探究、整合、遷移：基于深度學習的幼兒STEM教育活動構建研究

雷有光 史大勝 陳雅川 陳敏敏

摘要：發揮整合性學習對幼兒發展的重要價值是STEM教育的核心，也是當前早期STEM教育的重點和難點。作為學習科學研究的重要領域，深度學習強調深層理解、遷移運用和問題解決，將幼兒在STEM活動中的整合性學習從關注目標轉向了關注實現整合的學習過程、學習方式和學習行為，是實現STEM教育中探究、整合、遷移三個關鍵要素的核心。基于深度學習和STEM教育的內在關系，研究以幼兒深度學習發展的一般過程為依據，以“經驗發展”和“問題解決”為線索，從教師層、學習層、資源層三個層面構建了幼兒STEM教育活動的實施框架，呈現了幼兒在STEM活動中整合性學習的發展過程以及各要素和環節之間的交互關系，并為教師開展STEM教育活動提供了教學建議。

關鍵詞：幼兒;STEM教育;深度學習;活動構建

中圖分類號：G434

文獻標識碼：A

一、引言

“深度學習”的概念興起于人工智能中的機器學習研究，其核心是通過人工神經網絡的算法模擬實現對復雜問題和任務的處理。十幾年來，隨著認知神經科學、腦科學和學習科學的迅速發展， “深度學習”這種機器智能學習方法不斷引發教育研究者對“學”與“教”過程和本質的深刻反思并將其賦予了教育學的意義。深度學習強調在理解基礎上的遷移運用、問題解決和創造力發展，其理論成果與實踐教學的融合已成為當前教育研究重點關注的領域。

STEM最早是由美國國家科學基金會提出的教育理念，由于其強調跨學科整合的取向符合未來社會對卓越技術人才的培養需求而受到世界各國的重視。隨著《中國STEM教育2029行動計劃》的深入實施，早期STEM教育對幼兒發展的終身價值逐漸受到認可和肯定。在STEM活動中，有效支持幼兒的深度學習是實現STEM教育目標的核心和關鍵。本文從深度學習的視角分析幼兒STEM活動構建的關鍵環節和要素，為STEM教學活動的開展提供可供參考的實踐框架和理論依據。

二、深度學習與幼兒STEM教育

（一）深度學習研究概述

1.深度學習的概念與內涵

教育領域中的“深度學習”概念產生于20世紀70年代，研究者認為深度學習者具有復雜的加工策略、新舊知識經驗的有效聯結以及對文本意義的建構理解等特點，而與其對應的淺層學習者則更傾向于進行機械記憶和零散、碎片化的學習。其后的研究者從不同角度對深度學習的概念和內涵進行了探討，比較有代表性的如霍頓提出深度學習是通過分析、理解、決策和解決問題來進行學習的一種學習方式[1]。郭華認為深度學習是學生“獲得發展的有意義的學習過程”[2]。還有學者進一步指出深度學習應面向學生知識能力的遷移運用，表現為“學習者能夠將已學知識遷移到新的問題情境中，解決問題并作出決策”[3]。近年來研究者傾向于將深度學習視為學生發展的一種能力維度并嘗試將其整合到學生培養的目標框架中，如美國Hewlett基金會認為深度學習一種是學生適應未來社會挑戰必備的能力[4]。

雖然研究者從各個角度對“深度學習”進行了闡釋，但總體上深度學習的內涵可以歸納為以下幾方面：第一，深度學習是整合性的學習概念，不能從單一的學習視角分析和理解，深度學習既表現為一種學習方式和行為，也貫穿于學習的全過程并指向具體、可評價的學習結果;第二，深度學習關注學習者與學習對象的深度互動，強調對知識經驗的“加工”和“精煉”并在此基礎之上學習者個體的意義建構;第三，深度學習強調基于真實問題的解決實現學習者對知識經驗的整合、遷移和運用，在與具體、復雜的情境互動中實現高階思維的發展;第四，深度學習強調學習的“整體性”和“主動性”，它不僅包括復雜的認知活動，還包括態度、情感、動機的積極參與和學習行為的高度投入，學習者需要通過積極主動的學習品質實現對學習策略、學習行為的反思和調整。

