浅谈STEAM教育与艺术学科教学的融合——以“3D打印”教学为例

浅谈 STEAM教育与艺术学科教学的融合——以“ 3D打印”教学为例

熊婷婷

深圳市龙华中英文实验学校

摘要：早在20世纪90年代，STEM的概念被美国国家科学基金会提出，随后STEAM教育计划也被提出，这一项提出增强了国家的竞争力和创新能力。近几年，我国在社会、经济等方面的发展中对于STEAM教育理念中包含的科学、技术、工程、艺术以及数学几大领域的需求不断增加。随着时代的发展，STEAM教育中的艺术教育不断专业化，在其专业化的过程中也使得与其他科目的教育有疏远的趋势，如何把艺术教育更好的与其他学科相融合受到关注，加强艺术教育中的通识教育，打破学习领域的界限，灵活调整课程知识，思考多元化的教学方式都是需要被重视的。在此背景下，文章以“3D打印”教学中STEAM教育与艺术学科教学融合为研究方向，展开论述。

关键词：STEAM教育，艺术，3D打印

1. STEAM教育与艺术教育的发展与现状

STEAM教育是一种多领域融合的教育，是集科学、技术、工程、艺术和数学五大学科为一体的教育，其前身是STEM教育，是由美国政府反思战后教育体系中存在的整体问题，因而特别提出了要重视科学、数学、工程和技术领域的教育。这一教育理念采用建构主义教学，注重学习过程而不是结果，强调跨学科以及与现实的联系。21世纪初，教育者开始逐渐重视艺术在工程与技术设计中的重要性，英国国家科学技术与艺术基金会(NESTA)在《未来一代》报告中，提倡在STEM教育中加入艺术类课程，在 STEM 中融入 Arts（艺术），让学习者的艺术审美与艺术才能得到提高，人们的生活更加美好，也使原有的 STEM 教育变得更加全面。然而一项关于普通高校公共艺术教育课程建构的策略和路径的问卷数据显示，大多数学生在小学（52%）和中学（37%）阶段开始接受艺术教育，教育形式以美术和声乐居多。36%的非艺术类学生进入大学后停止接受任何形式的艺术教育课程，因此艺术学科不断朝着专业化发展让STEAM教育与艺术的融合也许并没有那么理想。一方面学生的学习兴趣被激发了，另一方面学生的实践能力和创新能力可能并没有完全体现。此外，教师也许过度聚焦应该包含什么领域，而并没有回归STEAM教育的本质和核心。例如：学生是否可以通过STEAM教育的学习，从多门学科的融合学习过程中去解决生活中实际存在的问题呢？这是教育从业者比较容易忽略的方面。

2. STEAM教育与艺术学科教学融合存在问题--以“3D打印”教学为例

2.1 3D打印课程发展及优势

3D打印是一种以三维数字形式立体构造物理对象的一种快速成型技术由于3D打印技术不仅可以满足个性化创造，而且可以满足学习者在个性化创意设计进阶的不同需求的，近年来，为了进一步探索教学创新，一些国家尝试把3D打印技术应用于STEAM课程中，以推动技术对创新教学的发展，使得技术与艺术人文教育和工程教育融合成学校文化的一部分。在2015 年的时候，我国为了支持发展“众创空间”第一次将“创客”写入政府工作报告。因此国内许多学校设置了创客室以推动STEAM教育，从而形成一种校内的“创客空间（Makerspace）”可以依托互联网支持协同创新，利用3D打印机等桌面制造设备与工具完成独立的创意制作。这可以为所有的创新及创造提供了一个共同的基础。例如，近年来兴起了一款国产的3D打印软件—3DOne，旨在面向全国青少年提供基于STEAM理念的3DOne三维创意设计系列软件，并成立了青少年三维创意设计社区。学生可以通过网络在社区平台上传自己的作品甚至是草稿图纸与他人共享，相同的，学生与教师可以通过评论和点赞的方式形成互动，截止2022年3月，根据网站数据显示3Done创意社区举办的比赛中参赛学校共7318所，参赛队伍25456只，参赛作品共40518件，从这些数字可以看出3Done打印软件搭建的青少年三维创意设计社区的赋予了教学互联网社区的性质，这也是“互联网+”对传统教育的极大推动。

