STEAM教育对培养21世纪新时代公民的核心素养有重要帮助，随着STEAM教育在中国的发展，越来越多的老师进入到STEAM教育行业，为了帮助大接深入了解STEAM，小小舅在国内外STEAM研究学者的基础上，汇总整理了关于STEAM的若干问题，方便大家的学习。

小小舅整理的问题有：

STEAM是什么

STEAM教育产生的原因

STEAM教育的发展历史

STEAM课程的偏向性

STEAM与STEM的差别

STEAM教育培养的核心素养

STEAM教育的课堂特点

STEAM教育课程开展方式

STEAM目前的教学方式

STEAM的教学模式

STEAM课堂教学模式的共同要素

STEAM教育目前的评价方式

中国国内对STEAM教育的研究

目前STEAM在中国发展中遇到的问题

STEAM教育研究与应用方面国内与国外的差距

STEAM教育的探索方向

STEAM是什么：

STEAM教育是以科学、技术、工程、艺术（人文）、数学等学科知识为核心，整合其它学科形成新的课程，注重实践与真实世界问题的分析和解决，借助于实体或虚拟工具、教具，以培养学生的核心素养为目的，解决21世纪时代高速变革下偏向于工程类的创新创造应用型人才需求的一种教育理念和方法。

 

STEAM教育产生的原因：

20世纪中后期，一方面，美国本土劳动力缺乏 STEM 职业所要求的数学素养、计算机素养和问题解决能力等，致使外国人占据了许多中坚职位；另一方面，随着新兴经济的崛起，优质外国员工流失加速，进一步使得 STEM 劳动力缺口增大。更有调查表明，美国 STEM 人才的数量和质量无法满足行业的需求量， 超过一半的美国雇主难以找到具备高等数学、高等物理、高等化学知识的员工， 美国社会急需大量的年轻人加入 STEM 行列。毕业生的不足与社会的大量需求形成鲜明对比，严重影响到国家在世界范围内的竞争力，这就导致美国不得不大力发展 STEM 教育，随之又发展 STEAM 教育。

STEAM教育的发展历史：

1986年，美国国家科学委员会发表的《本科的科学、数学和工程教育》报告中，就提出了“科学、数学、工程和技术教育集成”的建议，这一建议基本被教育界视为STEM教育的开端。此后，美国陆续出台了相关法案，推动了STEAM教育在美国的发展。STEM教育在发展过程中逐渐融入了艺术、人文、社会等元素，形成了STEAM教育。

STEAM课程的偏向性：

STEAM课程开发偏向于以工程为中心，原因是其起源是美国在 STEM 方面人才供应不足的危机。 STEM 真正强调的是技术和工程，更确切地说，STEM 意味着要在 K-12 阶段提升工程意识，尽管目前的学校教育中也体现了工程教育，但很显然，其重视程度与其在社会中的贡献不成比例。以工程为中心进行 STEAM 课程开发是由工程本身的特点决定的。学生所学的课程都要为 21 世纪技能服务，比如适应性、复杂沟通、社交技能、非常规问题解决、自我管理以及系统思考等技能， 这些技能都能巧妙地体现在工程教育之中。工程本身就属于多学科的综合问题，通常涉及数学、科学、技术、艺术等各个学科，这正是 STEAM 教育开展所需的综合性课程应具备的特征。

STEAM与STEM的差别：

STEM是STEAM的前身，STEM教育在发展过程中逐渐融入了艺术、人文、社会等元素，形成了STEAM教育。需要特别注意的是STEAM中的A 不应只是简单的绘画、学习音乐等艺术元素，还应该加入更多人文和社会元素。事实上，STEAM 教育既强调培养学生的工科思维，也注重学生的艺术素养与人文素养的提升，力图将学生培养成一个完整的人，因为只有这样的人才能真正实现创新的目的。

STEAM教育培养的核心素养：

核心素养就是未来学习者必须具备的关键能力、技能、品质等，而且只有具备了这些关键能力、技能和品质，他们才能更好地生存在那个充满未知的未来，成为一名符合时代需求的创新应用型人才。

核心素养的不同定义有：

1、经合组织 21 世纪学生核心素养体系

大类	小类
互动地使用工具	互动地使用语言、符号和文本
	互动地使用知识和信息
	互动地使用（新）技术
自主行动	在复杂的大环境中行动
	形成并执行个人计划或生活规划
	保护及维护权利、利益、限制与需求
在社会异质团体中互动	与他人建立良好的关系
	团队合作
	管理与解决冲突

