浅谈STEAM教具的设计、特性、作用

赵文辩

STEAM教育是一种重实践的超学科教育概念，主张学习者在玩中学、做中学，以整合的方式培养学习者掌握知识和技能，并能进行灵活的迁移应用去解决真实世界的问题，以此培养学生核心能力。本文主要探讨STEAM智能教具的设计、特性及其在教学中所起的作用。

STEAM智能教具的设计

解决问题的能力是STEAM教育的一个关键要素，是一种高度可转换的思维技能，可以帮助儿童认识真实的世界，并学会分析生活中事件的因果关系。解决问题能力的培养是通过产品中设计恰当的挑战这一手段来完成的，儿童往往能在挑战中锻炼解决问题的能力并获得快乐。

目标定位 STEAM智能教具的目标定位是：在“玩中学”的过程中学到STEAM相关学科的知识，让儿童潜移默化地运用编程的思维去思考、规划和解决生活中所遇到的问题。

创新特性 从设计上来说，STEAM智能教具有以下的特性：一是技术性。STEAM智能教具中的编程是计算机程序设计的重要工具，本身就是一门技术。编程中编程语言、编程软件、编程工具的开发是需要极大的技术性和专业性的。二是数学性。STEAM智能教具编程包含了丰富的数学内容，编程最重要的部分就是算法。人工智能系统中先进技术的实现更是需要强大的算法作支撑。

STEAM智能教具的特性

探索性 STEAM教具能够积极引导青少年儿童探索科学、技术、工程、艺术、数学领域，使他们掌握通过实验和观察进行探索的科学方法，以获得新知识，解决疑问和回答问题。还要以促进学习者的身心健康发展和思维能力培养为指导，提供一种探究问题的情境和积极主动的学习氛围，将简单枯燥的知识设计得更有趣味性、挑战性。

有趣性 从设计的目的来说，让STEAM产品达到趣味性，是通过设计一种有计划的轻松愉悦的方式来服务于最终的教育目标。好的STEAM产品，能够刺激左右脑发育。实验研究表明，左脑发育是通过逻辑和推理部分的思维活动激活的，当教学或游戏体验让儿童们思考科学、技术、工程、艺术或数学方面的问题时，这一部分就会激活，使儿童的左脑得到锻炼。右脑发育则是通过情绪的触发，当儿童在学习体验过程中感到有趣时，处理情绪的右脑就会被触发。刺激他们探索世界的思维能力，教具设计的娱乐性就显得尤为重要了。

开放性 开放式是一款好的STEAM产品最主要的属性，鼓励儿童在STEAM理念下自己动手实现他们新奇的想法和用他们自己的方式来表达创意。让用户根据自己的想法去探索、开发和创造各种可能的玩法，鼓励他们天马行空地发挥自己的创造力和想象力，让创意畅通无阻。

STEAM智能教具的作用

学科知识的获取是STEAM教育的基础，人工智能技术的引入是实现STEAM教具创新的重要形式。STEAM教育融合了科学、技术、工程、艺术和数学等相关学科的知识，每个字母代表着不同的能力培养要求，同时也说明了任何事情的成功都不是依靠某一种能力来实现，而是需要借助多种能力来完成。STEAM是一种超学科的教育理念，它有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式，强调多门学科之间内在的联系、重实践，STEAM智能教具具有以下支持学生以创新的方式来解决现实生活中问题的特点。

联系实际 STEAM教育重视学习过程与现实生活的联系，学习的最终目的是培养学习者解决现实生活中所遇到的问题的能力。问题产生于生活，解决问题的方法也应来源于生活，STEAM学习构建解决问题思维过程应该与读写能力的培养相类似，将儿童的学习与他们生活中相关的事物联系起来。在生活中将他们学到的知识进行验证，让他们深刻地理解科学、技术、工程、艺术和数学这些学科知识对他们的世界和生活的影響，在知识补充的同时使他们更好地学以致用。

反复试验 在儿童学习过程中有动手创造的快乐也会有挫折失败的沮丧，帮助儿童学会承认和接受失败的能力是通往成功的关键。在失败的过程中我们需要保护好儿童的好奇心，建立他们的自信心，鼓励他们继续探索、换一种解决问题的思路、尝试不同的想法。在产品设计中要充分考虑到这一点。一款好的STEAM教具需能让儿童自主主导学习体验的过程，将教育方式化被动为主动，以建立儿童的内在学习动机，培养自主决定的能力为目的。

亲身实践 STEAM是“做中学”的教育方式，这就决定了它的亲身实践性，以及注重动手动脑的学习体验。科学多次证实，儿童通过自己动手创造出的产品可以获得成就感、满足感和快乐感，可以促进左右脑的发育。并且知识获取的最佳途径是学习者自己实践、自己构建、自己完善。这要求设计者设计STEAM教育产品时多考虑设计有形的、可触摸的物理实体。在频繁使用电子屏幕产品的当下，儿童们从生活中获得的物理反馈越来越少，所以从亲身实践中获得触觉和有形输入对如今处于智能时代下的儿童来说是尤为重要的。

STEAM智能教具是多样化、智能化、专业化的，相关的功能和种类也会越来越多，相信随着更多科学有效的方法被应用于STEAM智能教具中，其应用前景也会越来越广阔。

（作者单位：广东省台山市新宁中学）