摘要：STEAM（Science, Technology, Engineering, Art, Mathematics）教育是以跨学科整合的方式培养学生STEAM素养的一种技术教育。文章首先回顾了STEAM 教育的发展历程，然后分析了STEAM 教育的本质，重点梳理了STEAM 教育的内涵，指出：STEAM 教育作为一种技术教育，是一种跨学科整合的教育、在做中学的教育、创新意识的教育、基于项目与问题的教育、依托工具与资源的教育、真实情境下的探究教育以及多元主体共同参与的教育。最后，文章提出政府与社会的支持、优质的课程资源、教学模式的转型、优秀的师资队伍、教学环境的建设是推进STEAM 教育的可能路径，以期为我国STEAM 教育的开展提供一些有益的参考。

关键词：STEAM 教育；STEM 教育；技术教育；项目引路

高层次创新型人才是国家竞争力的关键。20 世纪80 年代，美国国家科学委员会（National Science Board，NSB）就已深刻地认识到这一点，提出“STEM（Science, Technology, Engineering,Mathematics）教育集成”的建议并发展成为国家战略，其初衷是通过STEM 教育的开展，使更多的学生在高等教育阶段选择与STEM 相关的学科，以保持美国在科技创新与国际竞争力上的领先地位。STEAM 教育是步入21 世纪以后，由美国弗吉尼亚科技大学的Yakman 教授在原有STEM 教育的基础上，将艺术（Art）作为一个重要的人文因素加入其中而发展起来的。目前，STEAM 教育已得到教育界的广泛认可。新媒体联盟在《2015 年地平线报告（基础教育版）》中指出：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，并且将在近期对学校教育特别是基础教育产生重要影响。2017 年3 月，《2017 新媒体联盟中国高等教育技术展望：地平线项目区域报告》也明确指出：STEAM 学习的兴起将是短期内我国教育技术的重要发展趋势之一。可以预见，STEAM 教育将迅速在我国教育教学领域火热起来。在此背景下，STEAM 教育的研究者与实践者需要在“STEAM 教育热”中保持“冷思考”，形成对STEAM 教育之发展、内涵以及可能路径的清醒认识。

一 从 STEM 教育到STEAM 教育

STEAM 教育发源于美国，是在STEM 教育的基础上发展完善而来的。目前，美国不仅有项目引路（Project Lead theWay，PLTW）机构专注于K-12 阶段的STEAM 教育，还建立了布朗斯科学高中（Bronx High School of Science）等专门的STEAM 中学。经过30 余年的历史积淀，美国的STEAM 教育走在了世界的前列，引领着世界各国STEAM 教育的发展。

1 STEM教育的萌芽与形成

第二次世界大战后，美国与苏联为了争夺世界霸权，开始了长达44 年的冷战。在冷战初期，占据太空新据点成为彰显国家实力的重要标志，为此美、苏两国展开了一场太空据点争夺的竞赛。苏联率先于1957 年10 月用P-7 洲际导弹发射了世界上第一颗人造卫星“斯普特尼克1 号”，并且在1961 年4 月用东方号运载火箭把宇航员Gagarin 送上太空，使他成为了世界上第一个进入太空的地球人。美国在这场竞赛中接二连三地落后于苏联，使美国这个极具危机感与反思精神的民族陷入了恐惧与不安：一方面担心苏联会使用类似的飞行器向他们的城市投掷炸弹，另一方面担心在科技与军事的竞争中也无一例外地败给苏联。