2.幼兒的深度學習

隨著深度學習的影響力不斷擴展，相關研究也引起早期教育研究者的關注。馮曉霞認為幼兒的深度學習是“一種有意義的長效學習”[5]，還有學者從認知、動機、社會文化三個層面提出幼兒的深度學習是“在教師的引導下以解決問題為最終目標的有意義的學習過程”[6]。目前學前領域對深度學習的研究主要集中于兒童游戲，對幼兒深度學習的方式、過程、內容、機制以及在各領域學習中的表現特點等方面還亟待深入。

3-6歲幼兒的學習發展有其自身的規律，因此對其深度學習的探討必須置于對“幼兒學習”理解的整體框架之下進行，應從以下幾方面把握：一是幼兒學習的基本方式是“做中學”，因此幼兒的深度學習不是對知識的深度理解，而是對經驗的深層感知和體驗，是注重“思考”對幼兒獲取和運用經驗的重要作用，是從Hands-on（動手）到Minds-on（動腦）的過程;二是幼兒的學習是一個連續發展的整體，幼兒對經驗的深度學習是建立在淺層經驗的感知和體驗基礎上，不能割裂幼兒經驗發展的連續性和整體性。為了支持幼兒的深度學習，要更加重視幼兒淺層經驗發展的豐富性和適宜性，通過有效的支架幫助幼兒將淺層經驗轉化為深層理解;三是幼兒的學習是在生活中展開并進行的，適宜幼兒深度學習的內容應來源于真實的生活情境，通過深度學習幫助幼兒不斷加深對所處環境、社會和世界的深刻理解并產生積極的情感;四是幼兒的學習是通過探究和環境互動的過程，探究對幼兒深度學習的產生和發展發揮著關鍵作用，要通過高質量的探究支架幼兒的主動建構、經驗遷移和問題解決。

（二）幼兒STEM教育

1.幼兒STEM教育的價值取向和目標

由于STEM教育注重通過“理工科的意識、思維和能力為培養創新人才奠定基礎”[7]，因此迅速由一種教育理念發展成為創新的課程實踐。雖然“STEM”教育的提出帶有明顯的功利主義取向，但研究者認為“高級的STEM素養和技能建立在早期STEM教育的基礎之上”[8]。在實踐中，早期STEM教育兒童本位的價值取向愈加清晰和明顯：首先，早期STEM教育指向培養“完整兒童”，STEM活動為幼兒提供了一種有效進行跨領域經驗整合的途徑和方法，這種經驗的整合是幼兒作為學習主體全身心投入的學習過程，對幼兒的發展具有全面價值;其次，早期STEM教育指向回歸幼兒的真實生活，STEM活動注重通過真實生活中的問題隋境引發幼兒的好奇和探究，引導幼兒在問題的解決中感知生活、關注生活和研究生活，并最終理解STEM與日常生活的聯系;最后，早期STEM教育指向幼兒的終身發展，科學、技術、工程和數學四個領域為幼兒搭建了一個系統學習解決問題的經驗框架，幼兒在STEM活動中形成的主動學習的品質、堅韌的學習意志、強烈的學習動機、分析解決問題的思維習慣等能夠為幼兒今后的學習和發展提供持續的動力和支持。因此，幼兒STEM的教育目標是以早期STEM素養的培養和發展為核心，為幼兒在情感、動機、知識經驗和技能方面做好深入學習STEM的準備。

2.幼兒STEM教育活動的誤區與問題

雖然學界對幼兒STEM教育的重要性和必要性達成了共識，但在教育實踐中還存在不少誤區與問題，集中表現在：一是忽視了“整合”在STEM活動中的重要性，將STEM活動分解成相對獨立的主題活動，對幼兒在各個領域經驗的生成和整合缺乏設計和組織;二是缺乏整合活動開展的方法和途徑，將STEM的整合理解為活動的疊加或對事實、知識的簡單拼接，忽視了幼兒在STEM四個領域學習中經驗發展的內在一致性、連續性和遞進性;三是將STEM教育中的“工程”窄化為制作，用“畫畫”代替了“設計”，用“手工”代替“建造”，忽視了幼兒設計思維和方法的培養，沒有發揮“工程活動”整合幼兒經驗解決問題的重要作用;四是用固定的玩教具操作代替STEM教育活動，教師用自己創造出的問題代替幼兒生活中的問題，忽視培養幼兒在真實生活中發現、提出和研究問題的能力。以上問題的根本原因在于教師還不能準確把握幼兒STEM教育的本質和目標，在開展活動時也還缺乏清晰的線索指引和完整的框架思路。

