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创新素养是学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的创新品格和创新能力，它是学生核心素养的“核心”成分之一。在学校当中提升学生的创新素养，STEAM教育是一条重要而有效的途径。该文首先概括了STEAM教育的基本理念，进而分析了这一教育模式对学生创新素养的影响，最后对STEAM教育在教学中的实施策略进行了探讨，提出从跨学科、跨领域的角度，从开展实践、促进专长发展的角度，以及从真实情境中的问题解决角度来培养学生的创新素养，具体策略包括开展基于项目和基于问题的学习，特别是利用群体创新空间开展基于具有“实景”和“大型”特点项目的学习等。 伴随着知识经济时代和全球化网络信息科技时代的到来，社会环境愈发呈现出复杂多变、快速变迁的特点。在以Google、Facebook、Twitter等为代表的“现代社会”及“后现代社会”当中，人们需要更加灵活、更加多样化的素养去适应这些快速、显著的变化。 其中，以“创造性”为核心的创新素养作为应对未来复杂多变环境的重要条件，得到了国际与国内社会的普遍认同。 具备高水平的创新素养，意味着个体能够在生活、学习、工作中有效解决各种问题，适应经济转型、信息化、城镇化、老龄化社会所带来的时代变革；同时还意味着国家可以有效应对世界科技的迅猛发展和综合国力的激烈竞争，提升国际地位和影响力。 因此，如何通过教育促进学生创新素养的获得与发展，是摆在各级各类学校面前的一项重大而意义深远的任务。创新素养的实质是创造性，而创造性是指根据一定的目的，运用一切已知信息，产生出某种新颖、独特、有社会意义或个人价值的产品的智力品质[1]。 结合这一内涵以及教育部文件对核心素养的定义[2]，我们可以把创新素养界定为学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的创新品格和创新能力。 作为学生核心素养的“核心”成分之一，创新素养是逐步形成和发展的，在发展过程中会受到先天条件和后天环境等各种因素的影响。因此，从学校教育的角度而言，创新素养一方面需要保护，另一方面也是可教、可学的。 换言之，无论是创新品格还是创新能力的培养落实，都需要通过学校教育教学实践来实现。根据国际相关研究，在这一方面STEAM教育可以发挥巨大的作用。 接下来，本文将主要介绍STEAM教育的基本理念及其对创新素养的影响，进而从具体的教学、课程落实角度提供可行有效的实施策略。 一、STEAM教育的基本理念 “STEAM”一词缘起于“STEM”教育，指的是与科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)学科相关的教育[3]。后来人们认识到完整的教育还需要把人文艺术(Arts)加入进来，“STEAM”教育由此而产生[4]。 与传统的分科教学不同，STEAM教育将相关的课程进行有机交叉融合，相互协调作用，形成一个知识体系，并将其应用于实际的问题解决之中。 这一教育概念的提出源自于20世纪80年代的美国，为了应对国际劳动力市场的激烈竞争和提高劳动者的职业胜任能力，美国的科学教育工作者最先提出了STEM教育，并得到了广泛认可。 之后，STEM教育不断得到来自政府以及各教育相关组织的支持，开发出了相应的、成体系的教学方法和评价机制。 与STEM教育评价标准相关的，有由美国国家研究委员会于2008年举行的研讨会创建的21世纪技能框架和由美国工程与技术认证委员会(ABET)开发的工程标准[5]等，这些标准由专业人士设计而成，目前已经广泛应用于STEAM教育之中[6]。 在核心素养的培养过程中，应重视跨学科思路、重视真实情境中的问题解决以及强调全体学生的发展等方面，这些要求与STEAM教育所倡导的核心理念不谋而合。 (一) 强调跨学科、跨领域 基于对培养学生核心素养尤其是实践创新素养的要求，教育教学中应重视跨学科、跨领域的知识融合，而STEAM教育十分强调这一点。 STEAM教育强调通过整合科学、技术、工程、数学和人文艺术等多个学科、多个领域的知识与技能，在传统上相互分离、各成体系的学科中间建立一座沟通的桥梁，使学生学习的分专业的、零碎的知识变成一个相互联系、相互统一的整体，让他们能够从完整、系统的视角去认识世界，认识社会。 在实现这些目标的同时，避免了传统分科教学所存在的知识割裂现象，有利于学生形成跨学科或交叉学科的综合素养[7]，有利于实践创新素养的形成。 (二) 强调真实问题 核心素养特别是实践创新素养的培育不会只停留在理论与抽象层面，而会融入到现实的问题解决中，重视问题解决的真实性、情境性。 某种程度上，学习是一种问题解决的过程，而增进学生的问题解决能力则是教育最重要的目标之一。 然而，注重书本知识的传统教育却恰好忽视了这一学习的核心含义，忽视了对学生实际问题解决能力的培养，从而导致在这种教育模式下培养出来的学生难以很好地适应社会生活，使学校教育与实际生活之间产生了严重的错位[8]。 在这一背景下，STEAM为促进个体问题解决能力的发展提供了一种新途径。在STEAM教育中，学生们所面临的问题往往是真实的、复杂的、多阶段的。 真实性意味着这些问题与学生在实际生活中或将来在其职业生涯中可能遇到的问题相似；复杂性意味着问题是结构不良的、含有许多未知的、模糊的成分，解决问题涉及到观察、推理、收集、整理、分析信息等一系列的知识和技能. 多阶段性意味着问题、章节甚至教科书中并不一定给出解答所需要的全部信息，学生可能需要做一些研究，去发现新的材料，然后基于已知的信息做出判断和决策，因此问题的解决可能需要学生们花上一个星期或更多的时间去完成。 通过大量如此形式的问题解决，学生在实践中不断发现问题、解决问题，不断实现创新，有利于学生形成实践创新素养。 (三) STEAM教育关注所有的学生 STEAM教育关注所有的学生，包括不同认知能力水平、不同性别、不同文化背景的学生，甚至是残疾学生等有特殊需求的学生[9]。 教育的多样化和多维度是STEAM的一大特点，在教育过程中，诸如残疾学生等有特殊需求的学生往往会被忽视，这对于他们来说是不公平的。 有研究指出，目前大量课程设计都是单一死板的[10]，多样化程度不够，无法向特殊需求学生提供其所需教育。STEAM教育给予这些学生更多的关注，以使其得到应有的和有用的教育。 二、STEAM教育对学生创新素养的影响 以往的大量实证研究发现，通过接触新观念、解体常规知识结构、破除思维定势和整合多样化经验等机制，个体的多元文化经验对其创造性具有显著的促进效应[11]。 从广义的文化定义而言，多学科实际上也属于多元文化，因而对多学科的学习也能够带来多样化的文化经验。在这一方面，STEAM教育由于涉及多个学科、多个领域，具有天然的优势，对于创新素养的形成能够发挥重要的作用。 通过有效的STEAM教育，学生可以将科学、技术、工程、人文艺术和数学等多个学科进行交叉融合，经由实践解决现实问题、进行创新设计，不断培养和提升创新素养。 综合国内外相关研究，STEAM教育对于学生创新素养的促进作用是多角度、深层次的，主要体现在解决问题的能力、多种创新设计、有效交流、提出新观点等多方面[12]。 同时，生动的视觉和空间想象力、手眼协调和操作能力、制作和解释模型的能力、高度发展的审美和艺术的敏锐性等[13]，也可以通过STEAM教育中的工艺美术训练得以提升[14]。 以往关于科学家、数学家、工程师的研究发现，创造力的成功发展与博学的能力有关[15-18]，富有创造力的个体往往擅长于将多种学科中的事物整合成为一个相互作用的整体，这些学科不仅包括科学、技术、工程等，也包括音乐、文学、诗歌、艺术等。 