乾貨｜「網際網路+」時代STEAM教育應用的反思與創新路徑

本文由《遠程教育雜誌》授權發布

作者：王娟、吳永和

變革教育組織形式、建設科技創新類課程，培養具有綜合科技素養和深度創新能力人才，已成為一種科技教育戰略。

「網際網路+」是一種創新驅動發展方式，源於2015年李克強總理的政府工作報告。

在「網際網路+」時代，技術與教育全面融合，並日益成為人類表達自身智慧的重要內容。

如何利用網際網路平台和信息通信技術（如，雲計算、物聯網、大數據等），促進創新型人才培養、支持創新型國家建設，已成為全球競爭力的關鍵。

科學技術的進步深刻地影響著科學教育（STEM）的發展，新媒體聯盟首次發布的《2012-2017科學教育技術前瞻》正是以科學技術發展為切入點研究美國的科學教育。

[1]

目前，國際上越來越關注科學、技術、工程、數學、藝術在教育中的應用。

自20世紀90年代以來，以STEAM課程為主要特色的STEAM教育，正風靡於美國、韓國、英國等國家和地區。

[2]STEAM教育是技術創新的驅動力，具有依託新技術轉變教學理念和教學模式的諸多優勢，對於提升科技水平和保障國家戰略發展具有重要作用。

新媒體聯盟《地平線報告》認為，未來的1-2年內STEAM教育將在全球興起。

因此，變革教育組織形式、建設科技創新類新課程、培養具有綜合科技素養和深度創新能力人才的教育新範式——STEAM教育，將成為知識經濟時代一種全球性的科技教育戰略。

[3]

一、概念界定

（一）STEM教育

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）英文首字母的簡稱，源於1986年美國國家科學基金會的《大學的科學、數學和工程教育報告》，該報告首次提出「科學、數學、工程和技術」教育的綱領性建議，以應對國際人才競爭和經濟發展壓力下對本國人才培養的反思。

[4]STEM教育不是科學、技術、工程和數學知識的簡單疊加，而是將這四種學科整合到一種教學範式中，把零碎知識變成相互聯繫的統一整體，倡導由問題解決驅動的跨學科理科教育，旨在培養學生的科學素養、技術素養、工程素養和數學素養。

[5]STEM教育包括了K-12階段、大學階段以及研究生階段的教育，它彰顯了一種學習文化，一種偏向工科思維的學習系統，一種趨於能力和智慧疊加的行動學習。

（二）STEAM教育

STEAM教育是由美國維吉尼亞科技大學學者Yakman在研究綜合教育時首次提出，即加強美國K12關於科學、技術、工程、藝術及數學的教育，專門用於建立動手類創造性課程。

STEAM教育以項目學習為主要的學習方式，這是在STEM教育基礎上延伸的新教育模式，是技術與工程教育和藝術人文教育的融合，旨在推動技術驅動的教學創新。

[6]2015年新媒體聯盟《地平線報告》（K12版）提出，STEAM學習的崛起將成為未來1-2年技術驅動K12教育的重要趨勢。

STEAM教育具有跨學科、趣味性、體驗性、情境性、協作性、設計性、藝術性、實證性、技術増強性等特徵；STEAM教育以整合的教學方式，注重實踐和過程，強調解決真實問題；強調知識與能力並重，倡導「做」中「學」；強調創新與創造力培養，注重知識的跨學科遷徙及其與學習者之間的關聯。

[7]

二、STEAM教育應

用現狀

STEAM教育作為一種培養未來綜合性人才的教育模式和教育趨勢，對於促進教育教學改革具有重要意義。

目前，在國際上逐漸掀起一股STEAM教育熱潮，美國、加拿大、以色列等國的學校自小學階段就重視對科學的「體驗」，強調在科技領域「做中學」，強調創新能力在「體驗」中的提升。

當下的STEAM教育研究多體現在教育改革及其應用等領域，已在概念界定、價值體現、人才培養、教育變革、形態變遷、平台搭建、路徑對策、比較研究等方面取得了一定的成績。

這裡將主要從項目開展、應用領域、產品研發、平台搭建四方面總結梳理。

（1）搭建教育平台

進入「創客」時代，需要更多的智能裝備投入到STEAM教育創新中。

美國的STEAM教育已逐漸發展成為一種國家戰略，而中國剛接觸STEAM教育，相關教育實踐和研究較少，缺乏美國「全民總動員」的發展環境及強有力的民間組織來推動STEM教育運動。

