幼兒園STEM教育中工程教育存在的問題及對(duì)策研究

張璐

【摘要】在幼兒園STEM教育中，工程教育存在將動(dòng)手操作等同于工程教育;重作品呈現(xiàn)，輕探索過程;教師指導(dǎo)失當(dāng)?shù)葐栴}。教師應(yīng)當(dāng)審視并重新定位工程教育，系統(tǒng)規(guī)劃幼兒工程學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，為幼兒提供適宜的發(fā)展支架。

【關(guān)鍵詞】幼兒園;STEM教育;工程教育;工程思維

【中圖分類號(hào)】G612? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? ?【文章編號(hào)】1004-4604（2019）1/2-0012-03

STEM教育是集科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）于一體的綜合理科教育，強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科內(nèi)容的整合與運(yùn)用，重視提高學(xué)習(xí)者解決真實(shí)問題的能力和創(chuàng)新、合作的能力。然而，在具體的幼兒園教育實(shí)踐中，STEM教育更多是指代科學(xué)（S）和數(shù)學(xué)（M）教育，“‘E（工程）基本是沉默無聲的”。〔1〕美國國家教育進(jìn)步評(píng)估機(jī)構(gòu)（National Assessment of Educational Progress）發(fā)布的《技術(shù)與工程素養(yǎng)框架》（Technology and Engineering Literacy Framework）將工程定義為“為滿足人類需求和愿望而系統(tǒng)、反復(fù)地設(shè)計(jì)對(duì)象、過程和系統(tǒng)的一種途徑”。〔2〕通過這一途徑，學(xué)習(xí)者可以基于真實(shí)的問題情境，融會(huì)科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科內(nèi)容去解決問題。可以說，在STEM教育中，工程教育不僅有效聯(lián)接了理論世界和現(xiàn)實(shí)世界，更是通過手、腦的協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科內(nèi)容的理解與應(yīng)用。因此，本文著眼于分析幼兒園STEM教育中工程教育存在的問題，并據(jù)此提出相應(yīng)對(duì)策，以推進(jìn)幼兒園STEM教育實(shí)踐。

一、工程教育存在的問題

1.將動(dòng)手操作等同于工程教育

工程教育不等同于動(dòng)手操作，它是將動(dòng)手操作作為解決問題的一種途徑，其目的在于驗(yàn)證假設(shè)、猜想或通過設(shè)計(jì)與建構(gòu)直接解決問題。然而，在幼兒園STEM教育實(shí)踐中，部分教師將動(dòng)手操作等同于工程教育，表現(xiàn)為將建構(gòu)區(qū)作為實(shí)施工程教育的主要場域，重視建構(gòu)區(qū)內(nèi)材料投放種類、難度層級(jí)等問題，卻忽視了問題情境創(chuàng)設(shè)等工程教育所應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)。常見的結(jié)果是幼兒在建構(gòu)區(qū)忙忙碌碌，卻缺乏問題意識(shí)及對(duì)材料的思考和質(zhì)疑。這類活動(dòng)充其量是建構(gòu)游戲，而非工程學(xué)習(xí)。

2.重作品呈現(xiàn)，輕探索過程

在開展工程教育時(shí)，部分教師的問題意識(shí)較弱，因此會(huì)忽視工程教育的精髓，即不重視幼兒探索解決問題的過程，而是更重視作品呈現(xiàn)，認(rèn)為這樣才是“學(xué)有所成”。基于這一理念，幼兒在活動(dòng)過程中所經(jīng)歷的嘗試、檢驗(yàn)、調(diào)整等重要的工程學(xué)習(xí)行為被忽略甚至是被無視了，那些無法呈現(xiàn)實(shí)物作品的工程教育資源也被丟棄了。例如，在“環(huán)保小創(chuàng)客”活動(dòng)中，幼兒嘗試用紙箱搭建“房屋”。其中一組幼兒使用了大小不一的紙箱搭建“房屋”，導(dǎo)致墻面凹凸不平。于是，有幼兒提議改用尺寸統(tǒng)一的紙箱。改造后的“房屋”雖墻壁平整，但面積較小。于是，幼兒決定改用大紙箱，但嘗試后發(fā)現(xiàn)大紙箱蓋出的“房屋”面積更小。幼兒又換回小紙箱……由于紙箱材質(zhì)較軟，“房屋”經(jīng)常塌陷，幼兒便在紙箱里塞了紙團(tuán)、毛絨玩具、娃娃衣服等材料。幼兒千方百計(jì)地探索解決各種問題。然而，在一周后的交流分享環(huán)節(jié)，教師只是讓幼兒介紹、展示自己的“房屋”，并讓幼兒投票選出“最漂亮”“最牢固”的“房屋”，卻很少提及“為什么”“怎么做”等問題。在為期一周的活動(dòng)中，幼兒表現(xiàn)出的豐富的探究行為及貫穿其中的合作學(xué)習(xí)、解決問題的能力等均未得到教師充分關(guān)注。

3.教師指導(dǎo)失當(dāng)

