跨学科视野下“工匠型”创新人才的培养策略——基于美国STEAM教育活动设计的启示
2017-01-18 MOOC
本文由《远程教育杂志》授权发布
作者：赵慧臣、周昱希、李彦奇、刘亚同、文洁
摘要
创新人才尤其是“工匠型”创新人才的培养，需要不同学科的支持。作为科学、技术、工程、艺术和数学等多学科交叉的教育活动，美国STEAM教育注重活动设计，其要素包括作为学习场所的教室和社区、提供服务支持的教育者、发挥创造性的学生、不断优化的课程设置、面向生活世界的主题以及支持实践活动的环境。在STEAM教育活动设计中，学生在准备阶段选择所需的工具与资源，在实施阶段自主完成活动任务，在改进阶段探索中培养创新能力，在反思阶段巩固和完善自身的认知结构。为提高教育活动设计水平，美国STEAM教育提供面向教育工作者、面向社会人员和面向项目的培训认证。针对我国教育的现状，借鉴美国STEAM教育活动的经验，应做到：立足教育综合改革，把握STEAM教育的目标；多方协同参与，共同开展STEAM教育；强化师资队伍的培训认证，支持STEAM教学；构建满足社会需求跨学科的课程，形成优质教学资源；发挥信息技术支持，优化STEAM的教学过程；以实际问题为导向，提升学生的创新能力；支持创业创新教育，发挥STEAM教育的价值。
关键词：STEAM教育；活动设计；创新能力；培训认证；创新人才；工匠型人才
一、引言
推动大众创业、万众创新，增强经济发展新动力，其关键是高水平的创新教育与培养一大批“工匠型”创新人才。STEAM教育融合了Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Arts（艺术）与Maths（数学）五门学科，将独立、分散的学科通过项目或主题活动等形式结合起来，促进学生培养从应试能力转向全面发展的综合素质提升，引导学生适应不断发展的全球化社会。例如，为提升国际竞争力，美国建立了STEAM教育中学，重点培养未来在科学、技术、工程领域发展的学生[1]。STEAM教育的应用已经从P（Preschool）K（Kindergarten）-12、大学拓展到博物馆、课外项目和痴呆病人的康复等领域中。
自2012年以来，国内相关研究主要集中在STEAM教育的概念辨析、课程研究、教学模式及实施案例等方面。其中，杨晓哲等将STEAM教育与创客教育在概念起源、教育目标、教育内容、教育过程和师生关系的异同等方面进行了对比，揭示了两者在课程设置、评价体系、资源整合和师生能力等方面面临的问题与挑战[2]。李小涛等探究了STEAM教育的来源、目的、课程及特点等，揭示了从STEAM教育到创客教育的转变过程[3]。王娟等从搭建平台、开展项目、拓展领域、研发产品四个方面研究STEAM教育应用现状，提出了“一个中心"、“两种机制”、“三种资源库"、“四种技术和用户”的STEAM教育应用创新路径[4]。傅骞等在比较STEAM教育和创客教育起源和发展的基础上，发现创客教育对STEAM教育具有优化作用[5]。
整体而言，国内研究已经借鉴发达国家STEAM教育的经验，分析了STEAM教育的背景特点、目标取向以及实施现状，但对其教育活动设计的研究相对薄弱。因此，本文特分析以美国为代表的STEAM教育活动设计的特点，从而为我国STEAM教育活动设计提供理论参考和实践借鉴。
二、美国STEAM教育活动设计的概况
STEAM教育基于数学元素，通过工程与艺术来解释科学与技术（STEAM=Science & Technology in terpreted through Engineering & Arts，all based in Mathematics elements）[6]，它充分体现了主要学科领域与现实世界的联系。STEAM教育注重让学生通过实践完成感兴趣的、与现实生活相关的实践项目，在把握运用知识的时机和方法的基础上，以创新产品与方案的形式服务社会。
（一）STEAM教育注重活动设计
