STEAM教育视域下智慧人才培养路径研究

于 淮，于 准

(1.吉林农业大学外国语学院,吉林 长春 130118；2.黑龙江大学信息管理学院,黑龙江 哈尔滨 150080)

0 引言

2016年，教育部发布了《教育信息化“十三五”规划》，规划中提出要“积极探索信息技术在‘众创空间’、跨学科学习(STEAM教育)、创客教育等新的教育模式中的应用，着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力，促进学生的全面发展”[1]22。作为一种培养综合性人才的教育模式，STEAM(Science, Technology, Engineering, Art, Mathematics)教育强调多学科知识的融会贯通，注重培养学习者科学、数学、工程、技术、艺术等多领域融合发展的基本技能与综合能力。因此，将STEAM教育理念融入到专业课程教学实践过程，有效实施STEAM教学模式将有助于实现培育新型人才的目标。而复合型、创新型、应用型人才，从根本上说便是智慧型人才，由此可知，STEAM教学模式有助于培养新时代智慧型人才，实现人类智慧的全面提升。本文在探讨STEAM教育内涵及现状的基础上，分析智慧人才应具备的“4I”智慧，同时，探索STEAM教育模式下培养智慧人才的有效路径。

1 STEAM教育的内涵及现状

1.1 STEM教育与STEAM教育

1985年，美国科学促进会启动了“2016计划”项目，目的是帮助美国人提高其科学、数学及艺术素养，其项目组于1989年出版的《2016计划：面向全体美国人》的报告中明确指出：“科学”的内涵应包括基础和应用数学、工程和技术等交叉学科，同时，该报告还提出政府应加大对科学教育的拨款[2]33。1986 年，美国国家科学委员会发表的《本科的科学、数学和工程教育》报告提出“科学、数学、工程和技术教育集成”的建议，强调要加强大学教育并追求卓越，以使美国下一代成为世界科学和技术领导者[3]54，从此STEM(Science,Technology,Engineering,Mathematics)教育发展的大幕拉开了。20世纪90年代以后，美国又陆续出台了一系列政策法规，由此，STEM教育进入快速发展阶段。2009年，美国K-12工程教育委员会发布了《K-12工程教育：理解其现状，提高其前景》的报告。这个报告介绍了美国工程教育的现状，并制定了工程教育的一般准则，进一步明确了工程教育的重要概念。 随着这项报告的发布，美国STEM教育由快速发展阶段步入稳步发展阶段。此后，STEM教育迅速扩展到欧洲、亚洲等其他国家，涉及到的学科也不断增加。一些学者提出将艺术的成分纳入其教育体系，这便是STEAM教育的开端。2011年，美国弗吉尼亚大学的亚克曼教授及其团队率先提出了STEAM教育的理念，即科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、艺术(Art) 和数学(Mathematics)。研究者认为“Art ”所代表的艺术，包括音乐、美学、社会研究、语言等广泛的人文艺术类科目。将艺术加入到STEM 教育体系中，是对原有四类课程有益的补充，可以帮助学生从更多视角认识不同学科之间的关联。当然，STEAM教育不是将这几门学科知识做简单的加法，而是将它们相互融合、渗透而形成多元交叉性学科知识，是一种倡导“学中做、做中学、边做边学”，并兼顾能力与智慧培养，偏重跨学科视野下理科思维素养养成的一种新的教育范式[4]75。因此说，STEAM 教育的内涵比STEM教育更加丰富、立体，其在培养学生逻辑思维、问题解决、创新合作等能力的基础上，关注了学习者的人文情怀，实现了文理融合，形成了STEM教育的延伸、发展及跨越。

