非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中的STEM教育： 美國博物館學(xué)習(xí)服務(wù)案例研究

摘 要：非正式學(xué)習(xí)環(huán)境為STEM教育提供了獨(dú)特的機(jī)會和資源。作為非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的典型代表，美國博物館以知識共享為使命，通過策劃豐富多樣的教育活動，為各年齡段學(xué)生提供有針對性的STEM教育資源。研究聚焦于美國國家自然歷史博物館、舊金山探索博物館和西雅圖飛行博物館在STEM教育領(lǐng)域的實(shí)踐探索，歸納總結(jié)了美國博物館在提供STEM學(xué)習(xí)資源，與學(xué)校STEM教育有效銜接，支持STEM教師專業(yè)發(fā)展，吸引家庭參與STEM教育，促進(jìn)STEM教育公平等方面的經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)為我國發(fā)展非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中的STEM教育，豐富STEM教育資源提供了良好的借鑒。

關(guān)鍵詞：非正式學(xué)習(xí)環(huán)境；STEM教育；博物館；學(xué)習(xí)服務(wù)

中圖分類號：G269.3/.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-3937.2024.06.06

在現(xiàn)代社會，學(xué)習(xí)的方式已不再局限于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，非正式學(xué)習(xí)環(huán)境逐漸嶄露頭角，成為人們獲取知識和技能的重要渠道。非正式學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者在非正式場所和情境中獲取知識和經(jīng)驗(yàn)的過程。這些場所可以是圖書館、博物館、科技館等具備教育功能的實(shí)體場館，也可以是社交媒體平臺、在線論壇等虛擬的學(xué)習(xí)空間。非正式學(xué)習(xí)環(huán)境以其開放、自主、互動和實(shí)踐等特點(diǎn)，激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和積極參與，對于培養(yǎng)其終身學(xué)習(xí)能力至關(guān)重要。值得注意的是，科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)（STEM）教育同樣可以通過有計(jì)劃的項(xiàng)目在非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中得到有效實(shí)施。學(xué)生可以在博物館、天文館、科學(xué)中心、動物園、植物園和植物標(biāo)本館、營地、國家公園、水族館和工業(yè)場所等多樣化的環(huán)境中學(xué)習(xí)STEM領(lǐng)域的相關(guān)主題，通過參與展覽互動、觀看電影和與策展人交談，深入且廣泛地了解具體內(nèi)容。這樣的非正式學(xué)習(xí)環(huán)境不僅有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)STEM的興趣，還能提高他們的實(shí)踐參與度，形成獨(dú)特且難忘的學(xué)習(xí)經(jīng)歷。

近年來，非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的范圍日益擴(kuò)展，覆蓋了街道、醫(yī)院、購物中心、各類市場等多元化的場所，這一趨勢使得非正式學(xué)習(xí)環(huán)境成為學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域重要的研究主題之一。米勒（Miller）等學(xué)者通過對博物館和以創(chuàng)客為中心的學(xué)習(xí)空間等的深入研究，指出這些環(huán)境為人們提供了接觸高科技工具和材料的寶貴機(jī)會。[1]參與非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的科學(xué)活動，不僅有助于培養(yǎng)兒童的科學(xué)推理能力，還能顯著增強(qiáng)他們對科學(xué)學(xué)習(xí)的投入和熱情。[2]特別是在博物館、動物園、水族館和植物園等場所進(jìn)行的非正式STEM學(xué)習(xí)，其效果尤為顯著。[3]

隨著教育技術(shù)的不斷進(jìn)步，對于非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的研究日益受到國內(nèi)學(xué)界重視。數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，為非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建提供強(qiáng)大的技術(shù)支持，為學(xué)習(xí)者提供前所未有的學(xué)習(xí)機(jī)會。在此背景下，李志河等提出一種創(chuàng)新的非正式學(xué)習(xí)環(huán)境模型，該模型巧妙地將真實(shí)場景和虛擬環(huán)境相結(jié)合，通過先進(jìn)的技術(shù)手段，打造出一個(gè)既具現(xiàn)實(shí)感又充滿想象力的學(xué)習(xí)空間。這種虛實(shí)結(jié)合的學(xué)習(xí)環(huán)境創(chuàng)造出更加豐富和多樣化的學(xué)習(xí)方式，給學(xué)習(xí)者提供更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。[4]王艷麗等引入“數(shù)字布魯姆”理論，為網(wǎng)絡(luò)非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建提供借鑒。[5]胡繼強(qiáng)則聚焦Web2.0時(shí)代的非正式學(xué)習(xí)環(huán)境，提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)和社交媒體的非正式學(xué)習(xí)模式。[6]然而，非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建不僅面臨技術(shù)和設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)，還需要深入研究學(xué)習(xí)者的需求和行為。黃建軍等認(rèn)為，非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建應(yīng)該結(jié)合學(xué)習(xí)者的特點(diǎn)和需求，為他們提供個(gè)性化、多元化的學(xué)習(xí)方式和資源。[7]

