摘 要：新一輪科技革命改變著人類的生活與學(xué)習(xí)方式，重視STEM教育有助于獲得適應(yīng)未來社會(huì)的能力素養(yǎng)。高校博物館依托高校的科研與教學(xué)特色，面向公眾開展了各種STEM教育，豐富了STEM教育的場(chǎng)館資源，也為STEM教育的多樣性貢獻(xiàn)了更多智慧。研究聚焦中國、美國、英國等國家的6家高校博物館，分別從科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的角度，探討其在STEM教育中的實(shí)踐，并提出未來展望，以期拓展教育主題、豐富教育形式、充實(shí)教育師資、平衡教育發(fā)展，促進(jìn)STEM教育的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高校博物館；STEM教育；STEM教育實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-3937.2024.11.08

STEM教育包含科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)，其源頭可追溯至1986年美國國家科學(xué)委員會(huì)的《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》報(bào)告。2001年，美國國家科學(xué)基金會(huì)正式提出STEM概念，并將其定義為：學(xué)生可以在情境設(shè)定的學(xué)習(xí)環(huán)境中解決真實(shí)問題。2007年，美國相繼出臺(tái)一系列與STEM相關(guān)的法案、研究報(bào)告和行動(dòng)綱領(lǐng)，將STEM教育推至全新高度；2009年，“競(jìng)爭卓越”這一全國性教育計(jì)劃被提出，由政府撥款資助STEM教育；2015年頒布《STEM教育法（2015年）》，正式將計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)科納入 STEM 教育；2016年，《STEM 2026：STEM教育創(chuàng)新愿景》報(bào)告就如何改進(jìn)STEM的教學(xué)與學(xué)習(xí)作專門探討。從2016年起，“STEM”“STEM+教育”等概念開始出現(xiàn)在我國國家和教育行政部門的政策文件中，成為各地開展科學(xué)教育、跨學(xué)科教育的重要依據(jù)。本研究選取6個(gè)高校博物館的STEM教育典型案例，探索高校博物館在STEM教育中的實(shí)踐。

一、高校博物館的教育功能

（一）大學(xué)專業(yè)教育

高VpWS672+wVihYSiS3TvfglDv/wXmx0MpuxbYZW2X/Ag=校博物館從早期的大學(xué)標(biāo)本室、陳列室等發(fā)展而來，主題聚焦于解剖學(xué)、生物學(xué)和礦物學(xué)主題，承載著教育、研究、收藏等功能。借助高校自身的科研與學(xué)科優(yōu)勢(shì)，高校博物館承擔(dān)著專業(yè)教育教學(xué)任務(wù)，開設(shè)課程并提供學(xué)生實(shí)踐場(chǎng)所，高校與博物館在專業(yè)上協(xié)同發(fā)展，為學(xué)生提供沉浸式、可視化的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)力。河南工業(yè)大學(xué)中國糧食博物館在學(xué)校教學(xué)科研活動(dòng)中具有重要地位：教師在博物館開展科研項(xiàng)目，解決研究糧食文化在保存、傳承、弘揚(yáng)過程中遇到的問題；學(xué)生通過博物館了解糧食文化，并將作業(yè)實(shí)踐帶到博物館，把博物館作為實(shí)踐教學(xué)基地，讓學(xué)習(xí)和成長與糧食文化相伴而生。耶魯大學(xué)皮博迪博物館也為學(xué)校的學(xué)生、教職工和校友提供教學(xué)研究資源和專業(yè)發(fā)展指導(dǎo)，旨在將博物館的資源整合到教師教學(xué)和學(xué)生研究中，博物館每學(xué)年面向20個(gè)專業(yè)的1500名學(xué)生開設(shè)約70門課程，為包括植物學(xué)、昆蟲學(xué)、礦物學(xué)和隕石學(xué)、古生物學(xué)、動(dòng)物學(xué)等專業(yè)的師生提供第一手接觸館藏實(shí)物和圖像的機(jī)會(huì)。

