STEAM教育的三个关注点

宋亮

STEAM教育可以从小制作起步，但是某些机构却误把雕虫小技当作科技创新。STEAM就是数理化加上人文精神和艺术之心，是早早树立理科生的思维创新意识，是用技术手段解决环境中的人文问题，是有步骤成体系地把学生培养成关注人类命运、关心社区生活的时尚工程师。

重视高度不够

STEM教育是一个体系，不是在具体课程上修修补补。中国的STEM教育有基础，但也有差距。用中国教育科学研究院STEM教育研究中心主任王素的话说：中国教育界有重视理工科教育的基础和传统，但是中国还没有完备的STEM教学体系。

中国教育界近几十年来流传一句口诀：学好数理化，走遍天下都不怕。基础教育重视数理化，使得中国的大学培养出了大量理工科毕业生，他们大部分成为了合格的工程师。美国《时代》周刊多次撰文提到：中国经济发展的成功，很大程度上是因为中国的大学每年为产业界提供了大量的工程师。但是在中国，计算机类现代工程教育主要是在高等教育环节进行，而美国在50年前就为中小学生开设了编程课，在中小学阶段就培养了比尔·盖茨、史蒂夫·乔布斯、埃隆·马斯克等人的编程兴趣。这几位长大后创办的微软、苹果、特斯拉公司，简直是凭空开创了计算机、智能手机、新能源汽车等全新的现代产业。相比之下，中国的理工科毕业生更多是处在跟跑的位置上，而美国的STEM毕业生则在领跑。

由于时代进步，需要更多的STEM毕业生，美国前总统奥巴马提出了针对STEM专业毕业生的优先移民计划。美国现任总统特朗普则更希望美国自己培养更多本国的STEM毕业生。他在2017年9月签署了一份备忘录，拨款2亿美元加大对STEM专业教育的支持，尤其注重计算机科学和编程方面的学校教育。特朗普表示：“职场正在变化，我们需要为民众创造新的渠道去获得最好的工作。提供大量的STEM和计算机科学课程，将会确保我们的儿童拥有在职场中去竞争、去获胜的技能。”

在这份备忘录里，明确地提出了美国将要实现的目标：建立高质量的STEM教育，重点关注计算机科学，并将此作为教育部的重点优先考虑项目之一；设立一个目标，每年至少投入2亿美元的资金用于发展高质量的STEM教育；探索可行的执行方案，在现有的K-12（幼儿园到高中）和大学教育中增加计算机科学课程或增加计算机科学在教学中的关注度。

与美国相比，中国的STEM教育还缺乏国家战略高度的重视。

“A”不是具体艺术门类

提出STEM教育的美国，在STEM中又增加了一个“A”（Arts艺术）。这个艺术，指的不是渗透德育气息的艺术，也不是传统文化的艺术，或者具体哪一门艺术。它指的是艺术的思维，艺术的精神，和对艺术本身的追求。美国工程学院认为：“A”是指liberal Arts（人文艺术），包含了Humanities（人文学科）与Social Sciences（社会科学），而非单指Art（艺术），那样，就太小看STEAM中“A”的重要性了。但凡人文、历史、哲学、艺术、设计、社会研究等，都是STEAM的“A”。

那么，为何人文艺术是如此重要？因为人文艺术是以人为本，探求“需求”。而STEM是满足需求与解决问题的方法，而其中的“M”（Math数学）则为STEM的基础，正如大家所耳熟能详的“数学为科学之母”。

如何将人文艺术“A”导入STEM课程？

这必须要先了解什么是“需求”，以人为出发点的“需求”。一个好的人性产品与解决方案，要能精确理解使用者的需求，以人为本。而好的“观察”就扮演着很重要的角色，这也是STEAM课堂上很强调平日的“观察”与“思考”：

苹果公司创始人史蒂夫·乔布斯说：“在苹果公司的基因里，仅有工程技术是不够的——苹果公司是工程技术和人文科学、人类学以及其他所有令我们的心灵歌唱的领域结合的结晶。”若一味以技术导向为出发点，将各种最新科技与技术加诸产品，而忽略了人们的真实感受与需求，就会成为使用者不必要的功能与服务。

STEAM的“A”，关键在于“设计思考”。工程融入人文：美国工程院校已经在试行……人文教育是“消失的基础”，若能在工程教育融入人文教育，让未来的工程师培养出预测、定义与解决问题的关键能力，将是重要的教育改革。

工程领域学生的课表中的人文课程目标，常让学生觉得这些“必修”的人文课程和自己的专业不相关，因此，学生难以感受人文教育的价值。学生不仅要考虑市场，还要考虑人类的大问题：要解决当前世界面临的问题，如消灭饥饿、预防恐怖主义、减少碳足迹……都需具备跨领域训练，人文思考至关重要。

在工程教育融入人文教育，能帮助未来的工程师具备预测、定义与解决问题的能力。这种将工程教育结合人文课程的课表，即为欧林工程学院校长理查德·米勒所称工程教育中“消失的基础”（missing basics）。包括设计、创意、团队合作与跨领域思维，以及了解一个计划背后的社会、政治、历史与经济内涵，皆是人文教育的支柱。这些能力特质是美国工程学院认为下一世代工程师关键技能。

STEM不是一门具体的课程

在我国的STEM教育中，防止出现这样一种情况：开设了某门课程，并将它作为STEM教育。但STEM教育不是一个学科，是指向学生核心能力、核心素养的课程。它面向真实情景，且依托于科学、数学、工程实现跨学科的一种体验。有位科学教师曾表示自己此前进入了一种误区，认为开设了这样的课程，就与自己的课本教学无关。但通过不断交流，就实现了很大的跨越——促进了这些教师对自己教学理念上的改变。

