公共圖書館STEAM教育研究

趙 林

（遼寧省圖書館，遼寧 沈陽 110167）

1 什么是STEAM

1.1 STEAM的發(fā)展背景

中國于2015 年提出“中國制造2025”，即2025達(dá)到制造業(yè)的強(qiáng)國，在2035 年達(dá)到世界制造陣營中的中等水平，到2049年，建國百年的時候進(jìn)入綜合實(shí)力世界制造強(qiáng)國。在2016 年頒布的《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》中，也提出國家發(fā)展要三步走，在2020年要進(jìn)入創(chuàng)新型國家，2030年要躋身創(chuàng)新型國家的前列，到2050 年要成為世界科技創(chuàng)新強(qiáng)國，所有這些戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)都需要人才的支撐。

2015 年，教育部在《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》中首次提出要“探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式”。2016 年教育部在《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中進(jìn)一步要求：“有條件的地區(qū)要積極探索信息技術(shù)在‘眾創(chuàng)空間’、跨學(xué)科學(xué)習(xí)（STEAM教育）、創(chuàng)客教育等新的教育模式中的應(yīng)用，著力提升學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)習(xí)慣，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，發(fā)揮信息化面向未來培養(yǎng)高素質(zhì)人才的支撐引領(lǐng)作用?！?/p>

公共圖書館作為不分年齡的非正式學(xué)習(xí)中心，其社會教育職能是獨(dú)一無二的，圖書館應(yīng)該抓住這個機(jī)會，為學(xué)習(xí)群體帶來STEAM教育。

1.2 STEAM代表什么

STEAM 的前身是 STEM 理念，即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics），是集科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)多學(xué)科融合的綜合教育，鼓勵孩子在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展和提高，培養(yǎng)孩子的綜合素養(yǎng)，從而提升其全球競爭力。后來加入了Arts，也就是藝術(shù)，從而變得更加全面。

1.3 STEAM的教育理念

STEAM 有別于單學(xué)科、重書本知識的傳統(tǒng)教育方式，是一種重實(shí)踐的超學(xué)科教育概念。任何事情的成功都需要人具備多種能力，而非一種能力，在高科技電子產(chǎn)品的制造過程中，不僅需要運(yùn)用高科技手段創(chuàng)新產(chǎn)品的功能，還需要設(shè)計(jì)漂亮的外觀，這就需要藝術(shù)等方面的綜合技能，所以掌握單一技能已經(jīng)無法支撐未來人才的發(fā)展。時代對于掌握多種技能的綜合型人才的需求催生出了STEAM教育理念。

2 STEAM 在國外圖書館的發(fā)展現(xiàn)狀

2017 年 3 月，來自澳洲、亞洲、東歐、西歐和美洲的100 多個公共圖書館的領(lǐng)導(dǎo)人聚集在新南威爾士州圖書館，旨在讓STEAM走進(jìn)悉尼，同時以慶祝公共圖書館支持科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)議程的創(chuàng)新方式，展示了一種前瞻性思維，使公共圖書館真正成為終身學(xué)習(xí)中心。

（1）高知特（Cognizant）信息技術(shù)公司于2011年發(fā)起了“創(chuàng)造未來”基金，目的是資助公共圖書館等機(jī)構(gòu)為青少年開展STEM 手工制作活動。美國公共圖書館陸續(xù)開展了很多STEM主題活動，比如：“科學(xué)星期六”“機(jī)器人賽跑”“創(chuàng)客空間”“動手工作間”等，使STEM成為全國性的教育運(yùn)動。

（2）悉尼圖書館的探索俱樂部是以學(xué)齡前兒童和小學(xué)學(xué)齡兒童及其家庭為目標(biāo)，旨在發(fā)展其知識和技能，鼓勵早期科學(xué)探索、發(fā)現(xiàn)和學(xué)習(xí)批判性思維和創(chuàng)新。俱樂部活動包括圖書館會議、現(xiàn)場活動、問答時間，以及一個可以帶回家的“發(fā)現(xiàn)箱”，這些盒子增加了兒童、家庭和社區(qū)獲得適齡的、高質(zhì)量的科學(xué)設(shè)備的機(jī)會。