（二）社會(huì)與情感能力教育

繼經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）于2017年啟動(dòng)社會(huì)與情感能力研究（Study on Social and Emotional Skills， SSES）以來，社會(huì)情感能力對(duì)學(xué)生發(fā)展起到的關(guān)鍵作用越發(fā)受到教育界的關(guān)注。博物館可以成為支持學(xué)生發(fā)展社會(huì)與情感能力的場(chǎng)所，原因在于其藏品能夠展示跨越時(shí)空的人們的思想與經(jīng)驗(yàn)，為學(xué)生提供諸多寶貴機(jī)會(huì)，如探索身份認(rèn)同、嘗試相互理解和相互學(xué)習(xí)、建立同理心、練習(xí)傾聽技巧等。[1]西安交大西遷博物館開展“西遷精神口述史”專項(xiàng)實(shí)踐，撰寫形成《西遷往事》書稿；成立西安交大“西遷精神學(xué)生宣講團(tuán)”，開展百余場(chǎng)次西遷精神專題宣講；推出《紅心向黨——西遷館里的紅色印記》微視頻，以及原創(chuàng)話劇《向西而歌》、原創(chuàng)音樂劇《西遷，西遷》等文藝作品，引導(dǎo)青年學(xué)子在文藝作品中感悟西遷精神。阿莫斯特學(xué)院的米德藝術(shù)博物館明確將社會(huì)與情感學(xué)習(xí)列入教育規(guī)劃中，博物館與K-12學(xué)校合作開展以園藝和植物記憶為主題的教育活動(dòng)，通過探索植物與土地和藝術(shù)的關(guān)系并嘗試口述與植物相關(guān)的故事，在了解植物知識(shí)和欣賞植物藝術(shù)的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合科學(xué)、文化與歷史，從情感角度思考包括食物傳統(tǒng)、祖先知識(shí)、食譜、人們隨身攜帶的植物和種子等主題。

（三）社會(huì)公眾教育

2022年，國際博物館協(xié)會(huì)通過了博物館的新定義，強(qiáng)調(diào)“向公眾開放，具有可及性和包容性”“在社區(qū)的參與下，為教育、欣賞、深思和知識(shí)共享提供多種體驗(yàn)”。這一定義愈發(fā)突出博物館在公眾教育中的重要性，也促使高校博物館與高校的二方關(guān)系，逐漸向高校博物館、高校與公眾的三方關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)變。邁阿密大學(xué)洛爾藝術(shù)博物館的使命之一就是“支持、延伸和豐富邁阿密大學(xué)教職工與學(xué)生及所在地區(qū)的居民和游客對(duì)藝術(shù)品及其歷史的更全面的欣賞和理解”[2]。陸家嘴東昌新村里的“星夢(mèng)停車棚”于2023年列入上海首批“美術(shù)新空間”。該空間自2020年起，在上海大學(xué)博物館的支持下陸續(xù)推出三星堆展、龍門石窟展，并邀請(qǐng)老年居民共同參與管理。藝術(shù)志愿者從最初的5人發(fā)展至如今的18人，真正通過“藝術(shù)進(jìn)社區(qū)”活動(dòng)將自己的小區(qū)變成藝術(shù)社區(qū)。

