淺析工程活動中促進幼兒比較權衡能力發展的支持策略

摘 要：工程教育在中國學前教育階段存在缺失，而工程思維中的比較權衡能力的培養也明顯缺失。文章通過說明在學前教育階段發展比較權衡能力的意義和可行性，分析了當前科技制作活動對于幼兒比較權衡能力培養存在的問題及對應策略。

關鍵詞：幼兒stem教育;工程思維;學科核心素養;比較權衡;評價

一、 研究背景

近年來，中國學前教育對stem教育開展了大量的實踐研究。由于各種因素的影響，在實踐中出現了許多片面化的教學理念，如：片面地將幼兒園領域綜合活動、主題活動等視作stem教育活動;片面認為制作活動就是工程活動，忽略了工程思維的發展等。

造成上述問題的主要原因，一是《3～6歲兒童學習與發展指南》沒有工程的相關子領域，教師在實踐中缺乏抓手;二是從事學前教育工作的教師多為文科背景，缺乏理工學科的本體性知識，難以區分工程的內容與教育價值。

可見，中國幼兒工程教育開展和工程思維培養存在較大缺失。

二、 概念界定

（一）工程活動

《漢典》對“工程”一詞的解釋為：“將自然科學的理論應用到具體工農業市生產部門中形成的各學科的總稱。”美國國家教育進步評估機構發布的《技術與工程素養框架》將工程定義為：“為滿足人類需求和愿望而系統、反復地設計對象、過程和系統的一種途徑。”

文章中的工程活動指的是幼兒為滿足自己的需求或愿望，系統、反復地設計、制作、試驗和改造事物的過程。

（二）比較權衡能力

權衡，即稱量物體輕重的器具。權，秤砣;衡，秤桿，衡器的通稱。司馬遷（漢代）在《史記》提到：“平權衡，正度量，調輕重。”比較權衡即意味著對事物的比較與測量。

中國2017版高中學科課程標準《通用技術學科核心素養》（2018）提到，“工程思維是以系統分析和比較權衡為核心的一種籌劃性思維。”包括“能運用系統分析的方法，針對某一具體技術領域的問題進行要素分析、方案構思及比較權衡;能領悟結構、流程、系統、控制基本思想和方法的實際運用，并能用其進行簡單的決策分析和性能評估”。

文章中的比較權衡能力是指構成工程思維的一種必要能力，即從多個方面對設計方案進行綜合的決策分析與性能評估的能力。

三、 文獻綜述

當前關于幼兒工程思維教育的研究較少，在中國知網上檢索主題詞“工程思維”，在其結果中檢索“幼兒”，得到7篇相關文章。

（一）關于工程思維的研究

趙輝、賀騰飛等提到“工程思維是在工程的設計、研究和實踐中形成的思維”。可見其將工程思維的形成來源拓展至項目的整個流程。然而，項目中的制作活動屬于技術領域，試驗活動屬于科學與數學領域，其中形成的思維內容必然含有其他領域的學科思維。因此，該研究未實現學科分離，使工程思維的定義模糊化。

董文俊設計的幼兒工程思維能力觀察評分表中，將幼兒的工程思維分為“參與問題界定、開發和測試潛在的解決方案和基于證據的推理交流解決方案”等三個能力維度，并以多個項目進行細化。從細化項目中可以發現，該評分表中系統分析的相關內容較為完善，但比較權衡的相關內容較多指向性能評估，包括“滿足用戶需求與否”“根據科學和數學證明方案正確性”和“闡明方案的局限性”，缺失“綜合除性能指標以外的其他要素，進行比較權衡”的相關內容。

（二）關于教育策略的研究

在教師支持層面，張璐提出教師應為幼兒提供創設適宜問題情境、提供適宜材料和適時提出啟發性問題等發展支架。但具體內容較為寬泛，如“材料的種類應盡可能豐富，包括主要材料和輔助材料等。材料的性質與功能應當豐富多樣，能在組合使用時發揮整體大于部分之和的效果。”未能凸顯幼兒工程學習的獨特性需求。

