美國(guó)幼兒園STEM教育最新研究成果

李輝 吳丹丹

【摘要】美國(guó)幼兒園STEM教育最新研究分析了幼兒園實(shí)施STEM教育的可行性以及幼兒園實(shí)施STEM教育的模式，還分析了將STEM教育滲透進(jìn)幼兒園課程的方式。這些最新研究成果啟示中國(guó)學(xué)前教育界要重視開展幼兒園STEM教育的實(shí)證研究，尤其是需要制訂基于國(guó)情的全國(guó)性研究發(fā)展規(guī)劃方案。

【關(guān)鍵詞】美國(guó);幼兒園;STEM教育;幼兒園課程;實(shí)證研究

【中圖分類號(hào)】G610? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? ?【文章編號(hào)】1004-4604（2019）1/2-0008-04

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫。2007 年，美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)了《國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力法》，要求政府大力加強(qiáng)對(duì)STEM教育的投入。2018 年，美國(guó)出臺(tái)了《STEM教育2026愿景》，對(duì)開展STEM教育提出了新的要求。在中國(guó)，STEM教育也在蓬勃發(fā)展。2015年，中華人民共和國(guó)教育部在《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》中首次提出要“探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式”。2018 年 5 月， “中國(guó)STEM 教 育 2029 行動(dòng)計(jì)劃”在北京正式啟動(dòng)。在中國(guó)，STEM教育熱潮已席卷中小學(xué)，未來(lái)將進(jìn)一步推廣到幼兒園。本文梳理美國(guó)幼兒園STEM教育的最新研究成果，供中國(guó)相關(guān)研究者和實(shí)踐者參考。

一、幼兒園實(shí)施STEM教育的可行性

最新研究報(bào)告顯示，在幼兒園推廣STEM教育是可行的。瓊等人（John et al.， 2018）采用項(xiàng)目參與式課程設(shè)計(jì)方法，為幼兒開發(fā)了基于問(wèn)題情境的幼兒園STEM課程，嘗試通過(guò)工程設(shè)計(jì)過(guò)程（Engineer Design Process，EDP）模式來(lái)指導(dǎo)幼兒學(xué)習(xí)解決問(wèn)題。〔1〕研究者查閱相關(guān)研究文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，盡管有證據(jù)表明嚴(yán)格的、綜合的STEM教育可以促進(jìn)兒童的認(rèn)知發(fā)展，激發(fā)兒童的好奇心，但以往3～5歲幼兒教育中很少涉及STEM教育尤其是工程教育的內(nèi)容，也很少有人研究教師在其中的作用。于是，他們嘗試探索STEM教育在幼兒園實(shí)施的可行性。研究結(jié)果顯示，幼兒對(duì)工程教育內(nèi)容很感興趣，參與度高，項(xiàng)目完成度也高。研究者還發(fā)現(xiàn)，在幼兒園實(shí)施STEM教育對(duì)教師的專業(yè)發(fā)展有利。研究者對(duì)參與其中的教師進(jìn)行半結(jié)構(gòu)化訪談，發(fā)現(xiàn)教師參與開展STEM教育活動(dòng)能顯著提高其知識(shí)儲(chǔ)備，增強(qiáng)自我效能感。若教師能參與STEM課程設(shè)計(jì)，那更有助于提高STEM教育質(zhì)量。研究還發(fā)現(xiàn)，教師高水平的自我效能感與教育質(zhì)量和教師職業(yè)忠誠(chéng)度呈正相關(guān)。換言之，教師的自我效能感是影響幼兒園能否成功推行STEM教育的關(guān)鍵因素之一。