二、高校博物館STEM教育實(shí)踐

（一）助力五育融合的學(xué)習(xí)資源包：上海交通大學(xué)錢學(xué)森圖書館

上海交通大學(xué)錢學(xué)森圖書館于2011年12月11日錢學(xué)森誕辰百年之際在上海交通大學(xué)徐匯校區(qū)建成開館。該館以我國著名科學(xué)家錢學(xué)森先生在科學(xué)領(lǐng)域的成就為主線，多維度地展現(xiàn)了他在科學(xué)、藝術(shù)、愛國情懷、求學(xué)生涯等方面的追求。錢學(xué)森圖書館推出《加速，起飛了》的學(xué)習(xí)資源包，以錢學(xué)森的學(xué)習(xí)經(jīng)歷和在航空領(lǐng)域的重要成就為線索，帶領(lǐng)讀者了解航空工業(yè)發(fā)展的歷程，從德智體美勞五個(gè)方面助力科學(xué)教育。在與德育融合方面，為學(xué)生設(shè)計(jì)各種“道德兩難”問題以調(diào)動(dòng)學(xué)生的情感，培養(yǎng)人文關(guān)懷。例如，在向?qū)W生提出“在滑翔機(jī)的研制歷程中，有人成功，有人失敗，還有科學(xué)家為此付出生命的代價(jià)”。這樣一個(gè)事實(shí)陳述后，提問他們真實(shí)情境中的真實(shí)兩難問題：“在科學(xué)研究的過程中，你認(rèn)為是過程重要，還是結(jié)果重要？”答案并沒有絕對(duì)對(duì)錯(cuò)，旨在讓學(xué)生對(duì)所持觀點(diǎn)進(jìn)行邏輯論證，向讀者傳遞愛國主義精神、科學(xué)精神和創(chuàng)新精神等德育元素。在與智育融合方面，介紹各種飛機(jī)和飛行器的設(shè)計(jì)原理和制造技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生探索新領(lǐng)域的知識(shí)。在與體育融合方面，涉及飛行員需要具備的身體素質(zhì)和技能，以及各種飛行器的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和比賽規(guī)則等，積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行體育鍛煉和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。在與美育融合方面，讓學(xué)生為“參加航空展的成員設(shè)計(jì)主題T恤”，并且給出帶有評(píng)價(jià)指標(biāo)的驅(qū)動(dòng)任務(wù)——“設(shè)計(jì)要體現(xiàn)出航空的科技范和未來感”。在與勞育融合方面，通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)和數(shù)字化資源等方式，引導(dǎo)學(xué)生反思與實(shí)踐。[3]

《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》[4]倡導(dǎo)在“五育”融合背景下以大單元、大概念、主題項(xiàng)目等方式編排課程內(nèi)容，以此推動(dòng)學(xué)科和跨學(xué)科實(shí)踐。以往的科學(xué)教育，容易忽視其他四育潛在的教學(xué)資源捕捉與融合，錢學(xué)森圖書館的學(xué)習(xí)資源為學(xué)校教師在新課標(biāo)下開展科學(xué)教育實(shí)踐提供了范本，也為家庭教育提供了高質(zhì)量的學(xué)習(xí)指南。

（二）因地制宜的館內(nèi)外聯(lián)動(dòng)教育：新加坡國立大學(xué)李光前自然歷史博物館

新加坡國立大學(xué)李光前自然歷史博物館的前身是建于1889年的萊佛士博物館，也是新加坡第一座自然歷史博物館，收藏品達(dá)56.65萬件，日常展出2000件左右的動(dòng)植物標(biāo)本，其中很多標(biāo)本可以通過觸摸來進(jìn)一步感知。新加坡是世界上為數(shù)不多擁有熱帶雨林的城市之一，因此該館因地制宜地利用城市的地理環(huán)境資源開展教育活動(dòng)設(shè)計(jì)，“自然漫步”項(xiàng)目是其較受歡迎的教育活動(dòng)之一，涵蓋了雙溪布洛濕地保護(hù)區(qū)、麥克里奇雨林和烏賓島三個(gè)自然區(qū)域，分別對(duì)應(yīng)“濕地生態(tài)體驗(yàn)”“雨林探險(xiǎn)”“海島探索”三個(gè)模塊。在“濕地生態(tài)體驗(yàn)”模塊，學(xué)生可走入雙溪布洛濕地保護(hù)區(qū)探索神秘的紅樹林，有機(jī)會(huì)看到周圍的螃蟹、岸鳥，甚至鱷魚和水獺，以此了解濕地的生態(tài)d3DDOxHYwZHBtczB1WfJEg==系統(tǒng)和生態(tài)價(jià)值，并提升保護(hù)濕地的意識(shí)。在“雨林探險(xiǎn)”模塊，學(xué)生能觀察到各種熱帶植物、鳥類和昆蟲，通過博物館設(shè)計(jì)的互動(dòng)環(huán)節(jié)，如制作雨林指南針、尋找雨林寶藏等，培養(yǎng)學(xué)生的觀察力和雨林生存能力。在“海島探索”模塊，作為古老原始的海島，烏賓島仍保留著新加坡20世紀(jì)70年代的模樣。在3小時(shí)的島上徒步活動(dòng)中，學(xué)生可以通過自己靈敏的嗅覺系統(tǒng)，見識(shí)到各種果樹、草藥和香料，還能在漫步過程中看到海島上的各種動(dòng)物進(jìn)而了解海島作為獨(dú)特的海洋生態(tài)系統(tǒng)中的一環(huán)，獨(dú)屬于自己的氣味和生物。[5]