[8]目前，美國的STEM學校正在加強和政府、企業界、高等教育機構的合作，為學生創設高科技、合作性的學習環境，明尼蘇達大學STEM教育中心和MIT成立了STEM中心網站；[9]Ledong Scratch互動教學平台解決了程序教學和數據分析兩大教學難點。

[10]韓國教育部2011年發布了《搞活整合型人才教育（STEAM）方案》，以構建「培養現代社會所需的科學技術素養人才」平台。

[11]中國的STEM教育正與高校、學會、協會、科技場館等社會資源進行合作交流，如，「福特STEM項目」幫助南師附中成立機器人實驗室；同時，青少年科技創新教育的服務性機構「STEM機器人科技創新教育中心」、STEM教育平台上海STEM雲中心、南京創客教育空間、「STEM實驗工坊」等教育研究平台也紛紛湧現。

（二）開展多種項目

為提高STEAM專業素養，北卡羅萊納科學和數學學校等四所學校牽頭，成立了「國家數學、科學和技術特色中學聯合體』』（NNCSSSMST）。

[12]「STEM教育聯盟」是美國教育部建立的教育推廣項目，由家長、政府、商業和企業、私人和公共基金會、社會名人、科學家和工程師、媒體和其他利益相關者組成各種聯盟，為所有學生提供高質量的STEM教育。

[13]美國「STEM教育戰略計劃」項目用於投資科技人才及未來的經濟發展；達拉斯小牛探索者「STEM教育太空探索計劃」給STEM提供全面的方法；「項目引路機構（PLTW）」致力於在初中和高中提供STEM教育課程，目前已在美國50個州和哥倫比亞特區的4200多所學校推廣（「STEM人才培養計劃」針對大學人才培養；「為創新而教計劃」旨在讓所有學生在科學、數學、技術和工程學科上深入發展並具有批判性地思維。

此外，北伊利諾伊大學「STEM拓展部趣味實驗」項目走進北京中學（上海教委基礎教育研究項目之「STEM+國際科學教育研究」啟動；上海青少年科學教育推廣項目——科學種子「STEM雲」啟動；教育部與新加坡科學館合作，至2017年將有62所中學提供STEM應用學習項目。

（三）拓展應用領域

STEAM教育在歐美國家已實行多年，全球1400多家的創客空間顯示這個領域強大的前景。

國外的STEAM教育多涉及中小學階段及實踐領域，如，聯邦教育部和國家科學基金會提出了K-16數學教育方案；哈佛大學專門設立K-12和社區計劃部門；美國國會提出了STEM Jobs Act給學術研究重點學校STEM領域的博士或碩士國際畢業生；韓國教育科學技術部正在向以STEAM模型為基礎的綜合技術教育轉向；索尼國際教育股份有限公司推出以STEM為中心的教育應用服務及更多的全球化競賽，並將開放創新教育平台，與各國教育企業、從業者合作，為更多的企業及個人提供教育支持。

此外，中國溫州中小學正圍繞STEAM教育創新進行課程改革；METAS作為兒童創客教育領航者將「體驗」和「多元」，從硬體提供、師資培訓、課程植入等方面和學校展開全方面合作，展示了STEAM校企合作的新力量；[14]同時，西北工業大學舉行「中國夢——3DSTEAM創新教育研討會」、北京中慶現代技術有限公司協辦「STEM教育項目交流研討會」等活動不斷湧現，這充分展現出STEAM教育應用領域不斷拓展。

（四）研發教育產品

自從物聯網和創客教育進入「科教興國」戰略的議題，越來越多的智能硬體產品進入教育市場。

目前主流的STEAM教育是機器人教育、編程教育以及3D列印，多體現為中小學編程類、媒體製作類軟體在綜合實踐課程、信息技術課程、通用技術課程中的應用（如，「Scratch編程」、「3D列印技術」等課程），從而使得科學教育產品不斷萌發，如，鯊魚公園、小牛頓、博識、樂高、樂博、機器人、電子積木智能教玩具、3D產品等。

