国外STEAM 教育现状及其启示*

梁芳美，王运武，郑慧茵，黄春玲，龙晓婷

（江苏师范大学 智慧教育学院，江苏 徐州 221116）

在世界经济快速发展、科学力量不断加强的21 世纪，对教育领域的人才培养要求越来越高，具有高度综合性的STEAM 教育成为21 世纪教育的热点之一。STEAM 教育指的是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）和数学（Mathematics）合并起来的学科综合教育的简称。美国新媒体联盟（New Media Consortium，简称NMC）发布的《新媒体联盟地平线报告》（2015 基础教育版）指出：在未来一到两年内，STEAM 教育将在全球兴起，成为知识经济时代一种全球性的科技教育战略，并且将对学校教育特别是基础教育产生重要影响。[1]

自从STEAM 教育理念被提出之后，越来越多的学者和相关研究人员对其展开了探索和研究，也引起了多个国家对培养STEAM 综合型人才的重视。STEAM 教育与STEM 教育在理念与目标上并无本质差异，本文对近几年国内外STEM 教育和STEAM 教育的发展战略和研究现状进行了相关梳理，以期对国内STEAM 教育的发展进步提供一些参考。

一、国外STEAM 发展战略

1.国外STEAM 政策

（1）国外STEAM 教育发展脉络

STEAM 教育是在STEM 教育的基础上发展而来，STEM 教育最初是起源于美国。美国STEAM 教育的发展脉络大致可分为STS-STEM-STEAM 三个阶段[2]。STS是科学（Science）、技术（Technology）与社会（Society）英文首字母的缩写。20 世纪60 年代末，美国开始进行STS研究[3]，致力于探索科学技术对社会人文的联系与价值意义；1954 年，法国著名的技术哲学家雅克·埃吕尔（Jacques Ellul）出版了《技术社会》（The Technological Socitety）[4]一书，分析了技术对人类与社会发展的影响；日本有多所大学开始成立STS 教育研究会、STS 教材研究会等组织，将STS 研究推向一个新的阶段。得益于STS 的研究成果，之后关注科学、技术和社会的学者越来越多，相关话题也逐渐得到深入研究，慢慢发展成了现在的STEM、STEAM 教育。

从历史发展的角度来看，美国STEM 教育根源于当时局势与经济安全的国家目标，教育与国家安全息息相关，再加上美国在国际数学和科学评测趋势（TIMSS）中的排名明显落后于许多国家，美国政府不得不加强对数学与科学教育的关注。[5]1986 年，美国国家科学委员会（National Science Board，简称NSB）发表的《本科的科学、数学和工程教育》（Undergraduate Science，Mathematics and Engineering Education）报告被认为是美国STEM 教育集成战略的里程碑，也是STEM 教育的开端。[6]自此，以美国STEM 教育为借鉴模板，不少国家也开始了STEM 教育研究。

（2）国外STEAM 教育的政策

1996 年，美国国家科学基金会发表了《塑造未来：透视科学、数学、工程和技术的本科教育》报告，针对当时的国家形势和教育问题，提出了“要大力培养K-12 教育系统的师资问题”。2007 年，美国国会通过了关于STEM 教育的第一步正式法案《美国竞争法》，全称为《为有意义地促进一流的技术、教育与科学创造机会法》（America Creating Opportunities to Meaningfully Promote Excellence in Technology，Education，and Science Act），其中“教育”这一部分内容涉及到教师教育、STEM 教育、外语教育和本科生研究生奖学金等四个方面[7]。

除美国之外，英国在2002 年的时候就已经把STEM 教育正式写入政府文件，2004 年,由英国贸工部、财政部、教育和技能部联合发布了英国《2004-2014 年科学与创新投入框架》（Science &Innovation Investment Framework 2004-2014）计划，将STEM 教育重心拓展到科学教师和讲师的质量、学生在GCSE 阶段的学习等内容上。[8]2014 年，英国文化学习联盟（Culture Learning Alliance）发布了名为STEM+ARTS=STEAM的报告，强调要为年轻人创造能够实现自我潜能的社会环境。[9]早在上世纪90 年代，芬兰就出台了LUMA 计划，LUMA 是芬兰语的STEM，这项计划的目标是加强STEM 学科教育实践和加强学生对这些学科的学习兴趣。