新加坡國立大學(xué)李光前自然歷史博物館基于自身專業(yè)屬性，積極拓展戶外教育模塊，其在STEM教育過程中對(duì)學(xué)生的認(rèn)知、行為和情感均產(chǎn)生了積極影響。

（三）聚焦信息技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新教育：清華大學(xué)科學(xué)博物館

清華大學(xué)科學(xué)博物館自2018年開始籌辦，收藏大量海內(nèi)外不同時(shí)期的科學(xué)儀器與設(shè)備，展現(xiàn)了清華大學(xué)理工學(xué)科的發(fā)展、中國技術(shù)史的發(fā)展，以及西方工業(yè)革命和計(jì)算機(jī)科技的發(fā)展歷史。2020年，清華大學(xué)科學(xué)博物館以計(jì)算器具為主題，舉辦了“神機(jī)妙算——計(jì)算器具歷史展”。該展覽展出80件從古代到現(xiàn)代的計(jì)算工具與設(shè)備，并與“耳朵里的博物館”合作，開展了主題為“講給青少年的計(jì)算器科學(xué)故事”“未來科學(xué)家——青少年觀展活動(dòng)”等線上線下相結(jié)合的教育活動(dòng)?；顒?dòng)向?qū)W生介紹了不同計(jì)算器具的發(fā)展歷史和具體計(jì)算方式，從古代算表、富勒計(jì)算尺，到計(jì)算器和計(jì)算機(jī)。例如，通過觀察古代“清華簡”算表21支竹簡上按規(guī)律書寫的數(shù)字及竹簡上端的圓孔，探索如何在算表上使用棉線完成兩位數(shù)的乘法運(yùn)算，以及除法、分?jǐn)?shù)和開平方的運(yùn)算。又如，學(xué)生通過活動(dòng)探索近代機(jī)械齒輪計(jì)算器如何從機(jī)電式計(jì)算機(jī)過渡到現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)。導(dǎo)覽結(jié)束后，鼓勵(lì)學(xué)生頭腦風(fēng)暴，設(shè)計(jì)出自己心中的未來計(jì)算機(jī)，并向同學(xué)分享設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)中所用到的科學(xué)技術(shù)。[6]

自2015年起，計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)科正式被納入STEM教育的范疇。教育部印發(fā)的《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》[7]強(qiáng)調(diào)，信息科技課程應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新，以及信息社會(huì)責(zé)任。清華大學(xué)科學(xué)博物館通過介紹計(jì)算器具的使用方式，鼓勵(lì)學(xué)生探索多樣靈活的計(jì)算方式，將基礎(chǔ)計(jì)算與電子信息技術(shù)的發(fā)展相聯(lián)系，幫助學(xué)生建立全面的有關(guān)信息技術(shù)與社會(huì)發(fā)展的知識(shí)素養(yǎng)。在創(chuàng)想未來計(jì)算機(jī)的環(huán)節(jié)中，博物館為學(xué)生創(chuàng)造了分享交流的平臺(tái)，豐富了學(xué)生的創(chuàng)新思維與視角。同時(shí)，通過引導(dǎo)學(xué)生將目光投向未來，幫助學(xué)生進(jìn)一步理解和暢想信息技術(shù)與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系。

（四）面向真實(shí)問題解決的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)：慕尼黑工業(yè)大學(xué)建筑博物館