（三）深度學習與幼兒STEM教育活動的內在聯系

作為一種聚焦于理解的學習，深度學習的本質在于促進和實現學習者知識經驗和能力的有效遷移，它與強調跨領域經驗整合的幼兒STEM教育活動存在天然的內生關系：首先，兩者對幼兒的發展價值具有內在一致性。幼兒STEM活動中強調基于探究的意義建構、通過設計的經驗整合、在問題解決中的能力遷移以及回顧反思中的策略調整等與深度學習對幼兒的發展具有一致的邏輯起點;其次，深度學習是幼兒在STEM活動中學習的重要特征。幼兒STEM活動的本質是跨領域整合性學習，STEM活動強調關注積極理解、經驗遷移和問題解決以及學習情感和行為的高投入，清晰地呈現出幼兒進行整合性學習的完整過程并體現出深度學習“知識的深層次掌握、高階能力的提升以及情感的升華”[9]的顯著特征;再次，深度學習是實現幼兒STEM活動目標的內在要求。幼兒在STEM活動中的探究、設計、建造、修正、改進是以幼兒的深度學習為基礎的，如果沒有幼兒比較、分析、驗證、反思等深層次認知活動的參與，沒有對觀察論證、設計測量、建構解釋等復雜操作技能的學習運用，STEM教育活動就會停留在在“淺層的整合”，難以實現對幼兒STEM素養的培養。

事實上，STEM是支持幼兒進行整合性學習的教育模式，也是促進幼兒深度學習的有效活動載體，兩者在幼兒的學習過程是相互融合的整體。從深度學習視角看待幼兒的STEM活動，能夠幫助教育者更深入、全面地理解STEM活動中幼兒整合性學習的動機、過程、結果以及特征表現，更多地從“為了理解而教”的角度系統思考STEM活動的設計、組織和實施。

三、基于深度學習的幼兒STEM教育活動構建的理論基礎

STEM教育和深度學習的內在耦合性在于都是以促進幼兒的“有效”學習為基點，雖然目前研究者大多從課程統合、經驗主義、建構主義等角度對STEM教育進行理論探討，但仍有必要回歸幼兒的“學習”，從學習理論的視角審視幼兒在STEM活動中的深度學習。

（一）情境學習理論

情境學習理論是在對知識本質研究的過程中形成的，它打破了知識是靜態概念和抽象事實的傳統觀念，提出知識具有情境性的重要論點。情境學習理論的核心有以下幾點：（1）學習和理解是在情境的實踐中發生的，只有當學習者在與情境的互動中通過自己的認知建構賦予知識意義學習才真正發生;（2）在熟悉的境脈中呈現學習內容，學習者會表現出更強烈的學習動機和熱情，也更傾向于產生新舊知識的意義聯結和對新知識的理解建構;（3）不同情境之間的學習遷移并不是自然發生的，遷移能力必須通過學習才能獲得。

情境學習理論揭示了情境與“知識”互動的重要性，幼兒的學習既需要在熟悉、具體的情境中展開，也需要情境對學習的持續支持。因此指向深度的教學活動首先要為幼兒建立能引發動機、喚醒經驗的學習環境和背景，然后通過具體的任務和問題隋境設計引發幼兒的觀察分析、調查研究，幫助幼兒在不斷的問題解決中整合信息、建構理解，逐步從“會學”走向“會用”。同時教師要關注和理解具體隋境中的幼兒學習，從自身的“講授”“告訴”轉向引導幼兒與情境積極互動，支持幼兒在情境中獲得自己的理解、形成具有個性化的學習方法和策略。

（二）體驗學習理論

1984年，美國心理學家大衛庫伯（David Kolb）從知識的學習過程角度提出了體驗學習理論，并以“體驗學習圈”[10]模型對其理論進行了闡釋。

庫伯認為學習是從體驗到知識的轉換創造過程。感知、觀察、注意等直接體驗或間接經驗引發了學習，然后學習者在反思的基礎上對新經驗分析、整理和歸類并進一步運用原有的認知結構思考和抽象，將經過反思的經驗概念化、理論化，形成更高層次、可表征和遷移的經驗，最后在新情境應用中對概念化的經驗檢驗、修正、調整并進入下一個學習循環。庫伯認為學習包含兩個基本維度，一是理解，即從“體驗”到“抽象”的概念化，二是轉換，即從內在反思到外在行動的轉換[11]。 “理解”和“轉換”表明了學習者對知識經驗的內部獲得機制，這兩個維度的兩級指向了學習者學習內化的過程和層次。