2、欧盟终身学习八大素养：

母语交流；

使用外语交流；

数学素养与基本的科学技术素养；

数字素养、学会学习；

社会与公民素养；

主动意识与创业精神；

文化觉识；

文化表达；

另外，批判性思维、创造力等是贯穿于八大核心素养之中的共同能力。

3、美国 21 世纪核心技能：

“3R+7C”

“3R”即为读、写、算的能力；

“7C”则分属三大领域的素养:

学习与创新技能（涉及批判性思考与解决问题能力、沟通与协作能力、创造与革新能力）；

信息、媒体与技术技能（涉及信息素养、媒介素养、信息与通信技术素养）；

生活与职业技能（包括灵活性与适应能力、主动性与自我导向、社交与跨文化交流能力、工作能力与职责、领导力与责任等）。

4、中国学生发展核心素养

分为文化基础、自主发展、社会参与三个方面，综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养，具体细化为人文积淀、人文情怀、审美情趣、理性思维、批判质疑、勇于探索、乐学善学、勤于反思、信息意识、珍爱生命、健全人格、自我管理、社会责任、国家认同、国家理解、劳动意识、问题解决、技术应用等十八个基本要点。

综合来说，小小舅认为STEAM主要培养的核心素养应包括：语言表达素养、团队合作协作素养、学习与创新素养、问题分析解决素养、科技的使用与接纳素养、时代发展的预测素养、正确的价值观和社会责任感。

STEAM教育的课堂特点：

其课堂教学不同于以往事先由教师设计好的、高度结构化的讲授式，而是强调以学习者为中心的、重视科学探究与工程设计的、以实际问题为导向的开放式。

STEAM教育课程开展方式：

 一类是基于项目的STEAM 课程，一类是基于工程的STEAM 课程。这两类课程的共同之处在于，它们都体现了以工程为中心，这就决定了以工程为中心进行 STEAM 课程开发是行之有效的方法。

STEAM目前的教学方式：

在教学方式上，目前国内使用的有探究式学习、合作学习、讲授式学习、自主学习、合作探究式学习、项目式学习、基于问题的学习与基于设计的学习等。

STEAM的教学模式：

1、以工程技术教育为目标的模式APB（Activities, Project- and Problem-Based ）：

美国引路项目（Project Lead the Way, 简称 PLTW） 整合交叉了“ 亲自体验（hands-on）、基于活动、项目和问题（Activities, Project- and Problem-Based ）等教学模式，形成了以工程技术教育为目标 APB教学模式。其教学设计原则包含：（1）整合性STEM 教学的主要目标必须包含数学和（或）科学内容，并关注各学科间的练习；（2）以工程实践或工程设计作为整合性 STEM 教学的现实问题情境；（3）学生需要对工程设计进行论证；（4）强调 21 世纪新技能的培养；（5）以一个需要通过团队合作与交流才能解决的现实问题或项目作为教学情境；（6）展示清晰的整合；（7）保证学生达到单个学科的学习目标；（8）整合的复杂程度需要始终；（9）教学需要与学生已有知识相联系；（10）教学需要展示深刻的、灵活的、与 STEM 课程相关的主题和内容；（11）教学应该与文化或社会相关，并能结合到现实情境中。

2、基于项目的学习模式PBL（Project-Based Learning）：

基于项目（任务）的学习也称专题学习，是让学生通过安排围绕项目的真实学习任务，综合各学科知识，在合作学习的环境下，设计并实施一系列的探究活动，并把探究成果进行表达和交流的教学模式。这种学习主要由基本问题、项目设计、工作计划、项目管理、最终产品和评价反馈六个因素构成。其中，“基本问题”来自于现实生活；本身蕴含的知识是多学科的；有一定深度，值得学习者进行深度探究；难度适宜，学习者有兴趣、有能力进行探究。

而“项目设计”、“工作计划”和“项目管理”这些活动，都是为了促进探究活动的展开。活动的方式丰富多样，个别化学习、小组学习等各种学习方式能够适应各种学习风格，为不同智能特点的学生们提供展示的舞台。另外，活动应具有挑战性，在活动中，学习者们需要应用知识，能够对知识进行记忆和迁移。但需要注意的是，所有活动都是在真实情境中展开，支持学习者进行合作、拓展能力。

基于项目的学习的最终产品，可以是学习结束时学习者学会的知识或技能， 也可以是为解决某问题设计出的方案或成果。在获得最终产品后，举办产品报告会等交流会，能够帮助激发学习动力，分享学习经验和体会。但对于完整的 PBL 来说，最终产品的获得并不是学习的结束。对最终产品和活动过程进行评价并提供反馈，会为学习者的学习带来更多支持。