德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)建筑博物館始建于1868年。成立之初，該博物館主要作為教學(xué)收藏館，收藏了慕尼黑工業(yè)大學(xué)前身——當(dāng)時(shí)的新理工學(xué)院學(xué)生的建筑作品。目前，其館藏中不乏名家大師的圖紙、攝影作品和模型等，包括16世紀(jì)的建筑圖紙，17世紀(jì)的建筑模型，以及18世紀(jì)至21世紀(jì)的建筑藝術(shù)。隨著博物館通過大量展覽和發(fā)表成果受到越來越多的國際關(guān)注，博物館于2002年在慕尼黑現(xiàn)代藝術(shù)陳列館中設(shè)立了自己的展廳，定期舉辦建筑工程與設(shè)計(jì)相關(guān)的展覽，并開展豐富多彩的教育活動(dòng)。在2021年11月4日至2022年2月6日舉辦的“誰是下一個(gè)？無家可歸、建筑與城市”展中，博物館探討了全球日益加劇的“無家可歸問題”，展示了歷史上和當(dāng)代社會(huì)的建筑作品如何收容無家可歸者并將他們重新整合到社會(huì)中，展出了大量基于不同視角的真實(shí)情境下無家可歸者居所的現(xiàn)實(shí)案例。結(jié)合展覽，博物館設(shè)計(jì)了面向?qū)W生的建筑工作坊“Baubox小憩”，提出問題：“當(dāng)你沒有一個(gè)可以睡覺、吃飯、與家人共住的固定居所時(shí)，你需要在室外睡覺，而每一個(gè)人都能看到你，這將是怎樣的體驗(yàn)？”工作坊旨在讓學(xué)生在實(shí)踐中觀察、設(shè)計(jì)和思考幾何學(xué)、靜力學(xué)、連接、組合與空間意識(shí)在建筑工程中起的重要作用，并鼓勵(lì)以富有創(chuàng)造力的方式參與建筑設(shè)計(jì)。工作坊還提供了建筑指導(dǎo)手冊(cè)和材料工具箱，學(xué)生可以使用工具箱中的木棍、紙吸管、紙板箱、紙片、皮筋、帶絨毛的鐵絲扭棒，甚至羽毛和樹葉等多種材料道具，參照指導(dǎo)手冊(cè)，嘗試親自設(shè)計(jì)并動(dòng)手搭建他們心中無家可歸者小憩的居所。[8]

2023年，上海市教委印發(fā)《關(guān)于實(shí)施項(xiàng)目化學(xué)習(xí)推動(dòng)義務(wù)教育育人方式改革的指導(dǎo)意見》[9]，逐步向全市學(xué)校推廣以創(chuàng)造性問題解決能力為導(dǎo)向，以項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的實(shí)踐和研究為著力點(diǎn)，以活動(dòng)項(xiàng)目、學(xué)科項(xiàng)目、跨學(xué)科項(xiàng)目為載體的全新教學(xué)方式變革。慕尼黑工業(yè)大學(xué)建筑博物館的“Baubox”系列工作坊重視學(xué)生的體驗(yàn)以及對(duì)問題的發(fā)現(xiàn)、理解與解決。學(xué)生通過使用博物館提供的材料搭建建筑，在動(dòng)手嘗試的過程中習(xí)得并掌握建筑工程的基礎(chǔ)知識(shí)，符合項(xiàng)目化學(xué)習(xí)要求學(xué)生通過研究并解決真實(shí)世界中發(fā)生的問題，從而理解關(guān)鍵知識(shí)并掌握關(guān)鍵能力的理念。

（五）服務(wù)于館校合作的工具箱：內(nèi)華達(dá)大學(xué)W.M. 凱克地球科學(xué)與礦物工程博物館

內(nèi)華達(dá)大學(xué)雷諾校區(qū)的博物館群由12所多樣的博物館、美術(shù)館和藝術(shù)文化機(jī)構(gòu)組成，致力于促進(jìn)和發(fā)展北內(nèi)華達(dá)州的文化教育，W.M. 凱克（W.M. Keck）地球科學(xué)與礦物工程博物館成立于1908年，地處美國西部，享有得天獨(dú)厚的地理優(yōu)勢(shì)，館藏大量礦物、礦石、化石樣本及與采礦相關(guān)的文物。博物館為K-12教育階段的學(xué)校教師免費(fèi)提供三款可在教室使用的“旅行礦物工具箱”：第一款以探索礦物的物理性質(zhì)為主要教學(xué)目標(biāo)，工具箱內(nèi)有大體積、結(jié)構(gòu)良好的礦物樣本，便于學(xué)生探索礦物的基本物理性質(zhì)，如顏色、條紋、光澤、晶體形態(tài)、硬度、晶體解理、磁性和密度等，同時(shí)還有小型礦物樣品供學(xué)生進(jìn)行試驗(yàn)；第二款工具箱為學(xué)生提供了14種內(nèi)華達(dá)州常見的礦物樣品，以及對(duì)應(yīng)的物理性質(zhì)和開采地點(diǎn)的描述，并展示了日常生活物品中所用到的礦物類型，如牙膏中用到的氟石；第三款工具箱以熒光礦物為主題，工具箱內(nèi)包括礦物樣品和一臺(tái)由博物館館員制作的UV燈箱，學(xué)生能夠在教室中安全地觀察礦石和礦物樣品，并探索熒光礦物的特殊性質(zhì)。[10]