（3）Code Club 成立于2014 年，是一家總部設(shè)在英國的全球性、非盈利性組織。Code Club 向1500多個代碼俱樂部提供網(wǎng)絡(luò)連接，幫助5萬名澳大利亞兒童學(xué)習(xí)編碼。2015 年11 月，圖書館工作人員在新南威爾士州萊卡特圖書館成立了代碼俱樂部。為初學(xué)者開辦了持續(xù)4個星期的課程，該課程使用的是由麻省理工學(xué)院開發(fā)的免費(fèi)在線編程（Scrach）網(wǎng)站。一個免費(fèi)的在線編程網(wǎng)站，允許用戶創(chuàng)建和編輯html 和css 代碼，以及使用python 語言。

（4）澳大利亞萊德市圖書館擁有一個兒童科學(xué)和技術(shù)空間，提供兩個大的嵌入式觸摸屏、一批可供借用的科學(xué)資料袋、兩臺大型博物館式顯微鏡等。自這項(xiàng)工作開展以來，項(xiàng)目小組和工作人員在西萊德提供了近20 項(xiàng)基于科學(xué)的活動，包括一個小爆炸發(fā)現(xiàn)俱樂部和一系列關(guān)于玩具物理學(xué)、樂高建筑、光、地震、水、電池、食物、恐龍、磁鐵和氣泡等專題的講習(xí)班。

（5）2017年，加拿大灣市圖書館開放了一個學(xué)習(xí)空間，提供桌椅和一些家具，以方便工作、學(xué)習(xí)、聚會和活動，還提供了普通復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、高分辨率繪圖儀和掃描儀、3D 打印機(jī)以及計(jì)算機(jī)供公眾使用。其中有兩個工作室空間，一個是為攝影、視頻制作、音樂制作、機(jī)器人和3D 打印等用戶提供設(shè)備。另一個是數(shù)字教室，配備了一個交互式白板，可以舉辦研討會、講座。還有可以用來展示項(xiàng)目的大型視頻墻、兩個投影機(jī)屏幕和高端音響系統(tǒng)。

3 STEAM在國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 STEAM在國內(nèi)發(fā)展的背景

當(dāng)今，正處在一個技術(shù)變革的時代，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、智能制造改變了我們的生活和生產(chǎn)方式，技術(shù)變革的背后離不開對創(chuàng)新型人才的培育，創(chuàng)新已經(jīng)成為時代的主旋律。世界各國政府一致認(rèn)為，為了讓各國在知識經(jīng)濟(jì)中茁壯成長，人才需要強(qiáng)大的STEAM 技能基礎(chǔ)，STEAM 是技術(shù)創(chuàng)新的驅(qū)動力。從國際經(jīng)驗(yàn)中可以看出STEM 教育是一種學(xué)習(xí)文化、學(xué)習(xí)系統(tǒng)、能力和智慧疊加的行動學(xué)習(xí)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、批判性思維能力、溝通能力。STEAM 強(qiáng)調(diào)知識與能力并重，倡導(dǎo)“做”中“學(xué)”，在創(chuàng)新和創(chuàng)造力培養(yǎng)上具有非常好的效果。因此在這個時代背景下開展STEAM教育非常重要。

3.2 STEAM在國內(nèi)圖書館的發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)筆者調(diào)查了解，目前在國內(nèi)真正將STEAM教育作為一項(xiàng)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)來開展的圖書館并不多見。在筆者能力所及的范圍內(nèi)，只了解到金圖科普聯(lián)盟成員單位金陵圖書館和超創(chuàng)空間聯(lián)合為讀者精心準(zhǔn)備了一系列的STEAM教育活動。

（1）2019年3月18日，舉辦了“浪漫月球”之STEAM教育——變化的月球系列活動，包括電影、科普知識講座以及展覽等多項(xiàng)內(nèi)容。目的在于培養(yǎng)孩子們對太空探索的興趣，大大提高他們對科學(xué)的好奇心，從而引起對科學(xué)知識的向往和學(xué)習(xí)。金陵圖書館科普聯(lián)盟正是秉承了這一理念，利用各種類型豐富的活動，以達(dá)到普及科學(xué)的目的。

（2）2019年1月6日下午2點(diǎn)，由金圖科普聯(lián)盟成員單位金陵圖書館和超創(chuàng)空間聯(lián)合為讀者精心準(zhǔn)備的一期寓教于樂的STEAM 系列活動“會跑的液體——毛細(xì)現(xiàn)象之謎”，在金陵圖書館二樓藝術(shù)設(shè)計(jì)閱覽室成功舉辦。本次活動為科普體驗(yàn)課程，帶領(lǐng)小朋友通過實(shí)際動手操作，解開了毛細(xì)現(xiàn)象之謎。