受美国STEM 教育的影响，德国也开始关注科学、工程和技术等学科教育的投入，开始进行MINT 教育（由于语言的关系，德国的STEAM 教育被称为MINT 教育，即Mathematik，Informatik，Naturwissenschaft und Technik 的首字母缩写）[10]。德国于2008 年制定了《德累斯顿决议》，将MINT 教育列为教育发展重要目标，并成立了政府与企业间的“MINT 创造未来”联盟，大力加强中小学MINT 专业教学。

2.国外STEAM 战略规划

（1）填补劳动力缺口，提升就业竞争力

我国学者杨亚平[10]认为，德国开展MINT 教育的主要动机是因为缺乏高质量MINT 劳动力，尤其是2012年仅工程师的缺口就高达10 万。故而，德国联邦教育与研究部在其调查报告《MINT 展望——MINT 事业与推广指南》（Perspektive MINT——Wegweiser für MINT-Förderung und Karrieren in Mathematik，Informatik，Naturwissenschaften und Technik）[11]中明确指出联邦政府活动的重心是要保证劳动力的数量和质量。因此，德国MINT教育的战略规划更多地是源于劳动力的短缺问题，依靠工业的反哺，倾向于设立第三方独立机构来提高学生的STEAM 技能。

而日本自从深陷2003 年的“PISA 危机”（PISA Shock）后批评浪潮不断，促使政府对其劳动力市场和教育体系进行了深刻反思，逐渐发现了基础教育的薄弱之处，开始修改课程大纲，加强中小学阶段STEM 学科的课程学习，并鼓励科学教育项目的开展，激励学生投身于科学事业，以带动日本科研的发展，进而提升日本在国际上的经济竞争力。[10]2017 年，英国公布的《建立我们的工业战略绿皮书》中提出，技术教育是英国现代工业的核心，该战略还将促进数学教育的发展和解决STEM技能短缺问题。

（2）实践科学与创新教育双向培养

2006 年，时任美国总统的布什在其国情咨文中公布一项重要计划——《美国竞争力计划》（American Competitiveness Initiative，ACI），提出知识经济时代教育的目标之一是培养具有STEM 素养的人才，并称其为全球竞争力的关键。[12]之后，美国政府更加关注STEM 教育领域，鼓励学生主修科学、技术、工程和数学，培养其综合科技素养和创新能力。2016 年9 月，美国研究所（AIR）与美国教育部联合发布了名为《STEM 2026：STEM 教育中的创新愿景》（STEM 2026：A Vision for Innovation in STEM Education），对于STEM 教育在未来十年的发展提出了新的愿景。[13]

对于韩国来说，尽管在2011 年TIMSS 项目中科学成绩排在第1 位，数学成绩排在第2 位，但是数学课程的自信心和愉快度在50 个国家中分别排在第47 位和第49 位，科学课程的自信心和愉快度分别排在第50 位和第47 位[14]，从中可以看出韩国学生对上述两门课程的学习兴趣和积极性不高、思维受限，往往很难把握一些综合型的创新项目。因此，韩国的教育科学技术部曾在2011 年的业务报告中提出，要强化旨在培养创新人才的小学、初高中的STEAM 教育。截至2016 年，该国已有16 所小学、初中和高中被定制为STEAM 实验校，这些学校的数学、科学、技术、家政和艺体能课程的20%采用STEAM 教学模式。[15]

