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[摘 要] 主要介绍了比特实验室在“3P”理论指导下如何设计实验架构，开展创新教学，并介绍了基于STEAM理念的教学案例。最后介绍了比特实验室STEAM教学模式在中小学的实践情况并分析了其效果。
[关 键 词] STEAM教育；创新人才；中小学教育；人工智能时代
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）28-0033-01
一、问题的提出
STEAM是在STEM（Science， Technology， Engineering， Math）的基础上增加 Arts的教育，使得技术和工程教育融入了艺术人文的教育， 构成学校文化的一部分[1]。STEAM教育不单单是整合各个学科知识，更重要的是将各个学科不同的实践过程和精神内涵进行融合，是一种创新的学科融合[2]。
在进行STEAM教育时更强调实践动手，因此基于项目和基于问题的学习更需要一个良好的教育平台[3]。如果在学校中能够建立起这样的专门教育平台，学生在其中自由、开放地获得STEAM学习所需要的各项资源，势必会很好地激发他们的兴趣，培养他们解决问题的能力[4]。对这种平台，清华大学教授高云峰称之为“群体创新空间”（Group Innovation Space，简称GIS，中文名“集思”）[5]。它可以让学习者在固定的空间内，把学到的信息学、数学、物理和化学等多学科的知识用于实践，把一个个创意变成现实。因此，基于STEAM教育理念为中小学提供更有效的教学模式成为近年来的研究热点。
二、基于“3P”理念的比特实验室STEAM创造力教育课堂
比特实验室是全国首家将最新的物联网技术与国际先进的STEM教育相结合的校园实验室。比特实验室是以激情（Passion）、产品（Product）、项目（Project）的3P教育元素，推进中小学未来教室建设。
比特实验室将学生的活动区域分为四个区，可以根据学生的具体情况和教学要求进行选择和取舍，分别为：
1.认知区：包括科学家的发明故事、芯片、传感器和软件等的认识，创意和动漫设计的一些基础知识。
2.实验区：在认知的基础上，动手完成一个物联网传感电子系统的整体设计，具有实用性和艺术的创造性。
3.探索区：对实现的产品进行性能和科学的分析和探测以及归纳和总结，认识其中的工作原理和实现方法。
4.挑战区：在实验和探索的基础上，发展自己的全新思维，做出自己的创意作品，并且可参加作品竞赛。
三、比特实验室在中小学STEAM教学中的实践及其效果分析
比特实验室已走进全国29省市的数百所学校，下图是无锡市南湖小学3～4年级学生在经过一学期15节课（每节45分钟）的比特实验室STEAM教学之后十项能力的提高情况，包括：动手、创新、承受挫折、观察、自信心、领导力、团队合作、求知欲、演讲、审美艺术。从图可见，学生的各项能力都有较大幅度的提升，而这些能力是在传统的课堂教学中不容易有效培养的，尤其是动手、创新、领导力、团队合作、演讲、审美等方面。而进一步观察发现，男生在动手、创新、承受挫折、自信心、团队合作、求知欲、演讲、审美艺术几项能力上提升更为明显；而女生在观察、领导能力方面提升更为明显。这也在一定程度上反映了男女生不同的成长曲线和能力特点，为更符合学生特点的因材施教提供了数据支撑。
比特实验室课堂學生能力进步提升统计数据
四、结语
即将到来的人工智能时代由于技术进步加速，多学科领域融合趋势明显，传统的以知识讲授为主的中小学课堂教育无法适应对创新人才的培养。比特实验室将人工智能物联网技术与STEAM教学理念相结合，提出的面向人工智能时代的新教学方式是在此方面的一种有益探索。
参考文献：
[1]魏晓东，于冰，于海波.美国STEAM教育的框架、特点及启示[J].华东师范大学学报（教育科学版），2017（4）：40-46.
[2]陈怡倩.跨科统整STEAM教育探究[J].教育参考，2017（3）：5-11.
[3]柯清超.技术推动的教育变革与创新[J].中国电化教育，2012（4）：9-13.
[4]师保国，高云峰，马玉赫.STEAM教育对学生创新素养的影响及其实施策略[J].中国电化教育，2017（4）：75-79.