（3）讀者節(jié)期間，金圖科普聯(lián)盟走進(jìn)了鼓樓區(qū)圖書館，為小讀者們帶去了兩場精彩的科普體驗(yàn)活動。2018年10月14日下午，科普聯(lián)盟的老師們來到鼓樓區(qū)圖書館，帶領(lǐng)大家一起制作“會發(fā)光的杯子”。

（4）2018年10月15日，金圖科普聯(lián)盟在“首屆南京市公共圖書館讀者節(jié)”期間的第二場活動在金陵圖書館二樓的藝術(shù)設(shè)計(jì)閱覽室按時開展，成員單位超創(chuàng)空間帶來的“STEAM 系列——挑戰(zhàn)疊梁拱”體驗(yàn)課程，帶領(lǐng)小朋友實(shí)際動手操作，領(lǐng)略古人智慧。此次活動讓小朋友們在收獲科學(xué)知識、感受古人智慧的同時，還鍛煉了實(shí)際的動手能力，家長們紛紛對此種科普方式表示贊許。類似的科普教育活動，讓更多的孩子能夠在寓教于樂的過程中收獲知識。

（5）2018 年10 月7 日，金圖科普聯(lián)盟在“首屆南京公共圖書館讀者節(jié)”期間的第一場活動拉開了序幕，成員單位超創(chuàng)空間帶來的“STEAM 系列——磁鐵的奧秘”體驗(yàn)課程在金陵圖書館二樓的藝術(shù)設(shè)計(jì)閱覽室如期開展。小朋友們拿著自己的作品，輪流上臺演示，看誰的小車在磁鐵的牽引下開得更遠(yuǎn)，活動不但鍛煉了孩子們的動手能力，也學(xué)習(xí)了科學(xué)小知識，還增加了家長和孩子間的親子互動，收獲頗多。

這是一項(xiàng)非常富有實(shí)踐意義的圖書館教育活動，有著廣闊的發(fā)展空間，預(yù)示著圖書館教育的未來。

4 公共圖書館STEAM教育的研究

4.1 STEAM教育是公共圖書館職能的自然延伸

當(dāng)代圖書館已經(jīng)真正走入了人民群眾當(dāng)中，擔(dān)負(fù)起了引導(dǎo)人們學(xué)習(xí)科學(xué)知識和接受文化教育的任務(wù)?，F(xiàn)代社會，圖書館已經(jīng)成為繼續(xù)教育、終身教育的基地，擔(dān)負(fù)起了更多的社會教育職能。因此，在公共圖書館原有服務(wù)的基礎(chǔ)上增加STEAM 教育是公共圖書館職能的自然延伸。

4.2 公共圖書館為STEAM教育提供支持

公共圖書館在數(shù)字未來中將起到重要的作用?？梢哉f，圖書館是最重要的基層社區(qū)空間之一，有能力為學(xué)習(xí)群體提供獲取知識和信息的機(jī)會，圖書館能夠提供一系列硬件、軟件和新興技術(shù)，從臺式機(jī)到平板電腦，再到Arduino、樹莓派、機(jī)器人技術(shù)，從3D 打印到開源計(jì)算，提供協(xié)作工作空間以及專業(yè)的工作人員。可舉辦STEAM主題活動和制作針對不同受眾的節(jié)目。

4.3 圖書館員在STEAM教育中的作用

圖書館員可以成為STEAM教育專家與學(xué)習(xí)群體之間的橋梁，使STEAM 專家的專長得到充分發(fā)揮，去幫助有需要的群體。圖書館員應(yīng)該利用已有的資源和個人的技能去促進(jìn)STEAM 教育的發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)習(xí)群體不斷深入研究。

4.4 圖書館STEAM教育公平性的研究

STEAM教育會對兒童及青少年產(chǎn)生長遠(yuǎn)的影響，應(yīng)確保其盡早接觸STEAM 教育，提升其競爭力。公共圖書館作為非正式學(xué)習(xí)的中心，不僅應(yīng)該為兒童及青少年提供硬件、軟件、技術(shù)等服務(wù)內(nèi)容，更應(yīng)加強(qiáng)與STEAM 相關(guān)機(jī)構(gòu)合作，形成伙伴關(guān)系，促進(jìn)STEAM 教育的公平性。

