作为强调科学、技术、工程及数学教学的STEM教育的升级，STEAM教育理念突出了艺术与STEM教育的整合。STEAM理念是人们基于对如何处理科学与人文、艺术与创新进行实践反思后提出的，它符合我国当前教育理念革新、课程改革和人才培养主旨。STEAM蕴含跨学科思想，强调在问题解决中培养创新思维，弥补了传统教育的缺陷。

华南理工大学附属实验学校通过营造符合STEAM教育理念的文化氛围、重构趣味第二课堂、开展科技活动等途径，初步培养小学生的科学素养、技术素养、工程素养、艺术素养以及数学素养，从而为创新型人才培养奠定基础。

【关键词】STEAM教育；科学素养；艺术素养

 

科学在于认识世界，解释自然界的客观规律，技术和工程则是在尊重自然规律的基础上改造世界，实现对自然界的控制和利用，解决社会发展过程中遇到的难题。为保持在科技创新领域的优势，美国在20世纪90年代将学生在科学(science)、技术(technology)、工程(engineering)、数学(mathematics)学科方面的系统培养(四门学科合称为STEM)质量作为衡量教育绩效的重要指标之一，并建立了较完善的培养体系。随着STEM教育的深入开展，人们越来越认识到艺术等人文素养在STEM教育中的重要作用，并将艺术(arts)融入STEM教育中，形成STEAM教育潮流。STEAM教育强调科学、工程、技术、数学与艺术的整合，打破了原有的学科界限；注重学生体验学习活动的过程；注重引导学生运用技能解决实际生活中的问题。因此，STEAM教育能增强学生的动手能力和实践能力，有助于激发学生的创新思维。

 

近年来，在创新人才培养背景下，创客教育及STEAM教育在我国校园内日益火爆。但是在这种火爆局面背后也暗藏着不遵循教育规律的弊端，如出现了一窝蜂让学生学习开源电路板、3D打印、机器人等现象，很多科技课程过分关注技术的形式化酷炫，缺乏科学的教育教学设计，缺乏将基础性学科知识融合的实践探究。对此，笔者结合华南理工大学附属实验学校基于STEAM教育理念进行的实践探索，从课堂教学内容设计、教学实践以及课外活动等方面分析如何更好地提高学生的科学素养和人文素养，培养学生的逻辑思维能力、动手能力和创新能力。

一、整合视角下重塑学校办学理念

华南理工大学附属实验学校基于新世纪新起点，在挖掘优质资源、梳理文化积淀、展望未来发展的基础上提出“明理至善”的办学理念，其主要内容如图1所示。

图1 华南理工大学附属实验学校办学理念

 

学校地处华南理工大学校园内，学生深受大学科技环境和人文环境的熏陶。70％的学生是大学教职工子女，有着良好的家庭教育背景，他们在父母的影响下形成了理性、严谨的作风。在办学过程中，学校也充分利用大学各种资源，在科学探究、自主创新方面有着得天独厚的优势。在“明理至善”办学理念的引领下，学校在全校范围内树立人人爱科学、学科学、用科学、探究科学的意识，指导学生用科学的标准来判断是非，尊重客观事实，引导学生树立科学信念。同时，学校着力培养学生的审美能力和人文素养，使学生在校园中感受美、享受美，在潜移默化中培养学生的审美意识。

二、营造STEAM教育文化氛围

（一）打造校园文化景观，创设良好环境在“明理至善”理念指导下，学校对校园物质文化进行了整体设计，以充分发挥校园文化环境对学生的影响。例如，学校每年定期更新楼层间墙壁上的科技发展成果，介绍科技创新突出人物；定期更新至善主题活动以及感动校园十大人物教师系列和学生系列介绍，介绍优秀校友事迹，力争做到每面墙壁都会说话。学校还建立了科学求真室、跆拳道室、音乐室、美术室、陶艺室、信息技术室、创客室、车模室、航模室等特色功能教室，室内布置充满学科特色。丰富的校园文化设施为开展各类主题活动提供了良好的环境和场地支持，也让学生从中体验到快乐。

 