1.2 创客教育与STEAM教育

“创客”一词来源于英语单词“maker”，意思是“生产者，制造者”。麻省理工学院比特和原子研究中心发起的微观装配实验室，引发了全球的创客浪潮。O′Reilly公司副总裁Dougherty，是Web 2.0概念的互联网先驱，把那些愿意通过亲自动手实践将各种想法转化成现实的群体称为“创客”。21世纪初，创客运动在中国逐渐兴起，许多城市相继成立了各种创客空间，举办了各种创客大赛。在创客运动的带动下，创客教育的实践也在国内蓬勃发展起来。创客教育注重行动、分享与合作，强调新科技手段的应用，目的是让学生通过教育，实现一个系统的工程训练过程。学生不再只是知识的消费者而同时也是生产者;学校也不再只是知识传播的空间，而转变为以实践应用和创造为中心的场所，因此这一教育模式逐渐发展为跨学科创新能力培养的新途径[5]48。有研究指出，创客教育不应限于在中小学推广小发明小创造的形式，而应是推进跨学科知识融合的 STEAM 教育，在帮助学生夯实科学、技术、工程和数学知识的基础之上，培养其创新精神与实践能力，促进创新型、创业型人才的成长[6]21。STEAM教育强调学科融合，旨在帮助学生运用自然科学及人文等多个学科知识解决现实生活中的实际问题。创客教育注重利用数字化工具，培养学生的创造性思维，提高其创新素养。可见，两种教育相互交叉、相互融合、相互补充。

创客教育从本质上来说是一门工程教育，它以培养青少年创新实践素养为根本目标。学生在解决实际情境中的工程问题的过程里，自然地融入各相关学科知识进行学习，并通过跨学科整合解决这些实际问题。因此，创客教育是实施STEAM教育的一种重要方式，有助于改变课程结构过于强调学科本位而缺乏整合的状况。可以说，以跨学科、趣味性、情境性、体验性及协作性等为特征的STEAM理念是“Maker”扎根教育的保证[5]49。同时，创客教育也为STEAM教育提供了必要的补充。STEAM的融合式教育改变了传统教育模式中分科教育的壁垒，有利于解决真实情境中的问题，但对于原创性强调不足。而创客教育的核心即是创新与实践，创新实践能力的培养是创客教育培养的根本目标。从这一层面讲，创客教育为STEAM教育提供了有益而必要的补充。

1.3 智慧教育与STEAM教育

智慧教育是一种借助信息技术的力量，优化教学过程以促进学习者智慧、全面、协调发展的美好教育范式。祝智庭教授[7]认为智慧教育包含几条“公理”：科学研究发展规律；技术应用实现价值；创意设计提升价值；文化取向影响价值。因此说，智慧教育是科学性、技术性、艺术性、人文性的有机统一，其核心价值是使学生获得美好的发展体验。这与STEAM教育集科学、技术、工程、艺术、数学于一体的综合教育的核心理念不谋而合。STEAM教育具备以下核心特征：跨学科、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性。靖国平先生认为，智慧教育的宗旨在于培养智慧活动的主体，促进人作为智慧活动主体的全面生成与发展，培育人的完整、健全的智慧能力、精神和人格，引导人过有意义、有价值的生活[8]51。一个完整智慧活动主体的成长，应包括理性智慧(求知求真的智慧)、价值智慧(求善求美的智慧)和实践智慧(求实践行的智慧)，三者之间的综合、协调、有机的发展[8]51。培养智慧型人才，从某种意义上来说是现代信息社会教育培养、构建良好教育生态的终极目标，它主要体现在课程开发和教学实践当中，而STEAM教育则成为联系人才智慧培养与教育目标实现的重要桥梁。STEAM教育与智慧人才的培养在目标上是一致的，可以说智慧人才培养目标为STEAM教育的开展提供了目标基础，同时弥补了STEAM教育过程中对情绪智力、身体健康等多方面的考虑不足。反过来，针对智慧教育停滞于在技术设备浅层运用的当下智慧教育实践与研究的通病，STEAM教育的实践又是推进智慧教育的重要手段。STEAM教育支持教学方法的创新、支持思维能力的培养、创新课堂教学形式、改善人与资源的关系，这些都有力地推动了智慧教育的发展。