綜上所述，非正式學(xué)習(xí)環(huán)境在現(xiàn)代教育中占據(jù)舉足輕重的地位，對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果會產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。然而，在我國，非正式學(xué)習(xí)環(huán)境在支持STEM教育方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如何開發(fā)和豐富其中的STEM學(xué)習(xí)資源，以及如何真正利用好非正式學(xué)習(xí)環(huán)境在STEM教育中的支持作用等問題都亟待解決。因此，本文旨在對美國博物館學(xué)習(xí)服務(wù)案例進(jìn)行深入研究，以期得出相關(guān)啟示，推動非正式學(xué)習(xí)環(huán)境更好地支持STEM教育改善與發(fā)展。

一、非正式學(xué)習(xí)環(huán)境在美國STEM教育中發(fā)揮重要作用

美國國家科學(xué)教學(xué)協(xié)會（NSTA）認(rèn)為，非正式環(huán)境在促進(jìn)全學(xué)段學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)方面發(fā)揮著重要作用。該協(xié)會倡導(dǎo)為所有學(xué)生提供非正式學(xué)習(xí)機(jī)會，并建議進(jìn)一步擴(kuò)大這些機(jī)會，特別是對于那些來自STEM領(lǐng)域代表性不足的社區(qū)的學(xué)生，應(yīng)當(dāng)給與他們更多的關(guān)注。[8]美國國家研究委員會（National Research Council，NRC）的報(bào)告強(qiáng)調(diào)了非正式學(xué)習(xí)環(huán)境對于學(xué)習(xí)科學(xué)的重要作用。該報(bào)告不僅提供了明確的證據(jù)證明非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)可以有效促進(jìn)科學(xué)學(xué)習(xí)，還進(jìn)一步指出這種環(huán)境能夠加強(qiáng)和豐富學(xué)校的科學(xué)教育。[9]非正式學(xué)習(xí)環(huán)境主要涵蓋三個(gè)方面：首先，日常體驗(yàn)和在設(shè)計(jì)環(huán)境中的體驗(yàn)，如博物館、動物園等科學(xué)和文化機(jī)構(gòu)；其次，參與結(jié)構(gòu)化的校外實(shí)踐項(xiàng)目，如課后青少年項(xiàng)目、俱樂部等；最后，通過媒體獲得的體驗(yàn)，如游戲、電視、廣播和互聯(lián)網(wǎng)等。這些多樣化的機(jī)會有助于學(xué)生理解科學(xué)與生活的緊密聯(lián)系。鑒于非正式STEM教育在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、批判性思維、解決問題能力以及未來職業(yè)競爭力方面的重要性作用，美國政府、教育機(jī)構(gòu)和社會各界都在積極推動其發(fā)展。

一是美國政府部門積極支持非正式STEM教育項(xiàng)目的發(fā)展。政府通過撥款和項(xiàng)目資助，為非正式STEM教育提供了強(qiáng)有力的支持。美國國家科學(xué)基金會（NSF）在此領(lǐng)域發(fā)揮了關(guān)鍵作用，其STEM教育理事會（Directorate for STEM Education）下設(shè)正式與非正式環(huán)境學(xué)習(xí)研究部門（Division of Research on Learning in Formal and Informal Settings），旨在推動正式和非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中對所有STEM學(xué)科的學(xué)習(xí)和教學(xué)的創(chuàng)新研究、開發(fā)和評估。[10]為了支持在非正式教育環(huán)境中為公眾提供STEM學(xué)習(xí)機(jī)會和經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和影響的研究，NSF資助了多個(gè)重要項(xiàng)目，如促進(jìn)非正式STEM學(xué)習(xí)項(xiàng)目。該項(xiàng)目不僅致力于設(shè)計(jì)和開發(fā)非正式環(huán)境中的公眾STEM學(xué)習(xí)機(jī)會，還通過多種途徑促進(jìn)STEM學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的獲取和參與；推進(jìn)非正式環(huán)境中STEM學(xué)習(xí)的創(chuàng)新研究和評估；使所有年齡段的公眾都能夠在非正式環(huán)境中學(xué)習(xí)STEM。[11]