STEAM教育采用跨学科的方法融会贯通科学、技术、工程、艺术和数学五大领域，注重学习内容与现实世界的联系，引导学生通过协作和实践的学习方式形成终身学习的能力和意识，以适应快速发展的社会生活和专业领域。
在STEAM教育中，科学是认识世界、解释自然界的客观规律，主要解决自然现象“是什么”、“为什么”的问题；工程与技术则是被人们用来改造世界，满足社会需求，回答在社会实践中“做什么”、“怎么做”的问题；艺术则被人们以美好的形式丰富世界，更好满足审美的需求，回答社会实践中“如何做得更好”的问题；数学则是科学、工程、艺术和技术发展的基石[7]。
（二）STEAM教育活动设计的特点
STEAM教育以培养具有跨学科思维能力的创新型人才为目标，融合了“做中学”、建构主义、体验式教学等教学模式，具有现实问题导向、跨学科学习、团体协作实施和社会服务支持等特点。STEAM教育以课程整合的理念设计教育活动，支持学生以跨学科的方式认识世界，以综合创新的形式改造世界，从而培养学生解决问题的创新能力[8]。STEAM教育主要采用基于项目的学习、基于问题的学习为主要教学方式，让学生通过团队合作来完成项目实践或者解决生活中所遇到的问题。
（三）STEAM教育活动设计的依据
为了整合STEAM研究的成果，美国STEAM教育学者Georgette Yakman及其团队建立STEAM教育框架，以便研究成果的推广。从结构上来看，STEAM教育为五层的“金字塔”状，形成了从具体到抽象的框架，如图1所示[9]。
其一，金字塔最顶层主要表明，STEAM教育是一项终身性、整体性（Life-long Holistic）的教育系统，而不是阶段性的、分散式的学习活动。日新月异的信息技术将教育与生活、社会紧密的连接起来，终身教育理念已经深入大众。STEAM教育的最终目标为培养学生终身学习的能力和意识，使其适应不断发展的社会需求。
其二，金字塔第二层STE@M，可以作为综合层级（Multidisciplinary Level）。该层级强调STEAM教育在科学、技术、工程、艺术与数学等跨学科视角下，以协作与实践方式发现问题和解决问题。STEAM教育引导学生以数学知识与逻辑知识和思维方法为基础，通过工程与艺术来促进科学和技术的应用。例如，对于基础教育阶段的学生来说，科学知识比较抽象难懂。教师通过艺术方式将抽象知识形象化，这有助于提升学生的学习兴趣和创新能力。
其三，金字塔第三层是“STEM+A”，主要强调艺术的渗透。对于STEAM教育来讲，艺术（Arts）A代表超越美学的一系列广泛的艺术，不仅仅指狭义层面的艺术，还涵盖美（Fine）、语言（Language）、人文（Liberal）、形体（Physical）等内容[10]。
视觉艺术、音乐、美学等课程能够培养学生的创造力，可以帮助他们在科学、技术、工程和数学等领域做得更好。具体包括：（1）通过沟通交流、语言艺术来分享知识；（2）如何应用手工艺术和形体艺术知识；（3）通过美学艺术（Fine Arts）更好了解过去与现在的文化和审美观；（4）将音乐艺术（Musical Arts）有情感和韵律地运用于数学、物理学、生物学以及通俗语言中；（5）运用人文艺术了解社会学的发展、人性和道德。
由艺术家和教育家转变为STEAM爱好者的Ruth认为，艺术活动可以发展学生的长处，增强学生的学习动机，为不同类型的学生提供更多样化的学习机会[11]。例如，软件设计师需要知道什么样的界面设计会吸引客户，以便更好满足时常需要和社会需求。
其四，金字塔的第四层为特定学科层级（Discipline Specific Level），主要针对科学、技术、工程、艺术和数学等基本的课程设置，更深入探讨不同领域内容的学科。在改层级上，学生可以获得职业和兴趣的相关专业知识，培养一种“工匠型”的专注精神。
