跨学科STEAM课程对学生批判性和创造性思维的影响
关键词：艺术融合，创造性思维，混合方法，STEAM教育，跨学科教育
1.1 介绍
学校和教育机构面临着越来越多的要求，要求学生为未来在技能、技术和学术成就方面的劳动力做好准备(Stehle amp; Peters-Burton, 2019)。对于教育工作者来说，教育工作者制定策略和方法来有效地培养这些技能和思维方式变得越来越重要（例如，学生如何练习思考和加强学习能力）。在瞬息万变、不断演变的就业市场上，创新思维近来已成为一种颇受欢迎的教育成果，旨在培养学生在未来的工作中的灵活性（例如，Harris amp; de Bruin，2018）。创新思维是解决问题的策略，包括批判性思维和创造性思维，有利于发现新的想法（Barak 等，2020）。已经提出的一种通过教育培养创新思维的策略是 STEAM（科学、技术、工程、艺术和数学）课程，该课程将科学与艺术深度融合（例如，Rahmawati 等人，2019 年）。
STEAM 课程具有培养深度批判性思维技能和习惯的潜力，例如解决问题的能力、创造力、协作和毅力（Wilson amp; Presley，2019 年；Cropley，2014 年；Runco，2014 年），因为它明确要求学生综合多样领域的内容，并将学科的基本概念与实践和自身能力之间建立联系（Quigley et al., 2017）。在本文中，我们探讨了 STEAM 课程在美国各地的实施情况，及其对学生认知和思维能力的影响。
1.1.1 研究问题
指导本研究的问题如下：
- 参加 STEAM 课程的学生感受如何？
- 参加 STEAM 课程的学生是否提高了他们对创造性思维的理解和跨内容领域的综合想法？
- 参加 STEAM 课程的学生是否在创造力、思想综合、解决问题、坚持和协作方面做得更好？
1.2 背景
1.2.1 跨学科教育
将艺术融入课程其他领域在美育中有着悠久的历史（例如，Lee等，2020；Ludwig 等，2017；Russell amp; Zembylas，2007），长期以来，人们一直在争论“为艺术而艺术”的价值，还是认为艺术仅仅是对传统核心内容领域的支持（例如，Catterall，1998；Eisner，1998）。然而，由于艺术在整合模式中的角色被重新定义，以及关于跨学科教育研究强调平等和来自课程不同领域的深刻理解，提高了艺术在科学、数学和人文学科中的重要性（Perignat amp; Katz-Buonincontro，2019)。具体来说，从表面的整合走向跨学科的方法表明，内容领域在基本层面上是相互交织的，这两个领域都是充分理解所必需的(Liao, 2016)。随着我们对跨学科方法对学生学习的影响有了更全面的理解，随着跨学科方法将艺术提升到与其他内容领域平等的地位，我们或许也能够结束几十年来关于艺术整合的争论。
跨学科教育被定义为连续统一体，课程范围从单一学科到跨学科阶段，其中的内容领域是相互依存的，项目的成功完成依赖于对所涉及的所有内容领域的深入理解（Liao，2016）。单一学科课程的一个例子是学生在艺术课上装饰科学课上制造的汽车。而跨学科课程则是学生在艺术和科学课程中共同规划，但在每堂课上分开工作来制造艺术汽车。在本例中，一门跨学科课程，学生创造艺术/科学汽车，其中艺术的思维和概念（例如，色彩理论和设计）和汽车的科学和工程知识（例如，空气动力学、物理学）相辅相成、互相作用，缺少任何一方都无法成功。从设计和工程的角度来看，最终产品是围绕解决给定的问题而设计的（Wilson amp; Presley，2019）。
1.2.2 STEAM教育
随着跨学科艺术教育的发展，“STEAM”教育一词越来越受欢迎（Perignat amp; Katz-Buonincontro, 2019）。将艺术纳入传统科学和技术领域，表明人们认识到艺术中的设计技能、创造力和基本工作方式对科学进步至关重要（Holbrook 等人，2020）。近来，STEM领域越来越认识到创造性和批判性思维等技能的重要性，而STEAM 教育理念系统和全面地促进艺术融入 STEM 课程中，从而更好地培养这些技能。本研究考察了艺术和科学教师之间的合作，重点关注具有 STEAM 内容的跨学科方法如何促进 K-12 学生批判性和创造性思维的发展。
1.2.3 STEAM 与艺术融合对学术成果的影响
STEAM 教育是目前教育领域的一个流行概念，近年来围绕STEAM教育的研究有所增加（Perignat amp; Katz-Buonincontro，2019 年）。研究一致表明，与传统教育相比，STEAM 教育为学生提供了更多体验和探索不同学习方式的机会（Braund amp; Reiss，2019 年）。此外，在对 20 多年研究数据的综合分析中，发现了参与STEAM和艺术综合活动对幼儿园学前至12年级学生成绩的微小影响（Ludwig 等人，2017 ）。
1.3 STEAM 和艺术整合对学业成绩和参与度的影响
根据之前的研究，STEAM教育会影响学生的学业成绩和课堂参与度，从而使他们能够体验成功的学习（Braund amp; Reiss,2019 ；Hardiman 等,2019 ；Hunter-Doniger,2018 ）。成功学习被定义为终身学习，即学生养成了记住知识的能力，将知识转移到不同学科内容中，建立有意义的个人联系，并积极在课堂外运用（Ernest amp; Nemirovsky, 2016; Hunter-Doniger, 2018; Wilson amp; Presley, 2019）。