这场太空据点争夺赛的失利，引发了美国公众对学校教育的深刻反思，他们认为宇航技术之所以落后于苏联是学校教育质量下滑导致的，是由于对教育投入不足、课程设置缺乏基础性和系统性与不重视数学和科学教育所带来的恶果。这种反思强烈激发了美国公众对教育改革的热情，促使政府和各个组织机构开始反思其在科学技术领域的政策，并在教育界掀起了一场以科学技术为主题的改革运动，STEM教育就此萌芽。1986 年，美国NSB发布了第一个关于STEM教育的指导性文件——《本科科学、数学和工程教育》。该报告在肯定STEM 教育之突出地位的基础上，提出了STEM 教育发展的指导性意见，成为STEM 教育的开端。此后，针对美国K-12 阶段STEM 教师素质普遍不足的问题，美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）于1996 年发布报告《塑造未来：透视科学、数学、工程和技术的本科教育》，重点关注K-12 阶段STEM 师资的培养问题。美国STEM 教育的快速发展期在2006 年之后，转折性的事件是美国政府在《美国竞争力计划：在创新中领导世界》中指出“要通过创新引领世界，知识经济时代的教育目标之一就是培养具有STEM 素养的创新人才”。

2 STEAM教育的兴起与发展

随着STEM 教育的开展，人们发现“艺术”在教育中具有不可或缺的作用。Gaugin 指出艺术代表了美国很大一部分的劳动力，Preminger 的研究揭示了对艺术的投入有助于提高人们的认知能力，Piro 的研究表明乐器训练能够有效提高人们的言语能力与非言语推理。Yakman也深刻地认识到了艺术的重要性，于2006 年将艺术（Art）作为一个重要的人文因素融入STEM教育中，从而形成了STEAM 教育（有时也被写成“STΣ@M 教育”）。她认为Art 所代表的艺术，包含了社会研究、语言、形体、音乐、美学、表演等较为广泛的人文艺术科目。将艺术加入到STEM 教育中，是对原有四类课程的良好补充，可以使学生从更多视角认识不同学科之间的联系：STEAM 教育中的科学可以帮助人们认识世界的规律，工程与技术可以帮助人们根据社会的需求改造世界，艺术可以帮助人们以美好的形式丰富世界，数学可以为人们发展与应用科学、工程、艺术和技术提供思维方法与分析工具。

STEAM 教育将人文艺术中的“谁来做”和“为什么这样做”，加入到STEM 教育领域的“做什么”与“怎么做”中，让人和伦理道德在创新过程中扮演重要的角色。与STEM 相比，STEAM教育的内涵更加丰富，不仅能够有效培养学生的逻辑思维、问题解决、创新、合作、激励等能力，还致力于将学生塑造成具有创造和革新精神的全面发展的人，支持学生成为未来的发明家与创造者。近年来，来自不同国家和地区的学者通过深入研究，证实了STEAM 教育更有利于培养全面发展的创新型人才，STEAM 教育正在成为技术创新的重要驱动力。自《2015 年地平线报告（基础教育版）》中指出STEAM 教育将成为短期教育的应用趋势以来，STEAM 教育备受关注，迅速成为了国际教育界的研究热点。随着学者们对STEAM 教育研究的不断深入，STEAM教育有演进为STREAM（Science, Technology, Reading / Writing, Engineering, Art, Mathematics）教育的趋势。STREAM 教育是在STEAM 教育的基础上添加读/写（Reading / Writing）能力，强调读/写能力是科学、工程和技术教育的重要组成部分，目的是使高素质专业人士能够胜任撰写报告、实验材料以及与他人交流的需要。

二 STEAM 教育的本质与内涵

作为当今国际教育领域的研究热点，虽然学界已经对STEAM 教育的本质展开了较为热烈而深入的讨论，但在理解上却不尽相同。从教育目标的角度来看，代表性的观点主要有以下几种：①教学创新说，即STEAM 教育是在STEM 教育的基础上延伸和拓展而来的一种新的教育模式，它以项目学习、问题学习为主要的学习方式，融合技术、工程教育和艺术人文教育，旨在推动技术驱动的教学创新。如王娟等指出，STEAM 教育是一种注重实践和过程，强调跨学科知识迁移与交流协作的、整合多学科知识的教学方式。②创新人才说，即STEAM 教育是立足于实际问题，通过协作和实践完成项目、解决问题，以培养具有综合素养、问题解决能力和创新能力的优秀人力资源为目的的新型教学模式。③素养说，即STEAM 教育是通过项目学习的方式，使学习者在项目学习中完成学业，其目标是培养具有创新精神和STEAM 素养的全人。④社会服务说，即STEAM 教育是通过有趣的且与现实生活相关的实践项目，让学生在把握运用知识的时机和方法的基础上开展实践，以创新产品与方案的形式服务社会。