二是美國的中小學(xué)和非政府組織致力于開發(fā)適合非正式STEM教育的教材和教學(xué)資源，包括在線課程、互動游戲、實(shí)驗(yàn)器材等。這些資源旨在激發(fā)學(xué)生對STEM領(lǐng)域的興趣，并提供實(shí)踐機(jī)會以加深他們的理解。美國有專門的非正式STEM教育資源平臺，為教師、學(xué)生和其他對STEM領(lǐng)域感興趣的人提供了豐富的學(xué)習(xí)資源和機(jī)會，如國家非正式STEM教育網(wǎng)絡(luò)（National Informal STEM Education Network，NISE Network）。這是一個(gè)由非正式教育工作者和科學(xué)家組成的社區(qū)，致力于支持美國各地學(xué)習(xí)STEM。NISE網(wǎng)絡(luò)的使命是建設(shè)非正式科學(xué)教育機(jī)構(gòu)和研究組織的能力，共同努力提高公眾對當(dāng)前STEM的認(rèn)識、理解和參與。目前，NISE網(wǎng)絡(luò)開發(fā)了廣泛的教育產(chǎn)品，旨在應(yīng)用于各種環(huán)境，受眾范圍廣泛，專注于美國博物館、科學(xué)中心和學(xué)院、大學(xué)外展項(xiàng)目的非正式STEM教育。[12]

三是一些非營利機(jī)構(gòu)，如科學(xué)技術(shù)中心協(xié)會（ASTC），在非正式STEM教育的研究與實(shí)踐方面發(fā)揮著重要作用。ASTC致力于推動科學(xué)中心和相關(guān)機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新與發(fā)展。通過提供資源、分享最佳實(shí)踐、促進(jìn)專業(yè)發(fā)展和倡導(dǎo)相關(guān)政策等方式，支持STEM教育質(zhì)量和影響力的提高。[13]受到NSF和ASTC聯(lián)合資助的美國非正式科學(xué)教育促進(jìn)中心（Center for Advancement of Informal Science Education，CAISE），為教育工作者、研究人員、評估人員和其他利益相關(guān)者提供了豐富的資源，包括項(xiàng)目描述、研究文獻(xiàn)、評估報(bào)告等，以推進(jìn)非正式STEM教育的發(fā)展，這些資源都可在InformalScience.org網(wǎng)站上找到。[14]此外，CAISE還積極組織調(diào)查小組、工作坊和專家討論，推動非正式STEM教育的深入討論，確定相關(guān)需求和機(jī)會。[15]

四是部分美國大學(xué)設(shè)有非正式STEM學(xué)習(xí)研究機(jī)構(gòu)和相關(guān)項(xiàng)目，這些機(jī)構(gòu)和項(xiàng)目旨在為學(xué)生提供更多的STEM學(xué)習(xí)機(jī)會，促進(jìn)跨學(xué)科合作并推動STEM領(lǐng)域的研究和創(chuàng)新。以美國亞利桑那州立大學(xué)的非正式STEM學(xué)習(xí)創(chuàng)新中心為例，該中心專注于研究人們一生中學(xué)習(xí)STEM的方式。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該中心與全國各地的博物館、圖書館和其他非正式學(xué)習(xí)組織建立合作關(guān)系，力求為所有人創(chuàng)造STEM學(xué)習(xí)機(jī)會。[16]

二、美國博物館

提供STEM學(xué)習(xí)服務(wù)的實(shí)踐

目前，發(fā)達(dá)國家的博物館學(xué)習(xí)服務(wù)在組織上較為成熟。以美國為例，其各類博物館致力于提供豐富的、有針對性的STEM教育活動，以滿足各年齡段學(xué)生的需求。此外，許多博物館不僅提供實(shí)地教育，還推出了在線學(xué)習(xí)課程和教育項(xiàng)目，進(jìn)一步豐富了教育形式和內(nèi)容。美國博物館聯(lián)盟（American Alliance of Museums，AAM）作為博物館領(lǐng)域的權(quán)威組織，由約3.5萬個(gè)博物館（包括藝術(shù)館、歷史博物館、科學(xué)中心、動物園等類型）和專業(yè)人員組成，旨在通過以人為本的協(xié)作體驗(yàn)、教育，以及與歷史、文化、自然世界和彼此的聯(lián)系來改善所處的地方和世界。AAM積極倡導(dǎo)發(fā)揮博物館的價(jià)值和改變世界的力量，認(rèn)為博物館是教育和體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的重要合作伙伴。根據(jù)AAM網(wǎng)站的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，美國博物館每年在教育活動上的投入超過20億美元，其中3/4的教育預(yù)算用于K-12階段學(xué)生。[17]

博物館不僅是文化和歷史的守護(hù)者，還是教育的重要陣地。它們協(xié)助開設(shè)州和地方課程，涵蓋數(shù)學(xué)、科學(xué)、藝術(shù)、識字、語言藝術(shù)、歷史、公民和政府、經(jīng)濟(jì)學(xué)與金融知識、地理與社會研究等多個(gè)領(lǐng)域。[18]97%的美國人認(rèn)為博物館是他們社區(qū)不可或缺的教育資產(chǎn)。[19]以美國國家自然歷史博物館、舊金山探索博物館（Exploratorium）和西雅圖飛行博物館為例，這些機(jī)構(gòu)通過提供豐富的STEM教育服務(wù)，積極支持美國STEM教育發(fā)展。

