教育面向未来培养人才

黄宇

STEM教育是美国提升和保持国家综合实力的创新举措。它主张在教育课程中整合科学、技术、工程和数学相关内容。目前，STEM教育可视为培养学生综合素质的跨学科教育模式，即在学科融合、学科交叉的过程中，培养学生的创造性思维和解决实际问题的实践能力。

自1986年美国国家科学委员会在《本科科学、数学和工程教育》报告中首次提出纲领性建议以来，STEM教育引起了国际教育界的普遍关注和持续跟进。许多国家意识到STEM教育可以使国家经济更具竞争力。因此，各国都在基础教育和高等教育领域推动STEM相关学科的发展。

虽然政策力度大，需求旺盛，但调查显示，全球只有少部分学生愿意从事STEM相关职业。在新加坡的一项调查中，只有9%-18%的人选择物理、数学、科学等相关职业，大多数人选择银行和服务业。在马来西亚，选修STEM课程的中学生人数持续下降；在13至17岁的女孩中，只有9%的人对STEM相关的职业感兴趣。许多国家的学生在小学阶段对STEM课程感兴趣，但在中学阶段对相关课程失去了关注。

在这种背景下，STEM教育必须进行适当的调整和设计，真正激发学生的兴趣。STEM教育在发展初期，更多的是着眼于一系列纯科学的项目内容，倾向于用纯科技的手段来完成项目任务。但人们发现，有些项目可以将设计元素、功能、形式结合起来，从而将“艺术”与“科学”结合起来。2006年，美国弗吉尼亚理工大学的G.Yakman在STEM教育的基础上提出了steam教育，即将艺术融入STEM教育，加强学生的艺术熏陶和人文底蕴，从而拉开了STEAM教育的序幕。

“A(Arts)”这一要素可以帮助学习者从更多的视角认识不同学科之间的联系，提高综合运用知识解决实际问题的能力。其实这里的“A”不仅仅是指艺术，而是指各种人文艺术学科，包括社会科、语言、物理、音乐、美术、表演。国内学者陈益谦通过对STEAM课程的观察、实践和文献研究，认为“A”的六个视角是:外显美、设计思维、大意境、形象化、审美素养、艺术阐释。

与STEM教育以结果为导向的目标不同，STEAM教育更加以过程为导向。美国学者安德鲁·沃森(Andrew D. Watson)等人认为，人文艺术为个体的生存和发展提供了必要的能力和工具，如模式识别、观察和想象、理解和创造等。两者的结合可以帮助个体进行批判性、创造性和合作性思维，对以下四种能力的形成具有积极意义-

创造力(创造力)。科学倾向于收敛思维，人文艺术倾向于发散思维。当收敛思维与发散思维相结合时，可以促进个体的创造性思维，进而发展更高阶的解题思维。本质上，STEM教育引入人文艺术的最大影响是将创造性思维引入学习过程，从而提升教育的创新能力。美国学者拉莫尔等人对一批有艺术兴趣的科学家进行了调查。在了解他们的艺术活动在科学工作中的作用后，他们指出艺术可以帮助他们更好地协调、使用工具、合作和创造。

理解能力(理解能力)。人文学科可以帮助学生将学习内容形象化，更好地理解科学概念，并保持兴趣和不断探索。索萨和皮莱茨基在美国的研究发现，人文艺术让更多的主观情感参与创作。通过人文艺术的学习和体验，让学生了解不同的价值观及其影响下的作品创作过程，从而促进个体认知、情感和理解的发展。美国学者Spelke调查了音乐、非音乐、体育等艺术训练形式对5-18岁儿童青少年数学概念理解的影响，发现空之间的理解能力和几何推理能力与音乐训练呈显著正相关。不同的艺术形式对数学理解有不同的影响。比如，接受视觉艺术训练的学生在几何推理方面比接受音乐训练的学生强。

判断的关键性。议论文是批判性思维的能力，强调逻辑和严谨的思维。它是运用多种推理方法来证实或证伪某一论断的论证过程，主要包括质疑与批判、分析与论证、综合与反思、评价。美国研究者Mostafa使用探究性思维测试问卷从控制组和实验组的30名高中生中收集数据。结果表明，在课程中增加艺术教育的实践对提高学生的探究性思维能力非常有效。