研究人员Braund和Reiss ( 2019 )解释说，许多学生认为STEM科目很难、无趣和耗时。因此，他们建议教师利用STEAM注入式教学来改变学生对STEM科目的消极态度并提高学生的参与度。因此，研究人员认为，教育工作者可以“推广lsquo;终身整体教学rsquo;的理念，将其作为一种更进步和lsquo;功能性rsquo;的替代方案”（226页）。例如，Togou等人进行了一项研究，以评估使用基于Fab Lab的学习对K-12学生对STEM学科学习态度的有效性。这项研究的结果支持了STEAM教育帮助学生学得更快且更专注于学习过程的论点。STEAM 教育提高了学生对学习活动的兴趣和参与度，并为他们提供了体验整体学习的学习机会（Braund amp; Reiss，2019；Hardiman 等，2019；Hunter-Doniger，2018）。
根据 Ernest 和 Nemirovsky ( 2016 )的研究结果显示，学生与学科内容知识建立了更深入的个人联系，并且可以将知识转移到课堂经验之外，这些有意义的联系有助于学生长期记忆课程内容。研究人员还表示，参与受数学内容启发的艺术项目有利于强化他们学习中的数学探究立场。Hardiman 等人进行的另一项研究( 2019) 发现，通过结合多种艺术形式来教授学科内容可以提高阅读成绩，尤其是对于高需求学生群体。此外，研究数据显示，学生对科学内容的记忆有显著的整体改善。因此，研究人员认为，艺术融入教学是一种很好的策略，可以有效提升学习效果和积极性。教育工作者通过将 STEAM 教育融入教学，鼓励学生寻找新知识，通过思考项目的意义和建立联系来理解知识本身，并根据学生的兴趣以独特的方式应用于实际（Hunter-Doniger，2018）。
先前的研究结果表明，STEAM 教育对学生的学业成就和参与度有积极影响。研究人员强调，通过参与互动、解决问题和动手的课堂活动，让学生在早期教育过程中接受STEAM教育十分重要。学生对与 STEM 领域相关的职业感兴趣，也为他们的未来打开了一扇窗（DeJarnette，2018）。
1.3.1 思维技能的STEAM与艺术融合效应
研究人员已经确定了几种可以在课堂上培养创造力的技术。这些技术包括实验、探索、观察、反思和探究（Cropley，2014；Doering amp; Henrickson，2015；Liao，2016；Pruitt，1989）。此外，也进行了其他研究来观察艺术教师及其教学实践，例如探索、自我反思、观察、实验和坚持（Runco，2014；Winner 等，2006）。这些方法强化了有针对性的技能，这些技能与培养学生创造力和批判性思维所需的要素相呼应（Tinh，2019）。
STEAM教育可以吸引学生将艺术与课程相互联系，以此改善教育环境来促进思考，帮助有困难的学生成为成功的学习者，让他们将知识应用于现实生活的实践中（Fiske，1999年）。许多结果表明，STEAM项目中使用的技能转移可以促进学术和社会发展（Deasy，2002年），并使具有特殊性的学生（Horowitz，2008 年）和英语学习者（Horowitz，2018年）受益。
各项研究结果表明，STEAM教育可以提高学生的创造性和批判性思维（Perignat amp; Katz-Buonincontro，2019）。Root-Bernstein ( 2015 )进行的一项研究发现，这些能力中的提升可以改善 STEM 学习。STEAM教育的本质不仅重视结果，而且重视达到最终结果的过程（Root-Bernstein，2015 年）。当学习、计划和创造的过程受到重视时，其他积极的好处就会出现，比如创造性和批判性思维的增强（LaJevic，2013）。
批判性思维和问题解决密切相关。STEAM教育为学生提供了另一个过滤器来审视世界，这可能会带来新的细节或想法，提高批判性思考和解决问题的能力（Molderez amp; Ceulemans，2018年）。STEAM教育鼓励学生从多个角度看待问题，并可以告知观察者解决障碍的各种策略（Tinh，2019）。
研究员 Tinh（2019）对来自越南五所地区高中的120名学生进行了研究，发现学校实施的STEAM课程培养了学生创造性解决问题的能力。大多数学生表示，他们经常在科学课上利用通过STEAM课程学到的知识。学生们表示，他们学到的策略让他们对解决问题的过程有了更好的理解（Tinh，2019）。
通过STEAM，学生参与不同的思维过程，并对与 STEM 相关的问题有更深入的了解（Costantino，2018 年）。STEAM 中使用的教学方法对批判性思维和解决问题有积极的影响，艺术整合和对 STEAM 教育的关注为系统思维的认知理解增加了额外的维度（Molderez amp; Ceulemans，2018 年）。2018 年发表的一项研究发现，参与基于 STEM 的艺术教育的学生具有相似的属性。这些学生可以更好地从更复杂、更大的结构中提取共同特征并实现知识整合（Liu amp; Chen,
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