核心素養導向的科學與人文融合教育初探
——STEAM教育的借鑒與思考

王麗娟，劉林德，劉家熙，周欣欣

(1.魯東大學 生命科學學院，山東煙臺 264025；2.首都師范大學 生命科學學院，北京 100048)

從當前國際上普遍關注的STS、STEM、STEAM、核心素養等教育理論和教學實踐看，開展跨學科教育，培養跨學科的創新人才是各國共同追尋的目標?？鐚W科教育是一種課程設計與教學的模式，在該模式下，單個教師或團隊對兩門或多門學科或知識體系的信息、資料、技術、工具、觀點、概念或理論進行辨識、評價并整合，以提高學生理解議題、處理問題、創造新方法和解決方案的能力，而那些解決方案超出了單門學科或單個教學領域的范圍。[1]美國新媒體聯盟發表的《國際教育信息化發展2015地平線報告(基礎教育版)》中談道，STEAM的教育理念設計是：所有學科彼此關聯，這樣學生才能對真實世界獲得整體的、相互聯系的認知。[2]

新的課程標準提出，各學科課程教學的總目標是提升學生的核心素養。對于科學課程的學習來說，僅僅注重科學知識的習得是不夠的，還必須注重科學知識在現實生活中的應用，注重科學思維和方法的訓練，尤其要注重科學與人文、藝術、社會等的相互滲透和融合。因此，科學教育應該以課程標準為依據，開展以核心素養為導向的教學。尤其應在科學教育中注重跨學科的教育，完善學生的多學科知識體系，促進科學與人文藝術的融合，培養綜合性、跨學科的人才。但是，當前針對我國學生發展核心素養的調查(以生物學為例)結果顯示：生物學教育在科學素養和主動探究方面提及較多，但對人文和社會方面的核心素養指標的培養缺乏重視，比如自信心、尊重與包容、藝術與審美能力、公民意識、多元文化等。本文以生物學為例,借鑒STEAM教育探討“在理科分科教學中如何實現科學與人文的融合”，以提升學生的核心素養。

一、對接STEAM教育與核心素養，指向科學與人文的融合

1.科學教育以核心素養體系為基

核心素養是學生在接受相應學段的教育過程中，逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。核心素養以培養“全面發展的人”為核心，是情感、態度、知識、技能的綜合表現，具有個人價值和社會價值。[3]首先，核心素養提升的核心是“人的全面發展”。人的全面發展意味著全面和諧的發展。其中，科學與人文的和諧教育是實現人的全面發展的重要途徑。[4]新的課程改革提出發展學生的核心素養，是前一階段三維目標的進一步深化，也更凸顯了跨學科和綜合的特性。中國學生發展核心素養分為“文化基礎、自主發展、社會參與”三個方面,綜合表現為“人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新”六大素養。從理論的角度可以說,人文底蘊是文明人的基本標識;科學精神是現代人的基本品格。這兩者在教育過程中的有機結合是新時代人才培養的必然要求。人文底蘊主要包括人文積淀、 人文情懷和審美情趣。[5]

核心素養是學科壁壘的“溶化劑”，以核心素養體系為基，各學科教學可以實現統籌統整。核心素養一方面可以指導、引領、輻射學科課程教學，彰顯學科教學的育人價值。另一方面，核心素養的達成依賴各個學科的獨特育人功能的發揮、學科本質和特點的發掘?！镀胀ǜ咧猩镎n程標準》明確提出，高中教育階段的生物學課程是以提高核心素養為宗旨的學科課程。生物學核心素養主要包括“生命觀念、理性思維、科學探究和社會責任”四個方面?！稑藴省分谐茖W知識、技能、能力等方面，還談到科學與人文的整合方面：形成科學的自然觀和世界觀，解決實際問題；崇尚嚴謹和務實的求知態度，具有合作精神，樂于并善于團隊合作，勇于創新；形成生態意識，參與環境保護實踐；主動向他人宣傳健康生活和關愛生命等相關知識，具有開展生物學實踐的意愿和社會責任感。

2.STEAM教育及其學科整合框架的借鑒

STEAM是由美國政府提出的STEM教育戰略衍生而來，最初只有科學、技術、工程和數學四門。2010年美國維吉尼亞科技大學學者格雷特·亞克門(Georgette Yakman)在STEM的基礎上加入“A”(藝術)，并提出了金字塔形的STEAM學科整合的教育框架，STEAM成為包容性更強的跨學科綜合教育。[6]STEAM教育中五個學科構成一個有機整體,數學是STEAM各領域的基礎，科學是STEAM的重要組成元素，技術是支持STEAM教育的工具，工程是STEAM活動中解決實際問題的途徑，人文藝術促進了STEAM各領域的發展。[7]

