趙文辯

STEAM教育是一種重實(shí)踐的超學(xué)科教育概念，主張學(xué)習(xí)者在玩中學(xué)、做中學(xué)，以整合的方式培養(yǎng)學(xué)習(xí)者掌握知識(shí)和技能，并能進(jìn)行靈活的遷移應(yīng)用去解決真實(shí)世界的問題，以此培養(yǎng)學(xué)生核心能力。本文主要探討STEAM智能教具的設(shè)計(jì)、特性及其在教學(xué)中所起的作用。

STEAM智能教具的設(shè)計(jì)

解決問題的能力是STEAM教育的一個(gè)關(guān)鍵要素，是一種高度可轉(zhuǎn)換的思維技能，可以幫助兒童認(rèn)識(shí)真實(shí)的世界，并學(xué)會(huì)分析生活中事件的因果關(guān)系。解決問題能力的培養(yǎng)是通過產(chǎn)品中設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)這一手段來完成的，兒童往往能在挑戰(zhàn)中鍛煉解決問題的能力并獲得快樂。

目標(biāo)定位 STEAM智能教具的目標(biāo)定位是：在“玩中學(xué)”的過程中學(xué)到STEAM相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，讓兒童潛移默化地運(yùn)用編程的思維去思考、規(guī)劃和解決生活中所遇到的問題。

創(chuàng)新特性 從設(shè)計(jì)上來說，STEAM智能教具有以下的特性：一是技術(shù)性。STEAM智能教具中的編程是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的重要工具，本身就是一門技術(shù)。編程中編程語言、編程軟件、編程工具的開發(fā)是需要極大的技術(shù)性和專業(yè)性的。二是數(shù)學(xué)性。STEAM智能教具編程包含了豐富的數(shù)學(xué)內(nèi)容，編程最重要的部分就是算法。人工智能系統(tǒng)中先進(jìn)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)更是需要強(qiáng)大的算法作支撐。

STEAM智能教具的特性

探索性 STEAM教具能夠積極引導(dǎo)青少年兒童探索科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)領(lǐng)域，使他們掌握通過實(shí)驗(yàn)和觀察進(jìn)行探索的科學(xué)方法，以獲得新知識(shí)，解決疑問和回答問題。還要以促進(jìn)學(xué)習(xí)者的身心健康發(fā)展和思維能力培養(yǎng)為指導(dǎo)，提供一種探究問題的情境和積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)氛圍，將簡(jiǎn)單枯燥的知識(shí)設(shè)計(jì)得更有趣味性、挑戰(zhàn)性。

有趣性 從設(shè)計(jì)的目的來說，讓STEAM產(chǎn)品達(dá)到趣味性，是通過設(shè)計(jì)一種有計(jì)劃的輕松愉悅的方式來服務(wù)于最終的教育目標(biāo)。好的STEAM產(chǎn)品，能夠刺激左右腦發(fā)育。實(shí)驗(yàn)研究表明，左腦發(fā)育是通過邏輯和推理部分的思維活動(dòng)激活的，當(dāng)教學(xué)或游戲體驗(yàn)讓兒童們思考科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)或數(shù)學(xué)方面的問題時(shí)，這一部分就會(huì)激活，使兒童的左腦得到鍛煉。右腦發(fā)育則是通過情緒的觸發(fā)，當(dāng)兒童在學(xué)習(xí)體驗(yàn)過程中感到有趣時(shí)，處理情緒的右腦就會(huì)被觸發(fā)。刺激他們探索世界的思維能力，教具設(shè)計(jì)的娛樂性就顯得尤為重要了。

開放性 開放式是一款好的STEAM產(chǎn)品最主要的屬性，鼓勵(lì)兒童在STEAM理念下自己動(dòng)手實(shí)現(xiàn)他們新奇的想法和用他們自己的方式來表達(dá)創(chuàng)意。讓用戶根據(jù)自己的想法去探索、開發(fā)和創(chuàng)造各種可能的玩法，鼓勵(lì)他們天馬行空地發(fā)揮自己的創(chuàng)造力和想象力，讓創(chuàng)意暢通無阻。

