肖林，郑智勇，宋乃庆 | 小学生STEAM学习能力：时代价值、内涵认识及评价框架

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小学生STEAM学习能力：时代价值、内涵认识及评价框架

肖　林^1,2， 郑智勇^1,2， 宋乃庆^1,2

(1.西南大学 基础教育研究中心，重庆 400715；2.中国基础教育质量监测协同创新中心西南大学分中心，重庆 400715)

摘　要：STEAM教育的本质是一种跨学科学习，强调21世纪学习者的学习能力、实践能力、创新能力的培养。它对提升我国国际竞争力、服务教育现代化和教育强国的建设，深化基础教育课程教学改革、扎实推进素质教育，建设终身学习型社会、实现人的可持续发展教育具有重要时代价值。小学生STEAM学习能力是在教师引导下，学生运用跨学科知识正确认识和理解复杂性问题情境，有计划、创造性地解决实际问题所表现出来的知识、技能和态度的综合。然而，当前学界对于小学生STEAM学习能力及其评价的研究尚付阙如。为此，研究基于理论探索和实证研究，初步构建小学生STEAM学习能力的评价框架，包括知识基础、情境理解、问题解决、态度倾向等4个一级指标，学科知识、跨学科知识等13个二级指标，通过进一步探析各指标内涵和行为表现，以期为建立更系统、更完善的小学生跨学科STEAM学习能力评价标准提供借鉴与参考。

关键词：小学生；STEAM学习能力；时代价值；内涵；评价框架

自20世纪80年代开始，大力培养实践型、创新型、综合型人才已成为发达国家教育发展的共识和趋势^[1]。1986年，美国国家科学基金会(NSF)发布名为《科学、数学和工程本科生教育》的报告，标志着STEM教育的萌芽和开端。美国格雷特•亚克门教授认为艺术对于解释科学和技术至关重要，从综合的角度提出了STEAM学习理论框架^[2]，在科学(Science) 、技术(Technology) 、工程(Engineering)和数学(Mathematics)的基础上增加了艺术和人文学科(Art)。STEAM教育一经提出，便显示出强大的生命力。诸多发达国家如英国、韩国等纷纷将STEAM教育作为教育改革的热点，由政府牵头组织和发动社会各界力量积极推行，高居国家战略地位^[3]，以打造全球范围内的核心竞争力。

2016年，教育部颁发的《教育信息化“十三五”规划》明确提出，要积极探索信息技术在跨学科学习(STEAM教育)、创客教育等新的教育模式中的应用^[4]。多省市相继出台STEAM教育相关文件，数千所中小学校开展了诸多的探索和实践，并取得了一系列显著的进展。STEAM教育以其跨学科整合与实践的方式，将知识的获取、方法和工具的利用以及创新生产的过程有机统一，致力于培养学生解决真实复杂情境问题的能力，这与我国新时代学生学习能力的培养目标和理念不谋而合。然而，如何对小学生STEAM学习能力进行评价却鲜有研究。基于此，本研究尝试挖掘STEAM教育在我国的时代价值，廓清小学生STEAM学习能力的内涵，建构小学生STEAM学习评估框架内容，对促进我国基础教育教学改革和质量提升或有裨益。

01

小学生STEAM学习能力的时代价值

STEAM教育的本质是一种跨学科学习，强调21世纪学习者的学习能力、实践能力、创新能力的培养，对于解决我国现实需要具有重要时代价值。

(一)着力提升国家国际竞争力，服务教育现代化和教育强国建设之需

立足新时代，当今世界正经历百年未有之大变局，整个社会已从工业化时代向信息化、智能化时代转型，以互联网为主要代表的信息技术按照摩尔定律快速发展几十年后，促使社会各个领域发生了重大机理变革。日新月异的数字媒体作为学习环境中重要环节，为学习提供越来越多可能空间，也带来了学习环境中学习者、教师、媒体、知识等因素相互关系的嬗变与不确定性^[5]，这无疑对学习和教育提出前所未有的挑战。若要在科技竞争日益激烈的时代抢占一席之地，所有人尤其是学生必须学会如何学习，才能获取未来生存所需的技能。社会成员拥有良好的学习能力，成为国际社会竞争力的关键指标，而其中又以科学、技术、工程、艺术及数学(STEAM)人才的竞争最为关键。

