教育未来:从STEM到STEM+A的转变价值

在STEM的教育理念得到越来越多人的关注和支持同时，一种关于“STEM+”（或“STEM-X”）的新理论开始逐渐蔓延开来，“STEM+”可理解为在科学、技术、工程和数学的基本框架下增加新的内容，以促使这种跨学科、综合性、多维度的教育方式成为继续发展的新型手段。

于是，在这种概念的推动下出现了各种新的尝试，比如STEMB、ATEAMIE、STREAM等，甚至还有一种建议是“HAMSTER”，即Humanity人文、Art艺术、Math数学、Science科学、Technology技术、Engineering工程和Reading阅读。

2006年，美国弗吉尼亚理工大学（Virginia Polytechnic Institute and State University，简称Virginia Tech,VT）的格雷特·雅格曼（Georgette Yakman）提出“STE@M”是一种新型学科框架和不断发展的新的教育理论，而STE@M是基于STEM教育的发展，这种框架可以通过两种方式进行定义：一是理解为“S-T-E-M”教育，即在科学、技术、工程和数学教育领域开展独立的研究，并将已经发展的其他元素纳入本身标准和实践当中；二是采用综合的“STEM”教育概念，即有目的的整合各个学科间的教学和实践。在此基础上，格雷特·雅格曼提出将人文艺术（Arts）加入STEM教育，她认为加入Arts有助于学生从更多视角认识不同学科间的联系，而“STEAM”将以数学为基础，科学和技术则通过工程和设计被表述出来。此后2007年，她开始不断从事该项目的推广和实施，并成立了专门的组织，介绍STEAM的理念。这一年1月她为“STEAM”教育注册了专利：“通过工程和艺术解释的科学和技术都基于数学元素”。

图1.3.1Georgette Yakman关于STEAM的教育框架（https://steamedu.com）

2010年，格雷特·雅格曼提出了STEAM学科整合的教育框架，框架图（见图1.3.1）为一个金字塔形状，共分为五层，塔顶为Holistic（整体的）指人们通过学习来适应环境和影响，而这些内部或外部的结果将对人起到重要的塑造作用，因此这个层面学习也被称为Life-long（终身教育）。下一层为Integrative（综合的）即指在这个层面的教育中，学生可以获得所有领域的知识，并通过有目的的计划和讲授使他们获得更广泛和深入的研究。这一层被称为STE@M，而格雷特·雅格曼也认为“集成的STE@M方法对所有级别都将是很好的教育”。第三层为Multidisciplinary（多学科、专业结合）强调学生可以获得特定领域的知识并了解到如何实现相互关联，这一层由STEM和A组成，格雷特·雅格曼解释说，当前的教育趋势表明STEM已经被逐渐确认为核心领域的一个模块，但艺术也呈现出越来越被边缘化的趋势，这是令人感到不安的，因为艺术（人文学科）可以使学生获得更全面的上下文理解方法，因此在这一层的多学科结合方面，应该被认为是最重要也需要从中学教育开始过渡的阶段。第四层被称为Discipline Specific（特定学科）这里强调了Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Mathematics（数学）和Arts（艺术）的学科专业水平，但并不是说其他学科在这里被排除在外，它们仍然应该在上下文中进行讨论，但主要内容是关于相关学科的深度和广度。而且，在金字塔框架这一层级的侧面，格雷特·雅格曼还使用了Silos（通道）这个词，用来强调每一个学科在这里应该被具体划分，而这个层次也是帮助一个人获得专业领域的职业水平与能力的重要一步，因此“特定学科”这层与上一层的中等教育相连接。金字塔框架结构图的最下层称为Content Specific（特定内容），在这一层里，格雷特·雅格曼详细的标注出了“STEAM”每一个领域中的特定内容，比如Science（科学）中涉及的物理学、生物学、化学、地球科学、生物化学等；Technology（技术）中包含的农业、建筑、通信、信息、制造、医疗、电力和能源、生产和运输等；Engineering（工程）涉及的航空航天、建筑、采矿、工业和系统、造船、海军和海洋等；Mathematics（数学）里包含的代数、微积分、通信、数据分析和概率、几何、数字和运算、问题解决、推理和证明等；Arts（艺术学）涉及的教育、历史、哲学、政治、心理学、社会学、神学等……这一层也被她认为是教育中专业实践中最充分的部分，或称为对于了解整个世界来说是重要的基础领域。