（一）提供豐富的STEM學(xué)習(xí)資源

美國博物館提供內(nèi)容豐富、形式多樣的STEM教育資源，以支持STEM學(xué)習(xí)。博物館通過設(shè)計(jì)互動展覽和體驗(yàn)活動，以直觀而有趣的方式向?qū)W生傳達(dá)STEM概念。這些展覽通常涵蓋自然科學(xué)、地球科學(xué)、物理學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域，允許學(xué)生親自動手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、觀察和探索。此外，一些博物館設(shè)有專門的物理實(shí)驗(yàn)室或工程領(lǐng)域挑戰(zhàn)區(qū)，學(xué)生可以在這里進(jìn)行力學(xué)實(shí)驗(yàn)、搭建結(jié)構(gòu)或解決現(xiàn)實(shí)工程問題。為了擴(kuò)大STEM教育的可及性，博物館還利用技術(shù)手段提供虛擬和在線學(xué)習(xí)資源，創(chuàng)建了在線教育平臺、虛擬實(shí)驗(yàn)室和模擬實(shí)驗(yàn)等，使學(xué)生能夠隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)和探索STEM領(lǐng)域。

國家自然歷史博物館的學(xué)校項(xiàng)目提供 K-12階段的面對面課程，教學(xué)資源豐富，涵蓋人類學(xué)、地球科學(xué)、工程與技術(shù)、生命科學(xué)、古生物學(xué)、自然科學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。在工程與技術(shù)方面，博物館提供了包括文章、課程、活動和工作表等豐富的教學(xué)資源。例如，博物館教育工作者撰寫了針對六至八年級的科學(xué)素養(yǎng)類文章——《數(shù)字化自然——從田野書籍到化石》《從DNA到基因組學(xué)》等。又如，蝴蝶館主管埃里克·溫澤爾（Eric Wenzel）和顯微鏡教育家胡安·巴勃羅·烏爾塔多·帕迪拉（Juan Pablo Hurtado Padilla）通過網(wǎng)絡(luò)直播等形式展示了蝴蝶色彩繽紛的翅膀以及蝴蝶的適應(yīng)性和仿生學(xué)特性，就蝴蝶翅膀獨(dú)特的顏色呈現(xiàn)方式探討了其在工程方面的應(yīng)用。[20]

西雅圖飛行博物館為K-12教育工作者和學(xué)生提供獨(dú)特的STEM學(xué)習(xí)資源，主要包括個(gè)人學(xué)習(xí)資源，如航空航天營體驗(yàn)、阿米莉亞航空俱樂部、邁克爾·安德森計(jì)劃、航空探索、私立飛行員地面學(xué)校、華盛頓航空航天學(xué)者項(xiàng)目等；學(xué)校和團(tuán)體學(xué)習(xí)資源，如航空學(xué)習(xí)中心、挑戰(zhàn)者學(xué)習(xí)中心、博物館探索項(xiàng)目等。這些項(xiàng)目以航空、太空和機(jī)器人技術(shù)為主題，提供身臨其境、用戶驅(qū)動的體驗(yàn)——將工程挑戰(zhàn)與動手科學(xué)調(diào)查相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)方法的創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的理解力、興趣和好奇心，同時(shí)為教師提供職前培訓(xùn)的機(jī)會。其中，華盛頓航空航天學(xué)者項(xiàng)目是專門為對探索太空感興趣的高三學(xué)生設(shè)計(jì)的在線遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)和暑期體驗(yàn)課程，該項(xiàng)目聚焦于美國宇航局的太空探索計(jì)劃和地球與空間科學(xué)主題。成功完成在線課程的學(xué)生將有機(jī)會參加為期數(shù)天的暑期體驗(yàn)，并可能獲得與STEM專業(yè)人士、美國航空航天局（NASA）科學(xué)家、STEM教育工作者合作研究和實(shí)踐的機(jī)會。[21]