（3）政府加大STEAM 教育投入

为了加强德国高校科研能力，培养更多的MINT 人才，2016 年6 月，德国默克尔总理与各州州长签署决议，决定将2005 年起实施的针对德国一流大学建设的资助计划“精英倡议”（Exzellenzinitiative）拓展为“精英战略”（Exzellenzstrategie），新一批“精英集群”将从2019 年初起每年接受总额高达3.85 亿欧元的拨款资助，为期7年。[16]前美国总统奥巴马曾宣布实施“连接教育”计划，[17]计划到2018 年，让99%以上的美国学生受惠于最新一代的互联网宽带技术，最大限度地满足K-12 阶段每个学生的个性化学习需求，师生最大限度地利用网络信息技术实现教学效益最优化。

（4）全民参与创新STEAM 教育

由于STEAM 教育涉及到的学科数量较多，且类型偏向理工科，需要较强的逻辑推理能力和计算思维，并不是每个学生都可以参与SETAM 的学习。

美国国家科学与技术顾问委员会在2013 年向国会提交的《联邦政府关于科学、技术、工程和数学（STEM）教育战略规划（2013-2018 年）》中设定，“未来10 年，增加传统上未受STEM 教育重视群体的STEM 大学毕业生数量，改善妇女参与STEM 的机会和途径”。[18]之后，美国联邦政府通过设立少数群体的STEM 奖学金、成立科学研究中心进行发展和评估研究等组织，以联邦项目资助的形式提升传统上未受重视的少数群体（Underrepresented Minorities，URMs）对STEM 的参与度。[19]2017 年2月28 日，美国总统特朗普签署了“激励下一代女性太空先锋者、创新者、研究者和探索者法案”，鼓励更多的女性和K-12 女孩学习并进入STEM 领域，以促进全民参与STEAM 教育，扩大美国STEAM 教育的影响力。[20]

芬兰开展的LUMA 项目的总体目标是“人人学习STEM”，通过开展一系列非正式的活动，将个人、社会和职业目标相结合，培养青少年未来从事STEM 相关职业的兴趣。

二、国外STEAM 研究和实践现状

1.国外STEAM 研究现状

由STEM 到STEAM 教育，加入的艺术领域说明当代学者越来越重视学生的人文情怀和审美情趣。2006年，来自美国弗吉尼亚理工大学的G.Yakman 在STEM教育的基础之上提出STEAM 教育，即将艺术(Arts)融入到STEM 教育中，强化学生的艺术熏陶和人文底蕴。2011 年，英国国家科学技术与艺术基金会（NESTA）发布了《未来一代》报告，倡导将艺术类课程加入到STEM 教育中。同年，韩国教育部发布《搞活整合型人才教育（STEAM）方案》，提出融入人文艺术知识，发展学生综合运用能力。已有多项研究表明，艺术与STEM 课程的融合，能促进创新意识和创新能力的提高，有助于STEM学科的深入学习与发展。[21]因此，我国学者李刚、吕立杰[22]提出如何把艺术教育融于科学等学科是STEAM 教育面临的主要挑战，艺术如何安放也成为近几年各国STEAM 领域需要深入研究的问题。

随着人们对人文社会和精神情感的关注增强，在STEM 的体系中，势必会陆续加入其他学科的核心思想，不会止步于“艺术”学科，可能会有社会科学课程（Social Studies）和历史等。[23]但始终离不开跨学科整合的思想，而其整合的难度会随着学科数量的增加和学科跨维度的扩大而变得越来越复杂，要解决的实际难题也会越来越庞杂，这也是STEAM 被提出之后需要探究并寻求解决方案的难题。2015 年12 月，时任美国总统的奥巴马签署了《每一个学生都成功法》（The Every Students Succeeds Act,简称ESSA）法案，提出将艺术教育并入K-12基础教育常规教学中，旨在与STEM 教育共同帮助学生获得21 世纪核心素养。2018 年3 月，在西雅图举行的全美艺术教育学会大会以“STEAM”为主题直击教育热点，与会者进一步探讨了STEAM 教育的相关内容。