这个学科框架具有适应性、基准性和可测量性，适用于所有类型的教育者和学生，而“STEAM”在这里强调的是为了应对迅速变化的全球世界，提供给学生的一种终身职业和学习方式。正如UPES（University with a purpose，美国第一所STEAM认证学校）前校长德隆·卡梅伦（Deron Cameron）所说：“STEAM代表了一种范式的转变，从基于标准化考试分数的传统教育理念，转变为注重学习过程和结果的现代理念。本质上，我们敢于让学生犯错，尝试多种想法，倾听不同的意见，建立一个适用于现实生活的知识库，而不是简单的考试。”^[33]

截止到今天，美国40个州及24个其他国家的3000多名教师已经接受了相关培训，而一些大学也已经开始开设关于STEAM的研究生学位课程。

而另一位同样致力于推动“STEM+A”运动的，是美国罗德岛设计学院（Rhode Island School of Design，简称RISD）前校长，跨界艺术家前田约翰（John Maeda），这位美籍日裔艺术家被称为“学术界乔布斯”，曾获美国设计界最高荣誉——国家设计奖、日本朝日设计奖、德国Raymond Loewy基金会奖、戴姆勒-克莱斯勒设计奖等各类世界设计大奖，而他通过自己的经历和研究发现，艺术有着不同于科学的特殊价值。

前田约翰出生在一个普通的日本家庭，在他的记忆中“艺术”好的孩子并不能获得承认，而他的父母也告诫他说“不要去学什么创新一类的东西”。当他从麻省理工学院毕业后便开始学习设计，而从他进行的各类新媒体艺术实验中，他开始逐渐意识到艺术的特殊价值，并始终无法把艺术与科学真正剥离，他说，“科学帮助人类治愈疾病，解决一切生活上的问题，所以得到了我们更多的关注。而相比之下，艺术通常被认为是‘无用的’东西。但我相信，人们终会发现艺术才是我们希望活得更久更好的原因，而这种发现将成为最伟大的突破。”

正由于格雷特·雅格曼和前田约翰的推动，艺术（Art）在“STEM”中的重要性逐渐被越来越多的人所认识和重视。但二人关于STEM中的艺术（Art）的理解却各自有所侧重，格雷特·雅格曼倡导的“STEAM”中的艺术（Art）包括Language arts（语言艺术）、Musical Arts（音乐）、Physical Arts,（身体艺术）、Fine Arts（美术）、Social/Liberal arts（社会/自由艺术），而前田约翰“STEAM”理论中的Art，则更着重于设计（Design），在他主导的由罗德岛设计学院发起的“STEAM”运动中，提倡把艺术设计放在STEM之中，即Art+Design，并支持在K-20^[34]教育中整合艺术设计（Art+Design），同时建议企业聘请艺术家和设计师推动创新。

这里需要指出的是，无论STEM，还是STEM+A，学习的目标和过程都旨在培养具有科学探究能力、创新意识、批判性思维和信息技术处理能力的人，而此种项目的学习和应用也都强调了不同学科间的互动。

然而“STEAM”运动的开展也并没有那么顺利，在此过程中，2011年12月，美国众议院通过了一项财政预算协议，其中美国国家艺术基金会（National Endowment for the Arts，简称NEA）的财政基金被缩减了6%，美国国家人文基金会（National Endowment for the Humanities）、博物馆服务办公室、美国教育部艺术教育部等预算也分别下降了6%、4%与3.5%。^[35]为此很多学校不得不削减了原有的艺术项目，转而把资金用作科学、数学类课程，以备学生通过考试，但这一决定，引起了很多教育学者的反对，他们纷纷成为“STEAM”行动的支持者，他们开始质疑国会的做法，并提出“STEM”的教育策略固然可以提高学生在科技和数学方面的能力，但这个过程中不应以牺牲艺术作为代价。

因此，很多科学家、数学家和工程师都逐渐意识到艺术对他们取得进步至关重要，他们把从艺术中发现的技能作为一种工具来使用，而这些能力包括：好奇心、想象力、空间思考、不同维度的观察方法、通过作品与他人进行沟通，准确表达意见和有效合作等等。

