幼兒園STEM教育的社會發展與個人發展意義

華紅艷

(常熟理工學院師范學院，江蘇常熟，215500)

STEM是四個英文字母的縮寫，即科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineering)與數學(Mathematics)，它最初出現在美國國家科學基金會1986年的報告《科學、數學和工程本科生教育》中，指的是與教育相關的項目涉及的科學、技術、工程、數學這四大學科領域。美國學者提出STEM的概念旨在推進高等院校科學、技術、工程、數學相關課程的改革，培養更多的科技人才，從而保持世界范圍內科技競爭的優勢。隨著社會的發展變化以及基礎教育階段STEM教育在創新人才培養中的作用與功能日益顯現，在各國政府的支持與推動下，STEM教育進一步向中小學及幼兒教育階段延伸。

幼兒園STEM教育雖然也包括科學、技術、工程與數學四個領域，但幼兒園STEM教育指的是四個領域有機整合、融為一體的教育。在幼兒園STEM教育中至少要包含或整合上述兩個以上領域。因此，從這一角度來看，幼兒園STEM教育與原有的幼兒園科學教育并無本質的不同，幼兒園STEM教育是優化整合后的科學教育。

一、幼兒園STEM教育的社會發展意義

(一)STEM教育是提升國家競爭力的需要

美國將科學教育納入提升國家競爭力的主要途徑，STEM教育在美國的提出旨在提升國家競爭力。20世紀80年代以來，美國投入大量的人力、物力和財力，對科學教育進行了一系列的重大改革，對科學教材也進行了大規模的改革。[1]21世紀以來，技術的革新日新月異，新技術正在迅速改變人們的生活，國與國之間的競爭演變為科技創新的競爭。在這一時代背景下，以“設計”“科技”“創新”為特色的STEM教育迎合了這種競爭的需要，各國紛紛推行STEM教育。

(二)當前世界發達國家都極為重視早期STEM教育

近年來，越來越多的國家認識到，科技創新方面的迫切需求與STEM人才緊缺之間的矛盾是阻擋國家經濟發展和社會進步的焦點問題。與此同時，近年來PISA測驗結果的公布，也給不少發達國家帶來焦慮感，如美國歷年來的PISA成績僅在OECD平均值上下波動[2]，而在2015年，澳大利亞的PISA測試排名由2009年的全球排名第三位跌落至第十四位[3]。為扭轉這一不利局面，確保能在全球競爭中處于領先地位，很多發達國家將矛頭聚焦于早期STEM教育，不少發達國家意識到，從幼兒園階段開始推行STEM教育具有事半功倍之效。

在2015年美國幼兒教育年會(NAEYC)上，STEM教育是熱點話題，許多分會場報告的主題就是STEM教育，有數十篇相關論文在這次年會上交流。[4]美國在2016年9月發布的《STEM 2026：STEM教育中的創新愿景》中，更是將開展早期STEM教育看作實現STEM 2026的八大挑戰之一。在美國一些幼教專家，如莎莉·穆莫等的推動下，早期兒童的STEM教育方面提出了一系列可供借鑒的經驗，如全力創建STEM學習的網絡系統、明確學科核心內容、堅持發展適宜性教育以及重視學科知識整合。[5]澳大利亞2017年推出了“澳大利亞STEM早期學習計劃”，依托特定的高校對幼兒STEM學習的主題、相應設備進行研究與開發。同時，調動包括慈善機構在內的社會力量，通過培訓合格的STEM教育教師隊伍，全面推進早期STEM教育的實施。[6]

二、幼兒園STEM教育的個人發展意義

STEM教育的提出是為了滿足國家競爭力的需要，因此，STEM教育推行的初衷是為了推動社會的發展。但與傳統的分科式學科教育相比，重視基于問題的學習與整合式學習的STEM教育對學習者的個人發展具有重要意義。對于倡導整合教育的幼兒教育階段來講，更是如此。