體驗學習理論的突出特點是強調學習不是結果，而是一種經驗持續發展的連續過程。幼兒在學習過程中通過不斷豐富對學習內容的體驗，逐步將具體體驗發展為抽象經驗，表現為對學習內容理解的不斷深化，同時學習過程中的體驗會引發幼兒的反省和思考并主動實踐驗證，表現為經驗的內化和遷移運用。體驗學習理論表明幼兒的深度學習是從“體驗反思—抽象檢驗—體驗反思”的循環過程， “體驗”是幼兒加深理解和遷移運用的基礎和橋梁，反思在引發幼兒與環境互動和與自我互動的過程中產生對事物的概念化認識并逐步形成抽象思維能力，對幼兒學習經驗的內化發揮著“催化”的作用。

（三）生成學習理論

生成學習理論是美國教育心理學家維特羅克提出的一種學習理論，其核心觀點是“學習是一種生成過程”[12]。生成過程一般包括對信息的注意和知覺、主動建構、意義生成三個階段。生成學習理論認為，學習活動包括了動機、注意、生成過程和創造過程四個要素，動機是學習者積極的態度和情緒狀態，注意是在學習情境中有意識的選擇知覺對象并提取相關的知識經驗。生成過程是學習的核心，學習者通過生成建構獲得對學習對象的深層次理解，而創造伴隨著生成，包括反思、抽象等一系列思維過程。

生成學習重視“學生形成自己的理解”和“個人消化的學習”[13]，是一種通過理解來學習，并最終得到有意義結果的學習。梅耶等總結了生成學習的“SOI模型”[14]，指出“生成”要經過對信息的選擇、組織和整合三種認知加工過程，最終才能形成融匯貫通的知識并存儲在長時記憶中用于解決實際問題。生成學習的教學設計以促進學習者的認知加工為目標，圍繞促進選擇、促進組織和促進整合三個方面展開。生成學習的重要意義在于揭示了有效的學習不僅由學習內容決定，還取決于學習者學習時的認知加工過程，也就是說只有當學習者積極主動地對學習內容進行個性化的加工和建構時，學習中的理解才會發生。

雖然三種學習理論從不同角度詮釋了學習及影響因素，但核心共同點是都強調了學習者在情境中的主動建構，學習情境為建構提供了背景和條件，影響著學習者建構的動機、投入和持續性。此外，學習理論還強調了建構需要與學習對象發生深度互動，這種深度互動是從體驗到經驗，從具體到抽象、從內化到運用的過程。近年來，學習科學重視“學習環境設計”和“理解性學習”研究，指出適宜的學習環境對學習者的動機和認知投入有顯著影響，有助于學習者深刻理解概念和知識。因此，為了支持幼兒在SIEM學習中的“建構”和“互動”，需要通過有效的活動設計引導幼兒與問題隋境的深度互動，引導幼兒在對有意義的學習任務的探究中獲得深刻理解。

四、基于深度學習的幼兒STEM教育活動構建

由于深度學習與幼兒STEM活動具有內在的本質聯系，因此在STEM教育活動中教師要以幼兒的經驗為核心，以引發、促進、實現幼兒的深度學習為主要路徑，將深度學習貫穿于SIEM活動的全過程。

（一）幼兒深度學習的過程模型

學習理論為理解深度學習提供了完整的理論框架和基礎，但還有必要進一步探討幼兒深度學習的發生發展過程，這是建構SIEM教育活動的重要基礎。

不少學者從發生機制的角度對深度學習過程進行了研究，比格斯（Biggs）認為，深度學習需要學習背景作為引發的起始條件，深度學習的過程是學習者對各種方法的掌握、運用，結果則是獲得深層意義理解的產出和效果。杜建梅等在對學習過程分析的基礎上，從學習交互的角度提出了遠程教育的深層學習框架[15]。該框架認為學習過程中各種要素的整合程度產生了不同的學習，學習過程的初級整合是對知識的表面理解;次級整合是通過練習獲得的技能發展，第三層次的整合是對知識的深入理解以及創造性的認知、運用的能力。只有第三層次的整合學習才是深度學習的狀態，而從表層理解上升為深層學習的關鍵在于獲得策略和方法支持。張立國通過對布魯姆的學習認知目標分類學和加涅教學模型的研究提出了深度學習的過程模型[16]。該模型對學習者已有知識經驗的激活、新知識經驗的個體建構和運用、元認知的反省調控三個關鍵要素及其相關關系進行了深入闡釋，增進了對深度學習的學習過程及其結果的認識。