全球化助推创新驱动经济升级发展，促使科技创新人才培养成为各国教育的重要内容。但我国随着人口红利的逐步减弱，人才发展的总体水平同世界先进国家相比仍存在较大差距，尤其面临拔尖创新人才匮乏、国际综合教育竞争能力羸弱等阻隔。党的十九大报告中强调建设教育强国是中华民族伟大复兴的基础工程，习近平总书记在全国教育大会上亦提出加快推进教育现代化、建设教育强国的新要求。教育要在变革中不断创新，为未来人才赋能。而未来人才应该是人文素养和科技素质兼备的人才，培养跨学科综合性创新人才是建设社会主义现代化强国的关键。近年来，STEAM教育已成为发达国家提升综合国力的人才培养战略^[6]，被视为培养学生科技创新能力的有效方式，加之以美国STEAM教育战略落实的成功经验为各国教育发展和创新人才培养提供了启示和借鉴，受到广泛关注。探索STEAM教育的实践落地对于加快培育我国人才竞争比较优势，逐步实现由人力资源大国向人才强国的转变，推动教育现代化和建设教育强国意义非凡。

(二)深化基础教育课程教学改革，扎实推进素质教育之需

长期以来，我国中小学教学以学科教育为主，多聚焦考试科目，而科学、技术、工程、计算机类等综合实践课程开设情况却不容乐观，更遑论学生综合实践创新能力的教学保障，远远不能满足新时代对于人才培养的新诉求^[7]。自2001年我国基础教育课程改革启动至今已20年，从学生学习至教师教学均发生深刻洗礼变革，从过去狭窄的知识传递观研究学习，转变为在真实情境中的知识建构观重新审视学习过程，从研究知识表征迈向关注学习过程的互动参与，基础教育课程改革传递了先进的教育理念，推动了学校教育变革。与此同时，随着信息时代所带来的冲击和挑战，学校教育正在发生一场前所未有的结构性变革。社会亟需不再是应付考试的“单向度人才”，而是富有开创精神、善于跨界合作、能够适应未来复杂挑战的“多向度人才”，基础教育改革亟需实现从“以教为基点”教育范式向“以学为基点”教育范式的真正跨越。

促进学生全面发展一直是我国基础教育课程改革努力的方向^[8]，STEAM教育弥补了传统单科教学的缺陷，以相关的分科课程知识为基础，以学科知识的整合与应用为路径，与相关具体学科课程形成一种在对话与合作中彼此促进的关系。基于学科本质将课程目标凝练为学科核心素养^[9]，每一门学科在充分挖掘课程独特的育人价值的同时，而又通过整合的方式阐述课程对于学生综合素质培养的独特意义。从教育学学科角度看，跨学科的方法促使学生打破学科的界限藩篱，建立多元知识、生活体验的有意义连接，使学生在传统孤立的单一学科教育的基础上获得一种综合性理解。换言之，STEAM教育弥补了长期分科教学的弊病，有别于重书本知识轻实践的教育方式，扭转重考试科目忽视跨学科学习的态势，真正立足素质教育，通过跨学科的 方式培养学生创新思维、人际交流、问题解决、跨学科 能力等多方面的综合型技能生成，助推课程改革目标的实现，对于实现学生的全面性发展，推进素质教育极具意义^[10]。

(三)建设终身学习型社会，实现人的可持续发展教育之需

立足现代社会，学习个体单凭过去所学知识和本领已不足以应付瞬息万变的科学技术发展的时代需要。“活到老，学到老”。学习者若要具备可持续的学习能力，必须从狭隘的、被动的、短期的功利性的学习行为，跳转为主动贯穿生命全过程的自觉意识和生活需求。越来越多的实践验明，人类所需要的是与个体发展、社会挑战及全球劳动力的变化需求相匹配的学习能力，学习不再是简单的在校学习，而理应成为伴随学习者一生的重要课题。STEAM旨在帮助学生培养良好的思维习惯，掌握科学、技术、工程、艺术及数学等多学科的知识，培养批判性思维、合作交流、创造力等多方面的技能，并将其所使用的技能与现实世界耦合链接，为学生未来的职业生涯和社会挑战做好准备。良好的STEAM学习能力使个体能够更好地适应复杂多变的社会环境，及时把握时代发展的潮流和发展趋势，是实现学生持续性学习从而实现终身发展的重要基础。