2 STEAM教育视域下智慧人才具备的“4I”智慧

2.1 探究实践的智慧(Inquiring and Practical Wisdom)

探究实践是人类学习和认识世界的重要方式。在古希腊，实践智慧通常指人通过慎思明辨的行为而展现出来的道德品性，它是一种追求幸福和善的行动，最终指向人类最高的“善”。可以说，实践智慧是理论与实践的中介环节，起着连接二者的桥梁作用。STEAM教育根据学生的兴趣、个性及需求差异因材施教，其蕴含探究学习的精神及理念，支持探究式学习的实践活动。在STEAM教育过程中，学习任务通常是模糊定义的，需要采用问题、项目、设计等方式来将分散、独立的各学科知识结合起来，以解决现实生活中的复杂问题。因此，其根本目的是鼓励学生运用STEAM知识来探索发现未知现象，同时注重培养学生科学探究的精神与能力。STEAM教育强调学习者要具备一种灵活的学习方式来适应不断发展的、不可预知的外部环境，它突出了学习的体验性、情境性、设计性等特性，其学习活动多基于一定的实际问题，鼓励学生通过亲自实践、动手参与来解决问题。此外，STEAM教育提倡知识与能力并重，学习者根据自身的兴趣、能力及目的，通过深度思考、团队合作以及反复实践来认识问题，寻求解决问题的正确答案。可见，学习者通过主动探究隐藏于问题背后的新知识，升华课堂中所学到的知识，并通过实践来深化自己已经掌握的各种技能，提高自己的能力与素养，最终养成探究实践的智慧。

2.2 融会贯通的智慧(Integrative Wisdom)

宋代的朱熹在《朱子全书·学三》一书中说，“举一而三反，闻一而知十，乃学者用功之深，穷理之熟，然后能融会贯通，以至于此。”融会贯通，是指各方面的道理、知识能够融合贯穿起来，从而得到全面、透彻的理解。融会贯通是一种学习者可以做到知识迁移的状态。表面上不同学科或不完全同类的知识如果具备某种共性，或者不同领域知识之间具有共通性，当学习者发现抽象出的共性的时候，就可以将不同的知识串联起来，一种领域的思维方式就可以迁移到另外的领域，这便完成了知识的迁移。20世纪最伟大的思想家之一查理芒格在《查理芒格的智慧》一书中，将各个不同学科的基本原理用逻辑串联、整合在一起，就像一个纵横交错的格栅，得以从多个不同视角和维度来分析同一个问题，这便是格栅理论，强调了知识融合的重要性。STEAM教育是在建构主义和认知科学理论的指导之下，将科学、工程、技术、数学、艺术等学科知识及技能进行整合，因而跨学科整合是其根本属性。但这种整合并不是简单的加法，而是将所有学科融会贯通，使相对独立的知识有效地整合成为相互联系的统一整体。跨学科方法涉及多门学科，可以在学科整合中突破学科的界限，产生新的视角，有助于学习者看到某门学科知识与其他学科知识之间的联系。与此同时，STEAM教学强调的是一个动态的、以学生为中心的教学过程。STEAM教师从真实的情景及问题出发，以适合的学科整合为基础，建构出一个综合性的课程体系，使学生能够了解并掌握某门学科知识与其他学科知识之间的联系。因此说，这种联系是一个动态的、持续的过程。学生通过多学科的学习获得相关联的知识与技能，这样便可以从多元的视角来思考问题，灵活运用各学科知识，使其融会贯通，进而达到以系统、完整的角度来认识世界、改造世界的目的。例如，美国的项目引路机构 PLTW 为幼儿园到高中学段 (K-12)提供的STEAM课程包括 24 个跨学科课程模块，鼓励学生参与到跨学科学习实践活动当中，不断发现问题，进行合作并解决问题,从而培养学生综合运用知识的能力，提升其融会贯通的智慧。

2.3 合作沟通的智慧(Interactive and Communicative Wisdom)