STEM 教育领域采用的基于项目的学习，一般是以工程项目为主,在课堂流程上，学习中有两个重要的构成部分： 明确的结果和不明确的任务。“明确的结果”可以理解为项目的解决方案；“不明确的任务”指学生需要在实际操作过程中解决一系列可预测与不可预测的问题，不明确的任务允许学生通过运用他们的学科知识，来制定符合结果要求的不同解决方案，从而自由地解决问题，这就要求学生有高度的逻辑思维、问题解决能力和丰富的知识。另外，需要注意的是，“不明确”不代表“无计划”。

基于工程项目的项目学习一般流程为：

工程设计流程（EiE）	步骤阐述
提出问题	l 确定问题 l 确认设计约束（如可用材料的限制） l 考虑所学相关知识
猜想	l 集体讨论设计理念 l 画出设计理念并进行标注
计划	l 选出一个设计理念 l 画出这个设计理念并做标注 l 确定所需材料或条件
制作	l 执行计划，构建设计产品 l 测试产品
改进	l 思考测试结果 l 计划、构建，并测试（经改进的）新设计

3、基于设计的学习模式LBD（Learning by design）：

是针对初中学生的科学学习开发的基于项目的探究式的教学方法。通过设计具有挑战性的情景，让学生在设计中学习科学知识，发展能够解决复杂问题的能力。在这个过程中，学生需要合作交流，设计调查、实施调查、分析数据、得出结论，学习科学方法和科学性的推理，应用他们正在学习的概念和技能。

基于设计的学习具有学科知识的融合性、学习目标的多重性、学生学习的自主性、学习过程的迭代性等特征。

学科知识的融合性是指，在 LBD 中，学习者在解决设计型问题时，需要学习相关的所有知识，包括物理、地理、生物、数学等多学科知识。学习者在解决问题时，会一步步的发现所需要了解的知识；学习目标的多重性是指 LBD 锻炼学生多种能力，包括学习能力、创造能力、批判能力、合作与反思能力、动手操作能力、信息搜集能力等；学生学习的自主性是指学生在任务、问题的驱动下，会不断反思， 不断分享、更新自己的认识。最终成为积极地、自主性很强的问题解决者。例如学生在搜集资料，筛选可用信息进行学习与研究的同时，也在不断分享自己的认识：关于这个主题我知道什么，我还需要学习什么，该去哪儿寻找信息，怎样筛选有用信息等。学习过程的迭代性是指设计与探究过程的迭代循环。从问题到解决方法并不是一个线性的过程，而是几个环节之间的不断循环，以此建构知识、获得有用技能。

4、以科学探究为导向的“5E 学习环”

“5E” 教学模式是美国生物学课程研究所（BSCS）开发出的科学教育领域的教学模式。其宗旨是帮助学生构建科学概念。该教学模式共包括 5 个教学环节，即引入（engage）、探究（explore）、解释（explain）、精致（elaborate）和评价（evaluate），简称 5E 教学模式。

引入：教师首先提供有意义的学习活动，以吸引学生的学习兴趣，激发学生的积极参与。学生要针对教师提供的实物、问题、情境或现象进行思考，联系已有的知识和经验，并暴露出错误概念，这是学习科学概念的重要基础和前提。

探究：在探究环节，学生要针对特定的内容进行探究活动，他们要观察现象、建立事物之间的联系、概括规律、识别变量，这是引入新概念或术语的重要前提。

解释：探究完成后，学生要用自己的语言解释探究结果 , 形成初步解释。然后 , 教师直接给出科学的解释、术语或概念。这是使新概念、过程或方法明确化和可理解化的过程。需要注意的是，教师要使学生在前两个环节的经历与新的解释或概念之间建立联系，而且给出的新概念应简洁、清晰和直接，这就为下一环节是实施做好铺垫。

精致：学生在获得新的概念后，需要利用这些概念尝试解决问题或解释新现象。因此，教师应该为学生提供时间和空间，让他们参与讨论和获取信息，以加强对新概念的理解，这个过程就是新概念不断精致化的过程。

评价：在这一环节中，教师需要观察学生如何应用新的概念和方法来解决问题，并提出开放性的问题来评价学生对新概念或方法的理解和应用情况。同时， 教师还应鼓励学生进行自评和互评。

5、“4C”与“5C1E”教学模式：

“4C”是 联系（connect），建构（construct），反思（contemplate），延续（continue）四个单词的简写，“4C”模式是乐高教育根据皮亚杰“建构主义”、杜威“思维五步”、布鲁纳“发现式教学”等著名教育理论方法，整合形成的教学模式。“4C”教学模式为：