1. 2. 3D打印教学

国外致力于预测影响全球教育领域的教学、学习和创造性探究新兴技术的新媒体联盟曾报导过设计思维艺术与 STEAM 教育中的各项都有着密不可分的联系，特别是当它与工程相结合的时候。现在校内所开展的3D打印课程大多以3D打印技术为主，其中上文所提及的3Done普及较广，它依托自主三维CAD核心技术，专门针对8-18岁青少年研发的创新教育三维创意设计软件，贴合启发青少年创新思维，简易的3D设计功能，让创意轻松实现。这种强大的功能与简单易用的程序环境相结合，学生在学习软件时不怎么会产生畏难情绪。此外，艺术教育对创造力、开放式问题的解决、产生更高的学生动机、提升更高的人际交往能力社会化和个人技能等方面都有帮助。神经学研究与多方面理论支持艺术和科学的合并，以提高学习能力。但是在进行艺术教育与STEAM教育融合时可能会出现以下问题：

1. 如何使STEAM教育注重学习过程而不是结果。

2. 专业类教师紧缺导致教学质量不高，缺乏STEAM教育相关完善的课程体系。

3. 传统类教学方式并不适用于STEAM教育。

许多教育专家针对这些问题都提出了不同的看法，我结合对学生的教学研究与文献查找，作出整理与总结。

3D打印课程教学旨在培养学生的创新能力、 提高学生的科学素养。在课程中，不断激发学生的想象力，让学生体验作品从无到有的产生过程，感受创意变成真实事物的设计、开发过程。然而很多学校开展3D 打印的相关教学主要以从网上下载模型进行打印展示并且让学生主要以模仿制作为成果展示，缺乏联系生活实际问题，学生不仅无法体会到艺术在STEAM教育中的角色而且易让学生对3D打印失去兴趣。并且专业教师的紧缺也让学校缺乏完善的课程体系，很多学校都是以生搬硬套其他学校的资料展开教学，随意性较大，因而3D打印教学效果得不到保证。

对于以上问题的解决方案的研究有这样一些建议可以参考，首先国外学家琼斯认为检验STEAM教育理念是调查艺术和科学成就之间存在什么样的联系。而推动艺术改革与发展的大STEAM教育创造力的前提在于希望可以加深对其他学科的理解。因此深化教学改革,根据STEAM的规律和特点探索课程改革,调整教学布局是非常重要的。教师可以自主性地进行对相关课程学习开发一些具有校本特色的课程，如：结合实时抛出生活问题，疫情期间我们能用3D打印做些什么提升校园的防疫设备呢？让学生进行头脑风暴，让他们在动手实践的过程中发现创造、设计、合作并解决问题。

与此同时，转变教育角色,改革创新教学方式，正如我们的教育改革，教师的角色从知识传授者转变为学生学习的引导者和协助者,和学生之间形成一种新的伙伴关系。这可以具体体现在教师应鼓励学生犯错误和冒险，让他们自主探索享受学习过程并且感受到他们的学习经历、制作过程以及制作的产品在每个STEAM计划中都很重要。艺术也不应该只体现在美术老师的课堂上，生活中的艺术无处不在，应该让学生先发现美再创造美。如让学生通过观察身边的事物和人寻找特点，关注时事，让学生潜意识里感受到事物的多样性再应用于3D打印中。

随着STEAM教育的普及化现已经融入很多学校的日常教学，如何使STEAM教育社会效应的最大化，如何让艺术与STEAM教学更好地融合？如何让3D打印教学激发学生的学习兴趣与创造性，并服务于实际生活？为了充分发挥3D 打印技术在教育领域中的积极作用，让探究式学习有更好的创造环境，并且更好的培养学生在观察、探索、实践和不断完善的过程中的辩证思维，这些问题都值得我们不断地去探索与研究。

参考文献

1. 张颖, 林珩,陈国良，小学生STEAM教育中的艺术表现形式的探讨[B].闽南师范大学学报,2017,(4):112

2. 王钰琪，STEAM教育理念下普通高校公共艺术教育课程建构研究，

3. 王娟,吴永和,段晔等(2015).3D技术教育应用创新透视[J].现代远程教育研究,(1):62-71

4 中望软件，https://www.i3done.com/contest/?g=Tuzhi&a=contest

5 郑贤，基于STEAM的小学《3D打印》课程设计与教学实践研究，中国电化教育，2016，355 ：83-84

6.Jones C.(2009) Interdisciplinary approach-Advantages, disadvantages, and the future