2022年中国青少年STEAM教育研究报告-艾瑞咨询-2022.2.pdf
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1、中国青少年STEAM教育研究2022.2 iResearch Inc.静待花开22022.2 iResearch Inc 312摘要概念界定:STEAM教育本质是整合多学科的教育方式,目的是培养跨学科解决问题的能力闭环。其是一种教育理念,而在现阶段的教育实践中习惯被细化为三种教育类型:科学素养类、机器人编程类和软件编程类。研究综述:目前,世界很多国家都已制定相关政策开展STEAM教育,既包括加强项目制的跨学科教学,也包括在中小学开设编程、AI等课程。发展现状:学校、家庭、培训机构、少年宫等都是STEAM教育的实施主体,学校主要以课后服务为主,部分学校将其纳入常规课程;培训机构是目前的核心服务提
2、供主体,课程难度级别相对更高。市场规模:2021年我国STEAM教育市场规模422亿,其中机器人编程类259亿,软件编程类147亿,科学素养类16亿。预计未来三年CAGR16%。商业模式:2021年to C、to S、to B市场规模占比分别为93%、5%和2%。to S:倚重渠道,硬件为核心收入来源,政策支持下,预计未来to S发展速度更快,同时软硬配比更均衡;to B:倚重性价比,教具售卖及加盟为主;to C:重师资及服务,未来软硬件的结合会更紧密,家庭教育产品市场空间待打开。展望:新政策下的新机会:“双减”及其配套的课后服务等政策将促进STEAM教育的供需双向扩容,新课改及招生评价改革或
3、将推动STEAM教育需求的增加;新技术下的新机会:元宇宙热潮下,家长、学校和政策制定者对STEAM教育重视度提升;新时代下的新展望:我国目前的STEAM教育更多聚焦在知识的教授方面,未来还需要在技术的运用维度做更多的努力,包括为儿童提供更方便易用的编程创作工具。3来源:艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。3现状:我国STEAM教育市场概览2拆解:我国STEAM教育细分市场3洞察:我国STEAM教育发展展望5综述:世界范围内的STEAM教育1模式:STEAM教育的模式及特征442022.2 iResearch I什么是STEAM教育?整合多学科的教育方式,培养跨学科解决问题的能力闭环来源:;艾瑞咨询研
4、究院整理。STEAM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、艺术(Art)和数学(Mathematics)五个学科英文单词的首字母缩写,STEAM教育就是整合了科学、技术、工程、艺术和数学多领域知识的综合教育方式,它强调学科的融合性、多元性与包容性,希望打破学科领域的边界,同时培养儿童发现问题,并基于科学、技术、工程、数学多学科解决问题的能力。20 世纪 80 年代,美国国家科学委员会提出STEM教育的建议并发展成为国家战略,其初衷是使更多的学生在高等教育阶段选择与STEM相关的学科,以保持美国在科技创新与国际竞争力上的领先地位。美国弗吉尼亚科技
5、大学的教授Yakman认为,原有的STEM教育只关注项目本身(做什么和如何做),而忽略了对人本身和背景的关注(谁来做和为什么做),因此STEM在跨学科知识的广度和深度上仍存在着一定的局限性,并在其教学过程中缺乏一定的趣味性、情境性和艺术性。因此,她将艺术(Arts)与STEM进行有机融合,并在2006年提出了STEAM教育理念。2014年左右,STEAM教育的理念引入我国,并掀起了我国的STEAM教育热潮。跨学科整合的教育在真实情境下,在做中学的教育创新意识的教育特定知识概念史物理生物太空信息技术大数据人工智能学科工程航空航天流体力学建筑学数字和运算代数几何音乐戏剧美术STEMASTEAM全人
6、多学科融合STEAM=Science&Technology interpreted through Engineering&the Arts,all based in Mathematical elementsSTEAM教育金字塔52022.2 iResearch I美国的STEAM教育-相关政策政府大力推进STEAM教育发展,被视为提升国家竞争力的国家战略来源:艾瑞咨询研究院根据公开资料整理。美国STEAM教育相关政策梳理时间政策名称要点发布主体1986年本科的科学、数学和工程教育首次明确提出了高等教育领域中STEM教育的纲领性建议(即“科学、数学、工程和技术教育集成”)美国国家科学委员会1