其五，金字塔的具体内容层级（Content Specific Level）体现了具有科学、技术、工程、艺术和数学等学科特点的课程内容。这些学科内容能够详细地体现各学科之间的差异，学生可以借此发现不同学科知识之间的区别与联系，增强自身的跨学科思维能力和综合应用多学科知识解决问题的能力。
以STEAM视角去理解教育活动，教师不能仅仅关注能阐明不同学科之间的知识关联，还要通过跨学科的方式提供灵活的、具有针对性的教育活动。STEAM教育框架为语言艺术、社会科学以及教育部门提供了规范的教学参考，为STEAM教育活动提供了重要依据。
三、美国STEAM教育活动要素的设计
为更好引导学生开展创造性的学习活动，STEAM教育活动要素比较丰富，主要包括作为学习场所的教室和社区、提供服务支持的教育者、发挥创造性的学生、不断优化的课程设置、面向生活世界的主题、支持实践活动的环境。
（一）作为学习场所的教室和社区
为了支持学生做有创造性的活动，合作被人们视为在STEAM教育中教师和学生的基本技能。为锻炼合作能力，STEAM教育提供了多种方式。其中，学习场所可以帮助学生在提升技能的同时，更深刻理解团队合作的重要性。教室里的STEAM教育项目可大可小，可以连接其他项目或独立存在。在理想情况下，它们应该具有共同的主题，有利于学生将所学知识和相关项目（主题）联系起来。
STEAM教育提倡学校和社区之间需要建立合作关系。在那些由社区提供支持的STEAM项目中，教育工作者、各级各类的学生和家长具有较高的参与记录，这有助于提高项目可持续性。社区可以增加STEAM教育中社会文化的融入渗透。此时，家长参与STEAM教育的积极性和贡献不断增长。
（二）提供支持服务的教育者
STEAM教育需要不同教师相互配合，共同引导学生完成学习主题。在STEAM教育中，教育者提供多元化的支持服务，更多是教学设计者、活动组织者和学习引导者。
教育者以引人入胜的方法引导学生通过协作的方式交流思想。STEAM教育者使各地的不同学生了解自己以及在团队中如何工作，引导他们学习地理和体育、音乐和艺术等作品，从而超越在本地社区的经验，获得对现实世界的新看法。在大多数情况下，教育工作者独立安排自己的工作时间和主题，也存在不同学科专业的教育者共同教授交叉的学科内容的情况。
教育者根据学生所需的基本概念和技能，设计符合学生需要主题，以满足不同类型学生的学习需求。个别教育工作者转变课程结构，并与共同的主题联系在一起，使其成为STEAM教育的组成部分。教育者通过协作的方式交流思想，对于突发情况有相应的准备，并且作了富有成效的时间规划。
（三）发挥学生的创造性
在STEAM教育中，学生需要不断地评估自身的兴趣点、经验和才能，通过基于现实的项目，在深度和广度上应用跨学科的知识和技能。当向学生展示如何创建合作团队以及在开展基于现实的学习时，以下五个方面值得注意[12]：（1）学生可以运用跨学科的知识和技术来支持他们的工作，当涉及相关活动时，能够回顾所学概念并作更深入的理解。（2）学生识别和尊重自己和他人的不同技能，在融入团队的过程中学会怎样做好自身角色，并不断帮助成员学习如何完成项目、服务社会。（3）学生能够更自然地通过团队合作来解决那些被当作主体报道的冲突和话题。（4）学生期待STEAM教育活动，并且采取更多措施和努力做准备。（5）参与者和同伴能够感觉到更多的团队认同和自豪感，实现从ME（个体的学生）到WE（社会的参与者）的转变。
（四）不断优化的课程设置
STEAM课程通常需要及时根据生活中的发现与发明更新内容，为学生提供多样化的技能和职业选择机会。STEAM课程应该适合于不同年级、不同学习风格的学生，以满足他们的个别化学习需要。
STEAM教育通过网络虚拟社区为成员提供了优质的课程方案，具体包括STEAM教育理论、STEAM教育项目创建、STEAM虚拟训练以及STEAM虚拟认证等多个逐渐丰富的层次[13]。相对于传统课程，STEAM教育在线课程可以根据社会的不断发展进行实时更新。不断增加的STEAM教育在线课程，需要相关领域专家的审查。