联系环节：联系环节分为“情景创建”和“任务确定”两个步骤。“情景创建”一般以生活展现情境、实物演示情境、图画再现情境、音乐渲染情境、表演体会情境、语言描绘情境等形式创建，目的是激发学生兴趣,集中学生注意力,引发学生好奇心，让学生联系旧知识和经验 ,引出课堂问题。 “任务确定”的目的是清晰明确的确定任务，可以通过语言、文字、图片、实物、音像、动画的方式提出。

建构环节：建构环节主要内容是让学生以个人或小组的形式先对任务进行分析，思考、讨论、设计出解决方案，然后进行搭建验证。在此过程中要求学生养成设计思考的习惯，并动手操作发现实践过程中的问题，并进行解决；教师要巡回指导，注意观察情况，发现问题。

反思环节：反思环节主要进行建构环节过程问题和任务结果的、分析归纳总结，发现知识规律及正确方式方法，形成概念，将知识具体化。可以通过个体、小组、全体的形式，先由学生自由讨论，再由老师引导得出。

延续环节：主要内容为完善任务，任务拓展。应用概念、方法完善先期作品，完成任务(达成目标)或针对能力较强学生提供新知识或新任务，促进学生进行跟深层次的探索。

以贝尔科教集团为代表的本土机器人培训机构在STEAM教育本土化的过程中，将”4C”“联系”部分中的“情景创建”提炼为“导入”环节，保留“任务确定”作为联系环节，并增加“效果评价”环节，形成”5C1E”教学模式：导入（channel），联系（connect），建构（construct），反思（contemplate），延续（continue），效果评价（evaluation）。

效果评价环节：效果评价环节主要进行学生课堂过程的全面讲解与展示，该过程需要学生、家长、老师的共同参与。主要的形式有学生自评、学生互评、老师评价、家长评价、游戏等。该过程不断可以加深学生的学习理解，提高学生的语言表达能力和逻辑能力，也可让家长了解学生的学习效果，促进学生与老师、家长的互动。

STEAM课堂教学模式的共同要素：

在针对STEAM的各种课堂教学模式的梳理总结后，发现这些教学模式所具备的共同要素主要包括：1、真实情景：为学习者营造一个真实的问题情境，以加强所学的知识与技能与真实世界的联系，真实情境具备的不确定性和复杂性，能给予学习者综合应用多学科知识的环境，这与STEAM 教育所强调的面向真实世界的问题的解决相契合。2、关键问题（任务）：对于STEAM 课堂而言，关键问题是一个必不可少的元素，它源自于真实世界， 主要起到两个方面的作用，一是激发学生的学习兴趣；二是为学生提供探究的方向。对于以培养学生真实问题解决能力和设计创造能力为宗旨的STEAM 教育而言， 富有挑战性的真实的关键性问题的生成，起着十分关键性的作用。3、设计、实施和改进方案：科学探究和工程设计的项目式学习，是学生学习STEAM 课程的主要学习方式， 其中大多数学者都认为工程是STEAM 教育的核心。但是，无论是对于科学探究而言， 还是对于工程设计的项目而言，方案的制定都是一个必不可少的环节，它是一个比较具体、详细和可操作的计划，界定了最终的成果是否能够解决真实世界的实际问题。另外，一个可操作、易推广的方案的形成，都需要经历一个设计、实施和改进的过程。4、成果交流展示：STEAM 教育强调的是面向真实世界的实际问题的解决，因而其课堂教学始终是围绕真实世界的问题解决而展开的，可能是一个需要工程设计的难题，也可能是一个需要科学探究的疑问，而这二者在问题解决的同时，都会形成一个最终的成果，这个成果或产品可以是一个可操作、能推广的方案，也可以是一个根据方案制作形成的产品。在展示交流产品后，吸取他人意见建议，不断对产品进行反思、改进。

STEAM教育目前的评价方式：

在 STEM 教育的评价方面，目前没有统一的可供参考的标准，目前使用的评价方式有：

1、以科学、数学、技术等单学科的课程标准为参考；

2、以问题解决能力作为参考的评价体系；

技能过程	（1） 建立并保持 沟通理解	（2）采取适当的行动去 解决问题	（3）建立并保持团队 合作
（A）探索与理解	（A1）发现团队成员的观点和能力	（A2）根据目标发现解决问题需要的协同合作类型	（A3）理解解决问题的角色
（B）示范与规划	（B1）构建一个共享的陈述和协定问题的意义	（B2）识别和描述将要完成的任务	（B3）描述角色和团队组织（沟通协定草案 / 规则）
（C）规划和实施	（C1）就即将采取的行动与团队成员沟通	（C2）制定计划	（C3）遵守协定的规则（如促进其他成员完成自己的任务）
（D）监测和反思	（D1）监测和修订共享的理解	（D2）监测行动的结果并评价问题解决的结果	（D3）监测、提供反 馈并适应团队角色

