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STEAM 教育对我国基础教育创新能力培养的启示

[日期:2018-06-21] 来源::《数字教育》 2017年第4期(总第16期)  作者:刘亚同 [字体: ]

摘要:STEAM 所倡导的创新教育是基于深厚的学习理论并且在世界范围内进行了丰富的实践,对我国基础教育创新能力培养具有重要意义。文章对STEAM 教育思想作了五个方面的解读,得出对我国基础教育阶段创新能力培养的启示:在做中学、与实际问题相结合、多学科融合等。最后文章从教师能力、考试机制等方面指出我国基础教育阶段创新能力培养需要注意的问题。

关键词:STEAM;基础教育;创新能力

 

一、引言

      创新是民族发展的基石,基础教育是各教育阶段的重中之重。STEAM 创新教育在世界范围内进行了丰富的教育实践,对于我国基础教育创新能力培养具有重要意义。基础教育作为各学段的重中之重,对于学习者的作用可谓辐射长远,甚至影响学习者的一生,而基础教育中创新能力培养的重要性更是不言而喻。STEAM 教育倡导在做中学和自主学习,其理念对于我国基础教育创新能力的培养具有一定启发意义。

      在基础教育创新问题的研究中,傅荣等认为我国基础教育过于注重应试教育,缺乏创新能力的培养。同时,教育经费短缺、办学条件差、师资队伍的建设存在问题,教师的教育创新作用难以发挥。[1]目前在我国基础教育中,多个省市都具有不同版本的教材,但整体上内容、教法趋同,学习者学习内容形式单一,且对于学生主要科目(语文、数学等)较为重视,学生课业压力大,家庭、学校对学生功利期待较高。整体上我国的基础教育中对科学、艺术、工程类的教育比较缺乏,所实施的教育形式与该阶段学生的学习特点、思维方式不相契合。学生的个性与创造力受到压制,在基础教育阶段没有得到很好的发挥。

       法国教育家卢梭曾指出,教育即生长。STEAM 教育从一种探索的视角展开,注重学习与现实世界的联系,倡导在做中学,从现实生活的情景入手,让学生在实践中习得知识。本文从STEAM 所遵从的教育理论框架出发,探析其创新教育理念,结合我国基础教育的具体问题,得出对我国基础教育创新能力培养的思考和启示。

二、STEAM 教育理念与国际背景介绍

(一)STEAM 教育概述

      STEAM 是科学(Science)、技术9(Technology)、工程(Engineering)、艺术(Arts)和数学(Mathematics)五门课程的英文缩写, 代表所有学习主题在学科领域内与真实世界相联系。STEAM 教育主张让学生通过项目学习来完成学业并获取新知,项目实践中包含知识、技能、创新能力的培养目标。[2]STEAM 教育将科学、技术、工程、数学和艺术融合起来,不分学科地进行综合性教育。STEAM 教育框架阐释了教育中的各个维度如何与生活相联系。

      STEAM 教育第一认证学校前任校长德隆·卡梅隆(Deron Cameron)认为:“STEAM 表示一个范式的转换, 即从以标准化考试成绩为基础的传统教育哲学, 转变为比起学习结果更注重学习过程的现代化教育模式。从本质上讲,STEAM 敢于让学生犯错, 尝试多种想法, 听取不同意见并能创造一个适用于现实生活而不是纯粹考试的知识基础。”

(二)发展背景介绍

      STEAM 教育运动发端于美国,由STEM(科学、技术、工程与数学的英文缩写)教育演变而来,STEM 又源于STS(科学、技术与社会的英文缩写),STS 更侧重于学术研究。STEM 产生的缘起是在全球化的市场竞争中,国际市场对科技人才的需求,它的出现旨在将科学知识与产品生产联系起来,将科学转化为实践成果,它是以制造产品为目的,因此有一定的功利主义特点。[3] 在全球化时代,STEAM 的出现伴随着商业性和经济性,但其引领的教育运动对各阶段的教育都有很强的借鉴意义。本文将理性挖掘其教育内涵,探索STEAM 教育思想对于我国基础教育阶段创新能力培养的启示。