在网络环境中，教育工作者不断更新课程计划模板。课程计划模板对教育者以跨学科的方式来开展教学具有很大帮助。教育工作者可以借此理解如何构建STEAM课程计划，并帮助相关的教育专家和学科教师创造更标准化的、生活化的STEAM课程。丰富的、多样化的课程计划被发送至网络中供师生挑选，从而构建面向学生个性化学习的STEAM课程体系成为可能。不断优化的STEAM课程，使不同类型的学生从本地和全球的团队互动中获得支持，以便实现更加针对现实问题的发现和创新。
（五）面向生活世界的主题
为了培养创新型与“工匠型”人才，STEAM教育强调紧密联系现实生活，以相关主题活动为主要教学方式，支持学生通过综合跨学科的知识来形成解决问题的方案（产品），同时培养了他们的合作能力、协作能力、沟通交流能力以及专注精神。
在不断变化的现实世界中，丰富的实践经历对于STEAM学生的成功非常必要。STEAM教育形成丰富的面向生活世界的主题，如，力量与能力、要素与过程、生命与运动、传输、交流、音乐和发明等。通过学习以及完成主题活动的过程，学生既可以将主题与个人行为、个人能力、个人信念联系起来，又能够将活动主题与社会生活联系起来。
（六）支持实践活动的环境
作为实践平台与开放空间，STEAM实验室非常重要。STEAM实验室可以支持学生基于现实生活进行创作，帮助学生创造符合社会需求的作品。学校应该具备用来创建作品的STEAM房间、具有相应的教育技术实验室和存储机器人等技术设备的干净房间以及3D打印机等。学生可以在支持实践活动环境中通过相关工具专心致志地进行创作。
四、美国STEAM教育活动流程的设计
相对于传统的教育活动，STEAM教学以学生为中心。教师不仅告诉学生怎么做，而且引导学生在体验实践中解决实际问题的过程，在不断探索的过程中提升创新能力。STEAM教师需要科学安排教育活动过程，即要做什么？用什么？做以及达到怎样的效果等。根据图2的教学过程卡片[14]，STEAM教育活动设计主要分为四个部分（按照顺时针展开），具体包括准备阶段（学生选择所需工具与资源）、实施阶段（学生自主完成活动任务）、改进阶段（学生在探索中培养创新能力）、反思阶段（巩固和完善学生的认知结构）。
（一）准备阶段：学生选择所需工具与资源
STEAM教育的工具与资源主要包括要素、素材和设备等。学生根据STEAM教育的活动主题，查阅相关资料和信息，选择完成该活动所需的技术设备、材料和素材等。准备阶段实质上是学生综合运用所学知识，在分析、选择、设计等基础上挑选所需材料与相应技术工具的阶段。该阶段由学生独立完成，主要用于培养他们的逻辑判断能力、资源选择能力以及自主思考能力。
（二）实施阶段：学生自主完成活动任务
施阶段涵盖STEAM教育中的技术（T）和工程（E）。在此阶段，学生应该思考，运用知识和设备材料做些什么（What I did）？以及应达到的效果是什么（What was the result）？在该阶段，学生通过不断探索、实验及动手实践，综合运用科学、技术、工程、艺术和数学等知识来解决当前生活和社会所面临的问题，完成STEAM教育的主题活动。实施阶段主要用于提升学生的主观能动性，以培养他们的知识应用能力以及探索创新能力等。
（三）改进阶段：学生在探索中培养创新能力
除了填写相关的个人信息和主题信息外，改进阶段要求学生填写改善活动的建议，即怎样设计才能促进活动的可持续性、有效性以及更好地吸引合作者的积极参与。教师可以在网络平台上提供视频资源，引导学生查找资料，帮助学生解惑。该阶段用于培养学生的批判性思维能力和创新能力。
（四）反思阶段：学生巩固和完善认知结构
尽管STEAM注重创新成果的产生，但是更关注学生的发展。在反思阶段，学生反思学习活动的全过程：学到了什么（What I learned）？对于知识自己有什么新的看法（What I thought aboutit）？以及觉得最有趣的点在哪里（Most interesting point）？通过反思，学生不但巩固了所学知识，优化了认知结构，而且拓展并生成了的新知识。反思阶段主要用于培养学生的反思能力与批判性思维能力。