二、幼兒園實(shí)施STEM教育的模式

1.工程設(shè)計(jì)過(guò)程模式

工程設(shè)計(jì)過(guò)程是美國(guó)中小學(xué)工程教育的核心概念。工程設(shè)計(jì)過(guò)程的第一階段是識(shí)別問(wèn)題，即教師和學(xué)生共同尋找一個(gè)問(wèn)題。例如，“一個(gè)地方有一條河，孩子們要過(guò)河去上學(xué)，于是我們要在河上架一座橋，開展一個(gè)工程項(xiàng)目”，這就是確定了一個(gè)問(wèn)題。第二階段是尋找方法。在這個(gè)案例中，第二階段是要選擇確定橋的結(jié)構(gòu)。這會(huì)涉及很多方面的知識(shí)，如鋼混結(jié)構(gòu)、斜拉橋、卯榫結(jié)構(gòu)橋等，還需要通過(guò)小組討論和全班投票決定橋的結(jié)構(gòu)。第三階段是制造，第四階段是嘗試，第五階段是及時(shí)修改，第六階段是再探索，實(shí)質(zhì)就是在架橋過(guò)程中解決各種問(wèn)題。這就是一個(gè)完整的六階段工程設(shè)計(jì)過(guò)程。在美國(guó)的中小學(xué)，教師會(huì)在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中把這個(gè)工程設(shè)計(jì)過(guò)程建構(gòu)成一個(gè)循環(huán)的教學(xué)模式，從而使這六個(gè)階段循環(huán)往復(fù)。在整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，師生的共同目標(biāo)是解決社會(huì)現(xiàn)實(shí)中的實(shí)際問(wèn)題。中國(guó)香港的一些國(guó)際學(xué)校也在嘗試讓學(xué)生通過(guò)田野調(diào)查（Field Study）發(fā)現(xiàn)實(shí)際問(wèn)題，然后通過(guò)工程設(shè)計(jì)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。這正是STEM教育的重要理念。湯克等人（Tank et al.， 2018）和馬龍等人（Malone et al.， 2018）分別研究了在幼兒園通過(guò)工程設(shè)計(jì)過(guò)程模式實(shí)施STEM教育的可行性，發(fā)現(xiàn)這一模式不僅能提高幼兒的認(rèn)知能力和學(xué)習(xí)興趣，還能促進(jìn)師幼對(duì)話。〔2，3〕

2.創(chuàng)客空間（Makerspace）模式

創(chuàng)客空間是通過(guò)創(chuàng)造力、社區(qū)建設(shè)和實(shí)踐學(xué)習(xí)來(lái)實(shí)施STEM教育的一種模式。創(chuàng)客空間是一種有效的STEM教育模式。在幼兒園活動(dòng)室改造的創(chuàng)客空間里，幼兒可以做自己想做的事情，主要是通過(guò)各種工程技術(shù)來(lái)進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造，如制作輪子等。當(dāng)然，也會(huì)涉及到閱讀思考、與教師和同伴的互動(dòng)等內(nèi)容。斯卓瓦克和伯斯（Strawhacker & Bers， 2018）嘗試?yán)脛?chuàng)客空間模式來(lái)發(fā)展幼兒的工程技術(shù)知識(shí)與技能。〔4〕他們觀察了創(chuàng)客空間中的幼兒，以確定環(huán)境（空間和教師）是否有助于幼兒的工程技術(shù)發(fā)展。結(jié)果顯示，幼兒整體參與度較高，教師和創(chuàng)客空間能夠支持幼兒的工程技術(shù)學(xué)習(xí)與創(chuàng)作。

研究者還提出一個(gè)6C的評(píng)估框架，用以評(píng)估創(chuàng)客空間的作用：交流（Communication），合作（Collaboration），社區(qū)共建（Community building），內(nèi)容的創(chuàng)新（Content creation），創(chuàng)意（Creativity），選擇實(shí)施（Choices of conduct）。研究者評(píng)估發(fā)現(xiàn)，在創(chuàng)客空間中，教師的重心放在社區(qū)共建上，以維持和建設(shè)這個(gè)創(chuàng)客空間，而幼兒的重心放在交流、創(chuàng)意和合作方面。研究發(fā)現(xiàn)，在幼兒園的創(chuàng)客空間中，幼兒的整體參與度很高，積極的師幼互動(dòng)有助于激發(fā)幼兒的創(chuàng)造力和想象力。

3.培樂(lè)多（Playdough）模式

培樂(lè)多是一種用面粉、水、鹽、硼酸和礦物油配制成的安全、無(wú)毒、無(wú)害橡皮泥。馬龍等人研究了用培樂(lè)多實(shí)施STEM教育的可行性。〔5〕幼兒可以使用不同物質(zhì)成份，按不同比例制作研發(fā)自己特有的培樂(lè)多，并用它進(jìn)行各種工程制作，從而提高對(duì)工程和技術(shù)的理解水平。研究結(jié)果表明，在幼兒園階段開展培樂(lè)多模式的STEM教育，有利于促進(jìn)幼兒工程設(shè)計(jì)能力的發(fā)展。