在杭州保俶塔实验学校执教的美国教师斯普谭八介绍说，美式STEM教育依托的是科學、数学、工程三门学科，并不需要在所有课程中去展开。美国的STEM教育是以就业为导向，从幼儿园开始就结合职业规划设计，一直到初中、高中、大学。

2013年，杭州保俶塔实验学校引进了美国STEM教育的理念，再根据学校的特色，在学校原有信息技术课程的基础上，融入跨学科、实践、德育等推出了CCTSS课。该课程首先要求学生在家庭、学校、社区或者是更大范围的环境中，找到存在的一些问题——当然，这些问题是可以通过技术性手段去解决的——学生可以将自己发现的问题记录下来上交，老师则会把相同问题的学生分成一组，接下来就是如何利用技术手段解决问题的过程了。“学生每学期需要解决一两个问题。”保俶塔实验学校副校长王理说，比如有学生因为觉得睡前关灯不方便，因此通过技术手段，发明了智慧灯和延时灯；也有学生在运动会时发现人工给主席台传递通讯稿时不方便，于是想到自己制作简易的无人机传送通讯稿等。当然，并不是所有发现的问题都能解决，学校只从学生发现的20多个问题中，确定其中的6个可以解决的问题。

目前，保俶塔实验学校开设的这一课程，主要面向初一、初二的学生，每周两节课，大约也是80分钟至100分钟。这一课程由于涉及动手实践，因此也安排长课时。杭州市教研员闻蓉美在该校美国教师的课堂上，发现学生用了14分钟去探究，发现“不成功”与“成功”的地方。在我们现有的教育理念中，这简直就是浪费时间，是我们传统的教学法不能容忍的。

北京师范大学教授林静指出：“探究”这个词并不陌生，但传统意义的探究，可能更倾向于学术研究，STEM的探究，更注重解决实际问题，是一种更真实的教学，更大的教育理念。杭州市一所学校的语文老师关注到一个细节，美式STEM课堂中，课程环节设计不花哨。老师更像是一个主人，将课堂串联起来，而把主角的位置让给学生，让孩子们有更多的时间去表现。她认为，这个理念，甚至可以贯穿到家庭教育中，我们的家长是不是也更应该让位于孩子，不要包办、代替孩子做事情，而要让他不断试错，从而发现他自己。

除了课上的STEM教育，科学馆、自然博物馆以及家里，都是美国STEM教育的一部分。在美国家庭，STEM融合到了家庭教育当中，比如阅读科学杂志、关注科学新闻等。

鼓励女生进入理科领域

STEM在传统上被认为是男生的领域。这一领域在中国被称为“理科”。在美国一些特定的STEM领域，女性和一些少数族裔成员的人数明显很少，而这些领域逐渐成为高薪工作岗位的重要桥梁。获得STEM学位是从事STEM职业的一个重要前提，但拿到这个学位的人非常少。

从目前美国的情况来看，女性是大学校园学生的主力，大约占整个劳动力队伍的46%，但获得计算机科学和工程学等领域学士学位的女性比例不到五分之一，仅占STEM岗位工作人员的28%。为了改变这一现状，美国印第安纳州从2012年开始制定了发展计划，也取得了一些进展。从2013年开始，当地举办专门的女性STEM教育大会，初步完成了STEM学校的认证和评定制度，评选出了20所作为典型，制定新的科学STEM教育的标准，设立国际化的STEM教育项目。

2017年2月，美国政府签署了两项与STEM相关的法案，授权NASA（美国国家航空航天局）和NSF（国家科学基金会）鼓励更多的女性和K-12的女孩学习并进入STEM领域。

2018年国际“三八”妇女节的时候，全球知名职业社交网站领英（LinkedIn）发布了一份报告，称过去40年里，女性人数在STEM领域中的增长远超过其他任何领域。这份报告调查了女性专科或者大学毕业后的第一份工作，发现女性比例在科学、技术、工程和数学这些领域都有所上升，女性在IT行业增幅高达25%。

继领英报告后，另一份由女性商业委员会调查的报告也于3月8日发布，这份报告由委员会成员兼通用汽车首席执行官玛丽·博拉参与合作。报告总结了几种在STEM领域中招聘女性和业界如何为女性进入特定领域降低门槛的方式。具体来说，报告指出许多毕业于STEM专业的女性最终却没有在相关领域工作。专业和工作不对口的一个重要原因，是缺乏了解女性在STEM中所能担任的角色。报告作者们极力呼吁教育机构招聘更多的女性STEM教授，希望业界公司为STEM女性的职业发展创造更多的留用项目。

报告也发出一个警告，由于关键技术比如3D打印，人工智能和无人车等主导者创新领域，如果我们不重视另外一半人群的想法和技能，那么社会和经济体将會集体深受其苦。2017年，卡内基梅隆大学迎来了一个新的里程碑——其女生比例有史以来第一次以51%的优势超过男生。卡内基梅隆大学是一所以计算机为主的学校，但在过去20年，卡内基梅隆大学不断努力改变男性主导计算机科学的传统观念。近年来，计算机学院的女生入学比例逐年上升。2016年计算机学院一年级新生中女生比例高达48.5%，2017年则持续增长，比例增加至49.8%。

女生在STEM专业比例上升也同样出现在工程学院，女生比例由过去的30%左右增加至最近两年的43.3%，2016年和2017年一年级女生比例则始终保持在此水平。