2.国外STEAM 实践现状

2017 年9 月12 日，经合组织（OECD）与德国联邦教研部（BMBF）、各州文教部长联席会议（KMK）共同在柏林举行的《教育概览2017：OECD 指标》（德文版）研究报告发布会上，对于德国MINT 教育积极评价，认为德国教育体系整体在46 个OECD 成员国中的贡献力较强，MINT 教育处于国际领先地位。[24]

根据STEAM 教育理念，美国建设了很多STEAM 实验室，设计基于项目、活动以及问题的学习情境，便于学生在实验操作中进行产品的研究、设计和开发。赵慧臣[25]等人曾做过统计，具有代表性的STEAM 实验室有：波士顿艺术学院STEAM 实验室[26]、曼哈顿儿童博物馆STEAM 实验室[27]、新罕布什州儿童博物馆STEAM 创新实验室[28]、贝尔沃堡小学STEAM 儿童实验室[29]、格林威治学院STEAM实验室[30]以及提顿县学区数字制造实验室[31]。东非肯尼亚等国家尽管在教育中很少提及STEM、STEAM 这样的词汇，但却把科学教育融于当地的社会文化情境中，这些情境可以认为是科学和工程学等学科教育的基础。加拿大英属哥伦比亚大学教育学院课程与教育系的大卫·安德森教授[23]等表示，肯尼亚的教师常常采用学生在日常生活中就可以看到或用到的案例来进行教学实验，通过这样的方式将STEAM 教育的理念潜移默化地传授给学生，同时也培养了学生在实践中的跨学科协同合作，在“做”中学，提升了其科学和工程能力。

近年来，这些国家STEAM 课程在实践过程中更强调的是学生要能够从生活中挖掘并发现实际问题，通过运用综合学科知识去探索、思考解决问题的方法和过程，这才是STEAM 课程学习的最终目的。

三、国外STEAM 对我国未来发展的启示

STEAM 教育在欧美国家发展较为成熟，在亚洲地区日韩等国处于领先地位。2016 年，我国教育部发布的《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跨学科学习（STEAM 教育）、创客教育等新的教育模式中的应用，促进学生的全面发展。[32]由此可见，STEAM 教育已逐渐进入国家层面的教育事业发展规划。近年来，我国还陆续出台了一系列政策，支持和促进STEAM 教育发展。当前我国正处于赶超阶段，仍面临许多的困难与挑战，因此，可以借助国外的STEAM 教育范例，探索和寻找更适合我国STEAM 教育发展的路径。

1.明确STEAM 教育本土化发展方向

教育部在《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见（征求意见稿）》中明确指出，未来五年要“探索STEAM 教育、创客教育等新教育模式”。[33]日前，北京师范大学出版社出版了第一套《科创教育实验教材（小学版）》，这是我国借鉴STEAM 教育理念自主编写的教材，对加快我国课程改革的步伐、促进教育现代化作出了新的贡献。[34]

探索STEAM 教育，始终要以我国教育背景为前提，以研究国外的优秀方案为辅助方向，从中小学教育抓起，不断探索最适合我国教育国情的STEAM 战略。要明确我国本土的STEAM 教育方向，政府应加大对教育的投入力度，为STEAM 健康发展创设条件。政策上要鼓励中小学加入更多的科技创新课程，扩大STEAM 领域的学习群体，让更年轻的一代提高科学素养、工程素养、技术素养等。我国学者刘党生[35]等在《纽约科学院对STEM教育升华的再思考》中的调查显示，国内的STEM 实践课程大多是模仿、购买和直接翻译国外的课程，缺少充分深入的解读和内涵的挖掘，这使得众多一线教师在教学实施过程中开展不符合实情的学科教学，与学生之间的知识交流脱轨，教学结果往往不尽如人意。

教育事业从来就不是一蹴而就的事情，引进一批新的教育资源往往要评估其带来的价值。此外，宏观上对STEAM 教育的理论实践需要做到精读细作：理论方面，广泛查阅国外的相关报告并研究其介绍与解读，深入探究国外经验；实践方面，针对国内部分地区学校，把握整体宏观系统规划及具体实施方案。

