比特實驗室STEAM創(chuàng)造力教育探索

任小媛 陳衛(wèi)華 曹偉勛

[摘 要] 主要介紹了比特實驗室在“3P”理論指導(dǎo)下如何設(shè)計實驗架構(gòu)，開展創(chuàng)新教學(xué)，并介紹了基于STEAM理念的教學(xué)案例。最后介紹了比特實驗室STEAM教學(xué)模式在中小學(xué)的實踐情況并分析了其效果。

[關(guān) 鍵 詞] STEAM教育；創(chuàng)新人才；中小學(xué)教育；人工智能時代

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）28-0033-01

一、問題的提出

STEAM是在STEM（Science， Technology， Engineering， Math）的基礎(chǔ)上增加 Arts的教育，使得技術(shù)和工程教育融入了藝術(shù)人文的教育， 構(gòu)成學(xué)校文化的一部分[1]。STEAM教育不單單是整合各個學(xué)科知識，更重要的是將各個學(xué)科不同的實踐過程和精神內(nèi)涵進行融合，是一種創(chuàng)新的學(xué)科融合[2]。

在進行STEAM教育時更強調(diào)實踐動手，因此基于項目和基于問題的學(xué)習(xí)更需要一個良好的教育平臺[3]。如果在學(xué)校中能夠建立起這樣的專門教育平臺，學(xué)生在其中自由、開放地獲得STEAM學(xué)習(xí)所需要的各項資源，勢必會很好地激發(fā)他們的興趣，培養(yǎng)他們解決問題的能力[4]。對這種平臺，清華大學(xué)教授高云峰稱之為“群體創(chuàng)新空間”（Group Innovation Space，簡稱GIS，中文名“集思”）[5]。它可以讓學(xué)習(xí)者在固定的空間內(nèi)，把學(xué)到的信息學(xué)、數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)等多學(xué)科的知識用于實踐，把一個個創(chuàng)意變成現(xiàn)實。因此，基于STEAM教育理念為中小學(xué)提供更有效的教學(xué)模式成為近年來的研究熱點。

二、基于“3P”理念的比特實驗室STEAM創(chuàng)造力教育課堂

比特實驗室是全國首家將最新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與國際先進的STEM教育相結(jié)合的校園實驗室。比特實驗室是以激情（Passion）、產(chǎn)品（Product）、項目（Project）的3P教育元素，推進中小學(xué)未來教室建設(shè)。

比特實驗室將學(xué)生的活動區(qū)域分為四個區(qū)，可以根據(jù)學(xué)生的具體情況和教學(xué)要求進行選擇和取舍，分別為：

1.認知區(qū)：包括科學(xué)家的發(fā)明故事、芯片、傳感器和軟件等的認識，創(chuàng)意和動漫設(shè)計的一些基礎(chǔ)知識。

2.實驗區(qū)：在認知的基礎(chǔ)上，動手完成一個物聯(lián)網(wǎng)傳感電子系統(tǒng)的整體設(shè)計，具有實用性和藝術(shù)的創(chuàng)造性。

3.探索區(qū)：對實現(xiàn)的產(chǎn)品進行性能和科學(xué)的分析和探測以及歸納和總結(jié)，認識其中的工作原理和實現(xiàn)方法。

4.挑戰(zhàn)區(qū)：在實驗和探索的基礎(chǔ)上，發(fā)展自己的全新思維，做出自己的創(chuàng)意作品，并且可參加作品競賽。

三、比特實驗室在中小學(xué)STEAM教學(xué)中的實踐及其效果分析

比特實驗室已走進全國29省市的數(shù)百所學(xué)校，下圖是無錫市南湖小學(xué)3～4年級學(xué)生在經(jīng)過一學(xué)期15節(jié)課（每節(jié)45分鐘）的比特實驗室STEAM教學(xué)之后十項能力的提高情況，包括：動手、創(chuàng)新、承受挫折、觀察、自信心、領(lǐng)導(dǎo)力、團隊合作、求知欲、演講、審美藝術(shù)。從圖可見，學(xué)生的各項能力都有較大幅度的提升，而這些能力是在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中不容易有效培養(yǎng)的，尤其是動手、創(chuàng)新、領(lǐng)導(dǎo)力、團隊合作、演講、審美等方面。而進一步觀察發(fā)現(xiàn)，男生在動手、創(chuàng)新、承受挫折、自信心、團隊合作、求知欲、演講、審美藝術(shù)幾項能力上提升更為明顯；而女生在觀察、領(lǐng)導(dǎo)能力方面提升更為明顯。這也在一定程度上反映了男女生不同的成長曲線和能力特點，為更符合學(xué)生特點的因材施教提供了數(shù)據(jù)支撐。

比特實驗室課堂學(xué)生能力進步提升統(tǒng)計數(shù)據(jù)

四、結(jié)語

即將到來的人工智能時代由于技術(shù)進步加速，多學(xué)科領(lǐng)域融合趨勢明顯，傳統(tǒng)的以知識講授為主的中小學(xué)課堂教育無法適應(yīng)對創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。比特實驗室將人工智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與STEAM教學(xué)理念相結(jié)合，提出的面向人工智能時代的新教學(xué)方式是在此方面的一種有益探索。

參考文獻：

[1]魏曉東，于冰，于海波.美國STEAM教育的框架、特點及啟示[J].華東師范大學(xué)學(xué)報（教育科學(xué)版），2017（4）：40-46.

[2]陳怡倩.跨科統(tǒng)整STEAM教育探究[J].教育參考，2017（3）：5-11.

[3]柯清超.技術(shù)推動的教育變革與創(chuàng)新[J].中國電化教育，2012（4）：9-13.

[4]師保國，高云峰，馬玉赫.STEAM教育對學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的影響及其實施策略[J].中國電化教育，2017（4）：75-79.

[5]高云峰.信息時代的學(xué)習(xí)模式：群體創(chuàng)新空間[C].中國力學(xué)大會[A].2015.