STEM到STEAM：科学、艺术与创新教育

孙文娜 韩芳

摘  要 20世纪80年代，整合科学、技术、工程和数学的STEM

教育产生。2011年，STEM发展为STEAM。艺术加入STEM有利于人类潜能的激发和释放，艺术和科学是同一事物的两个方面，将艺术创造的一些非理性因素加入创新的思维过程，对于培养更加健全的人至关重要，也为教育提供了更多可能性。

关键词 STEM;STEAM;科学;艺术;创新教育

中图分类号：G640    文献标识码：B

文章编号：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教育的发展与内涵

STEM教育的產生与发展  20世纪50年代末，美国教育学界认为，进步主义教育强调学生的直接经验，不利于学生掌握系统知识。加之苏联于1957年成功发射第一颗人造卫星，这被美国人认为是科技领域的“珍珠港事件”，并将其归咎于教育的落后。伴随教育改革呼声的高涨，美国于1958年颁布《国防教育法》，支持自然科学、数学和现代外语课程的改革。

20世纪80年代，随着经济全球化的发展和科技竞争的加剧，美国对科技人才的需求不断增加。为了确保美国科技人才的持续供给，美国国家科学委员会（NSB）于1986年发布报告《本科的科学、数学和工程教育》（Undergraduate Science， Mathematics and Engineering Education），首次提出“整合科学、数学、工程和技术教育”[1]，这标志着STEM教育的正式产生。

1996年，美国国家科学基金会（NSF）对美国大学STEM教育的十年进展进行回顾和总结，发布报告《塑造未来：透视科学、数学、工程和技术的本科教育》（Shaping the Future： Strategies for Revitalizing Undergraduate Education）。

该报告重申了科学、数学、工程和技术这四门学科之间的整合关系，将STEM教育确定为K-12教育的组成部分。2005年，美国国家科学基金会启动“科学、技术、工程和数学人才拓展计划”（STEP），该计划探索本科STEM教育的跨学科方法，鼓励两年制大学学生入读四年制大学STEM教育。美国国会也颁布了一系列直接或间接促进STEM教育发展的法律和政策，如2010年颁布的《每个孩子成功法案》（ESSA）等。

STEM教育的内涵  STEM分别代指科学、技术、工程和数学（Science、Technology、Engineering、Mathematics）。

STEM教育强调学科之间的相互渗透与整合，而不是科学、技术、工程和数学知识的简单叠加。STEM教育注重过程、实践、动手与合作，基于项目学习和问题解决，引导学生主动发现问题和创造性地解决问题，从而培养学生的跨学科整合思维和独立解决现实问题的能力。

STEM教育通过多种形式在K-12教育和高等教育中实施。美国K-12阶段小学与初中的STEM教育主要通过数学课、科学课、信息技术课以及整合性的选修课来实施;高中阶段的STEM教育通过基本的核心课程和形式多样的选修课程实施。大学阶段STEM教育的代表性举措是国家科学基金会（N于2009年启动的“转变本科生科学、技术、工程与数学教育计划”（Transforming Undergraduate Education in Science， Technology， Engineering and Mathematics）（TUES）。该计划面向所有高等教育机构，包括社区学院和大型研究机构等，旨在培养高素质的STEM人才，以及向公众普及STEM知识[2]。

2 STEAM教育：STEM教育的当代变革

STEAM教育的产生  2006年，美国弗吉尼亚理工大学格雷特·亚克门（Georgette Yakman）教授及其团队在STEM教育的基础上融入了艺术（Arts）学科，使得STEM教育学科内涵更加丰富，视野更加开阔，在培养学生的STEM素养的同时体现了对人文素养的关注和重视。

STEAM教育运动  罗德岛设计学院前校长约翰·前田（John Maeda）认为，即使是现阶段的科学研究也需要艺术家的尽早参与，艺术家既可以作为科学交流的重要伙伴，也可以作为科学未知航海中的伟大合伙人[3]。在他的影响下，罗德岛设计学院政府关系办公室的莎拉·皮斯（Sarah Pease）于2011年创立一个由学生运行的STEAM团队，团队发起将“艺术+设计”（Art+Design）加入STEM教育的倡议。

STEAM教育倡议得到很多大学的支持，罗德岛设计学院、布朗大学、麻省理工学院、耶鲁大学等学校的学生共同创立STEAM俱乐部，旨在促进学术领域、经济领域和思想领域的交流对话。俱乐部成员在自己的大学建立属于自己的STEAM教育分部，宣传和发展STEAM教育。俱乐部的标志是一个五边形，其中每一个顶点代表STEAM教育中的一门学科，通过五条边线互相联系。各俱乐部标志并不完全相同，可以根据自己的需要作相应微调。

2013年，前田与国会议员苏珊·波纳密西（Suzanne Bonamici）和艾伦·考克（Aaron Schock）共同主持关于“国会STEAM会议”的开幕式。前田指出：创新取决于问题解决、风险承担和创造力，而这些正是艺术家和设计师自然的思考方式，艺术和科学密不可分。