而事实上，在美国历史上，对于“艺术思维”与艺术重要性的研究早在20世纪60年代就已经展开，1967年由美国哲学家、美学家纳尔逊·古德曼（Nelson Goodman，1906—1998）在哈佛大学成立了“零点计划”（Project Zero）教育研究院。这个研究院旨在通过对艺术学习的研究来提升思维能力。他们提出“科学与艺术的共同源头是思维，科学与艺术的最高形式都是抽象”。“零点计划”的主要项目包括：巧妙的思考（Artful Thinking）即通过艺术的体验来发展学生的创造性思维；思维的文化（Cultures of Thinking）即关注小组和个体的思维过程来提升学习与协作；游戏教学法（Pedagogy of Play）即创建支持和鼓励从游戏中学习的校园文化；因果学习项目（Causal Learning Projects）即研究对因果关系的期待如何影响我们对世界的认知，帮助学生推理复杂现象；创建创新型社区（Creating Communities of Innovation）即通过本地合作来探索教育创新；跨学科和全球学习（Interdisciplinary & Global Studies）即通过跨学科的视角来研究当今世界的热点问题；学习与思维（Learning to Think,Thinking to Learn）即帮助学校来创设鼓励思维学习的校园文化；领导学习（Leading Learning that Matters）即探索适应21世纪学习的教育领导；看得见的学习（Making Learning Visible）即通过文档工具来深化学习；概念理解的教学（Teaching for Understanding）即设计课程、教学及评估以实现学生的深度概念理解；可视化思维（Visible Thinking）即通过可视化的思维常规来培养学生良好的思维习惯。

而在这些内容中的重要一项研究就是关于艺术思维（或称为巧妙的思考Artful Thinking），研究院人员通过大量研究和实践证明，借助艺术的思维方式，学生能在艺术作品和课程之间建立联系，而通过视觉艺术和音乐作品的学习和欣赏，可以增强学生在艺术与其他领域的思维和学习能力。为此，该项研究得出的思维方式分别为推理论证（Reasoning）、探索观点（Exploring Viewpoints）、质疑与调查（Questioning & Investigating）、观察与描述（Observing & Describing）、比较与联系（Comparing & Connecting）、发现复杂性（Finding Complexity）等六种。

可见，艺术并不仅限于我们传统中的认识，它在培养儿童早期的观察力、想象力、创造力、审美能力、记忆能力以及左右脑协调能力等方面具有十分重要的作用，换句话说，艺术具有其他学科所不可替代的作用。

正如梅·杰米森（Mae C.Jemison）^[36]在2002年的一场TED演讲中所说，“科学和艺术本就不是硬币的两面，更不是天平的两端，而是同一种东西的产物。这个‘东西’，就是人类的创造力。”

而中国科学家钱学森生前也曾多次批评中国教育体制中存在的诸多问题。其中，在谈到科学创新思维时，他提出科学工作者应该具备一定的艺术修养，并表示应将二者结合起来。钱学森从自己的亲身体验中认识到，科学工作往往是从一个猜想开始，然后才是科学论证。而这个猜想也正是艺术家的思维方法。他认为“艺术上的修养对科学工作很重要，它开拓了科学家的创新思维。一个具有科学创新能力的人不但要有科学知识，还要具有文化艺术修养，也就是科学要与艺术结合起来。”这就是著名的“钱学森之问”，而这个关于艺术与科学关系的讨论，不仅是中国教育事业发展中的一道艰深的命题，更是需要全世界一同应对的挑战。

几个世纪前，弗朗西斯·培根为艺术下了一个经典的定义，即艺术是人与自然的相乘，但事实上，艺术不仅为表达自然赋予了最美好的感觉，更体现在它参与了人类社会变革和文明的进步，同时，借助想象力和灵感为科学的实证性与理性提供了一次又一次非同凡“想”的启示。如今，科技的发展已经为世界的未来赋予了更多未知的可能，这不但意味着人类通过创造突破了限制自身局限性的壁垒，更有可能在重新研究和“设计”生活的过程中，发现科技革新为人类世界带来的新的美学模式，因此，在第四次工业革命时代下，艺术注定再一次与科技实现融合并反映这些要素，而作为语境创造者，它将体现在STEM+A的教育实践中。

【注释】

[1]Jennifer L.Jolly,Ph.D.The National Defense Education Act,Current STEM Initiative,and the Gifted，spring 2009.vol 32,no 2.

