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的發展背景

中國于2015 年提出“中國制造2025”，即2025達到制造業的強國，在2035 年達到世界制造陣營中的中等水平，到2049年，建國百年的時候進入綜合實力世界制造強國。在2016 年頒布的《國家創新驅動發展戰略綱要》中，也提出國家發展要三步走，在2020年要進入創新型國家，2030年要躋身創新型國家的前列，到2050 年要成為世界科技創新強國，所有這些戰略的實現都需要人才的支撐。

2015 年，教育部在《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見（征求意見稿）》中首次提出要“探索STEAM教育、創客教育等新教育模式”。2016 年教育部在《教育信息化“十三五”規劃》中進一步要求：“有條件的地區要積極探索信息技術在‘眾創空間’、跨學科學習（STEAM教育）、創客教育等新的教育模式中的應用，著力提升學生的信息素養、創新意識和創新能力，養成數字化學習習慣，促進學生的全面發展，發揮信息化面向未來培養高素質人才的支撐引領作用。”

公共圖書館作為不分年齡的非正式學習中心，其社會教育職能是獨一無二的，圖書館應該抓住這個機會，為學習群體帶來STEAM教育。

1.2 STEAM代表什么

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

1.3 STEAM的教育理念

STEAM 有別于單學科、重書本知識的傳統教育方式，是一種重實踐的超學科教育概念。任何事情的成功都需要人具備多種能力，而非一種能力，在高科技電子產品的制造過程中，不僅需要運用高科技手段創新產品的功能，還需要設計漂亮的外觀，這就需要藝術等方面的綜合技能，所以掌握單一技能已經無法支撐未來人才的發展。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 在國外圖書館的發展現狀

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導人聚集在新南威爾士州圖書館，旨在讓STEAM走進悉尼，同時以慶祝公共圖書館支持科學、技術、工程、藝術和數學議程的創新方式，展示了一種前瞻性思維，使公共圖書館真正成為終身學習中心。

（1）高知特（Cognizant）信息技術公司于2011年發起了“創造未來”基金，目的是資助公共圖書館等機構為青少年開展STEM 手工制作活動。美國公共圖書館陸續開展了很多STEM主題活動，比如：“科學星期六”“機器人賽跑”“創客空間”“動手工作間”等，使STEM成為全國性的教育運動。

（2）悉尼圖書館的探索俱樂部是以學齡前兒童和小學學齡兒童及其家庭為目標，旨在發展其知識和技能，鼓勵早期科學探索、發現和學習批判性思維和創新。俱樂部活動包括圖書館會議、現場活動、問答時間，以及一個可以帶回家的“發現箱”，這些盒子增加了兒童、家庭和社區獲得適齡的、高質量的科學設備的機會。

（3）Code Club 成立于2014 年，是一家總部設在英國的全球性、非盈利性組織。Code Club 向1500多個代碼俱樂部提供網絡連接，幫助5萬名澳大利亞兒童學習編碼。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。為初學者開辦了持續4個星期的課程，該課程使用的是由麻省理工學院開發的免費在線編程（Scrach）網站。一個免費的在線編程網站，允許用戶創建和編輯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和技術空間，提供兩個大的嵌入式觸摸屏、一批可供借用的科學資料袋、兩臺大型博物館式顯微鏡等。自這項工作開展以來，項目小組和工作人員在西萊德提供了近20 項基于科學的活動，包括一個小爆炸發現俱樂部和一系列關于玩具物理學、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班。

（5）2017年，加拿大灣市圖書館開放了一個學習空間，提供桌椅和一些家具，以方便工作、學習、聚會和活動，還提供了普通復印機、打印機、高分辨率繪圖儀和掃描儀、3D 打印機以及計算機供公眾使用。其中有兩個工作室空間，一個是為攝影、視頻制作、音樂制作、機器人和3D 打印等用戶提供設備。另一個是數字教室，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目的大型視頻墻、兩個投影機屏幕和高端音響系統。

3 STEAM在國內的發展現狀

3.1 STEAM在國內發展的背景

當今，正處在一個技術變革的時代，互聯網、物聯網、人工智能、智能制造改變了我們的生活和生產方式，技術變革的背后離不開對創新型人才的培育，創新已經成為時代的主旋律。世界各國政府一致認為，為了讓各國在知識經濟中茁壯成長，人才需要強大的STEAM 技能基礎，STEAM 是技術創新的驅動力。從國際經驗中可以看出STEM 教育是一種學習文化、學習系統、能力和智慧疊加的行動學習，能夠培養學生的探究能力、批判性思維能力、溝通能力。STEAM 強調知識與能力并重，倡導“做”中“學”，在創新和創造力培養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在國內圖書館的發展現狀

據筆者調查了解，目前在國內真正將STEAM教育作為一項系統的業務來開展的圖書館并不多見。在筆者能力所及的范圍內，只了解到金圖科普聯盟成員單位金陵圖書館和超創空間聯合為讀者精心準備了一系列的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內容。目的在于培養孩子們對太空探索的興趣，大大提高他們對科學的好奇心，從而引起對科學知識的向往和學習。金陵圖書館科普聯盟正是秉承了這一理念，利用各種類型豐富的活動，以達到普及科學的目的。