人是未完善的动物，只有不断地学习，才能完善自己。学习能力不仅是衡量个人综合素养的重要指标，更是个体成人、成才、成事、成功的内在动力。STEAM学习能力突破了一般学科价值，并非一种专业知识或技能，而是归属于学生的一种跨学科学习能力，可嵌入各学科专业的发展中。联合国教科文组织在《学会生存》中指出，人的生存“是一个无止境的完善过程和学习过程”，培养人可持续发展所需要的知识、技能、价值观和行为，已经成为一种全球共识与时代潮流。

02

小学生STEAM 学习能力的内涵认识

STEAM即科学(Science) 、技术(Technology) 、工程(Engineering) 、艺术(Art) 和数学(Mathematics)的整合。但STEAM教育并非五个学科的简单叠加，而是融会贯通科学、技术、工程、艺术和数学学科领域于一体的综合性和开放式的教育体系。有学者将STEAM教育定义为统整学科学习、强调思维建构、融合知识和实践创新能力培养的跨学科综合的学习方式^[11]，这一观点已得到学界的广泛认可。基于现实需要、具有终身学习效能的STEAM教育称为“全民有效性学习”，其关键在于学习者怎样学习知识和运用知识，如何自主参与有效解决现实问题，最终获得更高的学习成就和能力。

(一)STEAM学习的核心特征

研究认为STEAM学习有别于传统学科教育的特征，主要表现在以下三个方面。

1.真实情境：学习活动的生长点

传统教育模式中脱离个体生活的真实环境来探讨学习能力犹如敝鼓丧豚，即使目前“以学生的发展为中心”成为教育改革发展的“标语”，但课程设计和学习方式却仍将知识与能力、知识与其产生的丰富情境以及知识内容与其价值取向的密切联系割裂，忽视学生的真正需求。多数时候，学习通常被学生粗暴视为“知识背诵”而略显“枯燥乏味”，落入“程序化”知识学习的窠臼。事实上，学生所面对的往往是不断变化的越来越复杂的真实世界，真实情境是教学活动的生长点，应将学习置于使学习获得意义的对社会世界的实践参与之中，只有学习能力让学生获得全新的独特体验时，学生对学习才会感兴趣。

STEAM教育关注真实情境中的学习，创设了真实的问题情境，让学生置于历史、社会、文化、宗教等各种语境之下，使其感受到个体与世界的紧密连接，学生在这些技能与知识镶嵌的社会性和功能性的情境中进行解决真实复杂任务的学习，有助于激发学生的学习主动性，点燃学生对问题的好奇心和探索欲，在基于“真实情境”的学习中使学生“学习的意义”不断被激发。

2.跨学科整合：学科文化的融合共生

学科的迅速繁殖导致了知识指数级的增长，因而单纯通过传统学科教学让学生学会学习越发困难。有效地学习知识需要学生突破学科边界思维，在多元的学科文化中穿梭、在看似并列或对立的观点中进行意义协商和互动。教学应从零散的、孤立的、去情境化的知识传授转向融合的、整体的、实践性的能力培育，把学生培养成为跨学科的思考者和行动者。

跨学科的实质是不同知识的重新组合和整合，包含了不同学科之间联系的丰富性和多样性，而不仅仅是学科边界的跨越。跨学科学习可以视为一种具有生成性的迭代过程，也是STEAM学习的核心特征所在。STEAM教育以真实问题为驱动，把整合作为目的与以学生为中心的任务设计相关，给学生提供分析问题所必需的多样化知识、评估不同观点和方法的活动机会，帮助学生创造性地统整已有学科知识，通过整合不同的信息、数据、工具、技术和观点合理地解决生活中各种真实的复杂问题。在此过程中，学生根据具体问题自主灵活选择知识经验，在问题解决中实现知识的融合和意义的建构，从而使个体获得知识经验和能力的成功增长。