(三)学术研究状况

      STEAM 运动的发起对于各行各业的人才培养模式都有一定的指导借鉴意义,抛开其功利主义的特点,我们也应当反思STEAM 内在的教育价值。如图1 所示,从中文核心期刊检索的数据来看,剔除无关论文主题外,我国对STEAM 教育的学术关注点主要集中于STEAM 教育的课程研究、教学模式、教育理念及实践案例。本文以对国内外STEAM 实践情况的分析为主,得出STEAM 对我国教育问题的启示意义。

      我国当前基础教育教学与实践脱节问题显现,学生的个性得不到足够发展,创新能力低下是教育界乃至社会众所周知的普遍现实。由于我国疆域辽阔,人口众多,受各地区经济发展水平所限,各地的教育水准也参差不齐。近些年,由于STEAM 教育运动在全球范围内的影响不断升温,我国北京、上海、温州、广州等地关于STEAM教育做出了许多有意义的尝试和探索。结合STEAM 教育的理论框架、实践情况以及我国一些地区目前所运用的效果,本文总结出一些STEAM 教育中关于我国基础教育创新能力培养的理念与方法。

三、STEAM 教育理论框架解读

      STEAM 教育认为STEAM是一个基于自然学习方式的功能性教学框架,适用于各种类型的教育工作者和学生。目前已经成功实施于PK-12(美国基础教育)、大学、博物馆、课后项目以及痴呆病人的康复。STEAM 教育在近年来的国际教育研究和实践中展现出了很多优点,但并不一定完全适合我国教育国情,结合我国基础教育的发展现状,我们可以STEAM 作为突破口,针对我国基础教育的现实问题,遵循教育规律, 为我国基础教育创新能力的提升寻找方法。

(一)学习与现实生活紧密相关

      如图2 所示的STEAM 教育塔中,STEAM 教育将现实生活中的问题分为科学、技术、工程、数学和艺术五大领域,让学习者回到现实生活,从探索的视角展开学习,并在综合学科视角下发现问题并解决问题。在STEAM 教育中学生的学习不是为了名次、评比和优异的成绩单,而是为了实现学习者自身的内在价值。

(二)多学科融会贯通

 

      科学和数学对于基础教育阶段的学生相对深奥难懂,STEAM 教育通过技术、工程和艺术的参与,让这些学科内容融会贯通,抽象知识与工程技术相结合,学生也可以发散思维,并动手参与所感兴趣的项目, 享受探索学习的过程,在过程中学习多学科甚至是跨学科内容。

(三)注重学习者学习体验

      从STEAM 教育运动的实践案例来看,STEAM 教育活动往往从源自生活的案例、常见的场景工具和教育科技产品中展开。从鲜活的学习情境出发,注重学生自身与学习内容的交互,关注学习者的学习体验,让学生在动手建构的过程中习得知识,实现学生的价值。STEAM 教育颠覆了以考试为主的教育模式,蕴含着新的教育哲学。

 

(四)成为终身学习者,适应快速发展的社会[4]

      STEAM 教育塔的塔顶是STEAM 教育的终极目标:终身学习和整体学习。通过基础教育使科学、技术、工程、数学和艺术五大领域融会贯通,将学习与现实世界相联系,从现实中发现问题并解决问题,培养学生实践动手的创造能力,在过程中实现协作学习,培养一种终身学习的能力和意识。

(五)STEAM 教育的目的是帮助学生成为有用的受教育者

      STEAM 教育要求学生基本了解学科领域的基准大纲,懂得何时以及如何将知识应用于特定背景中, 成为一个有责任感的社会人。STEAM 教育所发展的技能要远远超出考试技能, 其中包括更多的发散性思维和实现技巧。因为STEAM 的课程构建适应于广泛的学习风格、能力以及各年龄阶段的人格类型, 它创建的课程更有吸引力并能被更大范围的人更好地理解。STEAM 也在即时背景下, 指导学生基于现实领域进行发现和发明,使学生们能够在学科范围内创造出令人印象深刻的作品。

