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STEM教育是美国提升和保持国家综合实力的革新性举措，提倡将教育课程中科学、技术、工程和数学相关内容进行整合。目前，STEM教育可以认为是跨学科培养学生的综合素养，即在学科融合与交叉过程中，培养学生解决现实问题的创造性思维和动手实践能力的教育模式。
自1986年美国国家科学委员会在《本科的科学、数学和工程教育》报告中首次提出纲领性建议之后，STEM教育引起了国际教育界的共同关注和持续跟进。很多国家都认识到，STEM教育可以使国家的经济更有竞争力。因此，各国纷纷在基础教育和高等教育领域推进STEM相关学科的发展。
虽然政策有力、需求旺盛，但调查显示，世界范围内只有很少一部分学生愿意从事STEM相关职业。在新加坡的一项调研中，只有9%—18%的人选择物理、数学、科学等相关职业，大部分人选择了银行及服务业。在马来西亚，中学选修STEM课程的人数持续下降;在13至17岁的女孩中，只有9%对STEM相关职业感兴趣。许多国家的学生在小学阶段对 STEM课程还比较感兴趣，但到了中学阶段就失去了对相关课程的关注。
如此背景下，STEM 教育必须做出正确的调整和设计，真正激发学生兴趣。在早期发展阶段，STEM 教育更多专注于一系列纯科学的项目内容，倾向于运用纯粹的科学技术手段来完成项目任务。然而，人们发现有些项目可以结合设计元素，把功能和形式结合起来，从而把“艺术”和“科学”结合起来。2006年，美国弗吉尼亚理工大学的 G.Yakman 在STEM教育的基础之上提出了STEAM教育，即将艺术（Arts）融入STEM教育中，强化学生的艺术熏陶和人文底蕴，从而揭开了 STEAM 教育的序幕。
“A（Arts）”的元素可以帮助学习者从更多视角认识不同学科间的联系，提高自身综合运用知识解决现实问题的能力。实际上，这里的“A”不仅仅指艺术类，而是泛指各类人文艺术学科，包括社会研究（social studies）、语言（language）、形体（physical）、音乐（musical）、美术（fine）和表演（performing）等。通过对STEAM课程的观察、实践与文献研究，国内学者陈怡倩认为，“A”的六个视角分别是：外显的美、设计思维、大艺术概念、视觉化、美感素养、艺术性诠释。
与STEM教育面向结果的目标不同，STEAM教育更多是面向过程的。美国学者安德鲁·华生（Andrew D. Watson）等人认为，人文艺术提供了个体生存发展所必需的能力和工具，例如模式识别、观察想象、理解创造等。二者的结合可以帮助个体开展批判性、创造性和合作性的思考，对以下四种能力的形成具有积极意义——
创造力（Creative Ability）。科学倾向于收敛思维，而人文艺术倾向于发散思维。当收敛思维与发散思维相结合时，能够促进个体的创造性思考，进而发展出高阶的问题解决思维。从本质上讲，将人文艺术引入STEM教育的最大影响是将创造性思维引入学习过程，从而提升教育的创新能力。美国学者Lamore等人对多名有艺术爱好的科学家进行调研，在了解他们的艺术活动对科学工作所起的作用后指出，艺术能够帮助他们拥有更好的协调能力、工具使用能力、合作能力以及创造能力。
理解力（Understanding Ability）。人文艺术能够帮助学生形象化学习内容，更好地理解科学概念，并使之保持兴趣、持续探索。美国的Sousa和Pilecki的研究发现，人文艺术允许更多的主观情感参与创作。通过对人文艺术的学习和体验，学生能够理解不同的价值观，及在其影响下作品创作的过程，从而促进个体在认知、情感和理解方面的發展。美国学者Spelke调查了音乐、非音乐、运动及其他艺术形式的训练对5—18岁儿童和青少年在数学概念理解方面的影响，发现空间理解和几何推理能力与音乐培训具有显著的正相关性;不同艺术形式对于数学理解的影响也不同，如视觉艺术训练的学生在几何推理部分要优于音乐训练的学生。