通过这些学科的交叉融合，STEAM教育创造出了许多传统的知识传递教育所不具备的主题，如环境保护、自我实现、社会意识、文化传承、自我认同、自我表达、问题解决等，从而使学生认识到自己的个性、独特性和唯一性，然后再建立自己的综合创新系统，最终有效地提升学生的整体创造力。 简言之，STEAM教育重视对创造力的培养，有助于学生形成系统全面的创新品格和创新能力。通过STEAM教育，学生不仅可以具备工程科学实践所应具备的基础科技知识，而且可以具备更加复杂更加有效地创造性解决问题的能力。 创新素养的核心是创造性，与其他大多数能力一样，创造性也符合“用进废退”的原则。为了保持或者提高创造能力，个体需要终生不断地有效练习。 在此过程中，首先是儿童青少年的早期教育对于其创新素养的塑造与培养意义重大，关系到他们终生的学习和职业发展。 而在之后的学习和工作中，深化对STEAM知识的掌握、融合STEAM学科知识体系、开展基于项目和基于问题的学习、强化对实际问题的解决、多种途径解决问题、创新性设计等，都有助于创造性的培养和保持。 Lubinski等人关于天才青少年的20年追踪研究发现，创造力与科技创新能力对于确保个体日后在职业上取得突出成就非常重要[19]，这一点在当前的信息时代尤其关键。 正如Saracho所指出的，创造力是通过长期的学习、练习和实践产生的，并非固有的心理特质。虽然目前没有十足的证据或者理论可以说明早期少年儿童教育与成年之后的创造成就之间的作用机制，但早期的培养会对之后的创造力有显著影响这点是可以确定的，这也是为什么有众多教育工作者、研究者和政策制定者，致力于优化创造力培养方式的探索和评估[20]。 学生通过实践练习可以检验自己的创新性设想，这有利于学生认识到自己思维的不足。从某种意义上来说，仅仅通过提高发散思维尚不足以成为创造型人才，创新素养的培养还需要通过不断地实践以培养“专长”来实现 [21]，这一点也是STEAM教育能够做到的。 从培养措施来看，STEAM教育促进学生创新素养的方式包括早期的培养和不断地练习、基于项目和基于问题的学习等，这些都体现了真实情境对创新素养的作用。 具体来说，基于项目(ProjectbasedLearning，PBL)和基于问题(Problem-basedLearning)的学习方式，有助于学生明确学习目标，变革学习方法。 相对于接受传统教育，参加基于项目和基于问题学习的学生更加积极、具有更好的交流能力和团队技巧，并且对专业主题有更好的理解，更会将所学应用于解决现实问题[22]。 同时，基于项目和基于问题的学习有利于激发学生对于知识的渴望和对于学习的兴趣，能够使学生自发地参与到STEAM学习之中，帮助学生抓住关键问题，寻找、创造新办法或知识。 “兴趣是最好的老师”，在学生通过兴趣驱动的学习获得了相应的知识后，就会不断对这些知识进行整合，建立自己的知识体系，使他们应对快速变化的科技，进行创造性发展。 三、STEAM教育在教学中的实施策略 为了更好地促进学生的创新素养，STEAM教育在教学实施过程中应该体现前述几个基本理念与特点，从跨学科、跨领域的角度，从开展实践、促进专长发展的角度，以及从真实情境. (一) 从跨学科、跨领域的角度培养学生的创新素养 STEAM教育强调将科学、技术、工程、人文艺术和数学等多个学科进行交叉融合。为此，学校可以通过应用现代信息技术、调整课程安排、编写校本教材等途径开展教育教学活动进而促进学生的创新素养发展。 首先，应用现代信息技术有助于教师向学生提供多样化教学内容，还可以使学生对于课程的理解加深，对于问题的感知更加深刻，帮助学生进行STEAM相关的学习，促进学生创造性的问题解决； 其次，学校应该提供丰富的课程设置以满足不同学生的需求，同时设置严格的专业要求以控制学习质量，在这些前提下给予学生自主的学业选择，帮助学生确定符合自己特长、兴趣和个性的方向[23]； 再次，学校可以结合地域特点和自身特点，开发地方与校本课程资源，就机器人、陶瓷器工艺、污水过滤、雾霾防治等主题开设具有地方文化特色的科技设计制作课程和校本实践活动课程，甚至编写能够体现本地、本校文化特色的相关教材等。 