數(shù)智化時代公共圖書館STEM教育的實踐進(jìn)展及策略研究

李玲麗,楊 敏,唐美靈

(1.杭州圖書館,浙江 杭州 310016;2.太原科技大學(xué) 圖書館,山西 太原 030024;3.中央美術(shù)學(xué)院 人文學(xué)院,北京 100102)

0 引言

科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)革命倒逼教育改革,世界各地涌現(xiàn)STS(Science、Technology、Society)、STEM、創(chuàng)客等創(chuàng)新教育模式,通過跨學(xué)科整合為特征的教育方式,提升學(xué)生創(chuàng)造性解決問題的能力。創(chuàng)客、STEM等是高度相關(guān)概念,創(chuàng)客概念更強(qiáng)調(diào)的是人們使用數(shù)字桌面工具設(shè)計新產(chǎn)品并制作出模型樣品(數(shù)字“DIY”)[1]。STEM教育強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識和方法的綜合運用,重視真實情境,尤其是以科學(xué)與工程問題為情境設(shè)計挑戰(zhàn)性任務(wù),經(jīng)歷真實問題解決過程,或提出方案,或做出產(chǎn)品,或建構(gòu)科學(xué)模型,聚焦創(chuàng)新思維、系統(tǒng)思維、批判性思維等高階認(rèn)知[2]。STEM概念更多是從教育學(xué)角度切入,需要的是學(xué)習(xí)者整合多學(xué)科知識技能去解決問題。當(dāng)下,ChatGPT等人工智能技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實等數(shù)智化技術(shù)導(dǎo)致教育環(huán)境復(fù)雜多變,STEM教育的提法更契合公共圖書館社會教育職能定位。本文剖析數(shù)智化時代公共圖書館開展非正式STEM教育的價值,并通過文獻(xiàn)研究及網(wǎng)絡(luò)調(diào)研總結(jié)公共圖書館STEM教育的實踐進(jìn)展及特點,最后提出提升策略。

1 公共圖書館STEM教育

伴隨公共圖書館創(chuàng)客空間建設(shè)的布局與工作推進(jìn),圖書館STEM教育工作同樣取得新成效,參與構(gòu)建STEM教育生態(tài)系統(tǒng)。國內(nèi)公共圖書館除以創(chuàng)客空間為載體實施了大量STEM教育活動,編程教育、科普體驗等也成為STEM教育方式之一。

國外相關(guān)研究主要是探討公共圖書館開展STEM教育的合理性以及支持方式、STEM教育圖書館員定位、圖書館開展弱勢群體STEM教育的方式等[3]。國內(nèi)相關(guān)研究主要以圖書館創(chuàng)客空間、創(chuàng)客服務(wù)為主題切入,直接以“STEM教育”“STEAM教育”為主題的研究集中于兩方面:一是研究國外公共圖書館STEM教育進(jìn)展及項目,如愛達(dá)荷州圖書館委員會STEM教育項目[4]、“星網(wǎng)絡(luò)”項目[5]等。二是國內(nèi)公共圖書館STEM教育項目研究[6],如深圳圖書館、杭州圖書館、長沙圖書館。

2 STEM教育生態(tài)系統(tǒng)中公共圖書館價值

2.1 閱讀價值

公共圖書館是對書籍貯藏與管理并為社會公眾提供服務(wù)的部門,是推動和實現(xiàn)全民閱讀的主要力量。公共圖書館以“空間+內(nèi)容+平臺”形式,認(rèn)真遴選科普類、學(xué)科類圖書文獻(xiàn)、音像資料、數(shù)字資源等館藏資源,構(gòu)建情景化的閱讀環(huán)境。參與者在這種非正式情境化閱讀環(huán)境中,主動搜尋所需資料,獲得問題解決方案。

2.2 項目價值

中國科學(xué)院文獻(xiàn)情報中心“中華文明與科技創(chuàng)新之古代數(shù)學(xué)展”、上海浦東圖書館“數(shù)字體驗嘉年華”、長沙市圖書館“科學(xué)實驗站”、青州市圖書館“青松鼠科普書院”等以科學(xué)實驗、巡回講座、展覽展示、技能培訓(xùn)等形式,展現(xiàn)圖書館科普項目優(yōu)勢。另外,公共圖書館多元公共文化服務(wù)積累了活動策劃組織、運作實施、營銷推廣經(jīng)驗。