（二）與學(xué)校STEM教育有效銜接

美國的博物館與學(xué)校緊密合作，能夠根據(jù)學(xué)校的STEM教育需求，結(jié)合自身優(yōu)勢，開發(fā)課程和項(xiàng)目。為了激發(fā)青少年學(xué)習(xí)自然歷史科學(xué)和技術(shù)技能的興趣，國家自然歷史博物館提供優(yōu)質(zhì)的課后教育服務(wù)資源和交互式科學(xué)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室，包括“青少年地球樂天派”系列網(wǎng)絡(luò)研討會、自然歷史調(diào)查、青少年實(shí)習(xí)等活動。其中，“青少年地球樂天派”網(wǎng)絡(luò)研討會以地球科學(xué)、工程與技術(shù)、人類學(xué)與社會研究為主題，針對六至十二年級的學(xué)生，深入探討手機(jī)的可持續(xù)性問題，如手機(jī)內(nèi)部材料的來源及其對環(huán)境的影響。通過探討，學(xué)生能夠更加深入地了解手機(jī)的制造過程，以及手機(jī)在通信、文化和資源使用方面如何將世界各國人民聯(lián)系起來，進(jìn)而認(rèn)識到改變手機(jī)使用方式對全球可持續(xù)發(fā)展的重要性。[22]舊金山探索博物館積極與教育機(jī)構(gòu)合作，共同提升對學(xué)習(xí)的理解，改變?nèi)藗兊膶W(xué)習(xí)方式，使科學(xué)教育機(jī)會更加易于獲得，促進(jìn)教育公平。

此外，舊金山探索博物館還設(shè)立了學(xué)校非正式學(xué)習(xí)中心（Center for Informal Learning in Schools，CILS），致力于倡導(dǎo)以公平為核心的基于探究的STEM課后活動。CILS是一個(gè)多機(jī)構(gòu)合作研究小組，特別關(guān)注來自低收入家庭、歷史上被邊緣化的社區(qū)青年的探究式學(xué)習(xí)體驗(yàn)。迄今，CILS已完成多項(xiàng)重要項(xiàng)目，如發(fā)動教育工作者和研究人員共同開發(fā)的“研究+實(shí)踐合作實(shí)驗(yàn)室”（Research+Practice Collaboratory）項(xiàng)目，以促進(jìn)STEM教學(xué)和學(xué)習(xí)的公平性；研究課后環(huán)境中的STEM教育和公平的合作伙伴關(guān)系的“加州修補(bǔ)課后網(wǎng)絡(luò)”（California Tinkering Afterschool Network）；聯(lián)合多機(jī)構(gòu)為非正式科學(xué)教育進(jìn)行綜合教育研究的“把研究和實(shí)踐聯(lián)系起來”（Relating Research to Practice）項(xiàng)目。目前，CILS正在積極推進(jìn)修補(bǔ)工作室（Tinkering Studio）項(xiàng)目的發(fā)展，旨在為學(xué)生打造能夠通過親自動手制作作品來深入探索科學(xué)現(xiàn)象的環(huán)境。[23]

（三）支持STEM教師的專業(yè)發(fā)展

STEM教師是指從事科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和相關(guān)學(xué)科的教育工作者，以及進(jìn)行跨學(xué)科整合教學(xué)的專業(yè)人員。[24]為了教師能全方位地投入STEM教育活動中，美國博物館支持STEM教師專業(yè)發(fā)展，為其提供豐富的非正式教育資源和發(fā)展機(jī)會，如開設(shè)工作坊、研討會、項(xiàng)目等。為了傳播非正式STEM教育的相關(guān)知識、為教師提供專業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，國家自然歷史博物館為華盛頓特區(qū)、馬里蘭州和弗吉尼亞州初中和高中教師開展研討會，如海洋生物多樣性研討會等。中學(xué)教師與國家自然歷史博物館及史密森尼環(huán)境研究中心的科學(xué)家和教育工作者一起進(jìn)行為期數(shù)天的研討，探索不同的技術(shù)，了解科學(xué)教育方法，學(xué)習(xí)和交流如何將知識應(yīng)用到課堂教學(xué)之中。[25]舊金山探索博物館的教師專業(yè)發(fā)展資源豐富，如為中學(xué)科學(xué)教師開設(shè)的暑期學(xué)院、為數(shù)學(xué)和科學(xué)教師提供動手實(shí)踐機(jī)會和探究體驗(yàn)的教師協(xié)會、面向K-5教育工作者和領(lǐng)導(dǎo)者的探究研究所、K-12科學(xué)領(lǐng)袖網(wǎng)絡(luò)研討會等，旨在全方位地促進(jìn)教師的專業(yè)成長和非正式STEM教育的普及。