此外，2015年樂高教育和西覓亞公司聯合提出「語言文學與工程教育相融合」的雙促進理念，推出了「STEAM跨學科學習創新教育理念」的Story Game：故事創意大賽；[15]上海組建了服務廣大青少年科學創新愛好者的STEAMCLUB，旨在將STEAM本土化、課程化和資源配套化；同時，Cogent Education、Zyrobotics和SE3D二家STEM教育創業公司，不斷推出教育產品，如，Zyrobotics面向所有孩子設計教育遊戲APP，SE3D專門為高中和大學設計生物列印課程，Cogent Education主要面向高中教學。

三、STEAM教育應

用創新路徑

STEAM教育是依託物聯網、雲計算等新一代信息技術打造的智能化教育信息生態系統，是數字教育的高級發展階段，是破解中國科技教育難題的良方。

2015年9月，教育部在《關於「十三五」期間，全面深入推進教育信息化工作的指導意見（徵求意見稿）》中提出，通過信息技術促進各學科教學內容和模式的變革，探索STEAM新教育模式，培養學生的信息意識與創新意識，已成為未來五年信息化教學的常態。

STEAM教育需要與「網際網路+」融合，制定頂層戰略規劃，需要網絡設施建設和硬體設備的支持，需要開放的管理、以實現數據共享，需要建立完善的保障機制和推進機制、以實現其可持續發展。

熊彼特認為，「創新」是將新的生產要素和生產條件的「新結合」引入生產體系。

[16]為此，其研究構建了STEAM教育應用的創新路徑，該路徑可以概括為「一個中心、兩種機制、三種資源庫、四種技術和四種用戶」，如圖1所示。

（一）一個中心

「STEAM教育創新應用中心」對開展信息技術支持下的課堂教學模式改革，開展實驗室建設，設計教師培養體系，開發校本課程，提升教師現代教育技術應用能力和實驗教學能力，開發學科教育技術產品，帶動信息化教學的整體飛躍發展，具有至關重要的作用。

因此，創新教育要將STEAM教育創新應用中心的建設放在首要位置。

中心要提供統一門戶、身份認證、數據交換等支持工作，並整合現有的各種教學軟硬體資源、教學系統，實現資源按需分配，形成基於統一數據環境的集成的信息平台。

[17]

（二）兩種機制

為進一步加強溝通協調，形成工作合力，及時解決STEAM教育創新應用推進中存在的困難和問題，形成較為完善的政策法規和技術支撐體系，需要推進兩種機制。

一是堅持政府為主、多方參與，形成教育部門統籌實施、相關部門大力支持和積極參與的良好局面；堅持頂層設計、分級實施，業務和技術部門密切配合、分工協作，保障STEAM教育創新應用建設工作的順利開展。

二是堅持工作推進與管理監督並重，完善教育投入機制與質量監控機制，完善經費、運行、管理等保障措施，建立STEAM教育創新應用的長效推進機制，使其持久而健康的發展，進而帶動信息化教學的全面躍升。

（三）三種資源庫

資源建設是實現教育系統變革的基礎，是教學過程中的重要載體。

STEAM教育創新應用需要重點建設學科資源庫、開放課程庫和管理信息庫，以便為產業發展提供優質的教育服務，為專業學習者提供自主學習平台、深化教學改革，推動教育信息化發展。

學科資源庫是STEAM教與學所需資源的重要來源，主要包括數學、技術、科學、數學和藝術學科的教學資料、課件、電子資源、媒體素材、案例、習題等資源。

學科資源庫的建設應符合時代發展，以應用驅動為導向，採用購買、自建、二次開發等方式，同時還要運用學習分析、大數據等信息技術，對資源的動態生成和進化進行系統的管理和更新。

開放課程庫的建設應秉承開放共享的教學理念，將3D設計、物聯網創新、機器人、通用技術等資源架構到統一的開放教育應用平台，形成良好的共建共享機制。

此外，龐大的信息數據需要集中、有效的管理，應開發STEAM教育管理系統，規範專業教學資源建設，統一素材的建設標準，與相關部門的教育信息數據中心對接，實現教育數據的持續更新。