审辩力（Critical Ability）。审辩力即批判性思维能力，强调逻辑清晰且严密的思考，是运用多重推理方法对某一论断进行证实或者证伪的审辩过程，主要包括质疑批判、分析论证、综合生成和反思评估等要素。美国研究人员Mostafa使用审辩式思维测试问卷对30名高中生进行对照组和实验组数据采集，结果证明，增加课程中的艺术教育实践对提高学生的审辩思维能力非常有效。
学习力（Learning Ability）。终身学习是个体适应技术飞速革新的现代社会的唯一出路，这就要求个体须具备强大的学习力。提升学生的学习兴趣有助于集中学习注意力、激发学习热情，最终实现学习力的发展。美国的Wootton指出，艺术可以为学习提供快乐，音乐、绘画、戏剧及舞蹈等艺术形式，都有助于培养孩子对学习的热情。另一项来自美国学者Betts的研究也发现，艺术不但能提高学生的自我效能感，同时能提升学生学习的积极性，增加他们坚持学习的信心。美国的Posner利用问卷调查、临床测试以及访谈等混合研究方法发现，在人文艺术科目的学习中，学生与解决问题有关的大脑部分会变得越来越活跃，从而提高学生的注意力以及对任务的认知。
必须在人才培养的过程中融合科学主义和人文主义，早已是许多杰出思想家和科学家的共识。诺贝尔奖获得者范·特·霍夫曾经说过，真正的科学想象力源自科学之外的创造性活动，并得到这些活动的支持。爱因斯坦也认为：“在达到一定的高技术水平后，科学和艺术在美学、可塑性和形式上趋于融合。最伟大的科学家也是艺术家。”
从技术实用的角度看，STEM教育相关学科需要具备人文艺术的思维方式，最终才能生产出具有美感的、能够吸引消费者的商业产品。在科学家和工程师的教育中融入人文艺术的思维，可以提高他们创造相关产品和服务的能力。从理论应用的角度来看，工程其实是一个利用技术、基于数学和科学的创造力及逻辑的实际应用，工程师们则把富有想象力的概念转化成现实。 在STEAM教育中，按照思维的自由发散程度，涵盖如下活动：创造，即产生不考虑实用性或实施可能性的新想法、方法或行动;发明，即提出具有潜在实用性的新设备、部件、工具或未有过程的想法，或源于已有的作品（改进），或是完全不同的构思（革命性的突破）;创新，即在具体情境下产生某种具有实用性的想法，把想法应用于实践;实现，即以最低的成本（包括失败成本）设计和制造出有用的特性和功能;控制，即确保过程在整个生命周期内稳定、可靠、可预测，能够生产出质量一致的产品。
可见，STEAM教育打破了传统STEM教育所鼓励的思维过程结构化、逻辑性的流程，强化了想象力、创造力、问题解决、灵活思维和勇于承担责任等人文素质的作用。在 STEAM教育范式中，科学、技术、工程和数学学科已被当作促进人文艺术专业水平提升的桥梁。例如：光学、基础化学和三角学基础是提升摄影艺术水平的关键学习领域;在计算机图形学或游戏设计中，需要具备数学思维、几何和软件编程的基础。因此，将人文艺术纳入科学、技术、工程和数学的教学中，并不会对科学、技术、工程和数学的学习有所削弱，反而让他们变得更有吸引力，也更贴近学生。人文艺术通过让学生以不同的方式看待世界，为STEM教育做出贡献。
科学和人文之间曾经存在的巨大鸿沟正在变得模糊不清，甚至这种区别会在未来消失。因此，STEAM教育可以认为是将科学主义和人文主义融合起来，模糊学科界限，强调创造性、跨学科、基于现实和真实探究的教育理念。乔布斯曾经说，在苹果的DNA里，只有技术本身是不夠的，必须跟人文艺术结合起来，才能让心灵歌唱。STEAM教育不仅仅是给STEM教育增加了人文艺术的成分，它还改变了STEM教育的重点，从追求更好的考试成绩转变为具有更好的思维质量，从注重培养技术能力更强的人才转变到培养更具创新性的劳动力。
新加坡教育部部长黄志明在一次演讲中提道：“我们要培养年轻一代学会如何提出问题，而不仅是会回答问题，为未来创造新的机遇。还要帮助他们建立一套健全的价值观，使他们具有坚强的意志和韧性。”为实现这一目标，STEAM教育必须从工业和高等教育领域延伸到基础教育领域;教师须接受基于项目的学习培训，并鼓励跨学科合作;学生需要接触现实世界的问题，学会应用知识探索多重解决方案;实业界需要鼓励和支持学校教育的这些变化。否则，缺乏人文艺术基础的STEM教育，无法真正培养出未来社会需要的人才。