2.3 空間價值

近10年,不少公共圖書館開辟了實體創(chuàng)客空間開展創(chuàng)客、STEM教育等服務(wù)內(nèi)容。全國范圍內(nèi)公共圖書館總分館體系日益完善,主題分館、城市書房、鄰里圖書館等公共文化空間形態(tài)日趨多元,均衡布局的公共圖書館服務(wù)空間體系已成為各類社會教育項目實施的最佳空間載體。公共圖書館、教育機(jī)構(gòu)、社會力量等主體聯(lián)合在公共圖書館空間推進(jìn)STEM教育將事半功倍。

2.4 社會價值

數(shù)智化時代融合、泛在、共享成為教育新特點,公共圖書館社會教育職能有了新內(nèi)涵與新挑戰(zhàn)。一方面,疫情凸顯了培養(yǎng)科學(xué)、媒體和信息素養(yǎng)、數(shù)字素養(yǎng)的重要性,公共圖書館正在推進(jìn)囊括特殊群體的數(shù)字素養(yǎng)教育,彌合數(shù)字鴻溝。另一方面,元宇宙熱潮產(chǎn)生了安全、隱私、沉迷、經(jīng)濟(jì)、倫理等風(fēng)險,這就賦予了圖書館社會教育新內(nèi)涵。STEM教育核心是計算思維,培育科學(xué)思維模式,公共圖書館加強(qiáng)STEM教育必將助力解決數(shù)智化時代產(chǎn)生的社會問題。

3 公共圖書館STEM教育實踐進(jìn)展分析

文獻(xiàn)研究及網(wǎng)絡(luò)調(diào)研信息顯示,目前國內(nèi)外實踐進(jìn)展包括以下幾點。

3.1 陣地服務(wù):利用空間資源,實施STEM教育類服務(wù)創(chuàng)新

第一,基于創(chuàng)客空間的創(chuàng)客教育與服務(wù)。越來越多的公共圖書館開展機(jī)器人、3D打印、物理電子元件、Scratch編程等項目式活動或課程,培養(yǎng)青少年的科學(xué)素養(yǎng)及計算思維。比如少兒創(chuàng)客空間服務(wù)分為編程培訓(xùn)類、發(fā)明創(chuàng)造類、表演競賽類、科技體驗類、作品展覽類、科學(xué)普及類、創(chuàng)客下鄉(xiāng)類等。深圳圖書館創(chuàng)客空間在青少年創(chuàng)客教育內(nèi)容中融合了STEM教育;金陵圖書館長期開展創(chuàng)客課堂等活動,形成了STEM教育特色系列板塊。第二,基于圖書館科普的STEM教育活動。公共圖書館主要以手工實驗、培訓(xùn)授課、科普展覽、演示與競賽等形式開展科普活動,其中包括STEM教育項目。2021年由美國路易斯頓圖書館主辦的“六天S.T.E.M周”活動,是由地方教育部門、私人基金會、圖書館協(xié)會共同推動的青少年STEM系列課程,項目共計4次活動,每次為期6天,每天1小時[7]。國內(nèi)公共圖書館同樣開展了長期系列化STEM教育課程,如杭州圖書館兒童區(qū)科創(chuàng)空間暑期公益課程、杭州濱江區(qū)圖書館科技夏令營、蕭山圖書館“小白鯊”暑期公益培訓(xùn)班少兒編程入門系列等。