（四）四種技術和用戶

物聯網、雲計算、大數據及移動網際網路是支撐STEAM教育的關鍵技術。

其中，物聯網架構起課堂與生活的橋樑，提供了最新的科技與廣闊的創新空間；雲計算提供了STEAM教育的網絡設施和硬體設備集合；大數據有助於分析、處理STEAM教育的信息數據；移動網際網路則源源不斷地匯聚、接受STEAM教育系統的數據；同時，STEAM教育創新應用系統的建設需要增強現實技術、3D列印技術等技術支持。

此外，教師、學生、社會學習者和教育管理者是STEAM教育創新應用的核心用戶。

STEAM教育可以為教師提供線上和線下的教學活動，為學生和社會學習者提供學習和資源服務，為管理者提供信息化管理服務，從而變革傳統的教學模式、教學方法、教學過程，培養創新型人才和綜合型人才。

四、STEAM教育應

用案例及存在

問題的分析

STEAM教育是變革教育組織形式，培養創新型人才、搶占人才高地的核心環節，旨在促進學習者的深度學習、有意義學習和創新學習，培養科技創新人才，解決當前教育最迫切問題。

目前，STEAM教育已成為許多國家科學教育政策的主導和研究熱點，已逐步應用在基礎教育階段的科技教育課程中。

[18]在STEAM教育發展中湧現出了一批重要的項目和機構，如，「項目引路機構」、「STEM教育聯盟」、「上海STEM雲中心」、「STEM機器人科技創新教育中心」等，但這些機構在推進STEAM教育過程中都在某種程度上遇到了理念、資源、平台、技術等困難，致使STEAM教育成效不顯著。

因此，有必要探尋這些案例在推進STEAM教育過程中存在的主要問題，挖掘培養學習者STEAM素養和創新實踐能力的策略方案，為教育的整體變革提供新思路和新方向，其研究思路如圖2所示。

（一）存在的問題

缺乏可行的實施方案

我國教育面臨著完成產業轉型、提高國際競爭力的巨大挑戰。

[19]目前，致力於培養實用型、創新型人才的STEAM教育處於發展初期階段，缺少具體的執行方案，多數成果停留在理論層面；同時，在STEAM教育推進過程中，存在「孤立化」和「學科化」傾向，即將STEAM視為動手課、操作課、實踐課等。

實際上，STEAM是一種方法論，STEAM教育的踐行融合多個學科，需要多維度的頂層設計、建立教育改革生態圈；需要轉變人才培養模式和方法，提高創新思維能力，整合科技創新力；需要利用信息技術推進「眾創空間」建設，探索創客教育等新教育模式、新創作理念，使學習者具有較強的信息意識與創新意識，以信息技術與教育全面融合作為改革的切入點和突破口；需要加強STEAM教育師資培養，轉變人才培養模式，以專業建設為基點、提高學生的綜合素養和實踐動手能力，為國家提供教育創新人才儲備；需要校企合作開設實驗室、創辦項目，將資源以學生為中心進行重組整合，打造軟硬體平台等。

缺少融合的教育資源

要實現學習方式的根本轉變，需要建立提供學習質量的條件保障，核心是資源建設。

[20]但在我國基礎教育課程體系中，理科課程缺乏整合性和現實性，使得學生習得的知識處於高度碎片化狀態；當下的STEAM教育缺乏與具體學科的融合，既有的課程資源零散且不規範，分學科的設計思路仍較多地局限於各自領域範圍，難以形成科學、完善的課程資源體系。

STEAM教育如何將信息技術、通用技術和其它學科課程對接融合，執行起來難度較大；同時STEAM課程發展緩慢，既有的課程仍以知識為核心，課程整合理念的接受度不高，整體理念亟待加強。

因此，STEAM資源建設應採用多元化的建設方式及智能化的建設技術，以問題為中心，從科學情境、工業情境及生活情境出發，開發多種類課程，並輔以3D技術、機器人、電子課本等教學材料；同時和拓展型課程、研究型課程對接，將企業的資源和STEAM學校教育資源有機結合，多角度開展創新創造，為不同學習風格的學習者提供不同的學習資源。

[21]

專業師資及培養機制匱乏

STEAM教育的核心是培養創新能力的綜合性人才，但目前我國的學校教育基本是按照學科分類、以學科為獨立的知識體系，這種以知識獲取為核心的分科式科技教育模式，為我國培養了大量知識面廣、基礎紮實的人才，但不利於創新型人才的培養，致使適應國家創新形勢、具有教育創新理念、教學應用豐富多樣的STEAM教育人才稀缺。