上述观点虽然在表述上存在些许差异，但基本思想是相通的。本研究认为，STEAM 教育是在真实情境中以跨学科整合的方式培养创新人才的一种教育类型，是依托工具与资源，以基于项目或问题的方式培养学生STEAM 素养的一种技术教育。此外，还可以从其它不同的视角来解读STEAM 教育的本质特征：从教育内容的角度，STEAM 教育是跨学科整合的教育；从教育主体的角度，STEAM 教育是多元主体共同参与的教育；从教育开展方式的角度，STEAM 教育是做中学的教育；从教育技术支持的角度，STEAM 教育是以机器人、编程、3D 打印为主要载体的教育。作为一种技术教育，STEAM 教育的内涵涉及多个方面：

1 跨学科整合的教育

美国弗吉尼亚理工大学的Sanders 教授认为，STEAM 教育是在建构主义和认知科学理论的指导下，以科学、技术、工程、艺术和数学知识为基础对问题或项目进行探讨，因而跨学科整合是STEAM 教育最根本的本质属性。可见，STEAM 教育并不是科学、技术、工程、艺术和数学知识的简单叠加，而是根据解决现实问题的需要，将来自这几个不同学科的零碎知识有效地整合成相互联系的统一整体。

2 在做中学的教育

日本广岛大学的Kageyama 教授指出，相关STEAM 教育的两种哲学观点是“整合”和“制作”，制作的重要意义就在于整合知识。也就是说，STEAM 教育以“做”贯穿于教学的全过程，引导学生在探索与创造的过程中主动发现知识，并运用所学的知识来解决实际问题。

3 创新意识的教育

STEAM 教育以跨学科整合的方式帮助学生更好地认识世界，并且支持学生以综合创新的形式改造世界，其目标是培养学生的问题解决能力与创新能力。需要注意的是，创新能力的培养并不能使每个学生都成为科学家，其意义在于让学生有创新意识。因此，STEAM 教育的开展以学生为中心，通过引导学生在解决问题的过程中积极探索，来激发学生的想象力与创造力。

4 基于项目与问题的教育

STEAM 教育以具体的项目或者问题为教学的中心，围绕具体的教学任务制定教学目标，并以此为基础实现有效的跨学科整合。换言之，STEAM 教育是针对某一具体的项目或者问题而开展的一系列教学活动，主要包含工具与资源设计、学习活动过程设计、支架设计以及评价设计等四方面的内容。

5 依托工具与资源的教育

STEAM 教育通常以某一具体的案例为学习起点，工具与资源是STEAM 教学活动有效开展的重要支持。学生在教学活动开始前，需要利用信息检索工具查找与本次教学主题相关的STEAM 案例，在熟悉案例活动的基础上，利用概念图、思维导图等知识建模工具表征案例的活动流程，在此基础上开展后续的进阶学习活动。

6 真实情境下的探究教育

回归到真实世界的学习已成为当前教育改革最为重要的一项内容，而STEAM 教育就是真实世界的探究学习活动之一。STEAM 教育致力于构建学生的具身学习环境，重视学习与现实世界的联系，注重学生在学习过程中的亲身探究经历与动手体验，鼓励学生通过具身学习探究他们感兴趣的项目或现实生活中亟需解决的问题。