2020年國際技術(shù)與工程教育家協(xié)會(huì)（ITEEA）發(fā)布的《技術(shù)與工程素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)：STEM教育中技術(shù)與工程的作用》強(qiáng)調(diào)了不同技術(shù)與工程語境下的實(shí)踐與核心學(xué)科標(biāo)準(zhǔn)，其中包括在物質(zhì)材料的轉(zhuǎn)化與處理語境下，通過系統(tǒng)思考與動(dòng)手制作，學(xué)會(huì)觀察描述不同物質(zhì)材料的特性，以及理解這些特性如何使物質(zhì)材料被應(yīng)用于實(shí)際情境中。W.M. 凱克地球科學(xué)與礦物工程博物館的“旅行礦物工具箱”項(xiàng)目通過為學(xué)生提供礦物樣品，教授學(xué)生學(xué)習(xí)礦物分析觀察、理解礦物性質(zhì)及應(yīng)用，為以礦物加工應(yīng)用為主要學(xué)習(xí)內(nèi)容的礦物工程教育提供了學(xué)科基礎(chǔ)。將博物館館藏應(yīng)用于STEM教育中，進(jìn)一步加強(qiáng)了高校博物館與中小學(xué)之間的聯(lián)系。

（六）從科學(xué)史出發(fā)的跨學(xué)科學(xué)習(xí)：牛津大學(xué)科學(xué)史博物館

擁有百年歷史的牛津大學(xué)科學(xué)史博物館建在世界上第一家高校博物館——牛津大學(xué)阿什莫林博物館藝術(shù)與考古博物館的原址上。牛津大學(xué)科學(xué)史博物館兼具雙重使命，既面向科學(xué)史的研究，也面向西方文化與收藏發(fā)展的研究。該博物館收藏了兩萬余件作品，涵蓋了人類歷史不同年代的科學(xué)發(fā)明、設(shè)備和儀器，尤其是天文學(xué)儀器，如星盤、日晷、象限儀的收藏，以及早期的數(shù)學(xué)工具、光學(xué)儀器等。[11]該館致力于在跨學(xué)科視角中，為不同學(xué)段的學(xué)生提供不同主題的學(xué)習(xí)活動(dòng)。以“現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)學(xué)——計(jì)算”這一課程為例，它將數(shù)學(xué)和歷史學(xué)科融合，主要面向?qū)?shù)學(xué)學(xué)習(xí)缺乏自信的學(xué)生，鼓勵(lì)學(xué)生在動(dòng)手操作古代數(shù)學(xué)計(jì)算器具的過程中感受數(shù)學(xué)的魅力，包括使用算盤、納皮爾的骨頭（又稱“納皮爾的骨棒”，是一種用來計(jì)算乘法與除法，類似算盤的工具），以及20世紀(jì)50年代的“閃電”加法器等，以此強(qiáng)化諸如位值、加法、減法和乘法等有關(guān)數(shù)字和計(jì)算的概念掌握。[12]