2.加大开发与利用STEAM 资源和工具

自STEAM 教育大热之后，各类相关的资源纷至沓来，更有不少教育机构对STEAM 课程进行相关研究和开发，国内就有一些机构根据不同年龄段的学生开设不同的课程，为学生提供了丰富的课程内容、教学模式、评价体系，这为国内STEAM 教育增添了一大助力。但如何选择合适的STEAM 资源、如何有效地开展STEAM 课程，仍旧困扰着大多数的学校、教师和家长们。

在众多的STEAM 教育资源中，首先应了解一些资源的必要性和课程的联系紧密性。如在开展3D 打印技术课程时，需要构建三维模型，可能就需要3D 打印机、3D 雕刻机等专业设备的教学辅助。教师在上课前可以给学生推荐或提供一些合适的3D 学习资料，而这些资料一定是要在这些学生群体的理解能力范围之内。教师在教学过程中要注意提升学生整合资源、囊括重难点、发散思维等能力。在准备信息化设施或教学工具尤其需要一定的硬件实验环境时，确保资源与课程的筛选、匹配及扩充的灵活度，在安全条件下完成课程。

3.促进教学方式的灵活转变

（1）引导学生思考，将更多的学习主动权交由学生

目前国内一些教师的教学方法比较落后。例如，一些学校开展的STEAM 课程教学，尽管引入了国外的先进设备和优质资源，却依旧是按部就班地上课，教师做模型、教搭建，学生跟着步骤动手做，缺乏动脑探索，违背了STEAM 教育跨学科学习、发散创新思维的初衷。甚至有些学校将机器人课程上成了应试课程，学生的课堂目标只剩下了应对考试而缺乏兴趣。这样以教师为主导讲学的教学方式见效快、结果明显，但从根本上而言并没有激发学生学习的乐趣，甚至剥夺了学生主动思考的优先权。而一些国际学校的STEAM 课程虽然慢，但是教师愿意把时间花在引导学生观察、实践、发现、思考甚至讨论上，让学生通过自己的思考、体验得出结论。这种着眼于思考方法的“慢教学”，培养了孩子举一反三、触类旁通的能力，激发了他们的想象力和创新意识。

因此，教师在课程实施过程中，要注意教学生“思考方法”而不只是教学生“知识点”，应摒弃传统的“教师前头教，学生后边跟着做”的教学模式，更应该多关注学生课堂中的思想变化，灵活把握教学节奏，指点学生自主发现问题、思考方法并解决问题。

（2）课堂“逆向”设计，允许学生“犯错”

STEAM 课堂上要求学生动手操作的机会比较多，教师在给予学生必要的帮助时，应启发学生进行思考：“这样做对不对、结果是怎样的、该如何避免实验失败”等思辨过程，易于提高学生分析判断的能力。英国作家丹尼尔·科伊尔（Daniel Coyel）曾把这种针对于“犯错”来学习的过程定义于深层练习（deep practice），他认为让学习者在学习过程中无后顾之忧地“犯错”，并从错误中学习，不断寻找更有效率的方法来解决问题，这样的练习是有目的地思考。在一些国际STEAM 班级中，教师常常会用这样类似的思维培养方式进行授课。尽管这样的方式能提高学习成效，但在中国的STEAM 课堂上实际可行性不大，不过这种思想是可以借鉴学习的。

教师在教案设计中，可以让学生尝试一些可挽回的“错误”做法，适当提供一个课程实验的失败空间，启发学生琢磨“为什么这样是错的”“什么导致了这样的错误”等问题，带领学生一步步地思考研究，甚至让学生提前体验在学习过程中可能会经历的沮丧、挣扎和挫败，这些适当的负面情绪会成为促进大脑进行深层学习的动力。