在工程教育中，幼兒的有效學(xué)習(xí)有賴于教師積極有效的引導(dǎo)。然而，在幼兒園STEM教育實(shí)踐中，由于受傳統(tǒng)教育觀念影響及對(duì)STEM教育本身的不自信等原因，部分教師在實(shí)施工程教育時(shí)會(huì)出現(xiàn)指導(dǎo)失當(dāng)?shù)膯栴}，表現(xiàn)為教師無法準(zhǔn)確把握指導(dǎo)的時(shí)機(jī)和方法，強(qiáng)勢(shì)介入幼兒的自主探究過程。例如，教師習(xí)慣走馬觀花地在活動(dòng)室內(nèi)掃視一圈，隨意向幼兒提問工作進(jìn)程、搭建物名稱、搭建動(dòng)機(jī)等，而非仔細(xì)觀察幼兒整體的探究過程，并有針對(duì)性地給予支持，如適時(shí)提醒幼兒關(guān)注過程中“是什么”“如何做”等問題，以致幼兒的工程學(xué)習(xí)最終成了“手工活動(dòng)”或“科學(xué)活動(dòng)”。

二、改進(jìn)工程教育的對(duì)策

1.審視并重新定位工程教育

美國K-12工程教育委員會(huì)在《K-12教育中的工程》報(bào)告中強(qiáng)調(diào)要重視工程思維習(xí)慣的培養(yǎng)，包括系統(tǒng)思維、創(chuàng)造力、樂觀主義、合作、溝通交流、倫理考慮。〔3〕教師應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在幼兒園STEM教育中，工程教育不等同于動(dòng)手操作，也不只體現(xiàn)為某一具體的作品，而是一種跨學(xué)科的項(xiàng)目活動(dòng)，旨在為幼兒提供豐富的科學(xué)探究及解決問題的機(jī)會(huì)。

2.系統(tǒng)規(guī)劃幼兒工程學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)

工程原意是指設(shè)計(jì)或發(fā)明，其流程一般包括識(shí)別需求、定義問題、頭腦風(fēng)暴、進(jìn)行調(diào)查、理解限制條件、提出多種解決方案、評(píng)估并選擇最優(yōu)方案、制作模型、交流想法、測試改進(jìn)、制作成品。美國波士頓兒童博物館設(shè)計(jì)出幼兒工程學(xué)習(xí)的五個(gè)環(huán)節(jié)，包括問題辨識(shí)、想象、計(jì)劃、探究、改進(jìn)，還在每個(gè)環(huán)節(jié)附加若干參考問題（見下表），有助于教師引導(dǎo)幼兒系統(tǒng)規(guī)劃工程學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。

當(dāng)然，在工程教育中，根據(jù)特定項(xiàng)目需要，各環(huán)節(jié)可以靈活組合。教師在引導(dǎo)幼兒進(jìn)行工程學(xué)習(xí)時(shí)，不必刻板遵循上述工作路徑。〔4〕教師應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確區(qū)分工程思維和科學(xué)思維，引導(dǎo)幼兒將歸納、演繹、類比、推理等科學(xué)思維應(yīng)用于解決工程教育項(xiàng)目活動(dòng)中的實(shí)際問題。

3.為幼兒提供適宜的發(fā)展支架

工程教育注重培養(yǎng)幼兒的工程思維，〔5〕而幼兒工程思維的形成有賴于教師為其提供適宜的發(fā)展支架。首先，教師要具備一定的教育敏感性，幫助幼兒提煉生活中的問題，為幼兒創(chuàng)設(shè)適宜的問題情境。并非所有問題都適用于開展工程教育。教師引導(dǎo)幼兒選擇的問題應(yīng)具備以下特征：一是開放性，即該問題包含多種可能的解決方案;二是可操作性，即上述解決方案契合幼兒的能力水平，有被付諸實(shí)踐的可能;三是生長性，即該問題能夠持續(xù)引發(fā)新問題，促進(jìn)幼兒不斷更新已有經(jīng)驗(yàn)。其次，教師要基于問題情境和幼兒實(shí)際的操作水平提供適宜的材料。材料的種類應(yīng)盡可能豐富，包括主要材料和輔助材料等。材料的性質(zhì)與功能應(yīng)當(dāng)豐富多樣，能在組合使用時(shí)發(fā)揮整體大于部分之和的效果，從而最大限度激發(fā)幼兒探究的興趣。最后，幼兒的工程學(xué)習(xí)是不斷試誤的過程，教師要在細(xì)心觀察的基礎(chǔ)上因人、因勢(shì)提出啟發(fā)性問題，引發(fā)幼兒的認(rèn)知沖突，進(jìn)而促進(jìn)幼兒提升工程思維能力。

參考文獻(xiàn)：

〔1〕〔3〕〔5〕National? ?Research? Council.Standards? ?for K-12? engineering education〔M〕.Washington，DC：National Academies Press，2010.

〔2〕趙中建.美國中小學(xué)工程教育及技術(shù)與工程素養(yǎng)評(píng)估〔J〕.全球教育展望，2016，（12）：3-24.

〔4〕MICHAEL? A，CATHY? P? L，CAROLYN? D，et al.Catching? ?the? ?wind：Designing? windmills〔M〕.Boston，MA：Museum of Science，2008.