（二）开展各种主题活动，为STEAM教育拓宽思路

学校每学年开展以“知书达理，春蕾含香”为主题的书香节活动，引导学生通过阅读书籍拓宽人文视野；开展“启智求真，放飞梦想”科智节活动，营造热爱科学、崇尚科学的良好氛围，培养学生积极探索、勇于创新的精神，增强其动脑动手的创新实践能力；开展以“通文达艺，和美快乐”为主题的艺术节活动，让学生在活动中欣赏美、感受美、享受美，为师生提供才艺展示舞台，促进师生素养全面发展；开展以“朝气蓬勃，阳光健康”为主题的体育节活动，培养班队的健康意识、竞争意识和合作交流能力，激发学生自觉锻炼热情，弘扬学生体育特长，促进学生阳光、健康发展。在这些主题活动之余，学校还顺应当今时代发展形势，开展创客活动，如小机器人科技创意、建筑模型大赛等，让学生在活动中感受真、善、美。

 

（三）联合大学社团，注入新鲜活力得益于周围丰富的大学科技资源，学校与华南理工大学校内大学生社团建立合作关系，定期邀请大学生志愿者社团进校园，如艺术类的音乐、美术、瑜伽等社团，体育类的舞蹈、自行车、乒乓球、羽毛球、棒球、高尔夫球、跆拳道等各种协会，科学与科技类的低碳环保组、波浪能发电小组、冷暖发电组等。这些大学社团走进小学，不仅给学生带来新颖的知识，还给他们提供了动手实践、参与体验的机会。例如，魔方爱好者协会成员给学生介绍魔方知识后，让学生动手组拼魔方，在组拼的过程中训练了学生的反应能力、记忆能力和心智；青年励志传播协会则让学生通过亲身体验和动手去做，初步学习和掌握电工程、力工程的基础知识。在科技节上，《星球大战——原力觉醒》电影中的机器人BB8走进校园，志愿者耐心地教学生控制BB8机器人，并向学生讲解BB8的工作原理，使学生可以自己动手操作，控制机器人翻转、跑步、走动等各种动作，领略科技的魅力。

 

浓郁的STEAM教育文化氛围以及丰富多彩的校园活动，让学生有机会真正动手、用心体验，尝试解决一些实际问题，由此切实提升了学生的科学知识、数学思维、工程基础、艺术能力和使用科学技术的能力，深化了“明理至善”的办学理念。

三、学校推进STEAM教育实践途径

（一）打造校本化特色明理课堂，注重学科知识间的交叉融合

科学教育在很大程度上契合儒家文化推崇的“格物致知”学习精神。为此，学校打造校本化明理课堂教学模式，以学生学习为中心，以“问题一悟理一问题”为主线，以获得成功的喜悦为动力，使学生通过“致知”而获得“智慧”，达到“至善”的课堂教学。“问题一悟理一问题”的主线，是学生在自主探索或教师引导探索下，使学习沿着“发现问题一解决问题—悟出道理一产生新的问题”的路径不断循环向上的过程。校本化明理课堂将学习内容与现实相关联，让学生自己动手完成他们感兴趣并且与其生活相关的项目，从过程中学习各种学科和跨学科的知识。以校本课程“大自然的温室效应”为例，教师采用“驱动(创设情境、激发兴趣)一启发(提示回忆、启发感受)一探究(小组合作、探究学习)一解释(归纳小结、分析明理)一应用(学以致用、人文渗透)”的教学模式。第一，情境驱动，通过情境激发学生对温室效应问题的学习兴趣。第二，启发学生从生活现象中回忆相关情境并提出问题，如气候为什么会变暖、温室气体从哪里来、温室气体是怎样影响气温变化的、全球气候变暖给地球带来了什么样的后果、在生活中应当采取什么措施去解决存在的问题等。第三，小组探究。学生自己查阅资料，动手设计、操作实验。第四，利用探究学习成果，解释问题。第五，归纳小结，总结温室效应产生的原因及解决策略。第六，应用知识，讨论生活中可以减少温室效应的做法。在问题解决后，教师给学生展示人与自然和谐相处的美好场景，激发学生将所学知识付诸于实践的动力。在这个过程中，教师让学生主动观察并思考科学现象，运用技术和工程知识去探究科学原理，利用实验操作技术获得实验数据，运用数学工具达成对实验数据的分析，最终完成对实验现象的分析和解释。在整个课堂教学中，STEAM教育理念贯穿其中，教学过程一气呵成，学生不仅获得了知识技能，更获得了情感熏陶和学以致用的能力，进而提高自身综合素养和创新思维能力。