四、STEAM教育对我国基础教育阶段创新能力培养的启示

(一)在做中学

      STEAM 教育认为学习者要有一个灵活的学习结构去适应随时发展的、不可预知的全球化社会。STEAM 教育正是基于建构主义学习理论为学习者设计学习活动,因此它强调学习的体验性、情境性、协作性和设计性等。[5]它的学习活动往往基于一定的实际问题,鼓励学生动手设计参与并解决问题,提倡知识与能力并重、在做中学,实现深度学习。STEAM 教育思想在我国的教育实践中也有着广泛的尝试,浙江温州中学教师谢作如将机器人带进了中学课堂;我国台湾学者张玉山利用乐高积木组织教学,培养学生动手实践能力和工程思想;北师大珠海校区教师提出“5L 教学法”(通过游戏学习、通过观察学习、通过旅行学习、通过动手学习、通过研究学习)。STEAM 在做中学的教育思想也有着一定的心理学依据,中国工程院韦钰院士通过认知神经科学和教育学的研究发现,探究式科学教育在教育中的作用,对我国探究式教育有一定启示意义。

      我国接受基础教育的学生在国际学生评价项目PISA(Programmefor International Student Assess-ment)全球比较中有着较高的分数,学生的理论知识扎实,有着一份令人满意的答卷。但学生动手实践能力、创新能力较弱。问题求解能力被视为最重要的学习结果,但在我国基础教育的研究中却很少涉及这一能力,这也导致基础教育阶段的科技教育与高等教育衔接度不强。鼓励基础教育动手建构和在做中学,并不是要求学校去专门开设工程类课程,而是鼓励学校在现有课程的基础上,在各个科目的教育中改善教学方法、创新教育形式。如在数学、科学等科目的教育中,与实际问题相结合,适应社会发展,学校与企业合作, 支持教育工具的开发与投入,依据学生的学习兴趣促进其动手能力和问题解决能力的发展。

(二)多学科融合

      分学科教学目前是我国基础教育阶段实施教学的主流模式,分学科教学可以让学生的学科知识更加扎实稳固,学科能力更突出,同时分学科教学也可以突出各个学科的专业性,[6]有着一定的教育优势。但生活中我们所面临的实际问题往往交织着多个学科领域的知识,如航天器的发射可能涉及的领域主要包括数学、无线电、材料学、气象学、结构学、救生学、热控制系统等数个领域的知识。STEAM 教育更强调学科融合教学和知识的多维性,注重培养学生的综合学科应用能力。在STEAM教育中各个学科仍然分开教学,但在教学内容的设计中会融合不同学科。因此不同学科之间的教师需要对课程安排进行详细、周密的协调和计划。在STEAM 教育中,通过教师的指导和帮助,小学生有可能做出自己的编程作品。Scratch编程猫、模拟仿真技术、3D 打印等都有可能成为中小学生的学习内容。通过基础教育中Scratch、机器人等形式的递进学习, 逐步培养学生的逻辑思维、理工素养和创新能力。

      针对我国基础教育的现实情况,STEAM 课程资源的建设不能照搬照抄,可以根据教学单元划分,分章节设计,以实际案例为主并逐步补充和完善建设教学资源单元,探索基础教育课程资源建设的标准与规范。[7]

(三)建设有效培养机制,强化师资队伍建设

      我国基础教育应当重视对教师的培养和培训。教师是任何教育活动中最核心的要素,学生创新能力的培养离不开教师对学生学习活动的设计与组织,教师能力在基础教育中有着重要的引领作用。我国基础教育阶段的教师在走上工作岗位前进行了系统的教育学、心理学及专业知识领域的学习,在参加工作之后则很少有机会再去进行专业学习。终身教育最首要的是教师的终身教育,教师走在终身教育的前列有着一定前瞻意义。

      STEAM 教育认为教育工作者应当充满活力,并有能力采用多样化的教学方法赋予各种各样的学习者以独特的教育意义。美国STEAM 项目在发现美国中小学生数学、科学成绩落后于大多数发达国家之后对这一现象做了全方位调查,在对教师能力的研究中发现美国教师存在素质不足、队伍不稳定等问题,因此专门培养和培训了STEAM 教师。在过去五年,美国政府为了提高国际竞争力,分别颁布实施了“竞争卓越计划”和“为创新而教计划”,通过教育提高国力。[8]针对我国基础教育的现实情况,可以培养高校教育技术学专业的学生作为基础教育中科学教师的储备力量,对现有教师进行定期的学习与培训,对于有意愿的教师,支持并鼓励其进行脱产学习,同时不断制定和实施科学教师专业标准,鼓励教师灵活选择教学模式。STEAM 课程的开展往往具有完备的教学资源,通常有系统的硬件设施作支撑, 根据教师相应的教学需求提供解决方案。[9]