合作是一种集体活动，在这种活动中，各成员互相协作，以达到某个共同的目标。沟通是人与人之间情感与思想的传递及反馈的过程，以求思想达成一致和感情获得共鸣。早在 2002 年，美国国家教育协会(NEA)提出了21世纪学生必须具备四项学习能力——“4C 能力”，即 Critical Thinking(批判性思维)、Communication (沟通能力)、Collaboration ( 协作能力 )、Creativity(创新创造能力)，[9]104这为培养未来社会发展所需人才指明了方向。STEAM教育是多元主体共同参与的教育。从施动主体来看，STEAM教学活动需要不同学科的教师共同参与，甚至需要教育管理人员、教育技术人员和社会专家等众多人士的通力合作。从受众来看，学习者通常采取沟通、合作的方式来完成任务，以促进团队成员的互补优化，实现学习效果最大化。在STEAM教育过程中，教师通常会把学生分成多个学习小组，使其能够共同分析问题、发现问题、解决问题。在此过程中，学生的合作沟通技能尤其重要，学生需要与组内或组外的其他成员或者教师进行充分沟通、合作探讨，以便更加有效、快捷地解决问题，完成对知识的建构。这种能力是一个人最终走向社会、参与生活的重要能力和素质。尤其在当今世界经济飞速发展的前提下，生产力的迅猛提升使全世界成为统一的经济体，人类社会对人才的合作沟通能力也提出了更高、更新的要求。培养学生的合作沟通能力，提升其合作沟通的智慧成为教育者必须重视的问题之一。

2.4 创新的智慧(Innovative Wisdom)

创新智慧是智慧的一种类型，是对面临的问题及事物能作出迅速、灵活的反应，并能正确地处理和解决，从而改进原有事物，或创造新事物的智慧。庄一召在《关于智慧产业》一文中，把智慧分为三类，即创新智慧、发现智慧和规整智慧。创新智慧，可以从无到有地创造或发明新的东西。创新的智慧是创造性劳动不可或缺的智慧，特别是在现代社会中，没有创新智慧，就无法在竞争激烈的现代社会中生存和发展。STEAM教育通过跨学科整合的方式，帮助学生更好地认识世界，鼓励学生以创新的形式来改变世界，根本目的就是要培养学生解决问题与创新的能力。STEAM教育的开展以学生为中心，通过积极引导学生在解决问题过程中进行积极有效的探索，来激发学生的想象力与创造力，因此智慧型人才所需要的智慧之一便是创新的智慧。创新的智慧是将创新思维转变为创新成果的中介，主要用于解决问题，并可以通过创造性的学习得以加强和培养。有研究证明，通过接触新观念、解体常规知识结构、破除思维定势和整合多样化经验等方式，个体的多元文化经验对其创造性具有显著的促进效应[10]125。STEAM教育涉及多门学科、多个领域，自然对于创新能力的养成具有重要作用。通过STEAM教育，学生可以融合运用自然科学、工程、数学、人文等多门学科知识，并通过实践解决实际问题，进而进行创新活动。因此说，STEAM教育重视对学习者创新能力的培养，有助于学生形成系统、卓越的创新品格和创新能力，提升其创新素养，进而生成创新的智慧。

