數智化時代公共圖書館STEM教育的實踐進展及策略研究

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 圖書館,山西 太原 030024;3.中央美術學院 人文學院,北京 100102)

0 引言

科技創新與產業革命倒逼教育改革,世界各地涌現STS(Science、Technology、Society)、STEM、創客等創新教育模式,通過跨學科整合為特征的教育方式,提升學生創造性解決問題的能力。創客、STEM等是高度相關概念,創客概念更強調的是人們使用數字桌面工具設計新產品并制作出模型樣品(數字“DIY”)[1]。STEM教育強調科學、技術、工程、數學等學科知識和方法的綜合運用,重視真實情境,尤其是以科學與工程問題為情境設計挑戰性任務,經歷真實問題解決過程,或提出方案,或做出產品,或建構科學模型,聚焦創新思維、系統思維、批判性思維等高階認知[2]。STEM概念更多是從教育學角度切入,需要的是學習者整合多學科知識技能去解決問題。當下,ChatGPT等人工智能技術、增強現實等數智化技術導致教育環境復雜多變,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,并通過文獻研究及網絡調研總結公共圖書館STEM教育的實踐進展及特點,最后提出提升策略。

1 公共圖書館STEM教育

伴隨公共圖書館創客空間建設的布局與工作推進,圖書館STEM教育工作同樣取得新成效,參與構建STEM教育生態系統。國內公共圖書館除以創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]。國內相關研究主要以圖書館創客空間、創客服務為主題切入,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教育進展及項目,如愛達荷州圖書館委員會STEM教育項目[4]、“星網絡”項目[5]等。二是國內公共圖書館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教育生態系統中公共圖書館價值

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的部門,是推動和實現全民閱讀的主要力量。公共圖書館以“空間+內容+平臺”形式,認真遴選科普類、學科類圖書文獻、音像資料、數字資源等館藏資源,構建情景化的閱讀環境。參與者在這種非正式情境化閱讀環境中,主動搜尋所需資料,獲得問題解決方案。

2.2 項目價值

中國科學院文獻情報中心“中華文明與科技創新之古代數學展”、上海浦東圖書館“數字體驗嘉年華”、長沙市圖書館“科學實驗站”、青州市圖書館“青松鼠科普書院”等以科學實驗、巡回講座、展覽展示、技能培訓等形式,展現圖書館科普項目優勢。另外,公共圖書館多元公共文化服務積累了活動策劃組織、運作實施、營銷推廣經驗。

2.3 空間價值

近10年,不少公共圖書館開辟了實體創客空間開展創客、STEM教育等服務內容。全國范圍內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日趨多元,均衡布局的公共圖書館服務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、教育機構、社會力量等主體聯合在公共圖書館空間推進STEM教育將事半功倍。

2.4 社會價值

數智化時代融合、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涵與新挑戰。一方面,疫情凸顯了培養科學、媒體和信息素養、數字素養的重要性,公共圖書館正在推進囊括特殊群體的數字素養教育,彌合數字鴻溝。另一方面,元宇宙熱潮產生了安全、隱私、沉迷、經濟、倫理等風險,這就賦予了圖書館社會教育新內涵。STEM教育核心是計算思維,培育科學思維模式,公共圖書館加強STEM教育必將助力解決數智化時代產生的社會問題。

3 公共圖書館STEM教育實踐進展分析

文獻研究及網絡調研信息顯示,目前國內外實踐進展包括以下幾點。

3.1 陣地服務:利用空間資源,實施STEM教育類服務創新

第一,基于創客空間的創客教育與服務。越來越多的公共圖書館開展機器人、3D打印、物理電子元件、Scratch編程等項目式活動或課程,培養青少年的科學素養及計算思維。比如少兒創客空間服務分為編程培訓類、發明創造類、表演競賽類、科技體驗類、作品展覽類、科學普及類、創客下鄉類等。深圳圖書館創客空間在青少年創客教育內容中融合了STEM教育;金陵圖書館長期開展創客課堂等活動,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科創空間暑期公益課程、杭州濱江區圖書館科技夏令營、蕭山圖書館“小白鯊”暑期公益培訓班少兒編程入門系列等。