 

（二）重构趣味性第二科学课堂，着重STEAM教育实践操作

STEAM教育要基于教学分析结果，对学习情境进行设计，使学习问题能够与真实学习情境相融合，不处于分离或勉强合成的状态。以第二课堂趣味种植为例，其中一个课题内容是在母亲节来临之际，学生用树叶制作精美的贴画并写上对妈妈的祝福和感谢，将之作为礼物赠送给妈妈。教师引导学生动手将采集的树叶通过裁剪、拼接、画图等活动完成创作，学生在创作的过程中认真而专注，饱含真情，体验到母爱的伟大。完成的作品中，有用树叶制作的美丽、大方、知性的女子形象，那是孩子心中妈妈的样子；有运用树叶和花做成水壶浇灌盛开的花丛，寓意妈妈是辛勤的养育者，养育着自己如花儿般幸福成长。

 

同时，教师在教学内容中融入了植物光合作用与呼吸作用的科学知识。学生了解植物光合作用与呼吸作用原理后，运用氧气传感器、二氧化碳传感器、数据采集器等蕴含高科技的实验仪器，将喜阴和喜阳植物分别对照做实验，通过数据采集器收集数据，分析比较适合不同类型植物的生长条件和光照条件，从而为合理种植植物以及园艺美化提供经验支持。在这个过程中，学生学会利用先进实验仪器验证自己的想法，同时将所得到的结论和数据运用到具体的种植情境中，有利于培养自身的综合分析能力。

 

（三）组织学生参加科技比赛，培养STEAM综合素养

STEAM综合素养的提升不能仅靠单一的课堂教学，而要基于项目、围绕问题来开展，学生自主探究和动手体验是STEAM教育实践的核心。同时，基于案例的模仿、探究是开展STEAM教育的重要途径，因为案例融合了必要的知识与技能、渗透了面向现实问题解决的方法与过程，为学生的创新意识培养和创新能力发展搭建了必要的脚手架。

 

案例1：建筑模型科技活动，为校园生活增添凝固的艺术

建筑模型是一种以三维立体形式，采用纸、木材、塑料等多种材料，利用机械和手工技术，形象具体地表现出建筑设计思想和效果的模型。华南理工大学附属实验学校在开展建筑模型科技活动中突出了STEAM素养的培养。在科学方面，强调了建筑模型设计的科学性。建筑构造是研究建筑物各组成构件及其节点的构造技术，是保证建筑物具有良好功能并满足安全、美观、实用的重要技术环节，建筑模型整体设计要具有科学性、合理性和整体性。

建筑模型设计者需要按照建设任务，事先想好施工过程和使用过程中所存在或可能发生的问题，拟定好解决这些问题的办法、方案，用图纸和文件表达出来。学生通过动手设计、组装来充分锻炼其工程和技术素养。学生设计好之后，就要使用剪刀、胶水、刀具、打磨刀等工具将分散的材料拼组，在前期设计、后期搭建组装过程中，他们的工程性和技术性能力得到了很好的训练。

设计、修改建筑模型的过程也是培养学生艺术审美的过程。因为人类建筑是艺术的表现形式之一，如建筑模型的美观性、色彩的搭配都含有艺术的影子。此外，在设计建筑模型图的时候需要用到数学，在设计建筑结构时，尺寸的大小、结构的长短都要求有一定的数学功底做基础。

 

青少年建筑模型活动是一项具有综合性和创造性的实践活动，对促进青少年各种能力的发展起到了明显的作用。学生在制作建筑模型过程中培养了整体意识，他们的动手实践能力、科学设计、审美能力、工程与技术素养也都得到了很好地提升。

 

案例2：机器人编程装上科技马达，助力科技思想奔跑

 