(四)完善考试机制,增强课程地方性特色

      我国基础教育中学生理论知识通常比较扎实,但动手能力、创新能力的不足暴露了我国的基础教育考试机制较为单一的问题。创新教学法和教学方式的实施如果没有灵活的考试机制作支撑也将是一纸空谈。我国基础教育的现实情况要求考试制度向弹性多维的趋势发展,注重对学习者学习过程和多个维度的考察。基础教育中学生的教育培养往往向考试制度看齐,不利于教育创新的发展。我国基础教育考试机制需要改革,基础教育考试制度应当鼓励学生参与学习,重视对学习者学习过程的记录与考察。

      STEAM 教育运动自出现以来在全球范围内有着很大反响,对各个行业的教育与培训都有着借鉴意义。STEAM 教育思想在我国基础教育阶段创新能力培养的发展并不是要在基础教育学校中新增设STEAM课程, 而是要求基础教育工作者注重当地现实情况,遵循教育规律,不照搬西方模式,在已有课程的基础上,灵活把握教学目标,设计出创新特色的学习形式。[10]由于我国各省份地区受历史、经济、政治、文化因素的影响,各地区基础教育状况各有不同,同时也受到一定地域文化的熏陶。在我国基础教育中,各地区可以结合地方的历史、文化、习惯等因素,创新教育形式,设计组织有当地特色的教育主题活动,突出地方性。 

五、结束语

      创新是民族发展的动力,创新能力的培养离不开教育,基础教育对整个教育阶段有着重要的引领作用。STEAM教育在近年来的国际教育研究和实践中展现出了很多优点,[11]结合我国基础教育的发展现状,我们可以STEAM 教育作为突破口,着眼于基础教育,实施教育理念、教育方式的变革,提升我国基础教育创新能力。教育的推进,需要系统而深入的研究与实践,不能简单复制国外模式。STEAM 教育并不是教育中的万金油, 我们不能一味追捧叫好,应当针对我国基础教育的现实问题,遵循教育规律,结合我国本土特点,制定教育策略,改善教育方法,提升基础教育创新能力。

 

参考文献:

[1] 傅荣, 申凯. 基础教育创新问题研究[J]. 科技广场,2006,(03): 16-18.

[2] 李小涛, 高海燕, 邹佳人, 万昆.“互联网+”背景下的STEAM 教育到创客教育之变迁——从基于项目的学习到创新能力的培养[J]. 远程教育杂志,2016,(01):28-36.

[3] 李雁冰.“科学、技术、工程与数学”教育运动的本质反思与实践问题——对话加拿大英属哥伦比亚大学Nashon 教授[J]. 全球教育展望,2014,(11):3-8.

[4] 王绽蕊, 庞学光. 试论基础教育的终身学习化取向[J]. 开放教育研究,2001,(02):39-41+56.

[5] 余胜泉, 胡翔.STEAM 教育理念与跨学科整合模式[J]. 开放教育研究,2015,(04):13-22.

[6] 任友群.STEAM 视角看教育改革如何促进科技创新[N]. 文汇报,2015-07-17(006).

[7] 胡畔, 蒋家傅, 陈子超. 我国STEAM 教育发展的现实困难与对策[J]. 中国信息技术教育,2015,(09):46-47.

[8] 杨光富. 奥巴马政府STEAM 教育改革综述[J]. 中小学管理,2014, (04):48-50.

[9] 吴俊杰, 梁森山, 李松泽.STEAM 教育对中国培养适应21 世纪的复合型创新型人才的启示[J]. 中小学信息技术教育,2013,(03): 43-47.

[10] 唐小为, 王唯真. 整合STEAM 发展我国基础科学教育的有效路径分析[J]. 教育研究,2014,(09):61-68.

[11] 丁杰, 蔡苏, 江丰光, 余胜泉. 科学、技术、工程与数学教育创新与跨学科研究——第二届STEM 国际教育大会述评[J]. 开放教育研究,2013,(02):41-48.

作者简介:刘亚同(1993— ),女,河南新乡人,河南大学教育科学学院硕士研究生,主要研究方向为现代教育技术;汪基德(1962— ), 男,河南固始人,河南大学教育科学学院院长,现代教育研究所教授,博士生导师,主要研究方向为教育技术基本理论、教育研究方法、基础教育改革、传播学理论等。

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