3 STEAM教育视域下智慧人才培养路径

3.1 顶层战略规划：从“单兵作战”到多方联动

在全球信息化进程不断加速的今天，先进的科学技术也催生了教育理念、教学模式、学习方式等各个方面的变革。国家教育部门需要在教育资源、课程设置、课程内容、教学过程、教学评价等多方面进行顶层设计，打造复合型、创新型的人才培养模式，以更好地投入到国家建设中去。与此同时，更需要相关部门制定跨学科素质教育培养的相关政策，进而更好地引导和推广STEAM教育实践。首先，国家需要制定有效合理的政策法规来引导STEAM教育教学的开展。美国就相继发布了一系列有关STEAM教育的法案法规来确保STEAM教育的有效实施。如《美国创新法案》《2011有效的STEM教学法案》《STEM教师的教育与指导支持法案》等。其次，国家相关部门可结合我国STEAM教育的发展现状，建立多方联动的共同体，包括全国各大高校、科研机构、企业和社会机构等，共同研制涉及教材、课程、人才培养、评估等全面的教育标准体系，来规范STEAM教育的实施。在这里需要注意的是，在进行顶层设计的同时，要考虑到不同学习空间的设计，以满足不同阶段学生的学习需求，因为不同教育阶段的学习者，其课程目标、内容、实施和评价等方面必然存在着差异及侧重；同时又要进行整体规划，统一设计，建立幼小中大一体化的课程体系；注重STEAM教育与相关课程的融合发展，以实现学生STEAM素养的持续发展，确保人才培养与国家实际需求的无缝对接。

3.2 师资队伍建设：从分科培养到多元培养

STEAM教师的专业化水平直接关系到STEAM教育的实施与成败。就我国目前教师培养状况而言，由于分科教学模式的普遍盛行，教师培养模式也多为分科培养模式，即一名教师专注于某一学科、某一领域的学习，因此，学科界限明确。可以说，我国目前还缺少专职的STEAM教师。STEAM教育强调学科整合，因此对教师的知识能力、学科视野、教学模式等都提出了更高的要求，要求教师需要掌握多门学科知识、技能、新的教学理念及方法，以便把多元化的知识及教学方法有机融入教学实践过程中。STEAM教师素质的短板是各国面临的问题。美国PLTW机构，通过预备状态培训、核心培训、持续培训三个环节，培养了一批优秀的STEAM教师。针对STEAM教师短缺的问题，我国应该采取多元化的师资培养方式。具体可以从如下几方面入手：①更新教师教育观念，培养STEAM教师跨学科整合的能力。摒弃教师单一学科的培养模式，培养具有多元知识储备的复合型教师队伍。②提升教师教育信息技术水平。提高其远程教育设备、虚拟网络实验室等教学设备的使用水平，使其能够更好地实现知识共享、经验交流及成果展示。③在师范生培养过程中，增加STEAM教育课程，拓宽培养口径。聘请有经验的STEAM教师担任执导。④教育机构应当为STEAM教师提供在真实情境中学习的机会，使教师能够在真实工作场景(如企业、工厂)中锻炼学习，从而提升自身的STEAM素养。

3.3 教学方式改革：从知识本位到问题导向

我国传统教育中，教师通常采用课堂讲授的方式，过于强调知识本位，而忽视了对学生实践及创新能力的培养。同时，课堂气氛沉闷，教学过程比较枯燥，师生之间没有形成良好的互动，导致教学效果不够理想。而STEAM教学是基于真实问题解决的教学过程，其重点是培养学生的创新思维和STEAM素养。STEAM教师可以借鉴项目式学习、体验式学习等新的教学模式，以问题导向的方式来让学生进行学习探索、合作交流、设计创新，进而解决实际问题。设定的问题可以有效地推动学生对课程知识进行主动学习、记忆，同时在实践探究的过程中将所学知识进行合理运用，不断尝试、修正，从而达到重新建构新知识的目的，最终提高学生的创新思维能力。具体来说，教师需要做到以下几点：①创设有效的问题。引导学生进行积极学习、探索，提高其参与课堂的积极性。②引导学生通过积极探索的方式解决问题。在STEAM教学中，学生面临的问题常常是复杂的、真实的、未知的。教师引导学生通过观察、收集、整理、分析、实验、反思等方式，对面临的问题作出判断和决策。在整个学习过程中，学生不断发现问题、解决问题，进而实现创新，锻炼探究实践能力，提高创新素养。