在學習理論并借鑒深度學習過程已有研究成果的基礎上，根據3-6歲幼兒的發展水平和學習特點，筆者提出幼兒深度學習發展的—般過程（如圖1所示）。

幼兒深度學習一般過程的建構基于兩條基本的線索，一是問題探究，即幼兒在情境中對問題的好奇、感知、探究構成了幼兒深度學習的基本過程，這是可見、可觀察、可評價的“明線”，另一條是幼兒經驗的擴展、整合和建構，這是幼兒在問題解決過程中發展的“暗線”，這兩條線索相互交織影響，共同呈現了幼兒在深度學習中經驗的變化。該模型主要由三個模塊構成。

第一個模塊是“平等友愛的學習氛圍”，強調要轉變高結構高控制性的學習文化，營造尊重好奇、鼓勵探究，讓幼兒有安全感的學習氛圍，具體包括學習背景和問題情境兩個環節。學習背景是幼兒成長的生活和環境，構成了幼兒的經驗基礎，問題情境來源于幼兒的學習背景并最大限度地與幼兒生活經驗產生聯系。

第二個模塊是深度學習的過程，包括感知與激活、注意與聯系、擴展與整合、反思與重構四個步驟。作為刺激物呈現的情境會引發幼兒強烈的好奇心，幼兒通過看一看、摸一摸等多種感官獲得對情境的感知體驗，這種感知體驗會激活幼兒已有的生活經驗并對學習對象產生的學習興趣和動機。如果學習動機沒有維持，幼兒的興趣很快就會消退，因此要引導幼兒從情境感知轉向注意情境問題，這促使幼兒在明確問題的同時將先期激活的經驗與問題聯結，這是幼兒運用自己的經驗發現問題、分析問題和學習熱情持續發展的過程，為后續環節的學習提供了重要的情感和動機支持。第三個步驟是擴展和整合，幼兒在問題解決中通過探究發現獲取新經驗，新舊經驗相互聯系、互相影響并最終與原有認知結構整合，獲得新的經驗和理解。以問題為核心的高質量探究是實現整合的關鍵，在探究中幼兒感受到了事物的性質特點、發現了材料操作和方法使用的結果，從而加深了對問題的認識。深度學習重視反思在學習中的重要作用，強調通過反思促進學習者與學習內容的深度互動，實現元認知和高階思維能力的發展。因此要通過開放式問題引導幼兒邊探究邊反思，讓幼兒從多個角度回顧、思考探索的過程和解決問題的嘗試，完成經驗的意義建構和認知結構的“重裝”。

第三個模塊是實踐檢驗，這是幼兒將新經驗實際運用的驗證過程。在熟悉情境中對簡單問題和任務的處理表現為遷移，但熟悉的問題情境會讓幼兒產生情境綁定學習（Situated Learning），因此還要創設陌生情境中的復雜問題，用于檢驗幼兒的變式思維、學習策略、操作技能、學習品質等方面的發展情況。需要說明的是，幼兒深度學習過程模型中的各個環節不是單向發展的遞進關系，而是一個持續相互影響和作用的動態過程。

（二）基于深度學習的幼兒STEM教育活動的構建

目前STEM教育在幼兒園實施的活動模式主要有三種：一是主題教學模式，將一個STEM大主題分為科學、技術、工程和數學四個小主題開展活動，主題教學并不以問題解決為導向，四個主題的關系是并列的網狀結構，缺乏內在經驗的聯系和統整;二是工程教學模式，即以工程設計的基本流程為依據組織活動，如美國波士頓科學博物館開發的 “工程是基礎”（Engineering is Elementary，EIE）項目將幼兒的工程設計總結為“提問、想象、計劃、創造、改進”五個環節[17]。教師往往將工程教學模式的重點聚焦于設計和建模環節，對幼兒前期探究的經驗準備不夠充分，過多關注環節的完成，出現將STEM活動簡單化、模式化的傾向;三是項目教學（Project Approach）模式，項目教學因“針對幼兒感興趣的問題，為發現答案而進行深入探究”[18]的理念契合STEM活動的教育價值而被廣泛采用，STEM活動按項目教學的流程分為“開始項目一發展項目一結束項目”三階段，但教師在活動中常因為難以把握項目教學中“探究”和STEM活動“整合”的關系而影響了幼兒學習目標的達成。

