swapp. New Mexico School for the Arts Creati-vity and Academics： The Power of an Arts Education

[EB/OL].[2016-10-04].https：//www.edutopia.org/blog/creativity-academics-power-of-arts-education-neil-swapp.

[7]Stephen Beal. Turn STEM to STEAM： Why science needsthe arts[EB/OL].[2013-8-11].http：//www.huffingtonpost.com/stephen-beal/turn-stem-to-steam_b_3424356.html.

[8]張華.課程與教學論[M].上海：上海教育出版社，1998：145.