STEAM教育是对基于标准化考试的传统教育理念的转型，它代表着一种现代的教育哲学，更注重学习过程，而不是学习结果。华南理工大学附属实验学校开展的机器人编程活动，通过让学生动手制作机器入、操作机器人编程和参加机器人竞赛来培养他们的综合素养。学生先对机器人的构造进行了解和学习，在此基础上对机器人进行组装和拼接，掌握机器人操作的基本方法。当学生能够操作机器人后，还可以通过改装、设计来创造新的机器人。学生还可以通过程序修饰机器人，使机器人更加精细、有力、高速。在机器人竞赛过程中，学生不仅在个人技术方面得到提升，还能够在与同学比赛过程中获得一种情感的体验，激发学生参与机器人制作的热情。在实际生活中，学生可利用伺服马达上连接的主构架制作遥控扫地机器人、用簸箕和扫帚清扫垃圾的机器人。

 

案例3：3D打印技术融入校园活动，打印五彩缤纷童年

 

学校邀请华南理工大学3D打印社团走进校园，在第二课堂上给学生展示3D打印产品、讲解3D打印技术，让学生亲自设计图案并打印制作。通过自己的设计和想象，有的学生打印出了高科技的花瓶，有的打印出了栩栩如生的小花狗，有的设计了广州的“小蛮腰”形状并打印出“迷你型小蛮腰”，还有的打印出五彩缤纷的玫瑰花??学生利用3D打印技术将自己脑海中无形的想法转化为可触摸、可视化的物体，将之作为小礼物赠送给老师和同学，分享创作的快乐。在科学艺术节上，学校将刻有“华南理工大学附属实验学校201 4—201 5科学艺术节优秀班集体”的3D打印奖章奖励给优秀班级。3D打印技术走近学生，走进班级，为学校文化活动增添了一道亮丽的风景。

四、开展STEAM教育的未来展望

利用STEAM教育培养跨学科思维方式，重要的是要在课堂学习之余多给学生一些时间和机会，让他们去实践。推进STEAM教育，需要不断完善以下几方面工作。

（一）完善STEAM教育环境氛围营造

环境氛围营造要与STEAM教育功能相适应，不同类型以及不同功能区域实践空间的环境设计要有不同的侧重点，既要满足教育功能的需要，也要满足人的视觉和情感需要。华南理工大学附属实验学校将成立STEAM教育工作室，配备STEAM教育所需的实验工具和各项器材，同时与华南理工大学科技学院进行深度合作，在智能机器人教学、科技教育普及、各类手工制作、飞行数码摄影等方面开展全方位的科技教育及科普活动，使科技教育领衔学校特色发展。

（二）建立并培训STEAM教育导师团队

STEAM教育需要全社会的参与合作。对此，学校应加强对教师跨学科素养的培训，同时加强STEAM教育理论与实践方面的前瞻性研究；政府要制订有关跨学科综合素质教育发展的政策，引导STEAM教育的推广和实践。学校可以在分析自身优势的基础上联合周边高校资源，如热心的学生家长、大学生志愿者、科技研究所、科研单位等，把这些力量引入STEAM教育活动中。

（三）拓宽STEAM教育的深度和广度

STEAM教育要回归真实世界，让学生在关注自己和他人需要的过程中，从亲近与探索自然、体验与融入社会、认识与完善自我等多个主题领域寻找创意设计的灵感，从而创作各种蕴含现实社会意义和文化内涵，与科学、艺术、生活等多领域场景无缝衔接的互动媒体作品，理解问题解决的真谛——从生活中来再到生活中去。

 

学校STEAM教育特色的形成需要有一定时间，需要将其作为一项常规的文化活动和特色活动坚持下去。因此，学校的特色发展需要立足现实，开展长远性的活动，同时将STEAM文化融入校园文化建设，在校园的方方面面体现STEAM教育文化，引导全体教师、学生和家长将这种科学的精神融入自己的工作和生活。

  

参考文献：

[1]余胜泉，胡翔．STEM教育理念与跨学科整合模式[J]．开放教育研究，2015(4)：13—22

[2]王旭卿．面向STEM教育的创客教育模式研究[J]．中国电化教育，2015(8)：36—41

[3]美国的“素质教育”一STEM及其背后的文化风潮[EB／0L].(2015-03-04)[2016-08—12]．http://learning.sohu.com/20150304/n409324725.shtml

[4]刘秀丰．教育创客空间建设与教育创客培养计划[J]．创新人才教育，2015(Z)：75—78．

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