雖然以上三種教學模式為STEM活動提供了實踐路徑，但教學模式的真實有效還取決于與學習內容和幼兒學習特征的有機融合。因此，幼兒STEM教學活動的設計要基于STEM教育的核心目標，回歸幼兒在STEM活動中學習的本體價值和本質特征，以幼兒的深度學習為邏輯起點，將幼兒深度學習的過程與STEM活動開展相融合，將深度學習促進幼兒高階思維、知識經驗的遷移運用與STEM活動的跨領域整合學習相融合，將深度學習指向深度理解、對復雜問題的解決與STEM活動中科學探究和工程建造活動相融合。

基于深度學習的幼兒STEM教學活動構建需要重點關注以下三個方面：

一是STEM教育的核心內容，強調教師對內容的理解?？茖W、技術、工程和數學是組成STEM的四個基本領域，但在教育活動中并非平行并列的關系?？茖W強調通過探究獲取經驗和知識，技術關注“做”的方法和工具使用，工程是探究的基礎上運用技術設計、建造和解決問題，數學是通過測量、計算解決科學、工程、技術使用中的具體問題。因此，幼兒的STEM教育活動要充分發揮“探究”豐富、拓展幼兒經驗的關鍵作用，STEM教育的核心內容應聚焦生命科學、物質科學、環境與空間科學等適宜幼兒探究的領域，具體的領域主題要來源于幼兒的真實生活。教師應圍繞核心內容展開學習教研，掌握不同領域內容的本質特征、關鍵概念、核心知識以及對幼兒發展的教育價值并將其與幼兒的經驗發展進行鏈接，即教師要對STEM教育的核心內容進行“先行研究”和“先行理解”。

二是STEM教育的關鍵環節，強調幼兒對經驗的整合。工程設計活動是幼兒整合科學、技術和數學經驗進行遷移運用和問題解決的中心環節，也是幼兒整合學習的關鍵，因此要特別重視工程活動學習任務的設計。教師要設置有難度梯次的任務幫幼兒逐步實現知識經驗的遷移，按照先良構后劣構、先簡單后復雜的順序呈現挑戰，從情境的創設、材料的多樣性、工具的選擇投放等多方面支持幼兒在工程活動中的設計、建模、測試、反思和優化，幫助幼兒在現實問題的解決中體驗并形成工程思維，進一步加深對科學、技術和數學經驗的認識和理解。

三是STEM教育中的幼兒理解，強調對幼兒STEM學習的特征、過程和行為表現的認識和掌握。理解和掌握幼兒的學習是教學設計的基礎，教師需要了解幼兒學習STEM的生活背景、經驗基礎、前概念和迷思概念，明確幼兒在探究關鍵概念及其發展的關鍵經驗，清楚幼兒在STEM學習中的重點和難點。還需要研究幼兒經驗整合的過程和方法，根據幼兒學習的不同發展水平提供有效的策略支持，有意識地通過方法支架將幼兒的學習引向深入，如“觀察”“比較”“分析”是三種不同的方法，在幼兒通過“觀察”感知了事物的特征后，教師就要及時引導幼兒用“比較”發現事物特征的差異，并運用“分析”進一步思考差異產生的原因。

基于以上分析，根據幼兒深度學習的一般過程、STEM教育的目標和內容特征，在借鑒工程教學和項目教學模式的基礎上，筆者從深度學習的角度對幼兒SIEM教育活動進行了設計和構建，如圖2所示。

基于深度學習的幼兒STEM教育活動需要從教師的支架作用、幼兒的學習活動、幼兒園提供的學習資源三個層面整體思考，教師層、學習層和資源層圍繞“問題解決”和“經驗發展”兩條基本線索，以幼兒深度學習的發生發展過程為核心互相作用和影響，共同構成支持幼兒STEM學習的互動系統。

