數(shù)智化時(shí)代公共圖書館STEM教育的實(shí)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(guò)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(wèn)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(jì)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(shí)和方法的綜合運(yùn)用,重視真實(shí)情境,尤其是以科學(xué)與工程問(wèn)題為情境設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)性任務(wù),經(jīng)歷真實(shí)問(wèn)題解決過(guò)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(shí)技能去解決問(wèn)題。當(dāng)下,ChatGPT等人工智能技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)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(huì)教育職能定位。本文剖析數(shù)智化時(shí)代公共圖書館開(kāi)展非正式STEM教育的價(jià)值,并通過(guò)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(shí)踐進(jìn)展及特點(diǎn),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(guó)內(nèi)公共圖書館除以創(chuàng)客空間為載體實(shí)施了大量STEM教育活動(dòng),編程教育、科普體驗(yàn)等也成為STEM教育方式之一。

國(guó)外相關(guān)研究主要是探討公共圖書館開(kāi)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(kāi)展弱勢(shì)群體STEM教育的方式等[3]。國(guó)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(guó)外公共圖書館STEM教育進(jìn)展及項(xiàng)目,如愛(ài)達(dá)荷州圖書館委員會(huì)STEM教育項(xiàng)目[4]、“星網(wǎng)絡(luò)”項(xiàng)目[5]等。二是國(guó)內(nèi)公共圖書館STEM教育項(xiàng)目研究[6],如深圳圖書館、杭州圖書館、長(zhǎng)沙圖書館。

2 STEM教育生態(tài)系統(tǒng)中公共圖書館價(jià)值

2.1 閱讀價(jià)值

公共圖書館是對(duì)書籍貯藏與管理并為社會(huì)公眾提供服務(wù)的部門,是推動(dòng)和實(shí)現(xiàn)全民閱讀的主要力量。公共圖書館以“空間+內(nèi)容+平臺(tái)”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(dòng)搜尋所需資料,獲得問(wèn)題解決方案。

2.2 項(xiàng)目?jī)r(jià)值

中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)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(yàn)嘉年華”、長(zhǎng)沙市圖書館“科學(xué)實(shí)驗(yàn)站”、青州市圖書館“青松鼠科普書院”等以科學(xué)實(shí)驗(yàn)、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(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)。另外,公共圖書館多元公共文化服務(wù)積累了活動(dòng)策劃組織、運(yùn)作實(shí)施、營(yíng)銷推廣經(jīng)驗(yàn)。

2.3 空間價(jià)值

近10年,不少公共圖書館開(kāi)辟了實(shí)體創(chuàng)客空間開(kāi)展創(chuàng)客、STEM教育等服務(wù)內(nèi)容。全國(guó)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(huì)教育項(xiàng)目實(shí)施的最佳空間載體。公共圖書館、教育機(jī)構(gòu)、社會(huì)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(huì)價(jià)值

數(shù)智化時(shí)代融合、泛在、共享成為教育新特點(diǎn),公共圖書館社會(huì)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(xiǎn),這就賦予了圖書館社會(huì)教育新內(nèi)涵。STEM教育核心是計(jì)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(shí)代產(chǎn)生的社會(huì)問(wèn)題。

3 公共圖書館STEM教育實(shí)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(guó)內(nèi)外實(shí)踐進(jìn)展包括以下幾點(diǎn)。

