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麥克阿瑟天才獎獲得者、美國密歇根州立大學(xué)生理學(xué)家羅伯特·魯特-伯恩斯坦（Robert Root-Bernstein）指出：將HACD整合入STEMM教育中可以促進學(xué)生在STEMM學(xué)習(xí)上的表現(xiàn)。

如果你做過任何醫(yī)療項目，藝術(shù)很可能曾暗中相助于你。聽診器的發(fā)明者法國人雷內(nèi)·萊乃康（Ren éLaennec）作為醫(yī)師的同時還是一位長笛演奏者，他用樂譜記錄了第一次聽到的心跳聲。而器官移植所用到的縫合技術(shù)是由另一位法國人、諾貝爾獎得主亞歷克西斯·卡雷爾（Alexis Carrel）從蕾絲的制作方法中改進得到的。第一次心臟手術(shù)所用到的方法和一些工具由非洲裔美國人維維安·托馬斯（Vivien Thomas）發(fā)明，這位革新者曾接受過木匠的正規(guī)訓(xùn)練。

也許你對科技更加著迷。即時電子通訊這一概念的創(chuàng)始者、電報之父塞繆爾·莫爾斯（Samuel Morse）是美國最偉大的藝術(shù)家之一，他在畫布框上制作了第一臺電報機。演員海蒂·拉瑪（Hedy Lamarr）與先鋒派作曲家喬治·安塞爾（George Antheil）合作發(fā)明了電子信息的現(xiàn)代加密法。甚至那些在我們手機與電腦中運作著的電子芯片，其制造方法中也運用到了大量藝術(shù)性的發(fā)明，包括蝕刻法、絲網(wǎng)印刷和光刻法。

2018年5月7日，美國國家科學(xué)院、工程院和醫(yī)學(xué)院（NASEM）下屬高等教育與勞動力部門的董事會發(fā)布了一項報告：推動大學(xué)和研究生課程將人文、藝術(shù)、工藝和設(shè)計（humanities, arts, crafts,and design ，HACD）的實踐與科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和醫(yī)學(xué)（STEMM）相結(jié)合。在美國教育系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)動機在傳統(tǒng)文科課程與職業(yè)相關(guān)專業(yè)課中逐漸產(chǎn)生分化。報告中提到：“諷刺的是，逐漸走向狹隘的學(xué)科化教育運動勢不可擋，而許多企業(yè)——尤其是那些高科技企業(yè)——強調(diào)綜合教育的學(xué)習(xí)成果，譬如批判性思維、交流能力、團隊協(xié)作能力和終身學(xué)習(xí)能力，才是更可取的?！?/p>

德國杜伊斯堡一幅莫扎特和愛因斯坦的涂鴉肖像畫：藝術(shù)、科學(xué)和音樂交匯在一起

諾貝爾獎得主多蘿西·霍奇金將繪畫運用到晶體學(xué)上

由于教育生態(tài)學(xué)的復(fù)雜性，報告最后稱：沒有最好的方式可以將藝術(shù)和人文整合入STEMM教育中，也沒有任何單一的教育學(xué)試驗或數(shù)據(jù)表明這種整合對學(xué)生將來的職業(yè)有所裨益。盡管如此，存在有力證據(jù)證明將HACD整合入STEMM教育中可以促進學(xué)生在STEMM學(xué)習(xí)上的表現(xiàn)。

大規(guī)模的統(tǒng)計學(xué)研究證明了持續(xù)實踐HACD與STEMM各方面取得成績有顯著關(guān)系。尼米（Niemi）報告認為從事藝術(shù)工作的人有更大可能申請到專利。我和我的同事們則發(fā)現(xiàn)STEMM的專家如果有木工、金工、制版、繪畫和作曲的業(yè)余愛好，相比其他人更可能申請到專利和創(chuàng)立公司。與此相似，發(fā)表高影響因子論文的作者更傾向于喜好繪畫、雕塑、藝術(shù)，并參與木工、金工或堅持文學(xué)創(chuàng)作。美國國家科學(xué)院和工程院的成員與一般科學(xué)家相比，約有高達3～5倍的可能性更加傾向于對藝術(shù)、工藝、戲劇或一些文學(xué)創(chuàng)作有終身的興趣愛好，而諾貝爾獎得主的情況甚至?xí)哌_15～25倍。