[2]美国为了对抗苏联的Sputnik-1于1958年3月17日发射了地球观测卫星“先锋1号”（Vanguard-1），这是世界上首颗装有太阳能电池的人造卫星。

[3]Space.com

[4]Wayne J.Urban，More Than Science and Sputnik:The National Defense Education Act of 1958，2018.

[5]America 2000:An Education Strategy，1991.

[6]李复新，美国2000年:教育战略评介，课程·教材·教法，1991：9.

[7]K-12即kindergarten through twelfth grade的简写，是指从幼儿园（Kindergarten，通常5～6岁）到十二年级（Grade Twelve，通常17～18岁）教育阶段。通常指美国、英国、澳大利亚、加拿大等国家进行免费教育的阶段，也用作对基础教育阶段的通称。

[8]Rising Above the Gathering Storm:Energizing and Employing America for a Brighter Economic Future，2005.(www.chuimin.cn)

[9]美国“次级抵押贷款危机”（Subprime lending crisis）是一场全国性的金融危机，发生在2007年至2010年之间，导致了2007年12月至2009年6月的美国衰退。这场危机对美国和欧洲经济产生了严重而持久的影响。美国进入深度衰退，在2008年和2009年期间损失了近900万个工作岗位，直到2014年5月，就业人数才逐渐回到2007年12月危机前的水平。（en.wikipedia.org）

[10]InnovationAmerica：BuildingaScience，Technology,Engineering and Math Education Agenda，2007.2.

[11]https://obamawhitehouse.archives.govv

[13]克雷格·巴雷特（Craig Barrett，1939—），英特尔公司首席执行官（Intel Corporation CEO）

[14]乌苏拉·伯恩斯（Ursula Burns，1958—）施乐集团董事长兼首席执行官（XeroxCEO）。

[15]格伦·布里特（Glenn Britt，1949—），美国时代华纳公司首席执行官（Time Warner Inc.CEO）。

[16]安东尼奥·佩雷斯（Antonio Perez，1946—），柯达公司首席执行官（Eastman Kodak Company CEO）。

[17]nextgenscience.org

[18]Federal Science,Technology,Engineering,and Mathematics(STEM）Education 5-Year Strategic Plan，2005.3

[19]Remarks by the President in State of the Union Address，2011.1.25

[20]赵中建.美国STEM教育政策进展.上海：上海世纪出版股份有限公司，201：214.

[21]www.air.org

[22]CHARTING A COURSE FOR SUCCESS:AMERICA’S S T R A T E G Y F O R S T E M EDUCATION 2018.12

[23]引自《中国教育报》2018年10月26日

[24]引自《中国教育报》2018年10月26日

[25]引自《中国教育报》2018年10月26日

[26]引自《中国德育》2018年15期，2018年11月20日

[27]王泽宇.英国持续发力培养创新人才.中国教育新闻网，2018年12月28日

[28]欧洲债务危机（European debt crisis通常也称为欧元区危机或欧洲主权债务危机）是自2009年底以来在欧洲联盟发生的多年债务危机。这场危机产生了严重的不利经济影响和劳动力市场影响，希腊和西班牙等国的失业率高达27%，不仅对整个欧元区，而且对整个欧盟来说，都被指责为经济增长放缓的主要原因。

[29]www.invicta.viat.org.uk

[30]康建朝.芬兰：设立国家级数学与科学教育项目.中国教育报，2018：5.

[31]http://www.sohu.com搜狐教育2018-08-01

[32]上海市史坦默国际科学教育研究中心（简称STEM+研究中心）于2014年底由上海市民政局批准成立，中心工作主要涉及：①开展STEM教育的政策、理论、实践、课题项目研究与成果转化，学术交流与合作，人才培训与资质认定、课程实施与实施的指导等专项工作。②通过引进、改造、开设STEM+项目/课程，发展自愿参与的实验学校，培养具有跨学科整合教学能力的种子教师等。

[33]steamedu.com

[34]K-20:Kindergarten to graduate degree（幼儿园至博士学位）

[35]news.artron.net.雅昌艺术网2011-12-19

[36]梅·杰米森（Mae C.Jemison，1956—），美国工程师、医生和美国宇航局宇航员，第一位在太空旅行的非裔女性，拥有科学、工程、文学和人文学科等九个荣誉博士学位。