3.解决问题：学习的目标导向

人类认识世界和改造世界的过程是发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的过程。而以项目、活动、问题或设计为基础的STEAM学习方式，皆是以问题为核心，问题是情境创设的前提，解决实际问题是STEAM学习的价值所在。因而STEAM学习往往从模仿现实生活中关注的社会问题开始，主张“以整合的教学方式培养学生掌握知识和技能，并能进行灵活迁移并应用于解决真实世界的问题”^[12]。学生作为知识的建构者主动参与学习活动，复杂的问题情境作为学生学习的背景，在这一学习过程中，通过动手实践和实验探究发展实践能力^[13]，通过策略选择和设计制作发展创造性思维、批判性思维等高层次的思维技能，通过协作学习和有效交流发展社会交互能力，最终达到解决问题的学习目标。。

(二)小学生STEAM学习能力的内涵

当下，学界对于学习的理解开始超越传统的教育心理范畴，反映学习的跨学科基础和社会性本质，以及日益丰富的知识基础对新型学习机制的呼唤^[14]。STEAM教育为学习者构建促进其认知构建、技能发展和情感共鸣的学习支持体系，同时也为研究者提供观察、反思学习者活动的条件系统。通过系统地改变和调整学习环境和学习活动，以跨学科的方式丰富地整合主题，使之逼近学习的复杂性特质。STEAM教育的指向是学生个性的发展和创造性的发挥，学生学习的过程亦是解决实际问题和完成实际项目的过程。教师以整体的方式使用跨学科的方法，提出与学生的生活经验相关的观点或问题，不断引导学生的注意力、支持学生的学习意图、维持学生的好奇心和坚持性，使学生在具有现实意义的问题中进行观察、分析、理解和决策，在不断挑战自我和协作交流的参与过程中促进认知的发展和社会成熟，并创造性地解决问题。

STEAM学习应从早期开始准备，小学生对世界充满了好奇心，他们是天生的科学家、工程师和创造者，他们主动了解世界，对语言、生物和物质因果关系及数字等有学习的偏爱^[15]，这些能力是发展STAEM学科的坚实基础和必要条件。因此，高质量的STEAM教育对于小学生的发展乃至成年后的发展至关重要。根据发展心理学的观点，小学生很早就发展它们的元认知，包括制定计划、自我调整、自我反思，改正错误等，他们能理解空间概念、因果关系、分类、归纳与演绎推理等，也能有效掌握并使用策略迁移到不同情境，并从多方面综合思考问题，拥有更复杂和更高水平的思维。与此同时，小学生形成更复杂的自我概念，理解自己和他人的感受，逐渐形成自己的态度、价值观和技能。一般来说，小学阶段主要发展学生的符号认知、阅读能力、交流能力和推理能力^[16]。但小学生的学习活动并非是孤立的，有赖于成年人的指导，包括引导小学生的注意力、组织小学生的经验，支持小学生学习的努力、调整信息的复杂程度和难度。基于此，小学生的STEAM学习首先要能够理解复杂性的问题情境，明确学习目标和具体限定条件，然后在问题解决方案的设计和实施过程中，能够综合运用多学科的概念以及形成工程设计的整体思路。

能力是一个被广泛使用却又备受争议的概念，因其涉及心理学、教育学、管理学、社会学等多个领域，故又发展为基于不同视角的不同内涵。美国麦克兰德提出了个体能力的冰山模型，包括个体的外显能力和内隐能力两个部分，其中外显能力如知识、技能等容易通过测量来了解，可以通过学习加以改变和发展。而内隐能力如角色定位、价值观、自我认知、品质和动机等要素不易外显，二者相辅相成，共同构成个体的能力素质^[17]。国际经合组织(OECD)启动的“甄别关键能力”(DeSeCo)项目通过大量的文献分析和调查研究提出：能力体现为能应对复杂的不同情境如工作、家庭等，它能适应未来社会经济发展的需求，是知识、认知、价值、态度、动机、情感等多方面的综合体现^[18]。因此，本研究将能力定义为相关的技能、知识和态度，这些技能、知识和态度能促使个体始终如一地成功完成特定的任务或解决问题。

综上，研究认为，小学生STEAM学习能力是在教师引导下，学生运用跨学科知识正确认识和理解复杂性问题情境，有计划、创造性地解决实际问题所表现出来的知识、技能和态度的综合。