每個科學(xué)家都明白這一關(guān)聯(lián)并不存在因果關(guān)系，但是許多STEEM專家稱他們將HACD和STEMM積極地融合在了一起。2013年，我和我的同事進行了一項包括了225位科學(xué)家和工程師的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)多于60%的受調(diào)查者認為HACD對他們STEMM方面的工作有直接影響，而超過80%的受調(diào)查者認為STEMM教育中應(yīng)該包含HACD內(nèi)容。

“我曾在我們家地下室我父親的木工店待過很久，制作各種小玩意兒，”1996年諾貝爾化學(xué)獎得主理查德·斯莫利（Richard Smalley）在他的自傳中寫道，“我母親教會了我機械制圖，使我能夠更有體系地進行設(shè)計，我高中四年也繼續(xù)學(xué)習(xí)了制圖課程。這對我未來成為一名科研人員，在化學(xué)和物理前沿進行研究是有很大的幫助的?！?/p>

諾貝爾獎得主多蘿西·霍奇金（Dorothy Crowfoot Hodgkin）將她在晶體學(xué)上的成就部分歸功于青少年時為父母的考古學(xué)研究制作地面瓷磚圖示時的對稱操作。她在喬治娜·費里（Georgina Ferry）寫于1998年的《霍奇金傳》中提到：“一次，我在飛機上開始思考二維空間秩序帶來的約束?！?/p>

藝術(shù)創(chuàng)新甚至可以驅(qū)動科學(xué)技術(shù)。譬如在1990年，國家藝術(shù)基金會資助了概念藝術(shù)家陳貌仁（Mel Chin）和植物學(xué)家魯弗斯·錢尼（Rufus Chaney）創(chuàng)作的名為《重生之地》（Revival Field）的環(huán)境藝術(shù)實驗。這一實驗首次為植物能夠從被污染的土壤中吸收譬如鉛、砷和鈷等有害物質(zhì)提供了證據(jù)。陳貌仁和錢尼開辟了現(xiàn)如今在美國和歐洲估值約360億～540億美元的植物復(fù)育市場。相對于基金會70 000美元的資助，這無疑是筆好買賣。

分析了上百個案例后，研究人員總結(jié)了STEMM專家在STEMM實踐中通過HACD獲得的13個“思維工具”：觀察、想象、抽象、模式識別、模式形成、立體思維、類推、本體覺思維、移情或擬劇（諾貝爾獎得主芭芭拉·麥克林托克稱“對機體的感受”，喬納斯·索爾克稱“變?yōu)椴《尽保⒔?、角色扮演、轉(zhuǎn)換性思維，以及綜合。

以上的工具也在成功地將HACDSTEMM教育法整合入K-12、大學(xué)和研究生教學(xué)中被證明有效。譬如繪畫可以幫助訓(xùn)練觀察和視覺思維能力，有利于STEMM的學(xué)習(xí)。量身定做的音樂或藝術(shù)教學(xué)可以促進STEMM學(xué)生的視覺和聽覺觀察能力。同時，自己創(chuàng)造發(fā)明科學(xué)性的游戲或模型對STEMM學(xué)生在轉(zhuǎn)換性和綜合性思維能力上，相對于被動接受有更大的教育意義。

HACD與STEMM學(xué)科間的互惠只能建立在它們互補的原則、方法、想法和典型方式衍生出的內(nèi)容被理解的基礎(chǔ)上。如果過于強調(diào)各自的益處，就不能使一組學(xué)科為另一組所用。

學(xué)科整合的最好方案是學(xué)科間通過建立概念或方法上的“橋梁”，提出明確的多學(xué)科、跨學(xué)科問題。整合并非是其自身的一個目標(biāo)，而是一種為了響應(yīng)世界聯(lián)結(jié)性的必要技能。

NASEM對STEMM-HACD整合的報道反復(fù)強調(diào)了任何實際問題都是跨學(xué)科的。引胚胎學(xué)家、舞蹈家和藝術(shù)家康拉德·沃丁頓（Conrad Hal Waddington）的話即是：“世界上任何緊迫的問題都只能被一個完整的人解決，而任何公然認為自己只是一個技術(shù)專家、一個單純的科學(xué)家或藝術(shù)家的人都會對此無能為力?！泵绹鴩夜こ淘褐飨吐槭±砉W(xué)院榮譽校長查爾斯·韋斯特（Charles M.Vest）認為：“（工程）系統(tǒng)如果脫離了對社會、文化、政治、經(jīng)濟和傳播的理解，就不能被明智地設(shè)想、設(shè)計和部署。在某種程度上，正是人文學(xué)科和社會科學(xué)至關(guān)重要?！?/p>

資料來源 Science