STEAM學科綜合的教育框架中，金字塔的第五層是具體課程水平，這一水平主要是科學、技術、工程、藝術和數學等學科的相關課程。第四層是具體學科水平，這一水平主要探討了科學、技術、工程、藝術和數學學科相互之間的聯系。第三層是多學科水平，這一水平是將藝術滲透到科學、技術、工程和數學四個學科中。將藝術(Art)滲透到STEM教育中，這樣的模式使得學生接受的STEM教育有了情感的融入和美的追求。第二層為綜合水平，主要是將科學、技術、工程、藝術和數學融合成跨學科的STEAM教育(藝術與STEM相互作用，決定了其發展方向)。最頂層是通識水平，這一水平代表的是最終的教育目標，與全人教育和終身教育相聯系。[8]STEAM中的“A”廣義上包括了美術、音樂、社會、語言等人文藝術學科。藝術加入STEM教育中，是對這四類課程的良好補充，能幫助學生優化不同學科知識的理解與應用。

3.對接STEAM與核心素養，指向科學與人文的融合

STEAM教育與核心素養在人才觀、創新觀與知識觀等方面有高度的契合性，STEAM為未來培養綜合性、全方位的人才，與核心素養秉持的“全面發展的人”的人才觀不謀而合。具體到STEM與“A”整合的方面，STEAM框架的第四層、第三層和第二層，充分體現了STEM與“A”交叉、融合進而整合的教育追求?？茖W課程中的核心素養同樣強調了人文底蘊、科學精神等各素養之間相互聯系、互相補充、相互促進,在不同情境中整體發揮作用。因此，STEAM與科學課程的核心素養教育都強調科技與人文藝術的融合與共同發展，STEAM可以為核心素養的落地和滲透提供載體。

STEAM教育與核心素養的對接，依賴于科學課程的內容設置、課程情境設計與多元評價等方面進行的有機對接,進而實現STEAM教育，為核心素養的落實助力?；赟TEAM教育中的“A”進行科學教育，可以根據教學目標、學生水平和學科特點，依照STEAM框架中藝術與其他學科不同的整合程度，逐漸開展STEAM教育，使得學生逐步形成科技與人文的整體性知識和能力，從而在未來的生產、生活中發揮科學的經濟價值、技術價值和人文價值。

二、 開發STEAM課程資源，構建科學與人文融合的內容體系

STEAM課程包括科學、技術、工程和數學以及人文藝術課程，是STEAM視域下跨學科的課程。培養科學與人文藝術整合的核心素養，教師要善于開發科學與人文藝術交叉與融合的STEAM課程資源，構建科學與人文藝術整合的課程體系?；赟TEAM中的“A”的科學課程資源開發中，尤其要注重媒體和信息技術資源(如3D打印)、生活資源和社會資源的開發和利用，課程內容融有不同程度的STEM和人文藝術整合成分，體現科學與人文藝術(S-A)、技術與人文藝術(T-A)、工程與人文藝術(E-A)、數學與人文藝術(M-A)的相互聯系，體現人文藝術對STEM的多學科滲透。以中學生物學為例，生物學課程是科學領域的重要學科課程之一，同時又是一門科學課程，與物理、化學等自然科學存在著交叉，密不可分。生物學課程內容中蘊含著豐富的STEM與人文藝術交叉、融合的資源。

1.充分利用或挖掘教材中的相關資源

高中學習到基因等遺傳內容時，教師可以介紹2017年北京大學瞿禮嘉團隊發現并在Science等期刊上發表的成果。瞿禮嘉課題組發現了花粉管質膜上的兩個受體，命名為BUPS1和BUPS2，BUPS1和BUPS2受體基因參與花粉管爆炸釋放精細胞的分子機制。 BUPS命名源自《西游記》中的典故。孫悟空大鬧天宮失敗后，被如來佛祖拿住，壓在五行山下。為防孫悟空逃出，佛祖用寫有金字咒文的壓貼(Buddha’s Paper Seal，縮寫BUPS)壓在五行山頂上，猴王被徹底封住。[9]通過對學生介紹科學家融合了藝術表現手法促進科學理解的科學研究，不僅能引導學生了解最新科研成果，同時激發學生學習科學的熱情，還開展了科學與文學藝術、傳統文化的融合教育。另外，教材中一章的最后一節往往是與社會生產生活實踐、環保等密切相關的內容，是進行科學與人文藝術融合教育的重要資源。

2.精選科學史中的相關資源

科學史是科學的形成和發展的歷史，體現科學在人類社會發展中的地位與作用，更能反映人類社會尤其是創新思維意識等對科學發展的影響。因此科學史中蘊含著豐富的資源，可以借以開展科學與人文融合的教育。例如，針對科學與繪畫藝術方面的相互促進，可以講述生命科學發展史上文藝復興時期的偉大畫家達·芬奇的故事。[10]再比如，講到人的生殖和發育，可以讓學生閱讀不同時期與性別相關的科學研究成果等生命科學史的內容并開展辯論，關注宗教、文化、社會和科學中的性別差異與性別不平等人文社會問題[11]，樹立平等、尊重等生命意識。