3.4 课程资源优化：从分散单一到整合渗透

目前而言，我国课程建设水平不高、不够科学，课程设置重量轻质，存在因师开课的现象。在上海 “STEM+”研究中心的引领下，我国已有部分学校开始了对 STEM 课程的开发，但效果欠佳。课程设置存在过于散乱，不能让学生形成系统的知识结构的问题。究其原因在于，目前我国STEAM教育课程缺乏科学合理的开发模式。因此，优化课程资源可以从如下几方面入手：①充分调动全社会力量开发STEAM课程资源，力求以建立科学合理的课程开发的策略、流程来开发系统、高效的课程体系。②充分考虑现有课程内容，明确现有课程与STEAM课程之间的关系，加强STEAM学科课程渗透，实现现有课程与STEAM课程的有效对接。目前，大多学校的课程设置分为三个层次：基础类课程、拓展类课程和研究型课程，可以将国家课程、地方课程和校本课程有机结合起来。因此，从这个角度来看，笔者认为STEAM课程也可呈现如下三个样态。STEAM教育基础课程、STEAM学科实践课程、STEAM创新实践课程。STEAM教育基础课程，以自然科学、信息技术等为基础，对学科原有教材的知识内容进行重构，结合任务驱动的方式设计课程，发挥教师对教材二次开发的能力，这是第一个层次；STEAM学科实践课程，立足于某一个具体的学科，如数学、物理、化学等，通过单元主题将其与其他学科联系起来，进而提升学生的STEAM素养，这是第二个层次；STEAM创新实践课程，打破学科间的边界，将STEAM各学科内容整合到新的学习领域，在课程开发和实施过程中不再强调单独学科的独立地位，而是围绕不同主题，将多个学科有机整合起来，形成互相关联的独立学习单元，这是第三个层次。

3.5 实践渠道拓展：从边缘弱势到全面扩展

目前来说，STEAM教育在国内并没有很高的知名度，即使在教育相对发达的地区，如北京、上海、广州、深圳等地区，STEAM教育的开展仍然很有限，而且教师们对其内涵、特征、课程与教学等方面的理解深度、广度还远远不够。总体来说，STEAM教育在我国仍徘徊于初级阶段，其研究与实践仍处于边缘弱势的地位。因此，我们可以从如下几方面进行思考。首先，各级院校应在国家的号召和指导下，有序开展STEAM教育课程，做好STEAM教育教学推广工作。其次，鼓励各类培训机构，积极开展STEAM教育校外培训活动，以实现全员学习的目标并满足不同学生的个性化需求。再次，鼓励各类教育机构及教学资源研发机构共享课程资源。随着信息技术的进步，课程资源的外延进一步扩大，多种形式的课程资源不断涌现，如图像、音频、视频、动画、PPT等以混合形式出现。美国的非盈利教育组织RAFT致力于通过线上访问的形式，结合让学生亲自动手做的教学方式，激发学习者的学习兴趣及好奇心，培养其创造性学习的能力，从1995年起，其为数以万计的学生提供了学习 STEAM 课程的服务。第四，政府相关部门及学校举办STEAM教学竞赛，综合利用政府、教育机构、研发公司等各方资源，为 STEAM 课程资源建设营造良好的观摩条件及环境。

4 结语

信息技术飞速发展的新时期对人才培养提出了新的要求，跨学科人才培养模式的走向势不可挡。人工智能时代呼唤有国家担当，兼具科学技术素养及人文艺术素养的创新型、应用型人才，进而促使人类全面提升自己的智慧及能力。STEAM教育为我们培养这类人才提供了可能，但基于我国还缺少将跨学科、综合性育人理念、方法运用到人才培养当中的有效创新实践，而且STEAM研究及实践多集中在基础教育领域；而高等教育作为人才培养的主阵地，与人才的能力培养有着最直接、最紧密的联系，未来我国STEAM教育发展应关注高等教育领域中的STEAM教育，健全STEAM教育中的师资培训体系，注重STEAM教育与信息技术的深度融合，同时将STEAM教育模式与智慧型人才培养目标合理结合，并探索出行之有效的实施路径，从而指导我国STEAM教育健康、稳健、高效的发展，只有这样，才能真正培养出国家发展所必需的智慧型、创新型人才。