[5]高云峰.信息时代的学习模式：群体创新空间[C].中国力学大会[A].2015.
[关 键 词] STEAM教育；创新人才；中小学教育；人工智能时代
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）28-0033-01
一、问题的提出
STEAM是在STEM（Science， Technology， Engineering， Math）的基础上增加 Arts的教育，使得技术和工程教育融入了艺术人文的教育， 构成学校文化的一部分[1]。STEAM教育不单单是整合各个学科知识，更重要的是将各个学科不同的实践过程和精神内涵进行融合，是一种创新的学科融合[2]。
在进行STEAM教育时更强调实践动手，因此基于项目和基于问题的学习更需要一个良好的教育平台[3]。如果在学校中能够建立起这样的专门教育平台，学生在其中自由、开放地获得STEAM学习所需要的各项资源，势必会很好地激发他们的兴趣，培养他们解决问题的能力[4]。对这种平台，清华大学教授高云峰称之为“群体创新空间”（Group Innovation Space，简称GIS，中文名“集思”）[5]。它可以让学习者在固定的空间内，把学到的信息学、数学、物理和化学等多学科的知识用于实践，把一个个创意变成现实。因此，基于STEAM教育理念为中小学提供更有效的教学模式成为近年来的研究热点。
二、基于“3P”理念的比特实验室STEAM创造力教育课堂
比特实验室是全国首家将最新的物联网技术与国际先进的STEM教育相结合的校园实验室。比特实验室是以激情（Passion）、产品（Product）、项目（Project）的3P教育元素，推进中小学未来教室建设。
比特实验室将学生的活动区域分为四个区，可以根据学生的具体情况和教学要求进行选择和取舍，分别为：
1.认知区：包括科学家的发明故事、芯片、传感器和软件等的认识，创意和动漫设计的一些基础知识。
2.实验区：在认知的基础上，动手完成一个物联网传感电子系统的整体设计，具有实用性和艺术的创造性。
3.探索区：对实现的产品进行性能和科学的分析和探测以及归纳和总结，认识其中的工作原理和实现方法。
4.挑战区：在实验和探索的基础上，发展自己的全新思维，做出自己的创意作品，并且可参加作品竞赛。
三、比特实验室在中小学STEAM教学中的实践及其效果分析
比特实验室已走进全国29省市的数百所学校，下图是无锡市南湖小学3～4年级学生在经过一学期15节课（每节45分钟）的比特实验室STEAM教学之后十项能力的提高情况，包括：动手、创新、承受挫折、观察、自信心、领导力、团队合作、求知欲、演讲、审美艺术。从图可见，学生的各项能力都有较大幅度的提升，而这些能力是在传统的课堂教学中不容易有效培养的，尤其是动手、创新、领导力、团队合作、演讲、审美等方面。而进一步观察发现，男生在动手、创新、承受挫折、自信心、团队合作、求知欲、演讲、审美艺术几项能力上提升更为明显；而女生在观察、领导能力方面提升更为明显。这也在一定程度上反映了男女生不同的成长曲线和能力特点，为更符合学生特点的因材施教提供了数据支撑。
比特实验室课堂學生能力进步提升统计数据
四、结语
即将到来的人工智能时代由于技术进步加速，多学科领域融合趋势明显，传统的以知识讲授为主的中小学课堂教育无法适应对创新人才的培养。比特实验室将人工智能物联网技术与STEAM教学理念相结合，提出的面向人工智能时代的新教学方式是在此方面的一种有益探索。
参考文献：
[1]魏晓东，于冰，于海波.美国STEAM教育的框架、特点及启示[J].华东师范大学学报（教育科学版），2017（4）：40-46.
[2]陈怡倩.跨科统整STEAM教育探究[J].教育参考，2017（3）：5-11.
[3]柯清超.技术推动的教育变革与创新[J].中国电化教育，2012（4）：9-13.
[4]师保国，高云峰，马玉赫.STEAM教育对学生创新素养的影响及其实施策略[J].中国电化教育，2017（4）：75-79.
[5]高云峰.信息时代的学习模式：群体创新空间[C].中国力学大会[A].2015.