STEAM教育活动借鉴学科融合与联系的观念，不以传授某知识点为主要任务，而是以培养学生的自主学习能力、解决问题能力和创新能力为目标。在教育活动中，学生自己选择所需材料与工具，参与策划、组织、实践、反思与改进每个环节。例如，在“爱迪生”的电灯泡的案例[15]中，教育活动如图3教学卡片所示。此时，老师没有过度干预学生的学习活动，而是发挥引导服务的支持作用。
STEAM教育主题往往由源自生活的问题、常见的现实场景和有益的科技产品展开，让学生面对现实生活中的问题，从科学、技术、工程、艺术和数学等跨学科的角度，以探索的方式展开创造性学习，以综合的方式寻找问题解决方案。
五、美国STEAM教育活动设计的培训认证
为提升教育活动设计的水平，美国STEAM教育针对教育工作者、社会人员和项目提供三种类型的培训，主要通过虚拟与现实相结合的方式[16]，使相关人员了解STEAM教育活动特点与方法，提升其教育活动设计水平。
（一）面向教育工作者的STEAM教育培训认证
面向教育工作者（学校管理者、教育工作者、图书馆协助员和课外项目辅导员等）的STEAM教育培训认证的重点是学习如何整合科学、技术、工程、艺术和数学教育，即为什么要做？怎样工作？以及STEAM教育怎样影响你和所在学校和社区？在开始培训认证前，教育工作者需要通过网络视频等虚拟训练，完成相关理论与主题的学习。
培训内容包括个性化的指导和帮助人员学习如何撰写STEAM课程计划概要，以及最终获得STEAM教育人员认证。具体培训过程包括以下三点：
（1）培训理论与推理能力。包括向教育工作者介绍STEAM教育框架、STEM/STEAM知识论与教学论的观点回顾、了解学科共同点、课堂管理策略、不同类型学生的需求分析、审查先前STEAM教育项目、案例和开发课程导图。
（2）实践和创建课程计划。主要包括课程导航图主题探讨、研究如何为教育工作者和学生创建STEAM团队、STEAM主题案例和跨学科问题式学习（Problem-Based Learning）或研究性学习（Research Based Learning）项目、项目可持续性的思考和策略、寻找合作伙伴与资助、基于标准的课程计划创建。
（3）认证过程。主要指提交培训期间所有需要提交的项目材料，包括课程计划简稿、通过一年课程培训后的课程计划和完成认证调查等。
（二）面向社会人员的STEAM教育培训认证
在面向社会人员的STEAM教育培训认证中，家长、博物馆馆长、家庭教师等是主要参与者。训练方式通过虚拟与现实相混合的模式来进行，培训过程和内容与教育人员培训相同。教育认证训练营面向公众开放，并在不同地区的大城市开设。社会人员可通过训练营学习运用STEAM教育框架，探讨如何应用该框架设计STEAM教育活动，以满足社会需求。
（三）面向项目的STEAM教育培训认证
面向项目的STEAM教育培训认证主要通过项目活动以及工作会议会来解决教育工作者普遍关注的问题，有助于用来协助教育工作者更深人理解和运用STEAM教育。90%的学校职工必须参加项目认证，包括在每个现有项目中至少一位管理者、一位辅导员。如果需要，相关人员应该接受STEAM训练营以及通过在线方式进行培训。
在面向项目的STEAM教育培训认证中，需要分析的材料主要包括：学校系统和地区的人口统计、跟踪统计、被认证的教学团队、每年每个教学团队的STEAM课程计划、每年STEAM教育的目标清单、学生团队结构、生活学习环境、在公共区域的主题展示、组织机构和商业伙伴的关系、被建议学校（项目）的STEAM辅导员。培训认证机构进行考察不是批评，而是为了提供支持；不是去审查哪些还没完成，而是为项目的发展提供帮助，让相关人员感到是在回答他们的问题、学习他们的经验并通过头脑风暴的方法解决问题。在此过程中，STEAM教育的相关人员需要知道哪些是不清楚的、需要做什么、正在做什么、需要什么支持以及如何获得相应支持。