3.2 數字工具體驗:以數字為媒,宣傳STEM教育方法與理念

第一,基于數字資源包的工具外借。愛達荷州圖書館委員會(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、圖書館創客、圖書館暑期STEM、趣味數學與科學、青少年科技周5個子項目[4]。ICfL為公共圖書館提供創客工具包,將館藏資源、數字資源和實物組合成工具包借給讀者使用。全美暑期學習協會和相關圖書館學/協會會為部分美國公共圖書館夏季科學項目提供統一的在線工具包,包括項目指南、實踐案例、資助說明、現有研究成果等[8]。洛杉磯公共圖書館“全面推進鄰里科學倡議”項目向各個分館的讀者發放用于參與NASA“地球觀察家”活動的DIY工具包[9]。第二,圖書館其他數字體驗活動,如游戲、數字編輯、數字技術體驗等。在圖書館里讀者可以與本地游戲開發商、游戲商店,甚至是圖書館創客空間合作共同創造游戲活動,游戲可以是書籍、電影和各種游戲中多種想法的融合[10]。數字蜂箱即利用復制的實時工作的蜜蜂蜂巢橫截面的數字屏幕,引導學生就授粉、食物和蜜蜂的重要性展開對話及學習[11]。數字媒體實驗室關注視頻攝影、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字媒體實驗室。圖書館智慧空間3.0中VR、AR、XR等技術帶來的立體化數字體驗。人工智能生成內容能創建“虛擬數字人”作為“虛擬館員”,提供場館導航、信息咨詢、知識問答等服務。

3.3 交流平臺:擴展鏈接知識,構建學習交流平臺

第一,基于網絡平臺羅列STEM教育資源。布法羅與伊利縣公共圖書館系統從數據庫、網絡資源、社區和本地鏈接、圖書館資料4個方面匯集展示“下一代學習標準和STEM”信息,其中網絡資源鏈接教育標準網站資源,STEM學習網絡、STEM教育數據、美國聯邦教育部門STEM資源等網站;社區和本地鏈接展示博物館、水族館、Penn Dixie古生物學和戶外教育中心等;圖書館資料以工程、發明、數學、科學等為主題建立子庫[12]。美國國家科學數字圖書館提供高質量的STEM教學資源,包括STEM課程與教師專業發展內容,且大多數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的STEM外聯部合作,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,并支持在該程序網站撰寫評論、進行青少年交流。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,積極策劃創客嘉年華、大型創客賽事等項目,以創客論壇、創客培訓、現場賽事、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“創戰計”星城創客大賽、廣州圖書館“一起創”創客大賽、杭州圖書館科技分館(濱江區圖書館)創客節賽事、武漢圖書館“創江湖”創客大賽等。

3.4 生態體系:多方合作豐富非正式教學,保障包容公平

第一,公共圖書館與學校、外部企業、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與布法羅科學博物館合作,由科學博物館提供教學人員和科學活動,通過Branched Out計劃使孩子們免費在圖書館分館通過“做、談、讀和寫科學知識”進行學習。奧克蘭公共圖書館參與托管SAfG計劃,與勞倫斯科學館一起提供免費STEM圖書館計劃,還聯合分館推出“家庭科學冒險”活動。第二,針對女生群體、弱勢群體的STEM項目。“星網絡”項目與獲得艾美獎的PBS SciGirls合作,通過提供增強能力的計劃和活動來增強女孩STEAM興趣和信心。此外,還有如卡姆登公共圖書館的“Girls Who Code”和安阿伯區圖書館的制作宗譜工作坊。

3.5 公共圖書館STEM教育實踐進展小結

從服務方式上看,國內公共圖書館為STEM教育提供場地、工具、技術資源及交流展示平臺,除了依空間優勢開展多元陣地服務,還能輔以科普閱讀推廣等方式發揮館藏資源優勢,以區域性賽事活動積極構建交流展示平臺。但國內在專門性數字資源包提供與數字工具外借上有所欠缺,信息資源組織與挖掘有待提升。從服務對象上看,側重于青少年群體,對教師群體及外部合作伙伴的關注度較低。資金來源上,國內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、商業機構、基金會等對非正式STEM教育均有資金贊助。服務運營與評價上,相關服務體系與運作模式的研究設計仍待加強,比如國內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。

