比特實驗室STEAM創造力教育探索

任小媛 陳衛華 曹偉勛

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

[關 鍵 詞] STEAM教育；創新人才；中小學教育；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）的基礎上增加 Arts的教育，使得技術和工程教育融入了藝術人文的教育， 構成學校文化的一部分[1]。STEAM教育不單單是整合各個學科知識，更重要的是將各個學科不同的實踐過程和精神內涵進行融合，是一種創新的學科融合[2]。

在進行STEAM教育時更強調實踐動手，因此基于項目和基于問題的學習更需要一個良好的教育平臺[3]。如果在學校中能夠建立起這樣的專門教育平臺，學生在其中自由、開放地獲得STEAM學習所需要的各項資源，勢必會很好地激發他們的興趣，培養他們解決問題的能力[4]。對這種平臺，清華大學教授高云峰稱之為“群體創新空間”（Group Innovation Space，簡稱GIS，中文名“集思”）[5]。它可以讓學習者在固定的空間內，把學到的信息學、數學、物理和化學等多學科的知識用于實踐，把一個個創意變成現實。因此，基于STEAM教育理念為中小學提供更有效的教學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創造力教育課堂

比特實驗室是全國首家將最新的物聯網技術與國際先進的STEM教育相結合的校園實驗室。比特實驗室是以激情（Passion）、產品（Product）、項目（Project）的3P教育元素，推進中小學未來教室建設。

比特實驗室將學生的活動區域分為四個區，可以根據學生的具體情況和教學要求進行選擇和取舍，分別為：

1.認知區：包括科學家的發明故事、芯片、傳感器和軟件等的認識，創意和動漫設計的一些基礎知識。

2.實驗區：在認知的基礎上，動手完成一個物聯網傳感電子系統的整體設計，具有實用性和藝術的創造性。

3.探索區：對實現的產品進行性能和科學的分析和探測以及歸納和總結，認識其中的工作原理和實現方法。

4.挑戰區：在實驗和探索的基礎上，發展自己的全新思維，做出自己的創意作品，并且可參加作品競賽。

三、比特實驗室在中小學STEAM教學中的實踐及其效果分析

比特實驗室已走進全國29省市的數百所學校，下圖是無錫市南湖小學3～4年級學生在經過一學期15節課（每節45分鐘）的比特實驗室STEAM教學之后十項能力的提高情況，包括：動手、創新、承受挫折、觀察、自信心、領導力、團隊合作、求知欲、演講、審美藝術。從圖可見，學生的各項能力都有較大幅度的提升，而這些能力是在傳統的課堂教學中不容易有效培養的，尤其是動手、創新、領導力、團隊合作、演講、審美等方面。而進一步觀察發現，男生在動手、創新、承受挫折、自信心、團隊合作、求知欲、演講、審美藝術幾項能力上提升更為明顯；而女生在觀察、領導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，為更符合學生特點的因材施教提供了數據支撐。

比特實驗室課堂學生能力進步提升統計數據

四、結語

即將到來的人工智能時代由于技術進步加速，多學科領域融合趨勢明顯，傳統的以知識講授為主的中小學課堂教育無法適應對創新人才的培養。比特實驗室將人工智能物聯網技術與STEAM教學理念相結合，提出的面向人工智能時代的新教學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].華東師范大學學報（教育科學版），2017（4）：40-46.

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

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

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

[5]高云峰.信息時代的學習模式：群體創新空間[C].中國力學大會[A].2015.