六、美国STEAM教育活动设计的启示
在“大众创业，万众创新”的时代背景下，我国STEAM教育活动应着眼于培养“工匠型”创新人才，针对现实问题，开展STEAM教育活动，提升STEAM教育质量。
（一）立足教育综合改革，把握STEAM教育的目标
STEAM教育在我国教育领域尚处于起步阶段，理论层面的研究主要是对国外经验及相关报告的介绍与解读；实践层面的探索则主要集中在少数发达地区的个别中小学校，在整体上缺乏宏观系统规划及具体实施方案[18]为此，应该立足于全面深化教育综合改革、培养学生创新能力及一大批“工匠型”人才的背景下，分析STEAM教育的国际态势、发展趋势和研究热点，从跨学科视角分析STEAM教育的目标取向、实施现状、课程整合、项目评价、教师培养、学业成就等，探寻跨学科教学和创新人才培养的方案。
也就是说，我国STEAM教育需要明确的教育目标定位，从实现STEAM教育到深化教育综合改革；从单学科素养培养到综合素养提升；从知识学习到创新创造的转变，从而培养学生具备能够满足终身发展和社会发展需要的优秀品格和核心能力。
（二）多方协同参与，共同开展STEAM教育
“STEAM教育融合多个学科，需要多维度的顶层设计，建立教育改革生态圈[18]。”实施STEAM教育不只是学校的职责，还需要家庭、通过政府和企业的支持，更依赖于非盈利机构和社区等广泛参与。通过政府、学校、学生、家长、社会机构的共同参与、有效协作，来支持STEAM教育活动的有效开展。
在系统理论的指导下，我们应该关注实施STEAM教育在各个因素之间的关系，分析它们之间的协作方式，更好地将教育理念转变为教育实践。在具体的支持方式上，政府提供政策引导，学校提供专业师资，社会公众提供舆论支持，企业提供实习机会，如图4所示。多方协同参与，共同开展STEAM教育，这样有助于深人挖掘STEAM教育的潜力，充分实现STEAM教育的目标。
（三）加强师资队伍培训认证，支持STEAM教学
STEAM教育强调学科之间的高度整合，对教师提出了新的挑战。STEAM教学的教师不仅需要具备良好的跨学科知识，更要掌握不同学科整合教学的技能。教师在教学过程中需要更好地进行跨学科融合教学，引导学生以跨学科的方式来分析和解决问题。
强化师资队伍培训认证，有助于培养具备学科综合能力的师资队伍，以支持STEAM教学开展。我国STEAM教育需完善STEAM教师的培训认证，引导教师既理解STEAM教育理论，又善于开展STEAM教育实践。例如，定期培训数学、科学、技术、工程、艺术和数学等相关学科的专业教师，使其能够胜任STEAM教学任务；完善相关学科教师的专业标准，支持他们开展STEAM教育活动。经过培训的教师可以在将原本科目仍保留为独立课程的情况下，以学科综合理念为指导，协调和规划不同课程的教学活动，促进学生综合应用不同学科的知识，在问题解决的实践过程中不断提高自身的综合素质。
（四）构建满足社会需求的跨学科课程，形成优质教学资源
STEAM教育要求教育工作者注重当地现实情况，遵循教育规律，不照搬西方模式，在已有课程的基础上，灵活把握教学目标，设计具有创新特色的学习形式[19]。唯有如此，STEAM教育的跨学科课程才能更具吸引力，才能更适应学习风格广泛以及不同年级阶段的学生，更好地支持学生基于现实问题进行发现和发明。
根据STEAM教育的理念，我国STEAM教育应该避免课程资源“孤立化”和“学科化”的倾向，在已有课程的基础上，有效整合科学、技术、工程、艺术和数学等相关学科的教学内容，形成具有本土特色的跨学科的课程资源。
由于受历史、经济、政治、文化因素的影响，不同地区STEAM教育需要因地制宜。因此，STEAM教育在借鉴国外经验的基础上，应该结合地域、历史、文化、经济等因素，针对目前和未来经济社会对人才培养的需要，联系学会、协会、科技场馆等社会资源，设计优化并包涵不同学科的课程内容，形成高度融合的优质资源。