3.2 數(shù)字工具體驗:以數(shù)字為媒,宣傳STEM教育方法與理念

第一,基于數(shù)字資源包的工具外借。愛達(dá)荷州圖書館委員會(ICfL)為參與該項目的圖書館提供書籍、STEAM工具、活動手冊、在線游戲等資源,其STEM教育項目包括NASA@我的圖書館、圖書館創(chuàng)客、圖書館暑期STEM、趣味數(shù)學(xué)與科學(xué)、青少年科技周5個子項目[4]。ICfL為公共圖書館提供創(chuàng)客工具包,將館藏資源、數(shù)字資源和實物組合成工具包借給讀者使用。全美暑期學(xué)習(xí)協(xié)會和相關(guān)圖書館學(xué)/協(xié)會會為部分美國公共圖書館夏季科學(xué)項目提供統(tǒng)一的在線工具包,包括項目指南、實踐案例、資助說明、現(xiàn)有研究成果等[8]。洛杉磯公共圖書館“全面推進(jìn)鄰里科學(xué)倡議”項目向各個分館的讀者發(fā)放用于參與NASA“地球觀察家”活動的DIY工具包[9]。第二,圖書館其他數(shù)字體驗活動,如游戲、數(shù)字編輯、數(shù)字技術(shù)體驗等。在圖書館里讀者可以與本地游戲開發(fā)商、游戲商店,甚至是圖書館創(chuàng)客空間合作共同創(chuàng)造游戲活動,游戲可以是書籍、電影和各種游戲中多種想法的融合[10]。數(shù)字蜂箱即利用復(fù)制的實時工作的蜜蜂蜂巢橫截面的數(shù)字屏幕,引導(dǎo)學(xué)生就授粉、食物和蜜蜂的重要性展開對話及學(xué)習(xí)[11]。數(shù)字媒體實驗室關(guān)注視頻攝影、音頻錄制與編輯等工作,如美國芝加哥公共圖書館You media中心、伊利諾伊州科基公共圖書館數(shù)字媒體實驗室。圖書館智慧空間3.0中VR、AR、XR等技術(shù)帶來的立體化數(shù)字體驗。人工智能生成內(nèi)容能創(chuàng)建“虛擬數(shù)字人”作為“虛擬館員”,提供場館導(dǎo)航、信息咨詢、知識問答等服務(wù)。

3.3 交流平臺:擴(kuò)展鏈接知識,構(gòu)建學(xué)習(xí)交流平臺

第一,基于網(wǎng)絡(luò)平臺羅列STEM教育資源。布法羅與伊利縣公共圖書館系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)資源、社區(qū)和本地鏈接、圖書館資料4個方面匯集展示“下一代學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)和STEM”信息,其中網(wǎng)絡(luò)資源鏈接教育標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)站資源,STEM學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)、STEM教育數(shù)據(jù)、美國聯(lián)邦教育部門STEM資源等網(wǎng)站;社區(qū)和本地鏈接展示博物館、水族館、Penn Dixie古生物學(xué)和戶外教育中心等;圖書館資料以工程、發(fā)明、數(shù)學(xué)、科學(xué)等為主題建立子庫[12]。美國國家科學(xué)數(shù)字圖書館提供高質(zhì)量的STEM教學(xué)資源,包括STEM課程與教師專業(yè)發(fā)展內(nèi)容,且大多數(shù)資源都遵循開放式教育資源訪問的原則。

第二,基于編程的閱讀評論與分享。除STEM推薦書目,圖書館可提供STEM圖書在線評論與交流。美國伊利諾伊州迪卡爾布縣公共圖書館與北伊利諾伊大學(xué)的STEM外聯(lián)部合作,提供全年青少年計劃,青少年閱讀精選的科幻書籍,通過在線參與,以虛擬聚會或現(xiàn)場直播形式與科幻小說背后的專家免費交流討論,并支持在該程序網(wǎng)站撰寫評論、進(jìn)行青少年交流。此外,還有德州州立圖書館的“青少年評論筆記本”。

第三,以大型創(chuàng)客賽事為平臺的宣傳推介。公共圖書館主動聚集社會力量,積極策劃創(chuàng)客嘉年華、大型創(chuàng)客賽事等項目,以創(chuàng)客論壇、創(chuàng)客培訓(xùn)、現(xiàn)場賽事、成果展示等活動形式,打造分享、交流及展示平臺。如長沙圖書館“創(chuàng)戰(zhàn)計”星城創(chuàng)客大賽、廣州圖書館“一起創(chuàng)”創(chuàng)客大賽、杭州圖書館科技分館(濱江區(qū)圖書館)創(chuàng)客節(jié)賽事、武漢圖書館“創(chuàng)江湖”創(chuàng)客大賽等。