（3）STEAM 课程模式多样化

美国麻省大学波士顿分校的严文蕃教授曾把STEAM 课程的教学特点归纳为：学习环境是探究式的，学习内容是跨学科的，学习方法是基于项目的，教师角色是支架式的。中国的STEAM 教育大多是基于创客（Maker）教育背景下开展的，以项目式教学的课程进行教学，如机器人、人工智能、3D 打印、乐高等课程教学。STEAM 课程的内容要紧跟时代科技的发展趋势，通过接触新知识、新观念刺激大脑，发挥想象力，打破常规传统的知识体系和思维定势，以促进创造创新。

以美国为代表的STEAM 班级往往是小班制，我国可借鉴这样的班级模式，尽可能地让每位学生都能得到足够的教师资源，同时也能减少班级管理的压力。可以通过学习小组的形式，促进组内协作、组间竞争，推动学生自主学习、分享交流的积极性。教师要在课前设计好教案、学案，从跨学科、跨领域的角度出发，基于任务驱动法、项目式教学等教学方式进行课程的开展，减少教师讲授、演示的课堂比例，注重引导学生在做中学，有目的地提升学生的创新意识、计算思维和动手操作能力。

（4）评价准则的多元化

STEAM 教育注重培养学生跨学科解决问题的能力与综合素养，所以在STEAM 的评价过程中，评价方式要区别于传统评价。根据不同的知识要求、技能要求、素质要求以及不同层级的任务点来设置评分权重，实现评价准则的多元化，建立档案袋，得到学生阶段性学习的跟踪分析，也是一个促进教学反馈的有效手段。评价对象由最后的学习成绩或实验成果，逐步向学生的操作能力、思考能力、创新能力等转变，学生所表现出来的解决问题能力不能简单地通过一两次分数来定义。

我国学者彭敏、朱德全[36]基于美国STEAM 教师的视角提出了多元化评价、情境性评价、交互式评价三种评价模式，目前我国教学评价领域仍有待加强，通过STEAM 评价的灵活性、开放性和全面性，促进学生持续发展，推动我国教育的进步与质变，教学方式的变革是关键的一步。

4.STEAM 教育人才的培养

美国国家科学委员会在2007 年提出了STEM 教育的政策建议，其中强调课程的教师应该具备足够的知识储备，以满足对应学科的要求。[37]国内STEAM 的信息与资源不对等，许多教师没有相关的专业知识技能，市场也缺乏一定的标准。在教育市场上，需制定相关的标准以约束不同程度的STEAM 教育从事者，开设不同梯队的培训课程，由专业的培养团队来进行一线教师的职前培训，健全STEAM 教育中的教师培训体系。

随着人工智能、物联网技术的快速发展，对STEAM教育者（包括教师、培训师、架构师、研究学者等）的要求也越来越高，不仅仅是停留在简单的教材、课堂上，还要与时代素养相联系，运用先进的信息技术来进行教学。思想上要与时俱进，不断学习与吸取新知识与新观念，抛却传统教学的老旧思想，紧跟时代的步伐，将机器人、人工智能、物联网等技术渗透到课堂教学中，提高关注时代科技发展的敏锐度，在利于自身发展的同时也能促进和培养学生在潜移默化中的创新意识。

四、结束语

随着STEAM 教育如火如荼地兴起，美国作为STEAM教育的先行者，在本国相关机构的不断探索研究中，使得STEAM 教育在K-12 基本稳定推进。其他国家随即跟上，通过制定相关的发展战略，将本国教育的关键重心逐渐放在科学、数学、工程、技术、艺术等多学科上，加上现代信息技术的兴起，人工智能、物联网技术越来越普及且发展迅猛，对学生跨学科、跨领域的综合能力要求越来越高，而STEAM 教育就是一个突破口。STEAM 教育虽然在我国起步较晚，发展却十分迅速。STEAM 教育是多学科交叉融合并付诸于教育实践的一大探索，为了能更好地推动STEAM 教育的发展，我国仍需要做出更多的努力。