STEAM智能教具的作用

學(xué)科知識(shí)的獲取是STEAM教育的基礎(chǔ)，人工智能技術(shù)的引入是實(shí)現(xiàn)STEAM教具創(chuàng)新的重要形式。STEAM教育融合了科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，每個(gè)字母代表著不同的能力培養(yǎng)要求，同時(shí)也說明了任何事情的成功都不是依靠某一種能力來實(shí)現(xiàn)，而是需要借助多種能力來完成。STEAM是一種超學(xué)科的教育理念，它有別于傳統(tǒng)的單學(xué)科、重書本知識(shí)的教育方式，強(qiáng)調(diào)多門學(xué)科之間內(nèi)在的聯(lián)系、重實(shí)踐，STEAM智能教具具有以下支持學(xué)生以創(chuàng)新的方式來解決現(xiàn)實(shí)生活中問題的特點(diǎn)。

聯(lián)系實(shí)際 STEAM教育重視學(xué)習(xí)過程與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，學(xué)習(xí)的最終目的是培養(yǎng)學(xué)習(xí)者解決現(xiàn)實(shí)生活中所遇到的問題的能力。問題產(chǎn)生于生活，解決問題的方法也應(yīng)來源于生活，STEAM學(xué)習(xí)構(gòu)建解決問題思維過程應(yīng)該與讀寫能力的培養(yǎng)相類似，將兒童的學(xué)習(xí)與他們生活中相關(guān)的事物聯(lián)系起來。在生活中將他們學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證，讓他們深刻地理解科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)這些學(xué)科知識(shí)對(duì)他們的世界和生活的影響，在知識(shí)補(bǔ)充的同時(shí)使他們更好地學(xué)以致用。

反復(fù)試驗(yàn) 在兒童學(xué)習(xí)過程中有動(dòng)手創(chuàng)造的快樂也會(huì)有挫折失敗的沮喪，幫助兒童學(xué)會(huì)承認(rèn)和接受失敗的能力是通往成功的關(guān)鍵。在失敗的過程中我們需要保護(hù)好兒童的好奇心，建立他們的自信心，鼓勵(lì)他們繼續(xù)探索、換一種解決問題的思路、嘗試不同的想法。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中要充分考慮到這一點(diǎn)。一款好的STEAM教具需能讓兒童自主主導(dǎo)學(xué)習(xí)體驗(yàn)的過程，將教育方式化被動(dòng)為主動(dòng)，以建立兒童的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，培養(yǎng)自主決定的能力為目的。

親身實(shí)踐 STEAM是“做中學(xué)”的教育方式，這就決定了它的親身實(shí)踐性，以及注重動(dòng)手動(dòng)腦的學(xué)習(xí)體驗(yàn)?？茖W(xué)多次證實(shí)，兒童通過自己動(dòng)手創(chuàng)造出的產(chǎn)品可以獲得成就感、滿足感和快樂感，可以促進(jìn)左右腦的發(fā)育。并且知識(shí)獲取的最佳途徑是學(xué)習(xí)者自己實(shí)踐、自己構(gòu)建、自己完善。這要求設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)STEAM教育產(chǎn)品時(shí)多考慮設(shè)計(jì)有形的、可觸摸的物理實(shí)體。在頻繁使用電子屏幕產(chǎn)品的當(dāng)下，兒童們從生活中獲得的物理反饋越來越少，所以從親身實(shí)踐中獲得觸覺和有形輸入對(duì)如今處于智能時(shí)代下的兒童來說是尤為重要的。

STEAM智能教具是多樣化、智能化、專業(yè)化的，相關(guān)的功能和種類也會(huì)越來越多，相信隨著更多科學(xué)有效的方法被應(yīng)用于STEAM智能教具中，其應(yīng)用前景也會(huì)越來越廣闊。

（作者單位：廣東省臺(tái)山市新寧中學(xué)）