7、996年塑造未来:科学、数学、工程和技术的本科生教育新期望针对STEM教育新的形势和问题,对学校、地方政府、工商界等提出明确的政策建议,包括大力“培养K12教育系统中STEM教育的师资”以及“提高所有人的科学素养”等美国国家基金委员会2007年国家竞争力法该法案强调创新需要雄厚的研发投入和对STEM教育计划的切实执行,批准在2008年到2010年期间为联邦层次的STEM研究和教育计划投资433亿美元,包括用于学生和教师的奖学金、津贴计划资金以及中小企业的研发资金。该法案还要求把美国国家科学基金增加到220亿美元,除自然科学和工程的研究资金外,重点用于奖学金支持计划、K12阶段的STEM师资培训
8、和大学层面的STEM研究计划美国国会2009年“竞争卓越”计划该计划的出发点是提高全美学生STEM的成绩,强调美国将优先发展STEM,决心把美国科学和数学教育的排名从中间位置提高到世界前列。为确保该项目的顺利实施,联邦教育部提供43亿5000万美元,供各州政府申请,以推动中小学STEM学科的教育改革奥巴马政府2011年总统2012预算要求和中小学教育改革蓝图法案投入2亿600万来推进STEM有效教学,并预计在2020年前培养10万名STEM教师,未来10年中要培养10万名STEM教师奥巴马政府2013年联邦政府STEM教育五年战略计划该计划宣布美国政府将投入超过10亿美元,用于STEM教育的推
9、广和教师培训等工作。2016年奥巴马签署最终预算,投入30亿美元专门用于STEM教育项目奥巴马政府2016年STEM 2026:STEM 教育中的创新愿景教育部把开展早期STEM教育作为实现未来10年愿景的八大挑战之一,要求各州政府、教育部门、社会机构等加大早期STEM教育的财政拨款和研究资助,倡导各相关机构能够提供更多如电视节目、APP等关于学习STEM的资源,促进早期STEM的发展美国教育部2018年制定成功之路:美国STEM教育战略(又名“北极星”计划)该计划提出了未来五年战略发展目标:即“美国要在STEM领域的国民素养、发明创造和劳动力就业方面成为全球领导者”。呼吁全美各学校、家庭、社
10、区、企业和行业协会尽快联合起来,共同将美国打造成全球STEM领域的“北极星”。该计划首次将“数字素养”和培养学生的“计算思维”作为STEM素养的核心内容,一方面号召政府、学校和社会各界积极行动起来,创设STEM教育生态;另一方面,强调企业部门加强与学校之间的联系,探索有效途径,开展“基于工作的学习”。2019年计划投资各个行业的部门项目125个,投资金额32亿美元特朗普政府62022.2 iResearch I美国的STEAM教育-参与主体政府、家庭、社会多方共同构建STEAM教育生态系统美国已逐渐形成多方参与的STEAM教育生态系统,涵盖政府、学校、课后服务提供方、高等教育机构、企业及民间组
11、织、STEAM资源丰富的社会机构以及家庭等多个主体,该生态系统将各个学习场景联系起来,联邦政府与各州政府的专项拨款作为STEAM教育领域资金投入的重要来源之一,为STEAM教育发展提供了强有力的支持与保障。来源:美国教育部,艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。美国STEAM教育生态系统示意图STEAM资源丰富的社会机构激发学生对 STEAM 的兴趣,并通过一系列活动将学术课程带入学生家庭如:公共图书馆、博物馆、科技中心等学校鼓励 STEAM 领域的机构参与,为教师和学生提供专业的学习支持开设STEAM教育课程家庭家庭在生态系统中的角色主要为共同学习者与连接者,连接孩子与STEAM教育的多元教学场景,
12、帮助启发学生对于STEAM学习的兴趣课后服务提供方为学生提供高质量的STEAM学习机会,强调实际应用能力如:社区学习中心、基督教青年会等高等教育机构研发STEAM课程、STEAM教师培养如:美国卡耐基梅隆大学、佛罗里达国际大学企业及民间组织提供行业中的STEAM专业知识以及相应的慈善支持如:谷歌AIY Projects、英特尔VR技术支持、比尔盖茨基金会等学生政府:提供政策、资金支持72022.2 iResearch I美国的STEAM教育-实施特征来源:公开资料,艾瑞咨询研究院整理。寓教于乐是核心学习方式;课后服务、社区学院、夏令营是重要学习场景STEAM教育主要学习场景课后服务美国中小学放
13、学时间早,与家长下班时间有很长的间隔,很多学校开放场所给培训机构,开展STEAM课程社区中心夏令营培训机构家庭学习与课后服务模式类似,社区中心通过自有老师或与培训机构合作方式为中小学生提供STEAM教育按照美国法律,禁止将孩子单独留在家中,夏令营在美国很受欢迎,STEAM夏令营是其中一项重要主题各类机器人、编程培训机构也是美国STEAM教育重要提供方,如乐高活动中心等通过硬件、软件平台等自主学习或在父母指导下学习寓教于乐是核心学习方式寓教于乐通过游戏学习学习制作游戏如编写、修改minecraft的MOD;乐高学习等如通过Kodu、Roblox等制作游戏美国儿童的STEAM教育非常注重寓教于乐,