教師支架對幼兒的深度學習和STEM學習目標的達成發揮著關鍵作用，這集中體現在先行研究、高質量互動和反饋評價三個方面。先行研究指向學習內容和幼兒理解，即教師對即將開展STEM主題涉及的教育價值、核心知識、關鍵概念進行研究和掌握，以便于為幼兒在探究過程中經驗的概念化提供支持，如在開展“橋”的STEM活動前，教師需要對橋的種類、作用、結構、跨度、長度、材料及相關性等核心知識進行研究，同時教師還要熟悉該主題內容在幼兒生活中的場景，分析幼兒已有的知識經驗，確定幼兒的經驗發展目標并預設幼兒在探究中的重點、難點和可能需要支架的環節。教師先行研究的程度往往決定了幼兒探究和理解的深度，如教師在先行研究中忽略了橋的類型、結構與環境之間的關系，就難以引導幼兒在探究中關注環境、地勢、水位等要素的影響，設計和建造就會脫離真實環境變得“單一”和“孤立”。筆者在調研中發現，教師往往忽視先行研究的重要性，這應引起關注和重視。同時，高質量互動和評價反饋也是教師發揮支架作用的重要環節，兩者貫穿于幼兒STEM學習的全過程。高質量互動主要表現為教師主動地與幼兒建立聯系，關注幼兒的學習過程和行為表現，能分析和判斷情境中幼兒的需求并通過開放性應答、積極鼓勵等策略拓展幼兒的學習。反饋評價包括過程性評價、總結性評價和即時反饋，其核心是教師要掌握幼兒的學習狀態和經驗變化并有針對性地提供支架。過程和總結性評價要求教師在明確幼兒學習目標的基礎上運用作品抽樣、聚焦觀察等多種方式分析幼兒的深度學習情況和經驗發展水平。同時隨著STEM活動的深入，教師通過即時反饋不斷促進幼兒積極思考，引導幼兒向遷移運用和問題解決邁進。

學習層是幼兒經歷STEM學習的完整過程，也是幼兒的學習經驗由淺到深、層層推進的過程，具體包括啟動準備、調查探究、設計建造、延伸應用四個階段。作為STEM活動的起始階段，啟動準備要通過問題情境的設計和呈現激活幼兒的興趣、好奇心，引發幼兒的注意和已有經驗的聯系。教師要引導幼兒在交流中充分展現問題和已有的知識經驗，教師收集問題、和幼兒制作“問題墻”和“問題網”并共同討論確定“最想研究的問題”，同時教師要分析幼兒“已經知道了什么”，即確定幼兒的經驗起點和下一階段探究的重點。 “調查探究”是幼兒圍繞問題深入研究、加深理解和擴展經驗的過程，對設計建造有著直接影響。這一階段主要引導幼兒通過科學探究的方法復演科學家探索、發現和認識的過程。在調查探究的過程中，教師需要及時掌握幼兒關鍵經驗和關鍵概念的探究水平，判斷幼兒新經驗的發展是否充分，能否支持下一階段的工程建造學習。 “設計建造”是幼兒整合性學習的核心階段，幼兒需要將調查探究獲得的新經驗和對問題的整體理解在工程建造中遷移運用，檢驗問題解決的效果。 “初步設計—模型制作一測試驗證—討論反思—再次設計—驗證優化”的環節體現了工程設計迭代性的本質特征，并且為幼兒形成可能的最佳問題解決方案提供了路徑，幼兒在遵循設計過程進行嘗試建造時逐步形成解決問題的能力和邏輯，并最終形成寶貴的思維品質。 “延伸應用”階段是讓幼兒在新的問題情境中重復運用科學探究和工程設計的流程方法探究和解決問題。如在完成“港珠澳大橋”的STEM設計建造后引導幼兒探究人行天橋、鐵路橋等其他類型的橋，進一步豐富和鞏固幼兒的學習經驗，此外還要引導幼兒逐步認識到“橋”的設計建造本質是人類應對交通障礙的一套解決方案，為幼兒創設涉及交通障礙的復雜問題情境，鼓勵幼兒繼續積極探究、嘗試解決。

學習資源作為有效的學習輔助工具，對幼兒在STEM活動中的深度學習具有重要影響。學習資源主要在知識、工具和策略三個方面發揮作用，具體表現為設置科學探究、工程設計和創意表達三個以功能區分的空間，各空間集中呈現STEM各領域要素，提供工具、材料、模型供幼兒感知、體驗和操作。如幼兒在設計建造完成后為展示成果可以在創意表達中心進行故事創編、戲劇表演、布展設計、舞臺搭建等一系列延伸活動，該空間要圍繞創意和表達提供豐富的藝術元素和讀寫環境，將幼兒的STEM學習經驗進一步向STEAM（STEM+藝術）和STREAM（STEM+藝術+讀寫）延伸。

五、指向深度學習的幼兒STEM活動實施建議

從復雜理論的視角看，幼兒的STEM活動實質上是一個由多成員、多變量、多維度、復雜關系和復雜耦合構成的復雜學習系統[19]。在這個學習系統中，雖然時間、空間、學習背景、學習內容、個體特征等各要素等都在對幼兒的學習發生影響，但教師的作用和價值在于提供高質量的支架促進幼兒的深度學習。因此，教師的“深度教學”對幼兒的深度學習和STEM教育目標的實現發揮著關鍵作用，根據筆者在調研中發現的問題，提出以下建議供教學工作者參考。