3.4 生態(tài)體系:多方合作豐富非正式教學(xué),保障包容公平

第一,公共圖書館與學(xué)校、外部企業(yè)、科技館、博物館等合作開展STEM教育。美國布法羅與伊利縣公共圖書館系統(tǒng)與布法羅科學(xué)博物館合作,由科學(xué)博物館提供教學(xué)人員和科學(xué)活動,通過Branched Out計劃使孩子們免費在圖書館分館通過“做、談、讀和寫科學(xué)知識”進(jìn)行學(xué)習(xí)。奧克蘭公共圖書館參與托管SAfG計劃,與勞倫斯科學(xué)館一起提供免費STEM圖書館計劃,還聯(lián)合分館推出“家庭科學(xué)冒險”活動。第二,針對女生群體、弱勢群體的STEM項目。“星網(wǎng)絡(luò)”項目與獲得艾美獎的PBS SciGirls合作,通過提供增強(qiáng)能力的計劃和活動來增強(qiáng)女孩STEAM興趣和信心。此外,還有如卡姆登公共圖書館的“Girls Who Code”和安阿伯區(qū)圖書館的制作宗譜工作坊。

3.5 公共圖書館STEM教育實踐進(jìn)展小結(jié)

從服務(wù)方式上看,國內(nèi)公共圖書館為STEM教育提供場地、工具、技術(shù)資源及交流展示平臺,除了依空間優(yōu)勢開展多元陣地服務(wù),還能輔以科普閱讀推廣等方式發(fā)揮館藏資源優(yōu)勢,以區(qū)域性賽事活動積極構(gòu)建交流展示平臺。但國內(nèi)在專門性數(shù)字資源包提供與數(shù)字工具外借上有所欠缺,信息資源組織與挖掘有待提升。從服務(wù)對象上看,側(cè)重于青少年群體,對教師群體及外部合作伙伴的關(guān)注度較低。資金來源上,國內(nèi)主要是靠國家財政支持,國外項目資金來源相對廣泛,美國NSF、商業(yè)機(jī)構(gòu)、基金會等對非正式STEM教育均有資金贊助。服務(wù)運營與評價上,相關(guān)服務(wù)體系與運作模式的研究設(shè)計仍待加強(qiáng),比如國內(nèi)針對女生或代表性不足群體開展的STEM教育工作較弱,也并未有意識地去積極融入本地STEM教育生態(tài)。

4 公共圖書館STEM教育提升策略

4.1 統(tǒng)籌規(guī)劃:以資源組織、空間規(guī)劃和STEM教育協(xié)同嵌入智慧圖書館建設(shè)

公共圖書館發(fā)揮價值優(yōu)勢,以基礎(chǔ)層、核心層、展示層構(gòu)建基于探究式STEM學(xué)習(xí)流程的圖書館服務(wù)模式,如圖1所示。圖書館服務(wù)以用戶為中心,融入虛實空間,將內(nèi)容融入教育課程或項目實施過程中,通過資源組織、空間規(guī)劃和STEM教育架構(gòu)服務(wù)運作模式,以各種活動形式和資源平臺展示給大眾。目標(biāo)是將STEM教育嵌入智慧圖書館建設(shè),讓公共圖書館成為支持社區(qū)居民實現(xiàn)自我教育的社會學(xué)習(xí)中心?；A(chǔ)層的資源組織包括STEM教育配套館藏資源、網(wǎng)絡(luò)教育資源等的知識化組織,還應(yīng)鏈接社區(qū)與外部合作關(guān)系?？臻g規(guī)劃則是以開放創(chuàng)新理念,做好空間布局設(shè)計,購置軟硬件設(shè)備,虛實結(jié)合建設(shè)STEM學(xué)習(xí)環(huán)境,構(gòu)建圖書館創(chuàng)客空間、STEM教育空間、智慧空間等空間形態(tài)。核心層基于探究式STEM學(xué)習(xí)流程融入一線教學(xué)或嵌入自學(xué)過程,為STEM教育提供個性化、泛在化服務(wù),分階段為教師提供課程及培訓(xùn)支持,為學(xué)習(xí)者提供場地、工具、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)資料等。