（五）发挥信息技术支持，优化STEAM教学过程
作为实施STEAM教育的重要支持，信息技术可以支持学习者采用多元的表达方式，以提升学生学习质量。在STEAM教育中，学生通过信息技术获取资料，与同伴一起分析问题，设计解决方案，并进行实施完善，从而不断提升自身的创新能力。例如，基于手势的计算技术，可以在不同的情境中为学习者提供基于探索的学习体验[20]。发挥信息技术对STEAM教育的支持，需要将信息技术融入到STEAM教育中，不断优化STEAM教学过程。我们需要根据教学目标、教学内容以及教学对象的特征，选择、综合和应用合适的信息技术，以支持STEAM教育活动。
提升学生的信息技术素养，这有助于发挥信息技术在STEAM教育中的应用潜力。STEAM教育要求学生不仅要关注或掌握不同学科领域的知识技能，还要通过有效运用技术手段来解决问题或完成任务。例如，STEAM教育应当向低年级小学生指出哪些机器被电脑驱动控制，电脑的硬件和软件基础是什么；对于中年级小学生，教会他们编码的基础知识，并介绍一门重要的国际语言；对于高年级小学生，让他们了解计算机控制设备，掌握编程的基础知识、学做基本的机器人。
（六）以实际问题为导向，提升学生的创新能力
整体而言，我国学生理论知识较扎实，但动手能力、创新能力不足，尤其缺乏“工匠型”精神。因此，STEAM教育活动要面向现实世界的实际问题，鼓励学生动手设计参与并解决问题，以培养学生的专注能力和技术素养。
针对现实世界的问题，学生在老师的引导和启发下，综合应用不同学科的知识，通过小组分工、研讨问题、制订决方案、实施完善的系列过程，创造出具有创意的作品。在此背景下，学校应该以实际问题为导向，创新STEAM教育的活动形式，引导学生了解在社会生活中探讨科学、技术、工程、艺术和数学方面的关系，培养满足社会需求的、具有创新能力的学生。
（七）着眼于“工匠型”创新人才培养，发挥STEAM教育的价值
我国传统教育注重学生的学业成绩，关注学生是否掌握了特定学科的知识，忽略了知识具有什么用？怎么用？用到哪些方面？这些实践性知识，难以有效引导学生将所学知识与未来面对生活联系起来。STEAM教育不仅传授学生理论知识，还引导他们怎么将理论知识与实际生活联系起来，并根据不同类型的学生，设计不同的教学方式与教学内容，培养学生更多的创新方法以及专心致志做好一件事的“工匠型”精神。
STEAM教育在帮助学生掌握科学、技术、工程、艺术和数学等不同学科知识的基础上，引导他们通过知识学习与现实世界的互动，以跨学科的方式在解决问题的实践过程中，提升创新能力，使其在创新创业上具有新颖见解和实践能力。STEAM教育要以培养“工匠型”创新人才为支点，支持学生更好开展创业创新活动，不断发挥和实现自身的社会价值。
作者简介：赵慧臣：博士，河南大学教育科学学院现代教育研究所副教授，硕士研究生导师，河南省教育信息化发展研究中心副主任，研究方向为教育信息化、知识可视化；周昱希、李彦奇、刘亚同：河南大学教育科学学院教育技术学在读研究生，研究方向为教育信息化；文洁：河南大学图书馆助理馆员，研究方向为数字化学习资源。
基金项目：本文系2016年度河南省软科学研究计划项目“中小学实施STEM教育的问题与对策研究”；2016年河南省哲学社会科学项目“我国中小学实施科学、技术、工程和数学（STEM）教育的路径与对策研究”（2016CJY032）；2017年度河南省教师教育课程改革研究项目“中学教师STEM （科学、技术、工程、数学）教学能力提升的研究与实践”（2017-JSJYYB-004）的研究成果。
转载自：《远程教育杂志》2017年1期 总第238期
排版、插图来自公众号：MOOC（微信号：openonline）
本文编辑：慕编组成员（小端午）
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