7 多元主体共同参与的教育

STEAM 教育是多元主体共同参与的教育：从教师主体来看，STEAM 教学活动通常需要不同学科的教师通力合作，有时甚至还需要企业专家、图书馆管理员、媒体专家、教育技术人员等的共同参与；从学生主体来看，通常采取小组协作的学习方式完成任务，为了促进团队成员的互补优化，也鼓励跨年级组建学习小组。

三 STEAM 教育的可能路径

PLTW 机构是美国STEAM 课程的主要提供者，也是目前全美最大的、非营利的STEAM 教育项目提供者。PLTW 机构于1997 年首次面向纽约州的12 所中学，推行“工程之路”的STEAM课程项目。截至2017 年4 月，PLTW 机构已为美国50 个州和华盛顿哥伦比亚特区的9000 多所学校提供了10500 余种STEAM 课程，已有超过240 万学生使用PLTW 机构提供的课程进行学习，此外还有超过3.5 万名教师参加了PLTW 机构的高级培训。PLTW 机构在美国的STEAM教育领域取得了巨大的成功，这为我国STEAM 教育的开展指明了方向。本研究基于对PLTW机构中STEAM 教育项目的深入研究，提出了推进STEAM 教育的几条可能路径。

1 政府与社会的支持是STEAM教学质量的重要保障

STEAM 教育是一项较为复杂又极具现实意义的教育工程项目，美国政府将STEAM 教育视为提升国家竞争力的重要抓手，已将其纳入国家竞争力的战略计划之中。美国PLTW 机构的STEAM 教育之所以能够在全美取得巨大的成功，很大程度上得益于美国政府和社会各界的高度重视与大力支持。为了促进STEAM 教育的有效开展，PLTW 机构与美国联邦及各州政府、K-12学校、大学、科研院所、企业、慈善机构等相关利益主体结成战略合作伙伴的关系，制定了一套较为完善的STEAM 教育标准体系，涵盖STEAM 教育目标、教育评价标准、师资标准、课程标准以及相关设备设施标准。此外，政府与社会的大力支持，也为PLTW 机构在STEAM 的课程资源开发、师资培训、课程学分认证及相关的经费支持等方面提供了强劲的外部资源保障。可见，政府与社会各界的重视与支持是STEAM 教学质量的重要保障。鉴于我国STEAM 教育目前尚处于初级发展阶段，政府与社会各界理应给予更多的关心与支持，并协助教育部门尽快制定出适合我国国情的STEAM 教育标准体系，从而为STEAM 教育提供充足的外部资源保障。

2 优质的课程资源是STEAM教学质量的坚实基础

PLTW 机构能够成功吸引美国的9000 多所学校，并且这些学校的STEAM 教育都取得了良好的成效，在很大程度上归功于其优质的STEAM 课程资源。之所以说PLTW 机构的STEAM课程资源是优质的，是因为这些课程资源由航天、工程、生物、医学等方面的专家、K-12 的一线教师、高校的教育工作者以及学校管理人员组建起来的专家队伍共同开发，并且随着知识的更新与社会需求的转向，这些课程资源也在不断地调整、更新与改进。这些课程资源在内容设计上具有鲜明的模块化特点，不同模块的课程资源彼此相互独立，而相同阶段模块的内容之间具有较强的内在逻辑联系，共同组成一个完整的主题单元。各模块的内容在设计时，紧密结合新一代科学标准、国家技术素养标准、数学标准等文件，以理论学习为基础，以实践探究为主导，与社会的需求紧密衔接。可见，优质的课程资源为美国STEAM 教学质量打下了坚实基础。然而，当前我国STEAM 教育课程资源还较为匮乏。因此，如何结合学生的生活体验，设计出具有连贯性、实用性与时代性的课程内容，是STEAM 教育课程设计者需要认真思考的问题。