通过上述多种方式实现的多学科领域交叉融合，必将对创新型人才的培养起到重要的作用。 (二) 从开展实践、促进专长发展的角度培养学生的创新素养 STEAM教育重视动手开展实践，并通过长期地坚持训练发展学生的专长。Stouffer和同事们指出，创造力如同肌肉或是机器，必须持续不断地练习和使用，才能保持其活性和优势，否则，经过一段时间的废弃，再想利用和发展创造力就会变得很困难。 如果没有持续地应用于解决问题中，技术创造力会失去其作用。这里，不断练习不应该局限于计与评估。实现上述目标，学校和教师应在STEAM教育中培养学生的内部动机。 高水平的创造性表现往往需要个体具备高度的执着奉献精神，除非个体受到强烈的内部动机驱使，否则难以达到较高的水平。 为此，应鼓励学生从最喜欢的事情开始做起，逐步扩展到其他相关领域，在此过程中逐步熟悉各个领域的基本知识体系，学习相关课程，并通过查阅大量相关书籍和聆听专家讲座等途径慢慢培养自己的专长。 （三） 从真实情境中的问题解决角度培养学生的创新素养 STEAM教育重视在真实情境中解决问题，为此学校应开展基于项目和基于问题的学习。结合前期的经验，我们强调这里的项目要具备两个特点：一个是 “实景”，另一个是“大型”。 实景是指问题的真实性、情境性，现实生活中碰到的问题远超过课桌上的题目，每一个实景问题都是综合性的，是需要跨学科知识才能解决的。 大型项目则并非是小项目的比例放大版，它会衍生出无数新的问题，对于知识的融合贯通有巨大作用。可想而知，符合“实景”与“大型”特点的问题都有一定的体量或者环节，必定会涉及到E(工程)的问题。 否则的话，再难的事情，如果只需要一步就可以实现，那只能算T(技术)，而不是E(工程)。我们特别强调以E(工程)为核心的综合实践，在STEAM里面，E(工程)是一个提纲挈领的作用，凡涉及到工程问题，那必定包含其他技术、科学和数学方面的问题，但反过来却必。 以“无轮小车”项目为例，这是面向初中学生的一个学习项目，要求学生在理解科学原理后，自己设计制作出无轮小车，然后进行速度比赛。 项目开始时先由教师集中讲解科学原理、培训激光切割机的操作技术，然后学生自己分工、讨论、设计、制作和调试。 在这一过程当中，学生对于振动、摩擦等科学原理的学习体现了STEAM中的“S”，对于激光切割机的操作使用体现了“T”，对于小车零部件的设计、拼装体现了 “E”和“A”，而对于小车运动过程中各项参数指标(如重心位置、腿的长短、腿的倾斜角度等)对装置运动影响的计算则体现了“M”。 在最后完成自己个性化的作品的同时，学生们也接受了一场全面的STEAM教育，他们的创造力在内的各项素养得到了很好的训练和培养。需要补充的是，基于项目和基于问题的学习需要一个良好的教育平台[24]。 试想，如果在学校中包括技术支撑和导师支持，势必会很好地激发他们的兴趣，培养他们的创造力和应用能力，以及团队合作、解决问题的能力。对这种平台，清华大学教授高云峰和ICT教育专家高震称之为“群体创新空间”(Group Innovation Space，简称GIS，中文名“集思”)。 它可以让学习者在固定的空间内，把学到的信息学、数学、物理和化学等多学科的知识用于实践，把一个个创意变成现实。教室的中心是讨论桌、开源硬件、设计平台、激光切割机、原材料、加工工具和展示平台。 学生在平台中开展基于项目的学习，解决真实情境下的问题，在协作中综合运用知识、提升情商、了解自我、开展分享，真正体现了创新教育所重视的素质，这无疑是学习者创新素养培育和发展的保障。
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