（四）吸引家庭參與STEM教育

美國博物館通過設(shè)計(jì)互動性和趣味性強(qiáng)的展覽和項(xiàng)目，吸引家庭參與。這些展覽和項(xiàng)目往往結(jié)合了視覺、聽覺和觸覺等多種感官體驗(yàn)，促進(jìn)家庭成員積極參與其中。一些博物館設(shè)有專門的兒童區(qū)域，提供與STEM知識相結(jié)合的互動展覽和實(shí)驗(yàn)，讓孩子能夠在玩耍中學(xué)習(xí)STEM知識。同時(shí)，博物館還會舉辦家庭日、親子活動等，鼓勵(lì)家庭成員一起參與STEM相關(guān)的游戲和挑戰(zhàn)。美國博物館注重提供家庭學(xué)習(xí)資源，包括在線教育資源、教育視頻和家庭科學(xué)套件等。這些資源幫助家庭成員在家中繼續(xù)探索和學(xué)習(xí)STEM領(lǐng)域。家庭成員可以一起觀看視頻，參與在線互動游戲和模擬實(shí)驗(yàn)，或者使用科學(xué)套件進(jìn)行簡單的實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目。這些資源不僅提供了學(xué)習(xí)的機(jī)會，還促進(jìn)了家庭成員之間的互動與合作。

為使家庭以互動、有趣和富有創(chuàng)造性的方式共同學(xué)習(xí)自然、科學(xué)和文化，國家自然歷史博物館特別推出“NMNH游戲日”家庭項(xiàng)目，該項(xiàng)目為家庭提供免費(fèi)信息和幫助，協(xié)助他們與博物館教育工作者一起進(jìn)行特別設(shè)計(jì)的家庭游戲。在游戲中，家庭成員一起實(shí)踐科學(xué)技能，通過探索各種主題的實(shí)踐協(xié)作進(jìn)行觀察、交流并提出問題。這些活動不僅專門為年幼學(xué)習(xí)者及其家庭而設(shè)計(jì)，而且覆蓋所有年齡段學(xué)習(xí)者。以“NMNH游戲日”的展覽“熄燈”（Lights Out）為例，學(xué)生和家庭成員在專業(yè)人員的引導(dǎo)下，一起探索地球上的生命如何受到光污染的影響，了解減少光污染的方法。[26]

（五）“推優(yōu)扶弱”，促進(jìn)STEM教育公平

為了吸引優(yōu)秀學(xué)習(xí)者和支持弱勢群體學(xué)生參與STEM學(xué)習(xí)，美國的一些博物館設(shè)立了獎(jiǎng)學(xué)金作為激勵(lì)措施。這些獎(jiǎng)學(xué)金旨在減輕學(xué)生的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，支持他們在STEM領(lǐng)域取得卓越成就。為了申請獎(jiǎng)學(xué)金，優(yōu)秀學(xué)習(xí)者需要展示在STEM領(lǐng)域的出色表現(xiàn)，如科學(xué)競賽獲獎(jiǎng)、創(chuàng)新項(xiàng)目、優(yōu)秀學(xué)術(shù)成績等。通過為這些優(yōu)秀學(xué)生提供資金支持，激發(fā)他們的進(jìn)一步探索和學(xué)習(xí)，培養(yǎng)未來的科學(xué)家、工程師和技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者。除了優(yōu)秀學(xué)習(xí)者，博物館還特別關(guān)注弱勢群體學(xué)生，努力消除他們在STEM學(xué)習(xí)中的障礙。為此，博物館設(shè)立基于經(jīng)濟(jì)需求、種族、性別或其他社會因素的獎(jiǎng)學(xué)金，支持那些具有潛力和熱情，但由于經(jīng)濟(jì)困難或其他不利條件而無法充分參與STEM學(xué)習(xí)的學(xué)生。

西雅圖飛行博物館通過捐贈者的投資，每年為博物館教育項(xiàng)目的高中生參與者、博物館教育項(xiàng)目的校友和雷斯貝克航空高中的學(xué)生提供獎(jiǎng)學(xué)金。這些獎(jiǎng)學(xué)金旨在資助那些計(jì)劃就讀與航空航天領(lǐng)域相關(guān)學(xué)院、大學(xué)或職業(yè)學(xué)校的學(xué)生，特別是那些有志于成為專業(yè)飛行員（如商業(yè)、貨運(yùn)、企業(yè)、作物、救援等）或從事要求具備私人飛行員執(zhí)照職業(yè)的學(xué)生。[27]此外，西雅圖飛行博物館的阿米莉亞航空俱樂部專為女中學(xué)生量身定制，旨在激勵(lì)其成為STEM專業(yè)人才。俱樂部舉辦個(gè)人成長體驗(yàn)活動，為會員提供批判性思考、冒險(xiǎn)、創(chuàng)新、解決問題的機(jī)會，并向航空業(yè)女性的歷史致敬。阿米莉亞航空俱樂部讓學(xué)生接觸高要求的職業(yè)，培養(yǎng)她們的信心和韌性，讓她們認(rèn)識到STEM領(lǐng)域未來是一個(gè)可行且值得追求的選擇。[28]