單純的數(shù)學(xué)運(yùn)算法則和大量的數(shù)字訓(xùn)練會(huì)讓學(xué)生枯燥乏味，嘗試使用百年前的計(jì)算工具（實(shí)物），大家可以在“做”中體會(huì)數(shù)學(xué)計(jì)算誕生的基本原理，同時(shí)置身歷史的長河，感悟先人的偉大發(fā)明，在觀察與實(shí)物操作中自然產(chǎn)生對(duì)歷史的敬畏感，讓歷史成為教學(xué)推進(jìn)的堅(jiān)實(shí)背景，繼而厘清知識(shí)的邏輯脈絡(luò)。打破學(xué)科間的歷史壁壘，也有利于自然科學(xué)和人文科學(xué)建立關(guān)聯(lián)，讓學(xué)生在跨學(xué)科視角下形成解決問題的能力，并激發(fā)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)科的興趣。

三、未來展望

（一）拓展教育主題

作為“中國STEM教育2029創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃”的重要組成部分，中國STEM教育研究中心發(fā)布《中國STEM教育調(diào)研報(bào)告》。該報(bào)告表明，STEM教育能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力及綜合運(yùn)用知識(shí)的水平。為契合創(chuàng)新人才的需求，高校博物館的STEM教育主題與內(nèi)容供給方面，更需要與時(shí)俱進(jìn)，可與高校自身的研究前沿相結(jié)合，諸如人工智能、生物醫(yī)學(xué)、“雙碳”等領(lǐng)域，使教育對(duì)象能夠更好地應(yīng)對(duì)未來的挑戰(zhàn)。高校博物館還可以與企業(yè)的展示館進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。例如，科大訊飛上海人工智能體驗(yàn)館通過“AI+聽見”、智能家居、科大訊飛多語種工具、訊飛開放平臺(tái)等展示科大訊飛在“AI+教育”“AI+醫(yī)療”“AI+工業(yè)”“AI+智慧城市”等領(lǐng)域的研發(fā)成果。華東師范大學(xué)心理學(xué)科普館能夠依托該校心理學(xué)學(xué)科的研究成果，與科大訊飛上海人工智能體驗(yàn)館以“AI+心理健康”為主題聯(lián)合策展，搭配教育活動(dòng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)校企合作育人。

（二）豐富教育形式

以上六個(gè)案例中，教育形式多元，包括“動(dòng)手做”“戶外教育”“做中學(xué)”“項(xiàng)目化學(xué)習(xí)”“工作坊”“跨學(xué)科教育”等多種形式。錢學(xué)森圖書館、新加坡國立大學(xué)李光前自然歷史博物館、牛津大學(xué)科學(xué)史博物館的網(wǎng)站中都有專門的教育模塊，介紹教育活動(dòng)的策劃、教學(xué)大綱等，為學(xué)校教育、家庭教育、社會(huì)教育提供了豐富的資源。就STEM教育而言，未來可根據(jù)對(duì)象的年齡，開展有針對(duì)性的多形式育人活動(dòng)：對(duì)于學(xué)前兒童，博物館可與園本課程結(jié)合，通過觀察、探索和實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)培養(yǎng)他們的興趣，內(nèi)容包括基本概念、基本原理和常見應(yīng)用等；對(duì)于小學(xué)生，博物館可與課后服務(wù)結(jié)合，通過開展簡單的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行推理與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并引入簡單的計(jì)算機(jī)編程概念；對(duì)于中學(xué)生，博物館可與綜合實(shí)踐活動(dòng)、高中生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)聯(lián)動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，跨學(xué)科解決實(shí)際問題，高年級(jí)可以嘗試較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析和創(chuàng)新應(yīng)用；對(duì)于大學(xué)生及以上人群，博物館可設(shè)立課題，鼓勵(lì)師生共同探究復(fù)雜問題的解決方案，并與社區(qū)聯(lián)動(dòng)，以科普推廣、創(chuàng)業(yè)活動(dòng)等形式進(jìn)行深度推進(jìn)。