(一)有利于幼兒獲得較為完整的經驗

世界是一個整體，幼兒認識的對象是完整的，且其學習方式與學習結果也是整體性的，因此，幼兒教育的內容也應該是整合性的。但長期以來，包括學前教育在內的基礎教育階段，實施的是分科、分領域的教學，如小學與初中階段有語文、數學、外語等科目，學前教育階段有五大領域之分。分科教學人為割裂了兒童知識與經驗的完整性，不利于幼兒解決現實生活中的各種問題。因此，新一輪基礎教育改革倡導低齡階段的課程整合。在學前教育階段，課程游戲化、項目活動、STEM教育都屬于整合式教育。STEM教育的實施可以從兩個方面幫助幼兒獲得較為完整的經驗。

一方面，從科學教育內部整合的角度來看，幼兒園STEM教育有助于幼兒獲得完整的科學學習體驗與經驗。幼兒園STEM教育是科學、技術、工程、數學四個方面的整合教育。傳統的幼兒園科學教育分為自然科學教育與數學教育，割裂了自然科學與數學的聯系，導致很多幼兒園將科學窄化為科學實驗，將數學窄化為數數與計算。在傳統的科學教育體系下，幼兒園科學教育很少涉及技術與工程的思想，所以幼兒獲得的體驗是不徹底、零散的。STEM教育使幼兒能圍繞特定主題進行深入的探究，在探究過程中，幼兒為了解決問題而學習，他們的學習內容是自成體系、渾然一體的，他們收獲的是關于特定科學主題的相對系統性的、完整的經驗與體驗，而不再是人為割裂的經驗拼湊。

另一方面，從跨學科領域整合的角度來看，STEM教育有利于幼兒獲得完整的發展經驗。雖然單從內容上看，STEM教育中涉及的四個領域皆屬于科學領域，但從STEM教育中幼兒所應用的學習方式及所經歷學習過程來看，幼兒獲得的經驗卻涵蓋了其發展的所有方面。幼兒園STEM教育的開展源于幼兒生活中解決問題的需要，如幼兒想做一個“衣架”或一個存放快遞的“快遞柜”。為了解決這一問題，幼兒必然要用到特定的科學知識，即幼兒需要在生活經驗的基礎上形成關于“衣架”或“快遞柜”的圖式。此外，幼兒還需要具備使用工具進行制作、測量的能力。在STEM學習的整個過程中，幼兒需要用工程的思維對其要解決的問題進行整體規劃和設計，如他們要考慮：制作的“衣架”“快遞柜”是什么形狀、顏色，做好之后將要放在哪里，明確用什么材料進行制作，哪些幼兒參與這個制作過程，彼此如何分工，等等。規劃完成之后，在具體制作時，幼兒要進行協作，解決制作過程中可能出現的所有問題。因此，在整個STEM學習過程中，幼兒獲得的是完整的發展經驗，他們不僅要學會交往、學會對話、學會協商，還需要學會解決爭端，幼兒的語言能力、藝術表征的能力、情感與社會性、動作與運動技能方面都得到了發展。

(二)有利于幼兒元認知能力的發展

STEM學習是典型的基于問題的學習(PBL)。有研究指出，PBL教學通過創設問題情境、對問題進行分析討論以及自主學習和小組合作等方式，促進了幼兒元認知能力的全面發展。[7]具體來看，在幼兒STEM教育中，幼兒基于已有科學經驗發現要解決的新問題，并在工程思維的指引下，利用特定的數學能力與技術手段解決問題，在這個過程中，工程思維是幼兒STEM學習的主線，發揮了統率作用。也就是說，幼兒在整個STEM學習的過程中，往往需要用到工程思維進行系統規劃并解決問題。不管面對什么樣的問題，在第一個階段，幼兒都需要有清晰的意識，明確要解決的問題是什么，然后基于其發展水平作出相應的或清晰或模糊的規劃，即怎么做。如果涉及制作特定的產品，則需要繪制產品的草圖。在第二個階段，即實際解決問題的階段，在計劃與設計草圖之后，幼兒需要動手操作以解決問題。在這個過程中，幼兒會在教師的指導與幫助下，不斷有意無意地與自己最初的想法進行對比，或根據最初的計劃進行操作，或在碰到問題無法解決時進行調整，或推翻原有的方案重新規劃，這些都涉及幼兒的計劃與監控能力的發展，而計劃、監控、調節正是元認知發展的重要內容。在第三階段，重新調整方案之后，幼兒繼續按新的方案解決問題，或在制作類活動中完成特定產品的制作。在基于問題解決的STEM學習中，一方面，幼兒元認知能力的發展會影響或限制幼兒STEM學習的效果；另一方面，幼兒STEM教育的實施將不可避免地促進幼兒元認知能力的發展，這對于幼兒后續的學習與發展具有持續的重要意義。