3、根据课程目标建立评价体系。

国内大多数教师是通过学生作品和课堂观察的方法来评价教学效果的，还没有可量化的教学效果评价方式。评价的方式方法的合理性、科学性，评价主体的多元性、评价过程的持续性等问题，仍需进一步探索。

中国国内对STEAM教育的研究：

2007 年，一篇有关 STEM 教育的文章《全球化时代美国教育的 STEM 战略》，拉开了我国研究 STEM 教育的序幕。该文章从 STEM 的相关法案、政策入手剖析了美国实施 STEM 战略的原因，最终将其归因为美国的哲学传统—实用主义和强烈的危机意识。自此之后，我国对 STEM 教育与 STEAM 教育研究的热度逐年增加。我国当前当前研究主要关注两大类：一类是对美国 STEM 政策、法律、STEM 和 STEAM 的课程与教学、评价体系的引介与分析；另一类主要包括我国中小学 STEM、STEAM 课程与教学的本土化探索。

目前STEAM在中国发展中遇到的问题：

1、对STEAM教育在国家发展中的战略地位认识不足，因此在实践推进中仅局限在少量的创客教育中、非正式教育中，即便走进中小学校园，也未能进入常态的课程与教学；

2、对STEAM概念的理解不清、理论研究极度欠缺，导致实践中出现盲目照搬套用现象等。

3、合格师资极度缺乏，STEAM教育本身具有高度的综合性、实践性、探究性，目前在中小学中从事STEAM教育的老师多为信息技术老师或科学课老师，由于这些老师本身是在分学科模式下培养起来的，受思维和传统教学模式的影响很难掌握STEAM教育精髓，进而很难实施真正意义上的STEAM教育。而属于非正式教育的校外培训机构，由于其老师多数为非教育专业，缺乏基本的教育理论与方法，虽然机构会对老师进行培训，但受老师素质、机构情况、培训人员素养等情况，导致教学效果不明显。

4、市场影响，国内部分公司过于蹭STEAM热度，生拉硬扯、牵强附会，本身其业务与STEAM教育关系不大，但在宣传上打着STEAM的幌子，导致社会对STEAM产生误解，影响STEAM教育的发展。

5、课程五花八门但质量不高：国内的早期STEAM课程大部分是从国外引进，但数量较少，且与国内的教育环境有一些差异。目前国内的STEAM课程来源主要有：在国外引进课程的基础上改进、延伸，校外培训机构与器材公司进行研发，少量由STEAM教育工作者进行研发。研发出的课程多数是为了配合市场的销售行为，另外没有真正理解 STEAM 教育在学生发展核心素养培养以及学业成就提升方面的重要影响和促进作用，因而既无法与国家必修课程融合拓展，促进学生科学类课程的学习，更无法通过对课程进行跨学科整合，尤其是科技类课程与人文艺术类课程的整合，导致课程内容单一、分裂，缺乏体系性，融入的STEAM理念太少，课程质量不高。

6、缺乏评价方式：STEAM 教育是融合了多学科的超学科教育，其培养目标是培养具有核心素养的综合性人才，其项目化的学习方式决定了，不能够用单一的方式来评价学生的学习效果，如何直观的、用可量化的方式来评价，展示学生的学习效果，成了让STEAM教育成为学校正式课程的牵制。

STEAM教育研究与应用方面国内与国外的差距：

目前我国 STEAM 教育的课堂教学研究与国外的相关研究、应用水平相距甚远。形成差距的原因可能源于以下方面：一是我国的 STEAM 教育起步的时间相较于国外晚了几十年，处于引介学习阶段；二是我国的 STEAM 教育理论研究和实践有一定的脱节。一方面，理论研究者更多着力于引介、探讨STEAM 相关的政策、特点等。这些工作当然有着非常重要的价值， 但如果未能聚焦实践中产生的问题进行实证性研究，并在此基础上进行理论思考与建构，将永远无法完成理论为实践服务的任务。另一方面，正如我们的调研结果所显示的那样，很多实践工作者热情于应用，但由于缺乏先进的理念引导和实践指导，甚至在对理念不甚了解、只是知道 STEAM 名称的情况下，就急于求成地“应用”，结果就是课堂似乎很热闹，但学生的获得感和真实的发展却未见增长。反观国外的 STEAM 教育研究，大多是采用理论研究者与实践工作者相互合作的方式进行，使得研究与实践不断相互促进、发展。

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