3 教学模式的转型是STEAM教学质量的内在核心

STEAM 教育的本质是通过教育教学活动的开展，使学生在吸收与内化课程内容的基础上，完成他们所感兴趣的项目或解决现实生活中亟需处理的问题，在此过程中锻炼、培养学生的创新意识与STEAM 素养。因此，教学模式是否具有适切性，直接影响STEAM 教育的成效。STEAM教育的教学模式既要求学生具有较好的理论基础，又要求学生在实践探索的过程中能将所掌握的理论知识根据需要进行适当的迁移与转化，并通过具身体验与不断的尝试建构知识体系，从而对学习内容产生更深层次的理解。我国教师所惯常使用的“讲授法”教学模式，是一种强调知识本位的教学手段，并不注重学生的具身体验与能力培养，因而教学模式的转型是STEAM教学质量的内在核心。正所谓“教学有法，教无定法，贵在得法”，教师在确保新的教学模式能够使学生在真实情境中习得未来社会所需的知识与技能的前提下，既可以借鉴PLTW 机构的做法，采用亲自体验的教学模式（Hands-on Model）、基于项目的教学模式（Project-based Model）或基于问题的教学模式（Problem-based Model），也可以采用信息技术与STEAM 教育深度融合的翻转课堂教学模式（Flipped Classroom Model）。

4 优秀的师资队伍是STEAM教学质量的根本保证

目前，世界各国在开展STEAM 教育时都十分重视对优秀师资的培养，然而STEAM 的师资仍然供不应求。缺乏优秀的师资已成为世界各国开展STEAM 教育的重要阻碍，就连走在世界前列的美国也不例外。2010 年，美国总统科技顾问委员会发文指出：“目前STEAM 教师的缺口仍然比较大，教师的流动也较为频繁，加上不少STEAM 教师的专业素养差且缺乏长期有效的专业发展的支持，直接影响了美国STEAM 教育的健康发展。”近年来，PLTW 机构使用预备状态培训、核心培训和持续培训三环紧扣的培训方法，培养了大量的STEAM 师资，并致力于推动教师专业的可持续发展，使美国的STEAM 师资短缺问题得到了较大的缓解。从美国的经验来看，不仅要尽可能多地培养STEAM 师资，壮大STEAM 教育的师资队伍，而且在培养师资时还应注重理论与实践相结合，致力于拓展教师的多学科视野，促进教师有效整合多个学科的知识。此外，还应重视教师专业可持续发展的问题，使教师能够有效应对知识的更替。

5 教学环境的建设是STEAM教学质量的必要条件

STEAM教育强调“做中学”，其课程需在良好的软硬件实验环境中才能有效地开展。以PLTW机构提供的“工程原理”STEAM 课程为例，该课程要求学生使用慧鱼零件来制造一辆具有履带牵引装置的车辆，目的是用于运载大理石，并能按颜色对大理石进行排序。课程在专门的STEAM 实验室中开展，不仅配有3D 打印、计算机等设备，还提供与课程内容相关的零部件以及可能用到的工具。在教学活动开始前，学生首先要思考如何将牵引装置、马达、感应器等众多的慧鱼零件进行组合，使其能够承载大理石的重量，然后再考虑如何实现对大理石排序。具体实践时，学生从简单的模型入手，以此为基础根据学习任务组装成具有更多复杂功能的模型。在此过程中，学生可以利用计算机虚拟建模，并利用3D 打印机打印出模型，遇到故障时可以通过计算机向行内专家求助。可见，建设良好的教学环境是STEAM 教学质量的必要条件。因此，在开展STEAM 教育时要高度重视教学环境的建设，提供满足STEAM 课程教学需求的场所，并配备好所需的软硬件等设备。

四 小结

当前，跨学科研究的发展势不可挡，STEAM 教育这种跨学科的教育形式已在我国教育界呈方兴末艾之势。然而，STEAM 教育毕竟是“舶来品”。因此，只有厘清STEAM 教育的发展脉络，并在把握STEAM 教育内涵的基础上，将STEAM 教育的可能路径与我国的教育实际相结合，才能有效推动STEAM 教育的本土化发展。