此外，STEAM課程講授難度較大，需要教師有較強的學科知識儲備，具備較高的創新、實踐能力、人文藝術素養及多元智能；需要定期接受培訓，掌握新的知識與技能，並具備多種學科整合的能力，了解領域最新的發展趨勢。

但目前的技術教師多數僅僅具備STEAM教育的某一方面或幾方面，致使STEAM師資力量欠缺，因此，STEAM教育需要建立長效師資培養機制，以持續培養具備學科綜合能力的師資隊伍，構建以「跨學科、高技術」為主要特徵的創新型人才培養與發展機制，培養學習者跨學科綜合知識應用能力、創造力和創新能力。

[22]

資金及硬體設施不足

當下，以物聯網、雲計算、大數據等為代表的新一代信息技術的快速發展，正在將教育信息化推向一個新的高度。

[23]智慧教學應以智慧學習環境為技術支撐、以智慧學習為基石，智慧學習環境需要硬體設備和軟體環境兩個層面的支持。

[24]為實現創新型人才培養，STEAM教育應增加項目式體驗教學，建立實驗室、研創室、創新平台等硬體條件，滿足學習者多樣化學習的需求，培養其科學素養和創新精神；同時，提供開放、共享、立體、雲中心的智慧學習平台、創新評價平台、學習空間等硬體平台，實現教育創新和大眾創新。

此外，通過體感技術、機器人技術、3D技術、增強現實等技術支持，以創設虛實一體、虛實融合的教學情境，實現教學、設計、技術、媒體和商業的融合，開發教育產品，培養學習者跨學科綜合知識應用能力、創造力和創新能力。

因此，落實STEAM教育需要高質量的硬體設備作為支持和保障，需要大量的資金投入，需要以產學研為目標，通過創新服務平台提供STEAM教育課程資源、學習交流社區、成果作品展示、項目合作等服務。

（二）反思與對策

制定頂層戰略規劃

「網際網路+」時代技術正催生教育理念、教育模式、學習行為、認知方式、學習模式等方面的變革。

技術與教育的全面融合需要在課程、資源、教與學、評價等層面進行頂層設計。

如何利用網際網路平台和信息通信技術，促進創新創造型人才培養、支持創新型國家建設，需要與之匹配的知識體系與人才培養方式。

STEAM教育是變革教育組織形式，培養創新型人才、搶占人才高地的一個核心環節，需要全社會的參與合作。

加強STEAM教育理論與實踐方面的前瞻性研究，制定跨學科綜合素質教育發展的政策導向，引導STEAM教育的推廣和實踐，這是「網際網路+」時代教育面臨的新機遇和新挑戰，也是廣大教育工作者必須探討、不可迴避的重大理論和實踐問題。

[25]為此，STEAM教育需要在以下方面制定實施方案：

一是基礎教育領域分學段（小學、初中、高中）、分領域建設創新實驗室、為科技素養教育提供先進的課程資源（標準、教材、教具、學具等）、將企業的資源和STEAM學校教育資源有機結合，架構具有國際水平的課程標準和框架的系統化頂層設計，形成實驗區或實驗學校STEAM課程改革的整體方案。

[26]二是培養STEAM專業師資、加強對教師跨學科素養的教育和培訓，達到理解和掌握STEAM理念、熟悉和勝任STEAM教學的專業水準。

三是改變評價機制，形成基於真實問題的項目、課程、活動，建立具體實施指南與創新的評價體系。

四是健全創新型人才培養機制、推進教育內容更新、多渠道籌集資金、提供技術支持、跨界融合搭建資源和平台、採用協同創新模式，建立案例分享和課程互換機制，形成成果合作推廣平台。

五是定期召開專家研討和學術交流會議，總結實驗區或項目學校的經驗，對優秀的課程、項目、產品進行評估鑑定和認證，逐漸形成STEAM研究智庫和STEAM教育同盟。

與3D列印技術攜手

新媒體聯盟《地平線報告》（2014高等教育版）指出3D列印技術對教和學有著較大的潛在價值。

3D列印技術是一種以三維數字形式立體構造物理對象的快速成型技術，可以將電腦里的虛擬物品轉化成現實真實物品。

3D列印作為一種學習技術，為教育行業打開了一扇新窗口。

[27]3D列印技術基於「設計即生產」理念，通過支持在學習過程中的深度體驗與參與，發展學生的創造性思維和跨學科思維，從而構建Solid learning教學模式、創新課程設計。