3.開發社會性議題、新聞和社區相關資源

論及基因檢測技術的應用，可以“DNA檢測鑒定曹操墓”為例，體現生物技術與歷史學、人類學等的密切關系。2010年8月6日，人民網以“DNA檢測與曹操墓確認”為題發布了一則新聞，復旦大學現代人類學教育部重點實驗室宣布：向全國征集曹姓男性參與Y染色體檢測，擬用DNA技術辨別河南安陽“曹操墓”的真偽。以Y染色體為代表的分子人類學技術成為曹操墓的真偽、曹操后人和曹操真偽鑒定最終的“一錘定音者”。[12]另外，社區資源比如博物館、動物園、農業合作社、養殖場、環保檢測機構等，也都是輔助生物學教學的有效資源，學生在勞動、服務、實踐中獲得體驗、感悟，促進了科學與人文素養的共同提升。

三、開展基于項目的STEAM學習，優化科學與人文融合的教學策略

STEAM教育的核心目標是通過靈活應用基于項目的學習、基于設計的學習、基于問題的學習、探究性學習等學習方式，來培養學習者綜合利用STEAM 知識解決現實問題的能力和創新能力。生物學教學中應該積極開展與生物學課程相關的科技活動和社會實踐活動，以生活、生產實際為導向，讓學生在合作與探究、設計與制作、自主與體驗中學習。有條件的話，充分利用生物學實驗室或建立的專題研究實驗室和跨學科綜合實驗室，開展跨學科的教學，并在教學中關注科學與人文的融合，讓學生有能力體驗科學界的豐富性，感受科學相關知識的實效性，了解現實生活中的難題并嘗試解決問題。這要求教師明確生物學課程標準中的課程目標、內容標準等，并與相關的學科標準建立聯系，從而選擇和確定學習項目或活動圍繞的主題，圍繞主題開展活動，并提交產出或作品。下表列舉了生物學教學中開展STEAM教育促進科學與人文融合的部分項目和活動建議(見表1)。

表1 基于STEM-A的項目活動示例

四、采用多元化的教學評價，推進科學與人文的多元價值交融

STEAM 教育是一種綜合的教育模式，它和核心素養教育一樣都秉持著“科學教育與人文教育并重”的價值觀。STEAM不是簡單疊加各門學科，而是各門學科融合形成有機的整體。它不僅注重學生的STEAM學習興趣和動機，強調學生對各學科的綜合知識的掌握，更注重培養學生的創新能力、實踐能力。因此，對STEAM教育開展的教學評價也應該是系統的、整合的、多元的。目前我國基礎教育中教學評價比較單一， 主要開展以單一學科的知能為目標的終結性評價，評價方式往往采用傳統的紙筆測驗，缺少表現型評價和過程性評價?；赟TEAM教育目標的科學性、人文性、綜合性、實踐性、創新性等特點，STEAM教育的評價應該采用多元化的評價方式，包括終結性評價與過程性評價結合、傳統紙筆測驗與表現型評價結合、教師主體與學生主體結合、線上(信息技術)評價與線下(面對面)結合。此外，學生的學習成果可以整理形成紙質檔案袋或電子檔案袋，學生成長檔案袋可以記錄學生的學習經歷、任務完成情況及質量等，用多項學習結果顯示學生達成多元學習目標的程度。

以創辦養雞場(雞卵孵化)為例，本STEAM項目涉及了生物學、養殖技術、病理學、數理統計以及經濟和藝術等多學科的綜合，其教學目標包括掌握鳥類生殖、發育、養殖等相關科學知識體系；設計制作出合格的孵化器工程產品，并能用于孵化雞卵，計算孵化率，提高動手、動腦的實踐能力和問題解決能力；能夠運用相關科學理論制訂養殖方案，并運用現代信息技術和自身的創造力設計養雞場產品營銷海報，提升科學應用和藝術審美的能力。針對科學知識等目標，可以發揮傳統紙筆測驗的優勢，采用終結性評價。另外，學生在小組合作中的參與度、積極性和合作表現，可以通過教師的觀察和學生的自評、他評等開展。項目結束后把學生的作品進行展示，可以維持和激發學習動機、使其獲得成就感。

如今學科整合和跨學科教育已成為國際上不可逆轉的教育發展趨勢，我國也越來越重視多學科和跨學科教育，重視科學教育與人文教育的融合教育。隨著中國學生核心素養改革的深化，越來越多的中小學借鑒并研究、實施STEM教育和STEAM教育模式。不過，整體來看，我國的STEAM教育處于起步或發展階段，真正落實跨學科的整合教育，離不開教師的自我發展、課程的精心設計和踏踏實實的實施，并真正著眼于學生的綜合素質提升?？梢?，借鑒STEAM教育模式，開展核心素養導向的學科整合教育、科學與人文的融合教育，任重而道遠。