3.1 陣地服務(wù):利用空間資源,實(shí)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(lái)越多的公共圖書館開(kāi)展機(jī)器人、3D打印、物理電子元件、Scratch編程等項(xiàng)目式活動(dòng)或課程,培養(yǎng)青少年的科學(xué)素養(yǎng)及計(jì)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(jìng)賽類、科技體驗(yàn)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(zhǎng)期開(kāi)展創(chuàng)客課堂等活動(dòng),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(dòng)。公共圖書館主要以手工實(shí)驗(yàn)、培訓(xùn)授課、科普展覽、演示與競(jìng)賽等形式開(kāi)展科普活動(dòng),其中包括STEM教育項(xiàng)目。2021年由美國(guó)路易斯頓圖書館主辦的“六天S.T.E.M周”活動(dòng),是由地方教育部門、私人基金會(huì)、圖書館協(xié)會(huì)共同推動(dòng)的青少年STEM系列課程,項(xiàng)目共計(jì)4次活動(dòng),每次為期6天,每天1小時(shí)[7]。國(guó)內(nèi)公共圖書館同樣開(kāi)展了長(zhǎng)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(yíng)、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(yàn):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(ài)達(dá)荷州圖書館委員會(huì)(ICfL)為參與該項(xiàng)目的圖書館提供書籍、STEAM工具、活動(dòng)手冊(cè)、在線游戲等資源,其STEM教育項(xiàng)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(gè)子項(xiàng)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(shí)物組合成工具包借給讀者使用。全美暑期學(xué)習(xí)協(xié)會(huì)和相關(guān)圖書館學(xué)/協(xié)會(huì)會(huì)為部分美國(guó)公共圖書館夏季科學(xué)項(xiàng)目提供統(tǒng)一的在線工具包,包括項(xiàng)目指南、實(shí)踐案例、資助說(shuō)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(xiàng)目向各個(gè)分館的讀者發(fā)放用于參與NASA“地球觀察家”活動(dòng)的DIY工具包[9]。第二,圖書館其他數(shù)字體驗(yàn)活動(dòng),如游戲、數(shù)字編輯、數(shù)字技術(shù)體驗(yàn)等。在圖書館里讀者可以與本地游戲開(kāi)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(dòng),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(shí)時(shí)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(kāi)對(duì)話及學(xué)習(xí)[11]。數(shù)字媒體實(shí)驗(yàn)室關(guān)注視頻攝影、音頻錄制與編輯等工作,如美國(guó)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(shí)驗(yàn)室。圖書館智慧空間3.0中VR、AR、XR等技術(shù)帶來(lái)的立體化數(shù)字體驗(yàn)。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(chǎng)館導(dǎo)航、信息咨詢、知識(shí)問(wèn)答等服務(wù)。

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

第一,基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)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(kù)、網(wǎng)絡(luò)資源、社區(qū)和本地鏈接、圖書館資料4個(gè)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(guó)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(kù)[12]。美國(guó)國(guó)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(kāi)放式教育資源訪問(wèn)的原則。

第二,基于編程的閱讀評(píng)論與分享。除STEM推薦書目,圖書館可提供STEM圖書在線評(píng)論與交流。美國(guó)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(jì)劃,青少年閱讀精選的科幻書籍,通過(guò)在線參與,以虛擬聚會(huì)或現(xiàn)場(chǎng)直播形式與科幻小說(shuō)背后的專家免費(fèi)交流討論,并支持在該程序網(wǎng)站撰寫評(píng)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(píng)論筆記本”。

第三,以大型創(chuàng)客賽事為平臺(tái)的宣傳推介。公共圖書館主動(dòng)聚集社會(huì)力量,積極策劃創(chuàng)客嘉年華、大型創(chuàng)客賽事等項(xiàng)目,以創(chuàng)客論壇、創(chuàng)客培訓(xùn)、現(xiàn)場(chǎng)賽事、成果展示等活動(dòng)形式,打造分享、交流及展示平臺(tái)。如長(zhǎng)沙圖書館“創(chuàng)戰(zhàn)計(jì)”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(kāi)展STEM教育。美國(guó)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(dòng),通過(guò)Branched Out計(jì)劃使孩子們免費(fèi)在圖書館分館通過(guò)“做、談、讀和寫科學(xué)知識(shí)”進(jìn)行學(xué)習(xí)。奧克蘭公共圖書館參與托管SAfG計(jì)劃,與勞倫斯科學(xué)館一起提供免費(fèi)STEM圖書館計(jì)劃,還聯(lián)合分館推出“家庭科學(xué)冒險(xiǎn)”活動(dòng)。第二,針對(duì)女生群體、弱勢(shì)群體的STEM項(xiàng)目?！靶蔷W(wǎng)絡(luò)”項(xiàng)目與獲得艾美獎(jiǎng)的PBS SciGirls合作,通過(guò)提供增強(qiáng)能力的計(jì)劃和活動(dòng)來(lái)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(shí)踐進(jìn)展小結(jié)