03

小学生STEAM 学习能力的评价框架构建

科学的教育评价发挥着教育“指挥棒”的重要作用^[19]，随着STEAM综合项目和课程得到更广泛的实施，开发出有效和可靠的STEAM跨学科学习评估工具迫在眉睫。然而，遵循“评估三角”^[20]中阐述的理论框架，无论评估目的如何，都取决于三大支柱，包括学生如何在学科领域代表知识和发展能力的模型，允许观察学生表现的任务或情境，以及从由此获得的表现证据中得出推论的解释方法。具体而言，任何评估的设计都应从认知着手，探究目标知识、技能或在特定学科领域中要评估的方面，以及这些知识和技能是如何表现的。由于STEAM学习跨学科的特点，涉及多个学科的知识和技能，且不要求学生获得统一的学习结果，因此，不能像单一的知识性学科那样，采用学科知识测验的方式来评价学生，而应考虑构建更系统的、综合的学生STEAM学习能力评价框架。

(一)小学生STEAM学习能力的评价要素

建构测评框架的关键是明确待测的内容要素，将潜在的心理属性转变为一系列可观察、可测量的指标。依据前文界定的定义，并基于STEAM学习能力评价的文献，本研究将小学生STEAM学习能力分为四个要素：知识基础、情境理解、问题解决、态度倾向(如表1所示)，四个要素相辅相成，既体现了学习所需的知识基础，也反映小学生STEAM学习所强调的“情境”和“问题解决”等特性，注重小学生STEAM学习活动中知识、技能和态度的综合效用。

1.知识基础

知识经验是小学生STEAM学习的起点，也是小学生STEAM学习的目标之一。学生的能力、见识和理解均是通过自身可以做的、知晓和理解的事情得以发展实现^[21]。STEAM学习不仅仅强调技能的掌握，也强调学科知识以及跨学科知识的理解和应用。因此，知识基础的测量既包括学生对科学、技术、工程、艺术和数学等相关学科领域的基础知识、概念及方法的掌握情况，也包括相互联系的跨学科知识。其中学科知识和概念是学生发展高阶思维、实践能力的基础，而跨学科知识则更有益于问题解决^[22]。

2.情境理解

知识不是孤立存在，而是学习者与一定情境的互动中生成。小学生的大脑极为敏感，对不同的学习情境往往会有着更为积极、直接、能动的反映，故理解学习情境是小学生STEAM学习的重要部分。囿于STEAM学习情境面向学生复杂的现实生活，充满变化性和动态性，对于小学生极具挑战。因此，情境理解能力考量的是小学生是否能够充分运用知识和经验把握问题情境的各种信息，并做出合理的选择、分析、判断和整合，从而明确自己的学习目标。

3.问题解决

STEAM学习情境中的问题依存于具体的和整体的情境，是有条件的。它指向知识的掌握以及分析、解决问题能力的发展。问题解决能力是学生面对STEAM学习任务所需具备的核心技能。小学生问题解决能力的评价包括学生是否能够很好地发现问题、提出问题和定义问题，抑或能否分析、设计、选择和论证可行的问题解决方案，并在这一过程中及时地监控调整、对结果进行反思，做出自我评价等。

4.态度倾向

每种认知行为都有它情感的对应面，学习态度、兴趣、意向等成分与认知成分具有内在统一性。带有积极或消极情感对客体做出反应的倾向是同相伴的认知结构的内容相联系的^[23]。小学生的情绪情感往往更为外显，其态度倾向与STEAM学习能力表现有着更为直接的关系。在STEAM学习过程中，小学生的态度倾向评价通常包括对STEAM学习的兴趣，对参与STEAM学习活动的积极性以及形成自己的价值倾向等等。

(二)小学生STEAM学习能力的评价指标调查

基于前文已有探讨，研究初步拟定小学生STEAM学习能力评价的核心要素，归结为知识基础、情境理解、问题解决、态度倾向。但这些指标还仅停留在思辨研究的结果和初步构想，倘若直接作为小学生学习能力的测评指标，似乎不具说服力，也缺乏科学性。因此，为验证和修正这一观点，研究进一步从测量的视角进行实证研究。首先，通过专家访谈补充、完善小学生学习能力的测评指标；其次，采用问卷和访谈相结合的方式广泛征求专家意见，提出修改建议；再次，通过大规模调研验证指标的合理性。