STEAM教育強調學生的設計能力、批判性思維和解決問題的能力，將3D列印技術嵌入STEAM課程使知識可視化，催生創客式的教學新樣態，培養學生的科技素養和數字素養，從而為教育科技創新提供平台，實現平面教育到立體教育的轉變。

[28]

目前，一些國家和機構正積極探索3D列印技術和STEM教育的融合，以推動技術驅動教學創新。

如，2014年科技部國家工業設計產業技術創新戰略聯盟主辦的「中國夢：3D STEAM創新教育研討會」，重在探索3D印表機在教學中的應用；Hod Lipson的Fab@Home項目旨在探索3D列印技術與小學課程的融合，通過創設虛擬學習情境増強對數學和科學抽象概念的理解和應用，促進學生創新能力和動手能力；[2C]美國斯特塔西有限公司推廣技術與工程教育的3D Printing Curriculum STEAM學習資源包，將3D列印技術、工程設計、科學、數學、藝術等知識實踐相互融合，培養學生問題解決、協作、溝通和批判性思維技能。

此外，3D列印技術在中小學取得了比較明顯的成效，如，Spark Truck為STEM教育計劃建造了3D印表機、3D印表機械人M0B0T増強STEM教育、STARBASE Minnesota項目提供STEM訓練等。

與創客教育融合

近年來，FabLab與DIY（Do It Yourself）理念與實踐在全球傳播，致使Artisan’s Asylum、Mt.Elliott等創客空間不斷湧現。

作為教育變革的重要策略和關鍵技術，創客已被寫人2014年新媒體聯盟《地平線報告》（基礎教育版）和（高等教育版），預計在未來五年其將對全球教育改革與發展產生重要影響。

[30]創客教育是基於真實的工程問題解決，能夠有效改變學生在STEAM中習得的內容和學習的方式；[31]通過「創客」活動和課程，讓學生們接觸最前沿的技術，培養其創新力、批判性思維、問題解決與協同合作能力。

當前，越來越多的教育工作者開始關注STEAM教育和創客教育，其實，創客教育是實施STEM教育的一種重要方式，創客教育中自然發生著STEAM教育。

[32]STEAM教育與創客教育的融合，將全面推動學生創新能力、高階思維能力的培養，發展高級技能，建立與現實生活的連接，彌補工程教育的不足。

[33]

創客具有的知識共享機制、情景化傳播手段、遊戲型學習方式，可以為學習者提供適時、適地、適當的學習服務，實現無縫化按需學習，[34]尤其是創建實驗實踐、網絡社區等應用平台，有利於創新應用型人才的培養，解決創客時代創業、就業及創新等問題。

[35]創客利用信息技術、開源軟體、新型生產工具、3D印表機及各種桌面加工設備，轉向了一種以用戶為中心，共同創新的全新的技術創新模式。

從2007年起，全球各地共成立了2000多個創客空間，如溫州中學的DF創客空間（Dream Factory & Driving the Future），給學習者提供了3D印表機、學習套件等材料，提供了演講、Workshop及Makerfaire等活動，通過成立科技製作社，開設「機器人製作」「創意電子」等校本課程，有效滿足了有創新想法且愛好動手的學生需求，打造出教育生態下工作坊式「夢想課堂」。

[36]

創建創新實驗室

物聯網、雲計算和大數據等新一代信息技術的發展，推動了創新2.0模式的發展和演變，致使Living Lab（生活實驗室、體驗實驗區）、Fab Lab（個人製造實驗室、創客）等創新實驗室不斷湧現。

創新實驗室是基於科學和設計的開放式問題，遵循學習者的差異化學習過程，利用3D列印等技術強化協作和創造性地解決問題。

[37]2015年「STEAM教育與創新實驗室建設」研討活動召開，同時高校的創新實驗室建設也在不斷推進中，如，麻省理工學院的媒體實驗室（MIT Media Lab），致力於科學、多媒體、技術、藝術及設計等領域成果轉化的研究，鼓勵打破學科界限，實現不同研究領域的融合；加州大學伯克利分校的發明實驗室，旨在教授交互式產品設計和原型設計方面的工程及新媒體課程，利用開源軟硬體搭建產品原型，快速實現創意；國內也創立了如武漢大學的電氣實踐與創新開放實驗室、雲南大學無線創新實驗室、湖南工業大學的創新設計室驗室等創新實驗室。