（作者系北京师范大学国际与比较教育研究院副教授）
责任编辑：曹霁
自1986年美国国家科学委员会在《本科的科学、数学和工程教育》报告中首次提出纲领性建议之后，STEM教育引起了国际教育界的共同关注和持续跟进。很多国家都认识到，STEM教育可以使国家的经济更有竞争力。因此，各国纷纷在基础教育和高等教育领域推进STEM相关学科的发展。
虽然政策有力、需求旺盛，但调查显示，世界范围内只有很少一部分学生愿意从事STEM相关职业。在新加坡的一项调研中，只有9%—18%的人选择物理、数学、科学等相关职业，大部分人选择了银行及服务业。在马来西亚，中学选修STEM课程的人数持续下降;在13至17岁的女孩中，只有9%对STEM相关职业感兴趣。许多国家的学生在小学阶段对 STEM课程还比较感兴趣，但到了中学阶段就失去了对相关课程的关注。
如此背景下，STEM 教育必须做出正确的调整和设计，真正激发学生兴趣。在早期发展阶段，STEM 教育更多专注于一系列纯科学的项目内容，倾向于运用纯粹的科学技术手段来完成项目任务。然而，人们发现有些项目可以结合设计元素，把功能和形式结合起来，从而把“艺术”和“科学”结合起来。2006年，美国弗吉尼亚理工大学的 G.Yakman 在STEM教育的基础之上提出了STEAM教育，即将艺术（Arts）融入STEM教育中，强化学生的艺术熏陶和人文底蕴，从而揭开了 STEAM 教育的序幕。
“A（Arts）”的元素可以帮助学习者从更多视角认识不同学科间的联系，提高自身综合运用知识解决现实问题的能力。实际上，这里的“A”不仅仅指艺术类，而是泛指各类人文艺术学科，包括社会研究（social studies）、语言（language）、形体（physical）、音乐（musical）、美术（fine）和表演（performing）等。通过对STEAM课程的观察、实践与文献研究，国内学者陈怡倩认为，“A”的六个视角分别是：外显的美、设计思维、大艺术概念、视觉化、美感素养、艺术性诠释。
与STEM教育面向结果的目标不同，STEAM教育更多是面向过程的。美国学者安德鲁·华生（Andrew D. Watson）等人认为，人文艺术提供了个体生存发展所必需的能力和工具，例如模式识别、观察想象、理解创造等。二者的结合可以帮助个体开展批判性、创造性和合作性的思考，对以下四种能力的形成具有积极意义——
创造力（Creative Ability）。科学倾向于收敛思维，而人文艺术倾向于发散思维。当收敛思维与发散思维相结合时，能够促进个体的创造性思考，进而发展出高阶的问题解决思维。从本质上讲，将人文艺术引入STEM教育的最大影响是将创造性思维引入学习过程，从而提升教育的创新能力。美国学者Lamore等人对多名有艺术爱好的科学家进行调研，在了解他们的艺术活动对科学工作所起的作用后指出，艺术能够帮助他们拥有更好的协调能力、工具使用能力、合作能力以及创造能力。
理解力（Understanding Ability）。人文艺术能够帮助学生形象化学习内容，更好地理解科学概念，并使之保持兴趣、持续探索。美国的Sousa和Pilecki的研究发现，人文艺术允许更多的主观情感参与创作。通过对人文艺术的学习和体验，学生能够理解不同的价值观，及在其影响下作品创作的过程，从而促进个体在认知、情感和理解方面的發展。美国学者Spelke调查了音乐、非音乐、运动及其他艺术形式的训练对5—18岁儿童和青少年在数学概念理解方面的影响，发现空间理解和几何推理能力与音乐培训具有显著的正相关性;不同艺术形式对于数学理解的影响也不同，如视觉艺术训练的学生在几何推理部分要优于音乐训练的学生。
审辩力（Critical Ability）。审辩力即批判性思维能力，强调逻辑清晰且严密的思考，是运用多重推理方法对某一论断进行证实或者证伪的审辩过程，主要包括质疑批判、分析论证、综合生成和反思评估等要素。美国研究人员Mostafa使用审辩式思维测试问卷对30名高中生进行对照组和实验组数据采集，结果证明，增加课程中的艺术教育实践对提高学生的审辩思维能力非常有效。