（2）2019年1月6日下午2點，由金圖科普聯盟成員單位金陵圖書館和超創空間聯合為讀者精心準備的一期寓教于樂的STEAM 系列活動“會跑的液體——毛細現象之謎”，在金陵圖書館二樓藝術設計閱覽室成功舉辦。本次活動為科普體驗課程，帶領小朋友通過實際動手操作，解開了毛細現象之謎。

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

（4）2018年10月15日，金圖科普聯盟在“首屆南京市公共圖書館讀者節”期間的第二場活動在金陵圖書館二樓的藝術設計閱覽室按時開展，成員單位超創空間帶來的“STEAM 系列——挑戰疊梁拱”體驗課程，帶領小朋友實際動手操作，領略古人智慧。此次活動讓小朋友們在收獲科學知識、感受古人智慧的同時，還鍛煉了實際的動手能力，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，金圖科普聯盟在“首屆南京公共圖書館讀者節”期間的第一場活動拉開了序幕，成員單位超創空間帶來的“STEAM 系列——磁鐵的奧秘”體驗課程在金陵圖書館二樓的藝術設計閱覽室如期開展。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，活動不但鍛煉了孩子們的動手能力，也學習了科學小知識，還增加了家長和孩子間的親子互動，收獲頗多。

這是一項非常富有實踐意義的圖書館教育活動，有著廣闊的發展空間，預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

當代圖書館已經真正走入了人民群眾當中，擔負起了引導人們學習科學知識和接受文化教育的任務。現代社會，圖書館已經成為繼續教育、終身教育的基地，擔負起了更多的社會教育職能。因此，在公共圖書館原有服務的基礎上增加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

公共圖書館在數字未來中將起到重要的作用。可以說，圖書館是最重要的基層社區空間之一，有能力為學習群體提供獲取知識和信息的機會，圖書館能夠提供一系列硬件、軟件和新興技術，從臺式機到平板電腦，再到Arduino、樹莓派、機器人技術，從3D 打印到開源計算，提供協作工作空間以及專業的工作人員。可舉辦STEAM主題活動和制作針對不同受眾的節目。

4.3 圖書館員在STEAM教育中的作用

圖書館員可以成為STEAM教育專家與學習群體之間的橋梁，使STEAM 專家的專長得到充分發揮，去幫助有需要的群體。圖書館員應該利用已有的資源和個人的技能去促進STEAM 教育的發展，引導學習群體不斷深入研究。

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生長遠的影響，應確保其盡早接觸STEAM 教育，提升其競爭力。公共圖書館作為非正式學習的中心，不僅應該為兒童及青少年提供硬件、軟件、技術等服務內容，更應加強與STEAM 相關機構合作，形成伙伴關系，促進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品，使用Scratch編程可以讓電子器械動起來。可以利用Arduino、舵機和3D 打印技術來研發機器人，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及各類傳感器的控制以實現不同的功能，無需掌握軟件編程所具備的的專業知識即可實現機器人的研發，并利用3D打印技術設計制作機器人的框架結構。學習群體可以在過程中學習到各種學科以及跨學科的知識，思維能力、設計能力和動手能力都得到了全面協調的發展和提高，也能夠越來越深地了解電子、機械、程序等現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”開發的一款搭載ARM架構處理器的微型電腦主機，著重在計算機、計算機科學和相關學科的領域推進成人和兒童的教育。它可以搭載Raspbain、Ubuntu、Windows IoT 等操作系統，可以配備Python、C、Java、Scratch等語言開發環境，樹莓派本身擁有USB接口、以太網接口、SD卡擴展接口、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、瀏覽互聯網、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、音箱等硬件及各大服務商提供的人工智能接口服務即可實現人工智能語音控制設備的研發。通過樹莓派項目能夠提升學習群體的創新技能，提升其綜合運用多學科知識的能力、發現問題和解決問題的能力，加強團隊合作的能力，為學習群體運用創新思維奠定了很好的基礎。

（3）隨著STEAM 教育的持續開展，機器人、編程、人工智能教育受到了學生和家長的青睞。而作為新興的“空中機器人”，無人機已經作為教育工具來推動少年兒童整體素質均衡全面發展，通過舉辦科學活動和無人機競速比賽等形式，培養少年兒童的創新意識和創新精神，讓孩子們在學習中領略科學與藝術的魅力。無人機競速運動是近年來新興的科技運動，與電子競技、機器人格斗一起，并稱為三大“智能科技運動”。穿越機屬于高競速，續航時間較短的小型無人機，目前國內外舉辦的無人機競速賽事如火如荼，深受青少年的喜愛。使用飛控、電機、電調、攝像頭、圖傳、碳纖維機架等組件組裝穿越機，在此過程中，可以學習到無人機的機械結構，鍛煉手眼協同能力，組裝屬于自己的飛行器，經過調試之后，使用2.4G遙控器及FPV 眼鏡進行操控，體驗“空中F1”的激情。在編程教學中，可以實現巡線、人臉識別等人工智能任務。

5 結語

STEAM教育已經在世界范圍內進行了豐富的教育實踐，在新一輪科技革命和產業變革的孕育期內，提倡多學科融合、注重創新精神和實踐能力培養的STEAM 教育可以加快推進教育現代化、建設教育強國的進度，也可以為全面提升國家競爭力提供有力的支持。公共圖書館應該加強社會合作，不僅發揮公共圖書館的社會教育職能，更應以服務國家創新發展戰略為目標，整合社會資源，建立多方融合的STEAM教育生態系統。