三、啟示

非正式學(xué)習(xí)環(huán)境在推動STEM教育方面具備巨大潛力，能為STEM教育提供充實(shí)、個(gè)性化的空間、資源、科技和情境支持，有助于突破學(xué)科界限，以真實(shí)問題為導(dǎo)向，創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境，并促使學(xué)生將反思貫穿于問題解決全過程。因此，充分利用非正式學(xué)習(xí)環(huán)境開展學(xué)習(xí)活動，有助于提升STEM教育的成效。美國博物館在支持非正式學(xué)習(xí)環(huán)境推進(jìn)STEM教育方面的經(jīng)驗(yàn)可為我國提供參考。

（一）給予政策與資金支持，擴(kuò)大非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的STEM學(xué)習(xí)機(jī)會

博物館被視為非營利機(jī)構(gòu)，其核心使命是為公眾提供多元化的服務(wù)，涵蓋教育、研究、美學(xué)和娛樂等領(lǐng)域。美國博物館的資金來源廣泛，包括政府、私人及基金會資助，同時(shí)也通過門票銷售、捐贈和會員費(fèi)等途徑籌集資金，以維持其運(yùn)作和發(fā)展。盡管部分博物館可通過商業(yè)活動或特展獲得額外收入，但這些收入仍主要用于推動博物館的使命和運(yùn)營，而非實(shí)現(xiàn)盈利。我國博物館的資金來源多樣，政府財(cái)政支持占據(jù)主導(dǎo)地位。為了擴(kuò)大STEM學(xué)習(xí)機(jī)會，政府應(yīng)制定相應(yīng)政策，強(qiáng)調(diào)非正式學(xué)習(xí)環(huán)境在STEM教育中的地位和作用，設(shè)立專項(xiàng)資金，支持非正式學(xué)習(xí)環(huán)境下的STEM教育項(xiàng)目，如社區(qū)科學(xué)活動、博物館展覽和科技競賽等。例如，美國舊金山探索博物館將加州公立學(xué)校教師列為免費(fèi)參展人群，以提高教師參與度；西雅圖飛行博物館則通過設(shè)立獎(jiǎng)學(xué)金吸引學(xué)生參與。因此，博物館在打造有趣且豐富的線上線下一體化STEM課程活動的同時(shí)，還需加大資源投入，增加學(xué)習(xí)機(jī)會，讓更多的學(xué)生、教師和家長了解并學(xué)習(xí)相關(guān)科學(xué)知識，提升全民科學(xué)素養(yǎng)，營造良好的社會學(xué)習(xí)氛圍，進(jìn)而推動學(xué)習(xí)型社會的構(gòu)建。

（二）促進(jìn)資源整合與共享，在非正式學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)校之間建立密切聯(lián)系

非正式學(xué)習(xí)環(huán)境不僅充實(shí)了課程內(nèi)容、強(qiáng)化了關(guān)鍵概念，還通過聯(lián)結(jié)現(xiàn)實(shí)世界、為科學(xué)數(shù)據(jù)的獲取，以及儀器和實(shí)驗(yàn)室的接觸提供了寶貴資源。為了提升義務(wù)教育階段STEM教育的質(zhì)量和數(shù)量，可積極構(gòu)建并維持地區(qū)、學(xué)校與非正式環(huán)境之間的緊密聯(lián)系，并深入研究和評估這些聯(lián)系的實(shí)際效果。學(xué)校應(yīng)與非正式學(xué)習(xí)環(huán)境，如博物館、場館等攜手合作，發(fā)揮各自優(yōu)勢，開展主題明確的教育活動。這要求雙方積極交流、有效銜接，共同制定學(xué)習(xí)主題、學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)任務(wù)等。

此外，非正式學(xué)習(xí)環(huán)境可為STEM教師提供富有科學(xué)內(nèi)涵且具有社會支持性的專業(yè)社區(qū)，同時(shí)提供直觀示范，使STEM課堂活動對學(xué)生更具吸引力和互動性。因此，可進(jìn)一步發(fā)揮非正式STEM教育環(huán)境在教師職前和職內(nèi)的專業(yè)支持作用，如向在職教師推薦教育活動項(xiàng)目、教學(xué)材料、教學(xué)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)教師教學(xué)靈感等。同時(shí)，鼓勵(lì)不同行業(yè)的教育工作者開展跨學(xué)科合作，共同研發(fā)適用于非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的STEM教育項(xiàng)目和課程。