創新教育帶動了3D創新實驗室熱潮，通過3D設計軟體和3D印表機操作，創意可以快速從概念變成真實，鍛鍊了學生的空間思維和創造力思維。

與此同時，一些公司企業也紛紛創建創新實驗室，如，火柴人創新實驗室，運用動手體驗式教學方法，培養學生的創新意識和對科學知識的追求探索精神，鍛鍊領導與團隊合作能力，為廣大中小學提供物聯網教育平台；2008年成立的「比特實驗室」是中國首家物聯網與STEM創新教育融合的實驗室，採用了國際領先的物聯網傳感電子技術和最具創意的想像力和創造力的培養模式，把科學和藝術緊密聯繫在一起，鍛鍊學生的語數外能力和動手創造力，目前，已覆蓋全國20個省份300所學校"深圳德普施科技有限公司的「機器人創新實驗室」是學校素質教育基地的重要組成部分。

搭建電子書包平台

電子書包是一款致力於提高學生課堂學習效率，培養自主學習能力，提高探究性學習的新技術產品。

[38]—方面，電子書包通過增強現實技術的多媒體仿真功能，模擬真實的自然現象，建立虛擬學習環境，並提供人機互動和參數控制，培養學生積極參與、不斷探索的精神和科學研究方法，實現個性化、探究性、社會化、情境化、遊戲化、自組織、深度的學習，轉變教與學方式；[39]另一方面，電子書包通過主動認知加工將信息轉化為知識，促進學習者高階思維發展。

作為個人學習平台，電子書包具有的海量資源、結構化知識及隨時接入網絡的功能為學習者帶來學習支持，其優化組合的效果全方位地滿足了學習者的需要。

電子書包通過教具和學具的有機結合，展開互動性教學，並以平板電腦為應用終端，通過雲資源平台，藉助覆蓋全學科的電子教材、輔助資料、教學工具和個性化的教學應用軟體，提供了課前、課中、課後各環節服務；呈現了新技術、新媒體和新實踐帶動教育理念變革，目前，已廣泛應用在中小學的語文、自然、地理等學科教學中，對培養學生的創造性思維及高階思維、培養創新型人才提供了重要的基礎和保障，這一點和STEAM教育一脈相承。

因此，以雲服務終端應用為核心的電子書包將成為主要學具，未來STEAM教育應用研究將基於電子書包平台，融入「3D列印技術」，進行理論、技術與應用的協同推進，關注頂層設計。

STEAM教育提供了較好的課程改革視角，目前，以STEAM模型為基礎的綜合技術教育轉向，正逐漸在世界技術教育界流行。

毫無疑問，「創新」已成為我們所處時代的主旋律，要實現教育為時代育人的使命，就需要積極吸納包括STEM教育在內的世界各國優秀科技教育經驗。

[40]STEAM強調學科之間的交叉融合及關聯，這種多學科交叉融合付諸教育實踐的思考與嘗試，體現了素質教育創新與實踐的理念。

因此，在第三次工業革命來臨之際，探討「網際網路+」支持下的創客空間、STEAM教育、3D列印教育應用等新教育模式的融合發展，將成為智慧教育時代推動教育變革的重要利器，進而有效地促進教育改革和科技創新。

基金項目：本文系江蘇高校優勢學科建設工程資助項目「江蘇師範大學教育學省優勢學科建設」（蘇政辦發[2014]37號）；江蘇師範大學博士學位教師科研項目「微課程促進學習方式轉變研究」（13XWR001）的研究成果。

作者簡介：王娟，江蘇師範大學智慧教育學院副教授、博士、碩士生導師，研究方向：現代遠程教育、開放課程；吳永和，本文通訊作者，華東師範大學教育信息技術學系副研究員、博士、碩士生導師，研究方向：教育信息化系統與標準、學習技術系統架構、教育新媒體、學習分析。

文章轉載自：《遠程教育雜誌》

排版編輯：智來智庫、教育大咖

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