14、与游戏高度结合、应用导向、兴趣驱动,如为了minecraft游戏闯关而学习编写、修改MOD,或为了制作游戏而学习编程。82022.2 iResearch I美国的STEAM教育-典型公司Roblox:既是游戏平台,亦是教育手段和创作工具Roblox成立于2004年,是全球最大的多人在线创作游戏平台,以高自由度的UGC游戏模式为用户提供低门槛的游戏开发和个性化的社交空间。在生态层面,面向普通用户的3D游戏应用Roblox Client、面向开发者/创造者的内容制作社区Roblox Studio以及为平台提供服务支持的云架构Roblox Cloud共同构成了Roblox的生态闭环。在商业层面,Ro
15、blox的主要收入来源为用户的订阅收入,用户可通过高级订阅或直接购买的方式充值Robux(用于交易的虚拟货币),开发者/创作者则通过向用户售卖虚拟内容,基于用户消耗的Robux金额按一定比例获得分成,用户的付费意愿越高、游戏投入时长越多,开发者的分成收入越高、越能激发他们的创作意愿,从而形成正向效能。来源:公司招股书,艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。Roblox商业模式示意图Roblox Cloud(云端)开发者/创作者盈利机制高级订阅(按月付费)直接购买(单次付费)用户付费机制Roblox Client(客户端)一个工具集,允许开发者/创作者构建、发布、操作和销售自定义工具与3D体验内容工具范
16、围:从简单的对象和地形操作到复杂的脚本和游戏功能,适用于不同技术水平的开发者/创作者构建体验内容的用户成为平台的游戏开发者用户构建虚拟物品的用户成为平台的素材创作者Roblox Studio(开发端)普通用户基础架构服务支持基础架构服务支持支持自定义身份创建,支持3D虚拟社交2020年,Roblox用户订阅收入达19亿美元,同比增长171%Robux体验消耗的70%流向开发者,素材消耗的30%流向创作者重新投资到开发工具中92022.2 iResearch I8.988.789.9912.3710.5814.8113.7317.315.48 15.4113.49DAU人均成交额(美元)美国的S
17、TEAM教育-典型公司Roblox:日活近500万,2021前三季度营收13.5亿美元据Roblox最新季报,其2021Q3的日活已达4730万,来自美、加的活跃用户最多,其次是欧洲和亚太地区。从货币化水平看,单个DAU的季度贡献成交额在13-17美元左右,2021年前三季度,其实现营收13.5亿美元,但仍处于亏损状态。来源:公司公开报告,艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。2019Q1-2021Q3Roblox季度DAU2021Q3Roblox日活跃用户数地理构成2019Q1-2021Q3Roblox单个DAU季度成交额2018-2021前三季度Roblox利润表摘要12.211.99.413.8
18、美国和加拿大欧洲亚太其他国家及地区单位:亿美元2018201920202021前三季度营业收入3.255.089.2413.5营业成本0.731.222.43.45营业毛利2.523.866.8410.06营业费用3.364.569.4813.61净利润-0.88-0.71-2.58-3.5615.817.118.419.123.633.436.237.142.143.247.3DAU(百万)102022.2 iResearch I日本的STEAM教育-相关政策来源:艾瑞咨询研究院根据公开资料整理。政府将信息应用能力纳入生存能力的培养范围,正在逐步加快贯彻落实信息技术教育的均一化和低龄化日本S
19、TEAM教育相关政策梳理时间政策名称要点发布主体2006年IT新改革战略率先提出要在2010年前实现计算机生机比36:1的目标。其后,第一期教育振兴基本计划也提出同样的口号,并要求在2010年底校园网和高速互联网普及率达到100,使所有教员均可利用ICT(Information Communication Technology)开展教学文部科学省2009年修改学习指导要领将高中通识科目改为“社会与信息”与“信息科学”,专门科目由11科增至13科文部科学省2013年日本再兴战略提出“1人1台计算机”的口号,强调信息技术能力应从儿童抓起;同年发布的第二期教育振兴基本计划更是要求在2020年前彻底实