(三)有利于培養幼兒的創造性思維

STEM教育旨在通過培養科技人才與創新型人才提升國家的競爭力。因此，STEM教育常與創客教育類同。有學者認為，STEM 教育與創客教育共同的現實基礎都是社會的廣泛參與，且其根本目標都是為了開展創新創業教育，即強調培養富有創造力的創新型人才，使之適應社會發展并服務于社會。[8]可見，無論是從STEM教育產生的背景，還是從其特定的實施結果來看，STEM教育模式都有培養創新型人才的功能與作用。而富有創造力的創新型人才的培養離不開早期創造性思維的養成。在STEM教育中，科學是關于“是什么”“為什么”的知識以及獲取知識的過程中伴隨的世界觀與態度。技術既包含使用工具，也包含掌握“怎么做”的方法與技巧。數學是有關數、量、形等關系的知識。工程思維是綜合運用科學知識、數學知識、技術工具進行設計、解決問題、制作產品的過程。[9]因此，工程思維是STEM教育中的關鍵環節。工程思維中最為核心的是設計意識。由于幼兒處于創造力敏感期，其設計常常是新穎的、獨特的、與眾不同的。只要教師在STEM教育中進行適當的引導，幼兒在日后的發展中會一直保持新穎、獨特的思維品質，其創造力就能不斷發展。基于此，有些國家直接將幼兒STEM教育定義為“基于學科融合的視角，以培養3—5歲孩子的創新思維和實踐能力為核心，依托新興技術設計游戲應用程序，以期在創建良好學習環境的基礎上，鼓勵幼兒進行科學、技術、工程和數學方面的實踐探索”[10]。可見，STEM教育對于幼兒創造性思維的培養是一種世界性共識。

(四)有利于促進幼兒的深度學習

深度學習是“在理解的基礎上，學習者能夠批判地學習新思想和事實，并將它們融入原有的認知結構中，能夠在眾多思想間進行聯系，并能夠將已有的知識遷移到新的情境中，做出決策和解決問題的學習”[11]。有學者認為，從學習性質看，深度學習源于學習者對未知的探索和對已知的驗證與運用，是一種包含復雜學習過程的高級學習階段。從學習過程看，深度學習的發生基于理解、面向問題解決，具有建構性學習特征。[12]可見，深度學習是基于問題的學習，是學習者借助理解而發生的主動學習，這種學習重視知識間的聯系和新知識的建構，很容易促成學習者的知識遷移，進而解決學習者最初所面臨的問題。

分析深度學習特征，其與STEM教育不謀而合。在幼兒園STEM教育模式下，幼兒的學習由特定的問題引發，其學習的整個過程都是基于問題的學習，為了解決所面臨的問題，幼兒需要主動調動所有已有的經驗，與同伴合作提出初步的規劃或設計。例如，大班幼兒要制作一個“快遞柜”時，他們首先需要利用已有的關于快遞柜的各種經驗，他們還需要協調已有經驗與現實可能性間的矛盾，如他們能獲取哪些材料制作“快遞柜”。如果幼兒只能用手邊類似于“紙箱”一類的廢舊材料去制作“快遞柜”，那么幼兒需要充分討論已有經驗如何遷移到制作活動中，進而形成初步的方案，即用什么來做、怎么做、具體的尺寸如何把握、怎么分工等。在這個過程中，圍繞要解決的問題，幼兒不僅需要主動喚起大量已有的科學經驗，還需要在工程思維的統領下，使用測量和其他技術手段努力地解決問題。經過一系列的個人建構與社會建構，幼兒不可避免地會經歷一些失敗，然后再重新協商、規劃，提出新的解決問題的方案，最終幼兒可以完成“快遞柜”的制作，解決遇到的問題。在這個過程中，幼兒的學習方式與深度學習的學習方式一致。