学习力（Learning Ability）。终身学习是个体适应技术飞速革新的现代社会的唯一出路，这就要求个体须具备强大的学习力。提升学生的学习兴趣有助于集中学习注意力、激发学习热情，最终实现学习力的发展。美国的Wootton指出，艺术可以为学习提供快乐，音乐、绘画、戏剧及舞蹈等艺术形式，都有助于培养孩子对学习的热情。另一项来自美国学者Betts的研究也发现，艺术不但能提高学生的自我效能感，同时能提升学生学习的积极性，增加他们坚持学习的信心。美国的Posner利用问卷调查、临床测试以及访谈等混合研究方法发现，在人文艺术科目的学习中，学生与解决问题有关的大脑部分会变得越来越活跃，从而提高学生的注意力以及对任务的认知。
必须在人才培养的过程中融合科学主义和人文主义，早已是许多杰出思想家和科学家的共识。诺贝尔奖获得者范·特·霍夫曾经说过，真正的科学想象力源自科学之外的创造性活动，并得到这些活动的支持。爱因斯坦也认为：“在达到一定的高技术水平后，科学和艺术在美学、可塑性和形式上趋于融合。最伟大的科学家也是艺术家。”
从技术实用的角度看，STEM教育相关学科需要具备人文艺术的思维方式，最终才能生产出具有美感的、能够吸引消费者的商业产品。在科学家和工程师的教育中融入人文艺术的思维，可以提高他们创造相关产品和服务的能力。从理论应用的角度来看，工程其实是一个利用技术、基于数学和科学的创造力及逻辑的实际应用，工程师们则把富有想象力的概念转化成现实。 在STEAM教育中，按照思维的自由发散程度，涵盖如下活动：创造，即产生不考虑实用性或实施可能性的新想法、方法或行动;发明，即提出具有潜在实用性的新设备、部件、工具或未有过程的想法，或源于已有的作品（改进），或是完全不同的构思（革命性的突破）;创新，即在具体情境下产生某种具有实用性的想法，把想法应用于实践;实现，即以最低的成本（包括失败成本）设计和制造出有用的特性和功能;控制，即确保过程在整个生命周期内稳定、可靠、可预测，能够生产出质量一致的产品。
可见，STEAM教育打破了传统STEM教育所鼓励的思维过程结构化、逻辑性的流程，强化了想象力、创造力、问题解决、灵活思维和勇于承担责任等人文素质的作用。在 STEAM教育范式中，科学、技术、工程和数学学科已被当作促进人文艺术专业水平提升的桥梁。例如：光学、基础化学和三角学基础是提升摄影艺术水平的关键学习领域;在计算机图形学或游戏设计中，需要具备数学思维、几何和软件编程的基础。因此，将人文艺术纳入科学、技术、工程和数学的教学中，并不会对科学、技术、工程和数学的学习有所削弱，反而让他们变得更有吸引力，也更贴近学生。人文艺术通过让学生以不同的方式看待世界，为STEM教育做出贡献。
科学和人文之间曾经存在的巨大鸿沟正在变得模糊不清，甚至这种区别会在未来消失。因此，STEAM教育可以认为是将科学主义和人文主义融合起来，模糊学科界限，强调创造性、跨学科、基于现实和真实探究的教育理念。乔布斯曾经说，在苹果的DNA里，只有技术本身是不夠的，必须跟人文艺术结合起来，才能让心灵歌唱。STEAM教育不仅仅是给STEM教育增加了人文艺术的成分，它还改变了STEM教育的重点，从追求更好的考试成绩转变为具有更好的思维质量，从注重培养技术能力更强的人才转变到培养更具创新性的劳动力。
新加坡教育部部长黄志明在一次演讲中提道：“我们要培养年轻一代学会如何提出问题，而不仅是会回答问题，为未来创造新的机遇。还要帮助他们建立一套健全的价值观，使他们具有坚强的意志和韧性。”为实现这一目标，STEAM教育必须从工业和高等教育领域延伸到基础教育领域;教师须接受基于项目的学习培训，并鼓励跨学科合作;学生需要接触现实世界的问题，学会应用知识探索多重解决方案;实业界需要鼓励和支持学校教育的这些变化。否则，缺乏人文艺术基础的STEM教育，无法真正培养出未来社会需要的人才。
（作者系北京师范大学国际与比较教育研究院副教授）
责任编辑：曹霁