罗德岛设计学院开展的第一项STEAM教育实践，是与麻省理工学院合作开展的“纸基电子”（Paper-Based Elec-tronics）研讨会。与会者主要是罗德岛设计学院和麻省理工学院的学生，他们探讨基于纸张的电子产品，以及艺术家和设计师相较于科学家与工程师工作方式的差异[4]。

随着STEAM教育组织、理论和实践的推进，STEAM教育逐渐发展为一项教育变革运动。STEAM教育运动的主要目标包括：转变研究政策，将“艺术+设计”置于STEM教育的中心;鼓励“艺术+设计”在K-20教育中的整合;企业吸纳艺术和设计人才推动创新。

STEAM教育的内涵  2008年，亚克门从两个方向定义STEAM教育：首先，它是一种教育，除了科学、技术、工程和数学自身的标准之外，还包括其他领域;其次，它是一种综合教育，有目的地包含实际的学科和教学内容。STEAM教育包含从终身学习到详细学术内容的分类层次[5]：

第一个层次是终身学习，意味着人们对周围环境的适应和持续的学习是无意识的和不可避免的;

第二个是综合学习，学生学习所有学术领域的基本概念以及它们之间的关系，这个阶段的学习适合中小学教育;

第三个层次是多学科学习，允许学生学习一个特定的领域，以及它们是如何与现实生活相关联的;

第四个层次是学科学习;

第五个层次是特定内容学习，涉及每个领域的详细研究，适合于高中和职业教育。

因此，STEAM教育是指从专业学习到终身学习的整体范式，它是通过将艺术添加到现有教育中来组织的。

3 思考

艺术的优势：人类潜能的激发与释放  人类的文化离不开艺术，艺术在人类发展中扮演了非常重要的角色。把Arts加入STEM是人类对于科学发展到一定程度的反思。Arts的卷入可以促使人类相关潜能的发展[6]。

1）促进心态成长。对于学生来说，真正的成长和进步是内部动机和外部动机达到一个平衡点。通过学习艺术，可以发展学生各种内在的能力，如韧性、毅力和心态成长，这些都对他们掌握技能、解决问题以及取得高中以后的成功有很大的帮助。

2）增强自信心。教师整合艺术教学，在潜移默化中提升学生的信心，从而带动其他学科的学习。如对于学习外语困难的学生，教师可以在学习内容中加入音乐的元素，让学生在一种愉快的氛围中学习，不断增强学习的信心。

3）提高认知能力。教师若想让学生表演好莎士比亚的作品，必须先让学生了解那个时代的社会、文化和历史背景。

4）提升交流技巧。交流是一个人存在的重要形式，人类的世界是通过交流建立的。学生可以通过学习艺术习得大量的交流技巧。艺术是一种表达方式，把思想和情感转化成一种独特的交流方式。

5）深化文化和自我理解。没有艺术的文化是不存在的，艺术是人类身份的核心，人类必须具备理解、欣赏和创造艺术的能力。

科学和艺术：一个事物的两个方面  科学和艺术是相互影响的，从两个方面可以看出究竟[7]。一方面，科学技术对艺术和设计的影响表现突出。比如现在比较先进的几种科学技术，如3D打印机、扫描仪、激光切割机和路由器，已经深刻地改变了人们的创意领域，包括动画、电影、平面设计和摄影。另一方面，艺术对科学的影响更加深刻，艺术家、设计师和作家提出新的见解和观点，可以播种科学进步的种子。正如宇航员美贾·米森（Mae Jamison）所说，艺术和科学是同一事物的不同表现，他们都是人类创造力的化身。

STEAM：社会创新的当代需求  美国人认识到，创新不仅是科学家、程序员和工程师的专属领域，也需要艺术家的参与，艺术家在应对社会挑战方面发挥着越来越重要的作用。人们需要艺术家、建筑师、设计师、策展人和作家找到新的方式来看待和感受世界，以及创造世界的意义;需要有创造力的人才与科学家、教育家和技术人员形成有效合作，对世界产生积极影响。因此，STEAM的产生与发展成为必然。

4 结语

科学强调的是思维的理性，强调在科学创新中要态度严谨、步骤明确和方法得当，排斥感情用事。但是，人本主义的创始人罗杰斯认为：直觉、创造性都源于人的先天潜能，是个体值得信赖的意识形式，科学家在最后的分析中更加信赖其整个机体的反应，而不是相信科学的方法[8]。因此，创新也离不开非理性因素的参与。

艺术的加入代表的并不仅是将艺术思维整合到创新思维中，而且将艺术创造的一些非理性的因素（如情感、意志、习惯和本能等）也加入创新的思维过程。人是一个完整的个体，是包含理性和非理性的统一体，在教育中只强调任何一方，都会阻碍学生整体性的发展;正确引导非理性因素，学生在创新中可能会迸发出别样的激情和火花。因此，创新教育不仅需要科学理性的参与，更需要直觉和灵感等非理性的参与，这样培养出来的人才是能够面对各种困难环境、用创造性的方法解决问题的人。

参考文献

[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]張华.课程与教学论[M].上海：上海教育出版社，1998：145.