4 公共圖書館STEM教育提升策略

4.1 統籌規劃:以資源組織、空間規劃和STEM教育協同嵌入智慧圖書館建設

公共圖書館發揮價值優勢,以基礎層、核心層、展示層構建基于探究式STEM學習流程的圖書館服務模式,如圖1所示。圖書館服務以用戶為中心,融入虛實空間,將內容融入教育課程或項目實施過程中,通過資源組織、空間規劃和STEM教育架構服務運作模式,以各種活動形式和資源平臺展示給大眾。目標是將STEM教育嵌入智慧圖書館建設,讓公共圖書館成為支持社區居民實現自我教育的社會學習中心。基礎層的資源組織包括STEM教育配套館藏資源、網絡教育資源等的知識化組織,還應鏈接社區與外部合作關系。空間規劃則是以開放創新理念,做好空間布局設計,購置軟硬件設備,虛實結合建設STEM學習環境,構建圖書館創客空間、STEM教育空間、智慧空間等空間形態。核心層基于探究式STEM學習流程融入一線教學或嵌入自學過程,為STEM教育提供個性化、泛在化服務,分階段為教師提供課程及培訓支持,為學習者提供場地、工具、學習內容、學習資料等。

圖1 基于探究式STEM學習流程的圖書館服務模式

4.2 擴大合作:有效利用外部資源,鞏固STEM教育生態系統中公共圖書館地位

建立學會/協會、學校、企業、校外教育機構和社區多方聯動機制,集中各自優勢構建STEM教育生態系統。公共圖書館業界應積極爭取中國教育裝備行業協會、中國教育學會、中央電化教育館、中國科協等行業性組織的支持,有效利用其在課程設計、資源平臺、師資力量上的優勢。各類公共圖書館學會/協會應發揮主體作用,聯合區域圖書館舉辦STEM教育或創客賽事活動。公共圖書館單體館可挖掘本館優勢,加大與學校、科技館、博物館、校外教育組織或專業人士合作,開展STEM教育,為構建區域STEM教育生態化體系貢獻力量。

4.3 項目運作:發揮圖書館四大優勢,打造特色、系列、品牌活動

國內公共圖書館STEM教育項目以講座、培訓、課程等形式展示,但主要以外部企業的編程類推廣活動為主,未來應打造圖書館特色項目。第一,借空間優勢,圖書館可結合區域特色設計項目,如附近有航天小鎮的可切入“航天與太空+STEM”系列,機器人企業集中區域構建“機器人+STEM”系列,還可以是“設計+STEM”系列等。第二,借助館藏優勢,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數字化對象或元素;“數字媒體+STEM”系列可嘗試讓青少年去編輯圖書館相關音視頻,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。圖書館應積極開展“家庭創客行動”,通過“家庭、校園、社區、校外培訓機構”建立的區域生態體系,共享資源貫通創客“自成長”通道,培育以“動手做”為特征的家庭學習方式。第四,借社會價值,促進數字包容,可針對性設置女生、代表性不足的弱勢群體的STEM教育項目。

4.4 數字賦能:基于智慧圖書館構建虛擬學習中心,提升大眾STEM素養

智慧圖書館基于對用戶需求、行為數據分析,實時匹配圖書館空間、資源、設施、工具,為各類學習場景量身定制智慧化解決方案,這一功能實現的基礎是知識資源的集成與揭示、一站式知識協同共享環境的構建。未來智慧圖書館將為STEM教育用戶構建虛擬學習空間,可突破資源建設的行業限制,在尊重互聯網資源版權基礎上,嘗試與各類云學習平臺、機器人在線教育課程、網絡社區資源、創客在線免費資源等無縫鏈接,為學習者與教育者提供優質學習資源與學習支持服務。同時,智慧圖書館建設依賴于數智化技術的廣泛應用,只有大眾提升了STEM素養,才能更有效地發揮智慧圖書館價值。