（三）關于活動設計的研究

李輝、吳丹丹在《美國幼兒園stem教育最新研究成果》中列舉了工程活動的六個階段，將工程活動《設計紙花籃》和藝術活動《折紙花籃》進行對比，闡明了工程活動與藝術活動間的聯系與轉換。

國內外當前對于幼兒工程思維培養的研究總體較少，雖然已有系統分析和指向性能的比較權衡的相關研究，但缺乏綜合性比較權衡的相關研究;已有工程活動設計、活動轉化和發展支架的相關研究，但內容較泛。

四、 學前幼兒發展比較權衡能力的意義與可行性

思維發展是一個由簡單到復雜的過程。工程思維中的比較權衡能力，體現的是思維的綜合性，即能從結構、流程、系統、控制等方面，對方案產品進行綜合的性能評估，又要結合效率、成本、環保等，反映人類社會追求的觀念要素，并對其進行綜合的決策分析。發展比較權衡能力，有利于幼兒學習全面系統地分析問題和選擇最優方案的方法。

《3～6歲兒童學習與發展指南》科學探究中的幼兒4～5歲的學習與發展目標提到“初步感知常用科技產品與自己生活的關系，知道科技產品有利也有弊。”可見幼兒具有進行辯證思考問題的能力基礎;大班數學活動《層級分類》作為經典領域活動，說明大班幼兒具備初步解決層級式、程序式問題的思維能力。因而在3～6歲學前幼兒階段發展比較權衡能力是可行的。

五、 科技制作活動中，促進幼兒比較權衡能力發展存在的問題

（一）性能指標缺乏

工程活動不等同于技術活動，兩者雖然都要借助科學的知識與方法，但工程活動是為了解決真實問題情景中人們對產品的功能或性能的需求，而技術活動則是研究如何將產品的功能或性能進行提升。兩者的差別在于工程活動中的設計造物要滿足特定的現實需要，有準確的性能指標，而技術活動則是研究提升產品性能的具體方法，沒有準確的性能指標。如“設計制作一個可以承重十本繪本的紙橋”就是工程活動，“承重十本繪本”是準確的性能指標;“設計制作一個紙橋，盡可能提高它的承重力”就是技術活動，“盡可能提升承重力”并不是準確的性能指標。當前較多的科技制作活動都不具備性能指標，屬于技術活動，并非工程活動。

（二）方案設計局限

當提出性能指標和工程任務后，作品本身使用的材料、結構、造型等要素是沒有限制的，因此可以產生多樣化的產品方案。只有出現多樣化的方案，才有進行比較權衡的必要，如果只是單一方案，也就沒有比較權衡的對象了。但現今較多的科技制作活動，基本都是幼兒參照教師提供的說明書、步驟圖或目標實物進行制作的，較少自主設計的成分，難以出現多樣化的方案以進行比較權衡。

（三）評價維度單一

要進行綜合的比較權衡，就需要有兩個以上的評價要素。但目前較多的科技制作活動都是以性能指標作為唯一的評價要素，來進行比較權衡的，其目的是為了找出影響產品功能或性能的結構要素和提升產品的功能或性能，并非在滿足性能指標的方案中根據其他觀念要素，找出相對最優方案。如福建省教師教育用書《領域活動指導》中的大班科學活動《風車》，教師組織幼兒分享的內容為：“你們的風車轉起來了嗎？你用了哪些材料？是什么原因影響它轉動呢？”

（四）觀念形成較被動

在科技制作活動中，教師能夠關注到幼兒存在材料浪費的現象，希望幫助幼兒樹立節約材料的意識，但教師較多是在幼兒制作過程中進行個別提醒，或提供現成的、處理過的材料，如剪成條狀的紙、剪成線段的繩子等，從而使幼兒在使用時，不至于過多浪費。但這些的做法，并沒有使幼兒自主形成節約材料的觀念，哪怕幼兒知道要節約材料，也不知道如何做才能節約材料，幼兒甚至會因為節約材料而導致作品的功能或性能不佳。