4.5 圖書館STEAM教育活動舉例

（1）使用Arduino 可以制作各種電子產(chǎn)品，使用Scratch編程可以讓電子器械動起來?？梢岳肁rduino、舵機(jī)和3D 打印技術(shù)來研發(fā)機(jī)器人，使用Arduino IDE 和Scratch 豐富的指令和邏輯組件通過搭積木拖動的方式對舵機(jī)及各類傳感器的控制以實(shí)現(xiàn)不同的功能，無需掌握軟件編程所具備的的專業(yè)知識即可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的研發(fā)，并利用3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)制作機(jī)器人的框架結(jié)構(gòu)。學(xué)習(xí)群體可以在過程中學(xué)習(xí)到各種學(xué)科以及跨學(xué)科的知識，思維能力、設(shè)計(jì)能力和動手能力都得到了全面協(xié)調(diào)的發(fā)展和提高，也能夠越來越深地了解電子、機(jī)械、程序等現(xiàn)代科技所必需的知識。

（2）樹莓派是注冊于英國的慈善組織“Raspberry Pi 基金會”開發(fā)的一款搭載ARM架構(gòu)處理器的微型電腦主機(jī)，著重在計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和相關(guān)學(xué)科的領(lǐng)域推進(jìn)成人和兒童的教育。它可以搭載Raspbain、Ubuntu、Windows IoT 等操作系統(tǒng)，可以配備Python、C、Java、Scratch等語言開發(fā)環(huán)境，樹莓派本身擁有USB接口、以太網(wǎng)接口、SD卡擴(kuò)展接口、視頻模擬信號的電視輸出接口和HDMI高清視頻輸出接口等常規(guī)接口，還具有DSI 接口、CSI 接口、GPIO接口，以連接光線、濕度、溫度等各類傳感器。樹莓派的功能多樣，其中包括音樂器、探測器氣象站、紅外照相機(jī)、瀏覽互聯(lián)網(wǎng)、播放高清晰度視頻、制作電子表格，即使是文字處理和游戲制作也能夠通過樹莓派來完成。

使用樹莓派、顯示屏幕、麥克風(fēng)、音箱等硬件及各大服務(wù)商提供的人工智能接口服務(wù)即可實(shí)現(xiàn)人工智能語音控制設(shè)備的研發(fā)。通過樹莓派項(xiàng)目能夠提升學(xué)習(xí)群體的創(chuàng)新技能，提升其綜合運(yùn)用多學(xué)科知識的能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作的能力，為學(xué)習(xí)群體運(yùn)用創(chuàng)新思維奠定了很好的基礎(chǔ)。

（3）隨著STEAM 教育的持續(xù)開展，機(jī)器人、編程、人工智能教育受到了學(xué)生和家長的青睞。而作為新興的“空中機(jī)器人”，無人機(jī)已經(jīng)作為教育工具來推動少年兒童整體素質(zhì)均衡全面發(fā)展，通過舉辦科學(xué)活動和無人機(jī)競速比賽等形式，培養(yǎng)少年兒童的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神，讓孩子們在學(xué)習(xí)中領(lǐng)略科學(xué)與藝術(shù)的魅力。無人機(jī)競速運(yùn)動是近年來新興的科技運(yùn)動，與電子競技、機(jī)器人格斗一起，并稱為三大“智能科技運(yùn)動”。穿越機(jī)屬于高競速，續(xù)航時間較短的小型無人機(jī)，目前國內(nèi)外舉辦的無人機(jī)競速賽事如火如荼，深受青少年的喜愛。使用飛控、電機(jī)、電調(diào)、攝像頭、圖傳、碳纖維機(jī)架等組件組裝穿越機(jī)，在此過程中，可以學(xué)習(xí)到無人機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，鍛煉手眼協(xié)同能力，組裝屬于自己的飛行器，經(jīng)過調(diào)試之后，使用2.4G遙控器及FPV 眼鏡進(jìn)行操控，體驗(yàn)“空中F1”的激情。在編程教學(xué)中，可以實(shí)現(xiàn)巡線、人臉識別等人工智能任務(wù)。

5 結(jié)語

STEAM教育已經(jīng)在世界范圍內(nèi)進(jìn)行了豐富的教育實(shí)踐，在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的孕育期內(nèi)，提倡多學(xué)科融合、注重創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力培養(yǎng)的STEAM 教育可以加快推進(jìn)教育現(xiàn)代化、建設(shè)教育強(qiáng)國的進(jìn)度，也可以為全面提升國家競爭力提供有力的支持。公共圖書館應(yīng)該加強(qiáng)社會合作，不僅發(fā)揮公共圖書館的社會教育職能，更應(yīng)以服務(wù)國家創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略為目標(biāo)，整合社會資源，建立多方融合的STEAM教育生態(tài)系統(tǒng)。