学习能力(学习能力)。终身学习是个人适应科技快速创新的现代社会的必由之路，这就要求个人具有很强的学习能力。提高学生的学习兴趣，有助于集中学习注意力，激发学习热情，最终实现学习能力的发展。美国的伍顿指出，艺术可以为学习提供快乐，音乐、绘画、戏剧、舞蹈等艺术形式都有助于培养孩子的学习热情。美国学者贝茨的另一项研究也发现，艺术不仅可以提高学生的自我效能感，还可以增强学生的学习热情，增加他们坚持学习的信心。美国的波斯纳，采用问卷、临床测试和访谈的混合研究方法，发现在人文艺术学科的学习中，学生与解决问题相关的大脑部分会越来越活跃，从而提高学生对任务的注意力和认知。

在人才培养过程中必须融合科学主义和人文主义，这早已成为许多杰出思想家和科学家的共识。诺贝尔奖获得者范德霍夫曾说，真正的科学想象力来自科学之外的创造性活动，并由这些活动支撑。爱因斯坦也认为:“科学和艺术在达到一定的高科技水平后，在审美、可塑性和形式上趋于融合。最伟大的科学家也是艺术家。”

从实用技术的角度来看，STEM教育相关学科需要人文艺术的思维模式，最终才能生产出具有美感、吸引消费者的商业产品。将人文和艺术思维融入科学家和工程师的教育中，可以提高他们创造相关产品和服务的能力。从理论应用的角度来看，工程实际上是以数学和科学为基础，运用技术、创意和逻辑的实际应用。工程师将富有想象力的概念变成现实。

在STEAM教育中，根据思维的自由发散程度，涵盖了以下活动:创造，即不考虑实用性或实施可能性而产生新的思想、方法或行动；发明，即提出新的设备、部件、工具或没有潜在实用性的工艺，或来自现有作品(改进)，或完全不同的想法(革命性的突破)；创新，即在特定情境中产生一些实用的想法，并应用于实践；实现，即以最低的成本(包括故障成本)设计和制造有用的特性和功能；控制是为了确保过程在整个生命周期内是稳定的、可靠的和可预测的，并能生产出质量一致的产品。

可以看出，STEAM教育打破了传统STEM教育所鼓励的思维过程的结构化和逻辑化，强化了想象力、创造力、解决问题能力、灵活思维和勇于承担责任等人文素质的作用。在STEAM教育范式中，科学、技术、工程和数学一直被视为提升人文艺术专业水平的桥梁。比如光学、基础化学、三角学是提高摄影水平的重点学习领域；在计算机图形学或者游戏设计方面，需要有数学思维，几何，软件编程的基础。因此，将人文艺术融入科技、工程、数学的教学中，不仅不会削弱科技、工程、数学的学习，反而会使其更有吸引力，更贴近学生。人文学科通过让学生以不同的方式看待世界，为STEM教育做出了贡献。

科学与人文之间曾经存在的巨大鸿沟正在变得模糊，甚至这种差异在未来也会消失。所以STEAM教育可以看作是一种融合了科学主义和人文主义，模糊了学科边界，强调创造性、跨学科、立足现实、真正探究的教育思想。乔布斯曾经说过，在苹果的DNA里，只有技术本身是不够的。它必须与人文艺术相结合，才能让灵魂歌唱。STEAM教育不仅在STEM教育中加入了人文艺术，也改变了STEM教育的重心，从追求更好的考试成绩到拥有更好的思维品质，从注重培养技术能力更强的人才到培养更多的创新型劳动力。

新加坡教育部长黄志明在一次演讲中说:“我们应该培养年轻一代学会如何提出问题，而不仅仅是回答问题，为未来创造新的机会。还要帮助他们建立一套健全的价值观，让他们有坚强的意志和韧性。”为实现这一目标，STEAM教育必须从工业和高等教育延伸到基础教育；教师应接受基于项目的学习培训，并鼓励跨学科合作；学生需要接触现实世界的问题，学会应用知识探索多元解决方案；企业需要鼓励和支持学校教育的这些变化。否则，缺乏人文艺术基础的STEM教育是无法真正培养出未来社会所需要的人才的。

(作者是北京师范大学国际与比较教育研究所副教授)

编辑:曹吉