六、 工程活動中，促進兒比較權衡能力發展的支持策略

（一）以情景創設設置性能指標

教師要發展幼兒工程思維的比較權衡能力，首先要創設情景，設置一個有明確性能指標的工程任務。

這種情景創設，可以來源于幼兒在游戲或生活中產生的真實問題情景，如冬季幼兒在衣架上掛外套時，發現厚重的外套會滑落，進而提出任務：“設計制作一個不會使厚重的外套滑落的衣架”;也可以來源于教師創設的情景，如通過故事《小熊過橋》，結合自制玩教具小熊（可加重物），提出任務：“設計制作一個可以讓小熊穩穩站立不會倒塌的紙橋”。

（二）以開放態度支持多元方案

教師應以開放性的態度，支持幼兒運用已有經驗或獲取新經驗的方式產生多元的設計方案，并通過收集必要的材料工具，將設計方案轉化成多元的產品實物。

如自制防滑衣架時，幼兒將麻繩、防滑墊、毛巾布黏貼在衣架上，以提升衣架的防滑性能時，會產生多種不同的改造方案：有的幼兒會將整個衣架都貼上材料，而有的幼兒可能只會在衣架上方貼上材料;有的幼兒會在靠近衣領的衣架位置貼上材料，有的幼兒則會在靠近肩部的衣架位置貼上材料;有的幼兒會使用麻繩進行纏繞，有的幼兒則會組合使用麻繩和毛巾兩種不同的材料。教師要做的就是支持幼兒的不同方案，讓幼兒通過后期的試驗來證明方案的可行性，不能直接打斷幼兒明顯不合理的設計與制作行為。

（三）以試驗活動篩選合格方案

在試驗活動中，幼兒只需記錄不同的方案產品性能是否滿足性能指標即可，不必將每個方案產品的具體性能情況進行記錄或表征——當出現了滿足性能指標的多個方案產品時，才有必要結合成本、環保、效率其他的評價要素進行綜合的比較權衡，若方案產品未能滿足性能指標，也就沒必要進行綜合的比較權衡了。

如對不同防滑衣架進行試驗時，只需套上統一的厚重的外套進行嘗試，記錄是否會滑落即可;對不同紙橋的試驗，只需將小熊玩教具放到紙橋上進行觀察，記錄坍塌情況即可。這個過程，看似簡單，其實也蘊含了豐富的學習契機：如教師可以引導幼兒給不同的方案進行編碼再進行記錄，使記錄簡單明了，發展幼兒的觀測記錄能力;如放小熊到紙橋測試承重力時，有的幼兒可能會用力下壓，有的幼兒可能會拋，有的幼兒可能會放，教師可以組織幼兒討論準確試驗的方法，以提升試驗結果的科學性。

（四）以測量活動權衡最優方案

教師要引導幼兒對不同合格方案進行成本評價，以權衡出最優方案，可以借助測量活動，測算不同方案的材料使用情況，將其作為評價最優方案的依據。這樣既可以發展幼兒的測量能力和數據分析能力，又可以使幼兒在權衡最優方案的活動中，逐漸主動形成節約成本的環保觀念。

如制作防滑衣架活動中，幼兒通過試驗選出不會讓衣服滑落的成功衣架方案后，教師可以引導幼兒比一比“哪個衣架運用的防滑材料是最少的”，通過測量記錄不同成功衣架使用的麻繩長度、防滑墊塊數、毛巾布面積等情況，

從諸多方案中選出用材最少的最優的方案。

參考文獻：

[1]趙中建.美國中小學工程教育及技術與工程素養評估[J].全球教育展望，2016（12）：3-24.

[2]趙輝，賀騰飛，王全旺.STEM教育理念下幼兒基于項目學習的模式探究：以“制作滑輪喂鳥器”為例[J].內蒙古師范大學學報：教育科學版，2019（1）：63-68.

[3]董文俊.大班steam教育活動中幼兒工程思維發展的行動研究[D].上海：上海師范大學，2020.

[4]張璐.幼兒園stem教育中工程教育存在的問題及對策研究[J].幼兒教育：教育科學，2019（1、2）：12-13.

[5]李輝、吳丹丹.美國幼兒園stem教育最新研究成果[J].幼兒教育：教育科學，2019（1、2）：8-11.

作者簡介：陳旻，福建省廈門市，廈門康樂新村幼兒園。