20、现“1人1台”。安倍政府2016年针对青年层编程教育的普及推进事业公布了面向2020年编程教育必修化的11所实证校及实践内容。有日本媒体将2016年称为“编程教育”元年,意味着日本已将信息应用能力纳入生存能力的培养范围,正在逐步加快贯彻落实信息技术教育的均一化和低龄化,以实现整个社会信息教育的终身化体制。总务省2016年新一期学习指导要领文件明确要求小学在各课程中有计划地开展编程教育,培养信息化思考能力,编程课纳入小学阶段必修课程。该文件从2020起实施,强调“编程思维”的培养,而非编程代码的学习。小学低年级阶段将编程思维融入学科教育,不开设独立课程。文部科学省2018年面向教育系统信息化的环
21、境设置装备五年计划(20182022)配合新学习指导要领的全年实施,日本文部科学省制定了该计划,用于完善利用计算机、信息通信和网络等信息技术手段的必要环境设施;并规定此项的必要经费从2018年至2022年,每年地方财政专项预算为1805亿日元。文部科学省112022.2 iResearch I日本的STEAM教育-参与主体以信息素养教育为重心,多主体通力合作的STEAM教育方式来源:艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。学生日本的STEAM教育尤其重视信息素养培养,在文部科学省网站中,编程教育属于促进信息教育的一个子模块。政府对STEAM教育亦高度重视,针对小学的编程教育,文部科学省研究发布了小学编程
22、教育指引,为小学的编程教学提供指导和示例。日本的STEAM教育由中小学校、图书馆、企业、家长等主体联合开展,具有培养制度完善、教育目标明确、教学形式多样等特点。家庭日本STEAM教育生态系统示意图学校企业公共图书馆学生注重培养教师的STEAM教学能力,“实施自下而上”型原则健全管理制度;调动每位教师对信息素养教育的积极性强调信息素养教育和其他学科融合,教授“编程思维”而非“代码能力”完善公共图书馆馆际间信息网络,为学生提供各类STEAM课题探究资料提供STEAM教育实践与应用机会;选拔学生进入企业参加实践活动开发教学课程;例如网络信息公司“阿迪什”(Adish)以网络诈骗、账户盗用等信息安全事
23、故为原型,以符合少年儿童审美偏好的动漫故事为表现形式推出信息素养线上课程引导家长参加信息素养培训班和教育研讨会等,促进学习交流,如滝上町儿童联合教育协会(滝上町家庭教育協会)的“学习咖啡厅”活动,家长们共享各自家庭信息素养教育经验、共同探讨学生信息安全与道德教育对策校外培训机构日本小学生很多参加假期或周末的“编程教室”政府:提供政策、资金支持;文部科学省研究发布小学编程教育导论、教学说明等教学指导文件122022.2 iResearch I日本的STEAM教育-实施特征来源:文部科学省小学编程教育指南,艾瑞咨询研究院整理绘制。实施融合式教学,核心是培养编程思维,注重探索编程在社会中的应用方式早
24、在20世纪90年代,日本就已经将编程教育引入中小学,但重视度未像现在这样高,2016年学习指导要领的发布提出到2020年将在小学面实施编程教育必修化,编程教育重视度空前提升。但值得注意的是,日本学校的编程教育并非简单的引入“编程”这一全科目,而是经过大量的专家论证研讨后,认为尽管要在小学实现编程必修化,然而并不一定要增加编程这一科目,而是在现有的课程中加入学习编程思维的要素。对此,2018年文部科学省发布了小学编程教育指南,至今已经三次修订,对编程教育的开展方式给出了详细的指导。小学编程教育指南中提到的案例小学编程教育指南中未提到,但学习指导要领提到的各学科教学中需要开展的活动单独的编程课程(
25、前提是不使儿童负担过重)参加编程社团、俱乐部等与企业合作开展的其他活动校外编程学习机会校内开展的课程企业、培训机构提供的学习机会数学+编程如:用编程画正多边形,了解正多边形“边长相等、内角大小相等、内角和弯曲的角度的关系”等知识,并学习编程指令,培养编程思维,学会通过编程来更简便快捷的完成任务。物理+编程如:通过程序设计来节约电力。通过程序控制公共场所照明设施的开关,来实现公共场所电力的节约与日常生活紧密结合的综合探索学习(与企业方合作)如:通过编程研究自动贩卖机的工作原理;通过编程研究学习自动驾驶技术音乐+编程:利用编程组合各种节奏,创作音乐;地理+编程:通过程序组合各个区域的地图创建编程俱
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