（三）充實(shí)教育師資

為確保STEM教育的質(zhì)量，需傾力于打造一支跨學(xué)科的優(yōu)質(zhì)師資隊(duì)伍，以保障課程的有效實(shí)施。高校博物館依托科研、教學(xué)、社會(huì)服務(wù)和產(chǎn)學(xué)研等資源，能吸引一批業(yè)內(nèi)專家。這些專家視野廣博，能夠從多個(gè)維度圍繞STEM教育的主題，為學(xué)習(xí)對(duì)象提供更立體的教育內(nèi)容。在清華大學(xué)科學(xué)博物館的案例中，活動(dòng)先由清華大學(xué)科學(xué)史系博士后兼策展人司宏偉為學(xué)生進(jìn)行“神機(jī)妙算——計(jì)算器具歷史展”的概要講解，之后是博物館志愿者作深度導(dǎo)覽，“耳朵里的博物館”志愿者笪顥天作補(bǔ)充講解。這支由高?？蒲腥藛T、博物館志愿者和第三方機(jī)構(gòu)志愿者共同組成的師資隊(duì)伍，豐富了教育活動(dòng)的內(nèi)涵。未來，高校博物館可依據(jù)主題，構(gòu)成相應(yīng)的師資庫，并為這些教師提供培訓(xùn)，為其專業(yè)發(fā)展提供提升空間；同時(shí)，還需具備制度保障，以確保師資隊(duì)伍的穩(wěn)定性和職業(yè)歸屬感。例如，在公費(fèi)師范生、“優(yōu)師計(jì)劃”等教師培養(yǎng)中，提高科學(xué)類課程教師培養(yǎng)比例，并為其配備STEM教育的教學(xué)法課程、博物館實(shí)踐等內(nèi)容。

（四）平衡教育發(fā)展

2019年，教育部辦公廳印發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)高校博物館管理工作的意見》強(qiáng)調(diào)“高校博物館要始終堅(jiān)持服務(wù)教學(xué)科研與社會(huì)公眾并重的原則，使高校博物館真正走出高校，為社會(huì)大眾服務(wù)”[13]。2023年，教育部等18個(gè)部門發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》要求“為薄弱地區(qū)、薄弱學(xué)校援建科學(xué)教育場(chǎng)所，提供設(shè)備、器材、圖書、軟件等，培訓(xùn)專業(yè)講解人員”“探索利用人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)手段彌補(bǔ)薄弱地區(qū)、薄弱學(xué)校及特殊兒童群體擁有優(yōu)質(zhì)教育教學(xué)資源不足的狀況”[14]。高校博物館可通過所在高校的對(duì)口支援省份或?qū)W校，以“流動(dòng)展覽”“STEM教育資源包”“云端課堂”“AI學(xué)習(xí)機(jī)器人”等形式，對(duì)薄弱地區(qū)、學(xué)校及學(xué)生進(jìn)行教育輻射。此外，高校博物館之間也可依托全國高校博物館育人聯(lián)盟，發(fā)揮各自的館藏和學(xué)科特色，合作開展STEM教育扶持工作。

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[5]The Lee Kong Chian Natural History Museum. Browse through our nature walks[EB/OL].[2024-01-14].https：//lkcnhm.nus.edu.sg/education/nature-walks/.

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[13]中國糧食博物館.教育部辦公廳關(guān)于加強(qiáng)高校博物館管理工作的意見[EB/OL].（2019-11-12）[2023-12-26].https：//cgm.haut.edu.cn/info/1103/1497.htm.

[14]中華人民共和國教育部.關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見[EB/OL]. （2023-05-26）[2023-12-26].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A29/202305/t20230529_1061838.html？eqid=99ed8ab600036406000000046476b140.

Practice and Prospect of STEM Education in University Museums： Multiple Cases Analysis

ZHUANG Yu PEI Yiying SHANG Yuhan

（Institute for Advanced Studies in Education， East China Normal University， Shanghai 200062， China）

Abstract： As a new wave of technological revolution transforms how people live and learn， emphasizing STEM education helps people acquire the capabilities and competencies essential for adapting to future society demands. University museums， relying on their unique strengths in research and education， have carried out a variety of STEM education to the public， which enriches the resources available for STEM education and contributing valuable insights to its diversity. This study examines STEM education practices across six university museums in countries such as China， the United States， and the United Kingdom， exploring these efforts through the lenses of Science， Technology， Engineering， and Mathematics. Future prospects are made to expand educational themes， diversify educational forms， enhance educational faculty， and achieve balanced educational development， so as to promote the advancement of STEM education.

Keywords： University museums; STEM education；Practice in STEM education

編輯 呂伊雯 校對(duì) 王亭亭