從關注“如何教”轉向關注幼兒“如何學”。STEM活動的整合性特征要求充分尊重和發揮幼兒學習的主體性和主動性，強調幼兒在學習過程中的高度參與和高度投入，因此教師要把幼兒“學”的邏輯作為活動設計和組織的基本依據，在進行STEM活動的設計時必須考慮幼兒學習的過程和方法。教師要圍繞幼兒的深度學習如何發生、如何維持和發展、如何產生有意義的結果等核心問題思考STEM活動的目標設計、問題情境、調查探究和設計建造，把科學、技術、工程、數學等領域對幼兒發展的獨特價值與深度學習指向高階思維和遷移運用能力的目標有效融合。

重視對幼兒STEM學習任務的整體思考和設計。深度學習認為知識經驗必須在一個整體的知識框架中才易于理解和提取，而產生碎片化、零散和孤立的知識經驗的學習是無效或低效的學習。在STEM教育活動中，教師需要從幼兒經驗發展的整體性、學習內容的整體性和教師支架的整體性三個角度對STEM的學習目標和任務進行設計和考慮，支持幼兒在問題探究和遷移運用中形成組織化、體系化、概念化的整體性經驗。教師要特別重視多維表征對幼兒整體性經驗建構的重要作用，要引導幼兒通過肢體手勢、實物、繪畫、口頭和書面語言等多種表征方式在記錄問題、制定計劃、討論交流、設計修正、成果展示等環節表達對研究問題的認識和經驗，幫助幼兒從具體表征逐步過渡到抽象表征，形成對學習主題的整體理解。

運用學習科學的教學策略支持幼兒在STEM活動中的深度學習。學習科學經過對人類學習的科學知識和最新研究成果的系統梳理，總結出促進有效學習最重要的三項教學策略：教師必須抽取學生的前擁理解（前概念）并提供建構或挑戰;教師必須在深度研究的基礎上有深度地進行教學;教師必須在課程中關注和重視元認知的教學[20]。在STEM活動中，這三項教學策略的有效運用對促進幼兒的深度學習極具價值：首先，教師必須在學習情境中充分暴露并激活幼兒已有的知識經驗，在掌握幼兒已有經驗的基礎上確定幼兒的學習內容和發展目標，這是確定幼兒的學習起點，成為有“準備”的教師的前提;其次，教師必須要確定STEM主題學習內容中的關鍵概念和關鍵經驗，通過對關鍵概念的深度探究，幫助幼兒在主題的概念框架情境中理解事實、建構經驗、遷移運用。最后，教師要有意識地通過交流分享、總結討論等方式培養幼兒反思、計劃和記錄的的能力，幫助幼兒逐步學會有意識地回顧自己的學習過程和行為，并最終形成終身受益的思維品質和習慣。

六、結語

“深度學習”既是實現STEM教育目標的條件和保障，其本身也是STEM教育內在價值的重要體現。 “深度學習”有助于我們進一步厘清STEM教育活動強調“探究”、 “整合”、 “遷移”的本質和意義，從幼兒學習的過程、行為、方式等多個角度思考STEM教育的目標設計和各個環節活動的組織開展，還有助于教育者進一步從高階思維、經驗遷移和問題解決的角度明確幼兒在STEM活動中學習和發展的重點。本研究探討STEM教育和深度學習內在聯系的基礎上提出了幼兒深度學習的過程模型并對幼兒STEM教育活動的實施開展進行了初步的構建。這項研究還需要大量實踐案例的豐富和完善，下一步將通過循證研究進行檢驗和驗證。

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[20]約翰.D.布蘭思福特等.人是如何學習的：大腦、心理、經驗及學校[M].上海：華東師范大學出社.2013.

作者簡介：

雷有光：講師，博士，研究方向為幼兒學習與發展、幼兒科學教育、早期STEM教育、幼兒園課程開發。

史大勝：教授，博士生導師，研究方向為民族幼兒教育、比較學前教育。

陳雅川：副教授，博士，研究方向為比較學前教育學、幼兒園教師專業發展。

陳敏敏：幼兒園高級教師，研究方向為早期STEM教育、幼兒園課程建設。