圖1 基于探究式STEM學(xué)習(xí)流程的圖書館服務(wù)模式

4.2 擴(kuò)大合作:有效利用外部資源,鞏固STEM教育生態(tài)系統(tǒng)中公共圖書館地位

建立學(xué)會/協(xié)會、學(xué)校、企業(yè)、校外教育機(jī)構(gòu)和社區(qū)多方聯(lián)動機(jī)制,集中各自優(yōu)勢構(gòu)建STEM教育生態(tài)系統(tǒng)。公共圖書館業(yè)界應(yīng)積極爭取中國教育裝備行業(yè)協(xié)會、中國教育學(xué)會、中央電化教育館、中國科協(xié)等行業(yè)性組織的支持,有效利用其在課程設(shè)計、資源平臺、師資力量上的優(yōu)勢。各類公共圖書館學(xué)會/協(xié)會應(yīng)發(fā)揮主體作用,聯(lián)合區(qū)域圖書館舉辦STEM教育或創(chuàng)客賽事活動。公共圖書館單體館可挖掘本館優(yōu)勢,加大與學(xué)校、科技館、博物館、校外教育組織或?qū)I(yè)人士合作,開展STEM教育,為構(gòu)建區(qū)域STEM教育生態(tài)化體系貢獻(xiàn)力量。

4.3 項目運作:發(fā)揮圖書館四大優(yōu)勢,打造特色、系列、品牌活動

國內(nèi)公共圖書館STEM教育項目以講座、培訓(xùn)、課程等形式展示,但主要以外部企業(yè)的編程類推廣活動為主,未來應(yīng)打造圖書館特色項目。第一,借空間優(yōu)勢,圖書館可結(jié)合區(qū)域特色設(shè)計項目,如附近有航天小鎮(zhèn)的可切入“航天與太空+STEM”系列,機(jī)器人企業(yè)集中區(qū)域構(gòu)建“機(jī)器人+STEM”系列,還可以是“設(shè)計+STEM”系列等。第二,借助館藏優(yōu)勢,挖掘圖書館特色項目,如DIY圖書,“古籍活化+STEM”系列可利用編程或電子工具等模擬古籍?dāng)?shù)字化對象或元素;“數(shù)字媒體+STEM”系列可嘗試讓青少年去編輯圖書館相關(guān)音視頻,參與口述歷史資料記錄等。第三,借助項目價值,鼓勵圖書館開展家庭式STEM項目。圖書館應(yīng)積極開展“家庭創(chuàng)客行動”,通過“家庭、校園、社區(qū)、校外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)”建立的區(qū)域生態(tài)體系,共享資源貫通創(chuàng)客“自成長”通道,培育以“動手做”為特征的家庭學(xué)習(xí)方式。第四,借社會價值,促進(jìn)數(shù)字包容,可針對性設(shè)置女生、代表性不足的弱勢群體的STEM教育項目。

4.4 數(shù)字賦能:基于智慧圖書館構(gòu)建虛擬學(xué)習(xí)中心,提升大眾STEM素養(yǎng)

智慧圖書館基于對用戶需求、行為數(shù)據(jù)分析,實時匹配圖書館空間、資源、設(shè)施、工具,為各類學(xué)習(xí)場景量身定制智慧化解決方案,這一功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)是知識資源的集成與揭示、一站式知識協(xié)同共享環(huán)境的構(gòu)建。未來智慧圖書館將為STEM教育用戶構(gòu)建虛擬學(xué)習(xí)空間,可突破資源建設(shè)的行業(yè)限制,在尊重互聯(lián)網(wǎng)資源版權(quán)基礎(chǔ)上,嘗試與各類云學(xué)習(xí)平臺、機(jī)器人在線教育課程、網(wǎng)絡(luò)社區(qū)資源、創(chuàng)客在線免費資源等無縫鏈接,為學(xué)習(xí)者與教育者提供優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)支持服務(wù)。同時,智慧圖書館建設(shè)依賴于數(shù)智化技術(shù)的廣泛應(yīng)用,只有大眾提升了STEM素養(yǎng),才能更有效地發(fā)揮智慧圖書館價值。