從服務(wù)方式上看,國(guó)內(nèi)公共圖書館為STEM教育提供場(chǎng)地、工具、技術(shù)資源及交流展示平臺(tái),除了依空間優(yōu)勢(shì)開(kāi)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(shì),以區(qū)域性賽事活動(dòng)積極構(gòu)建交流展示平臺(tái)。但國(guó)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(duì)象上看,側(cè)重于青少年群體,對(duì)教師群體及外部合作伙伴的關(guān)注度較低。資金來(lái)源上,國(guó)內(nèi)主要是靠國(guó)家財(cái)政支持,國(guó)外項(xiàng)目資金來(lái)源相對(duì)廣泛,美國(guó)NSF、商業(yè)機(jī)構(gòu)、基金會(huì)等對(duì)非正式STEM教育均有資金贊助。服務(wù)運(yùn)營(yíng)與評(píng)價(jià)上,相關(guān)服務(wù)體系與運(yùn)作模式的研究設(shè)計(jì)仍待加強(qiáng),比如國(guó)內(nèi)針對(duì)女生或代表性不足群體開(kāi)展的STEM教育工作較弱,也并未有意識(shí)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(jià)值優(yōu)勢(shì),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(shí)空間,將內(nèi)容融入教育課程或項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,通過(guò)資源組織、空間規(guī)劃和STEM教育架構(gòu)服務(wù)運(yùn)作模式,以各種活動(dòng)形式和資源平臺(tái)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(shí)現(xiàn)自我教育的社會(huì)學(xué)習(xí)中心。基礎(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(shí)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(kāi)放創(chuàng)新理念,做好空間布局設(shè)計(jì),購(gòu)置軟硬件設(shè)備,虛實(shí)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(guò)程,為STEM教育提供個(gè)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(chǎng)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(huì)/協(xié)會(huì)、學(xué)校、企業(yè)、校外教育機(jī)構(gòu)和社區(qū)多方聯(lián)動(dòng)機(jī)制,集中各自優(yōu)勢(shì)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(zhēng)取中國(guó)教育裝備行業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)教育學(xué)會(huì)、中央電化教育館、中國(guó)科協(xié)等行業(yè)性組織的支持,有效利用其在課程設(shè)計(jì)、資源平臺(tái)、師資力量上的優(yōu)勢(shì)。各類公共圖書館學(xué)會(huì)/協(xié)會(huì)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(dòng)。公共圖書館單體館可挖掘本館優(yōu)勢(shì),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(kāi)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(xiàng)目運(yùn)作:發(fā)揮圖書館四大優(yōu)勢(shì),打造特色、系列、品牌活動(dòng)

國(guó)內(nèi)公共圖書館STEM教育項(xiàng)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(dòng)為主,未來(lái)應(yīng)打造圖書館特色項(xiàng)目。第一,借空間優(yōu)勢(shì),圖書館可結(jié)合區(qū)域特色設(shè)計(jì)項(xiàng)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(jì)+STEM”系列等。第二,借助館藏優(yōu)勢(shì),挖掘圖書館特色項(xiàng)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(duì)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(xiàng)目?jī)r(jià)值,鼓勵(lì)圖書館開(kāi)展家庭式STEM項(xiàng)目。圖書館應(yīng)積極開(kāi)展“家庭創(chuàng)客行動(dòng)”,通過(guò)“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(zhǎng)”通道,培育以“動(dòng)手做”為特征的家庭學(xué)習(xí)方式。第四,借社會(huì)價(jià)值,促進(jìn)數(shù)字包容,可針對(duì)性設(shè)置女生、代表性不足的弱勢(shì)群體的STEM教育項(xiàng)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(duì)用戶需求、行為數(shù)據(jù)分析,實(shí)時(shí)匹配圖書館空間、資源、設(shè)施、工具,為各類學(xué)習(xí)場(chǎng)景量身定制智慧化解決方案,這一功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是知識(shí)資源的集成與揭示、一站式知識(shí)協(xié)同共享環(huán)境的構(gòu)建。未來(lái)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(tái)、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(fèi)資源等無(wú)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(shí),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(jià)值。