1.专家意见征询

首先，结合相关文献研究及政策文件从知识基础、情境理解、问题解决、态度倾向四个指标入手，选取16位专家(高校专家6位，教科院所研究员3位，小学校长或教师6位，STEAM教育企业家1位)进行调查访谈，初步拟定4个一级指标，13个二级指标的指标体系。随后，运用德尔菲法进行两轮专家意见咨询。针对研究问题，编制《小学生STEAM学习能力测评指标专家咨询问卷》，对国内知名的STEAM教育研究专家、STEAM教育企业家、小学科学教研员以及开展过STEAM课程的小学校长、教师等共20人进行了调查。问卷结构为半开放式，包括客观题和主观题两部分内容，第一部分主要是小学生STEAM学习能力测评指标的合理程度调查，评价等级“完全不合理、比较不合理、一般、比较合理、完全合理”分别用 1～5 分表示，分数越高表示对指标合理性的认可度越高；第二部分主要是专家对测评指标增删或更改的观点和建议，并根据专家意见对问卷进行修改完善。每通过一轮调查，进行下一轮调查前，根据专家意见对问卷进行修改完善，如将情境理解中的感知观察和分析判断整合为信息获取，将态度倾向中增加创新意识等，最终形成4个一级指标，13个二级指标的指标框架(表2)。

2.评价指标认同度调查

为进一步验证小学生STEAM学习能力评价指标的合理性和认同度，研究编制《小学生STEAM学习能力评价指标认同度调查问卷》，问卷主体采用李克特五级量表形式，量表中的评价等级“完全不认同、比较不认同、一般、比较认同、完全认同”分别用1～5分表示，对各一级指标、二级指标进行认同度调查。选取来自京、渝、浙、粤、黔、甘、川、皖、苏、湘等十多个省区市的6005名教师进行调查，考虑到目前大部分一线教师对STEAM 教育的了解程度并不高，为更好地保证调查数据对指标认同度的有效贡献，研究只选取其中对STEAM教育“比较了解”“完全了解”的样本1104份进行分析，删除无效样本，最终获得有效样本1093份。其中高校教师28人、教研员18人、教育行政人员10人、一线教师1028人、STEAM机构研究人员9人。如表3所示，调查对象对STEAM学习能力一级指标、二级指标的比较认同和完全认同的比例均在82.9%以上，通过对一线教师、教育行政人员、教研员、高校教师以及STEAM教育机构人员五类群体对4个一级指标和13个指标分别做方差分析，发现不同群体间的认同度没有显著性差异，其中一级指标的F值分别为0.876、0.750、1.305、1.254，p值分别为0.478、0.558、0.266、0.286。二级指标的F值分别为0.836、0.814、0.651、0.535、0.691、1.496、0.777、2.352、0.344、2.109、1.487、0.900、1.272，p值分别为0.502、0.516、0.626、0.710、0.598、0.201、0.540、0.052、0.848、0.078、0.204、0.463、0.279，方差分析整体检验的F值均未达到显著(p〈0.05表示显著)。由此表明，小学生STEAM学习能力的评价指标基本合理。

04

结    语

目前，学界关于小学生STEAM学习能力的评价研究尚无统一的可供参考的标准，文章基于STEAM学习的已有研究，尝试探析了“小学生 STEAM 学习能力”的概念内涵，确定了知识基础、情境理解、问题解决和态度倾向四个要素，并从理论层面和实证调查初步构建了小学生STEAM学习能力的评价框架，对构建小学生STEAM学习能力评价指标体系和测评模型提供了一定的研究基础。值得注意的是，小学生STEAM学习能力的评价研究是一个系统工程，目前国内对其研究还较为欠缺。因此，本研究对小学生STEAM学习能力内涵及评价框架的探析尚为肤浅，仅是抛砖引玉，诸多问题仍需潜精研思，要淡化形式，注重实质^[24]，期盼能引起更多教育研究者参与其中，集思广益，不断深化小学生STEAM学习能力的评价研究，推动小学STEAM教育实践、学生学习发展和基础教育教学改革。

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（原文刊于《教育与经济》2021年第2期）

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