(五)有利于發展幼兒的學習品質

STEM教育有利于培養與發展幼兒的學習品質。幼兒的學習品質是在幼兒后天形成并不斷發展的，能激發、維持幼兒學習行為，始終表現在幼兒學習過程中，有助于幼兒獲得較高學習質量，并與幼兒的智力水平不呈現直接相關的、較為穩定的心理特質。幼兒的學習品質包括三個層面：一是動力性學習品質，包括好奇心、學習興趣，學習的主動性、持久性；二是過程性學習品質，包括學習策略、學習方式、學習習慣；三是結果性學習品質，包括學習遷移、反思與評價、深度學習。

在幼兒園STEM教育過程中，由于幼兒的學習是出于興趣的驅動而主動發生的基于問題的學習，且由于這種學習過程較為持久，故幼兒在STEM教育中學習的持久性往往較為突出。因此，幼兒在STEM的學習過程中表現出較高的動力性學習品質。在幼兒的STEM學習過程中，為了解決所面對的問題，幼兒需要不斷地在新的問題需要與舊有的經驗間進行聯系，尋找解決問題的策略，因此，往往既會用到復述策略，也會用到精加工策略，而幼兒有時會在教師的幫助下用思維導圖解決問題，也就是說幼兒有時還用到了組織策略。幼兒對解決問題的過程進行規劃、調整時還用到了元認知策略。在STEM學習中，幼兒的學習方式不是被動地聽教師講授，而是通過多感官并用，進行合作建構學習，這種學習方式與傳統的接受式學習相比，會給幼兒帶來較為持久的學習效果，也使幼兒表現出較高的過程性學習品質。需要強調的是，幼兒在解決問題時，盡管已經學會利用已有經驗做出初步的規劃，通過“做中學”來解決問題，以及在解決問題時遇到困難也能使用合適的“求助策略”，但他們在整個STEM學習過程中，很難一次性成功，不可避免地犯錯、走彎路，直到解決問題為止。在幼兒犯錯、走彎路時，他們勢必要對照其規劃對其結果進行評價與反思，甚至歸因，然后開始新一輪的探究。在這一過程中不僅幼兒的遷移能力得到提高，其評價與反思能力也會不斷得到鍛煉。因此，STEM教育就整個學習過程來看，幼兒表現出一定的結果性學習品質。也就是說，在整個STEM教育活動開展的過程中，幼兒各個層面的學習品質都得到極為明顯的促進與發展。STEM教育中對于幼兒學習品質的培養，也引起了當前幼兒教育中部分學者的重視，如有研究者強調：“早期STEM教育強調促進幼兒的主動探究，鼓勵幼兒運用所學知識創造性地解決問題，以此增強幼兒的學習興趣和內驅力，是培養幼兒學習品質的良好途徑。”[13]

總之，在兒童發展的早期推進STEM教育意義重大，不僅可以為國家培養創新型科技人才奠定基礎，還可以促進幼兒多方面的發展。盡管表面上看，STEM教育只涉及科學、技術、工程與數學四個領域的內容，但實質上，幼兒在早期的STEM學習中，所獲得的發展是多方面的。早期STEM教育不僅有助于幼兒獲得較完整的科學學習經驗，還有助于幼兒獲得完整的發展經驗；早期STEM教育在幼兒元認知能力發展、創造性思維發展、深度學習與學習品質培養方面，都有極為明顯的推動作用。明確幼兒STEM教育的意義，有助于廣大幼兒教師更好地理解當前世界各國推行STEM教育的原因，從而堅定推行STEM教育的決心，有效地提升我國STEM教育的整體水平。