（三）提升從業(yè)者素質(zhì)，充分發(fā)揮場館內(nèi)科學(xué)工作者在STEM教育中的作用

非正式教育環(huán)境中的科學(xué)工作者也承擔(dān)著一定的教育職能。加強(qiáng)對非正式學(xué)習(xí)環(huán)境內(nèi)STEM教育相關(guān)工作者的培訓(xùn)，提高他們的專業(yè)素養(yǎng)和教育教學(xué)能力，能夠更好地發(fā)揮非正式學(xué)習(xí)環(huán)境支持STEM教育的功能。場館內(nèi)的科學(xué)教育工作者不僅能夠向廣泛、多樣化的學(xué)生傳授科學(xué)知識，還能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，吸引學(xué)生參與到科學(xué)探究的過程中去。從支持STEM教育的角度出發(fā)，對非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中的科學(xué)工作者給予認(rèn)可和肯定，能夠促使他們不斷增強(qiáng)專業(yè)學(xué)習(xí)，豐富專業(yè)發(fā)展方向，提高場館的學(xué)習(xí)服務(wù)質(zhì)量。NSTA也曾建議，為非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中的科學(xué)工作者提供更多的認(rèn)可和支持，以便他們通過擴(kuò)大自己的專業(yè)學(xué)習(xí)機(jī)會來不斷改善專業(yè)實(shí)踐，包括（但不限于）與學(xué)校和教師合作，以促進(jìn)學(xué)生參與和追求科學(xué)。[29]對場館內(nèi)科學(xué)工作者進(jìn)行教育學(xué)基本知識、教育心理學(xué)知識等方面的培訓(xùn)，使他們能根據(jù)學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律進(jìn)行科學(xué)內(nèi)容的傳授，可更充分地發(fā)揮其在STEM教育中的作用。

（四）創(chuàng)新教育模式與方法，重視學(xué)生非正式STEM學(xué)習(xí)的反饋

創(chuàng)新教育模式與方法，并重視對學(xué)生非正式STEM學(xué)習(xí)反饋的有效利用，是提升STEM教育質(zhì)量的關(guān)鍵。在非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中通過實(shí)際的項(xiàng)目，讓學(xué)生在解決真實(shí)世界問題的過程中學(xué)習(xí)和應(yīng)用STEM知識，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動性和合作性，有助于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。鼓勵(lì)學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)、推理和交流等探究活動，自主發(fā)現(xiàn)和理解STEM概念和原理，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和批判性思維。通過融入游戲的設(shè)計(jì)元素和機(jī)制，可有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力，有助于他們在輕松愉快的氛圍中學(xué)習(xí)STEM知識，進(jìn)而提高其參與度和學(xué)習(xí)效果。為了更有效地利用學(xué)生非正式STEM學(xué)習(xí)的反饋，需要建立一個(gè)安全、積極的反饋機(jī)制，鼓勵(lì)學(xué)生自由地表達(dá)自己的觀點(diǎn)、疑問和困難。為了及時(shí)響應(yīng)學(xué)生的反饋，教師需要及時(shí)給予回應(yīng)，解答他們的疑惑和問題，并根據(jù)學(xué)生的需求靈活調(diào)整教學(xué)策略。有效利用學(xué)生反饋，可資助教師不斷優(yōu)化非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中的STEM教學(xué)，深入了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需求、興趣點(diǎn)和困難所在，從而針對性地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方法，提高教學(xué)的針對性和有效性。為了獲取學(xué)生在非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中全方位的STEM學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，需要深入研究并開發(fā)有效的學(xué)生評價(jià)測量技術(shù)，并提供個(gè)性化的分析方案。為了最大程度地發(fā)揮學(xué)生反饋的作用，反饋機(jī)制應(yīng)具備嵌入式、智能化和及時(shí)反饋的特點(diǎn)。通過分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，教師可以設(shè)計(jì)出更具吸引力的活動，從而提高學(xué)生參與度，進(jìn)一步提升STEM教學(xué)成效，充分發(fā)揮非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的獨(dú)特優(yōu)勢。

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STEM Education in Informal Learning Environments：

A Case Study of American Museum Learning Services

YANG Juan1 OUYANG Yuan2■

（1. Higher Education Research Institute， China Agricultural University， Beijing 100091， China;

2. College of Education， Capital Normal University， Beijing 100089， China）

Abstract： Informal learning environments provide unique opportunities and resources for STEM education. As a typical representative of informal learning environments， American museums， with the mission of knowledge sharing， provide targeted STEM education resources for students of all ages by organizing a variety of educational activities. The study focuses on the practical explorations of the National Museum of Natural History， the San Francisco Exploratorium， and the Museum of Flight in Seattle in the field of STEM education. It summarizes the successful experiences of American museums in providing STEM learning resources， effectively connecting with school STEM education， supporting the professional development of STEM teachers， attracting family participation in STEM education， and promoting fairness in STEM education. These experiences provide good references for the development of STEM education in informal learning environments and enriching STEM education resources in China.

Keywords： Informal learning environment; STEM education; Museum; Learning services

編輯 呂伊雯 校對 王亭亭