基于STEM理念的幼兒園科學探究室活動組織與實施研究

朱毅誠

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）的簡稱。STEM教育，于20世紀80年代興起于美國，它通過科學、技術、工程以及數學的有效結合，充分培養幼兒的科學素養。STEM教育強調問題的真實性、生活化，并側重體驗和探究過程。

功能室活動是幼兒園一日生活活動中不可或缺的一部分，是幼兒園教育活動中的重要組成部分。近年來，STEM教育多次被教育部以及中國教育科學研究院所提及。隨著STEM教育在幼兒園教學活動中的融入與發展，筆者將以本園科學探究室活動作為研究的藍本，通過訪談以及活動案例分析，結合一線教學情況，總結出STEM理念下幼兒園科學探究室活動組織與實施的策略，為幼兒園教育活動融入STEM理念的組織與實施提供一定的參考價值。

一、問題的提出

2016年，教育部頒布《教育信息化“十三五”規劃》以及2017年《中國STEM教育白皮書》，標志著STEM教育已經得到國家層面的重視。

張俊教授在《幼兒園科學教育》中提到幼兒園STEM教育的三大教學模式，即基于項目的STEM學習、基于生活的STEM學習和基于游戲的STEM學習。郝和平教授在辛辛那提大學莫牧教授提出的實施STEM教育的四個途徑和方法的基礎上提出：建立STEM學習中心，在日常教育活動中、戶外活動中及在項目活動中開展STEM教育。科學室是幼兒園實施科學教育活動的主要場所之一，也是STEM學習中心其中一個重點區域。科學室不同于班級科學區或科學角，它同時也是幼兒以自主學習為主的空間更大的科學活動場所。如何結合STEM教育理念，更好地開展科學室活動，是幼兒園教育亟待探討的一項重要課題。

二、研究方法與過程

（一）研究方法

通過對本園STEM理念下科學探究室活動進行非參與式的觀察，觀察方式為對每周的功能室活動進行抽樣觀察，為期兩個月。以科學探究室的專科教師（以下簡稱A教師）作為訪談對象，旨在解決教學活動中遇到的實際問題進而改進教學狀況，提高教師對STEM理念與科學探究室活動的整合能力。

（二）研究過程

在園領導的支持下，本研究選取科學探究室活動進行觀察與分析，通過課例錄像和敘事記錄的方式對案例進行研究，或是采用半結構式的方式與受訪者A教師進行面對面的深度交流，最后整理成文稿。

三、研究結果與討論

（一）教師對STEM教育理念理解不透徹

通過對不同活動案例進行分析以及對專科教師的訪談發現，部分教師對STEM理念認識不透徹。如A教師認為“STEM探究活動以及科學室活動的內容大致上是一致的，只是在探究形式上有所不同”，該教師的本科專業為化學專業，但沒有接受過STEM教育理念的相關培訓。A教師對STEM教育理念把握不準，造成對課程內容選取方面有所偏差，在課程內容選擇上與STEM教育理念有所偏離。

（二）課程內容結構單一

筆者在研究中發現，該教師對課程內容結構上的把握參差不齊。A教師認為：“科學室加入STEM理念即是在S和T的后面加入E、M，將科學探究式賦予更多的可能性。”這導致A教師在活動中的內容結構只涉及到某一領域，或以某一領域作為重點目標。

如在分類活動“幫物品找好朋友”中，A教師只以科學領域作為本次活動的目標內容，把對貝殼的科學認知、生活特性等作為活動的重點難點。因此在活動中幼兒只得到科學領域方面的發展，而忽視了幼兒在其他領域的發展。教師應對課程內容的結構進行整合，因為各領域并非割裂而是有機統一的。

（三）工程思維缺乏有效引導

通過對案例進行分析，教師在組織活動的過程中，缺乏對幼兒進行工程思維的有效引導。以活動“紙橋承重”為例，教師在活動中只對紙橋的搭建類型和搭建方法及過程進行重點指導，沒有對工程設計、制作、總結反思、修改、再制作等一系列的過程進行有效的引導。A教師認為：“工程思維貫穿在科學探究活動的過程中，從開始階段到結束階段都滲透著工程思維。”工程思維需在活動過程中進行跨學科整合，重視整個循環過程，從而形成螺旋式上升型的經驗積累以及學習過程。很明顯，A教師并沒有將工程思維的培養放在該功能室活動的重點指導上。

四、基于STEM理念的幼兒園科學探究室活動組織與實施策略

（一）以“主題項目式”探究作為抓手

早期STEM教育是培養幼兒學習品質的良好途徑，教師應運用合理分組、學習活動項目化等策略來實施早期STEM教育，并在實施過程中注意為幼兒提供適宜的支架，充分發揮教師作為引導者、合作者與支持者的角色功能。STEM教育活動與項目活動都是以幼兒興趣為課程設計的出發點，探究的內容豐富多彩，強調以問題導向為基礎，結合科學、技術、工程與數學四個方面開展的整合性教育。

以科學探究式活動為例，教師在制訂本學期課程計劃時，可根據大主題以及小主題相結合的方式來制訂。比如本學年第一學期，以“變化”作為大主題，包括物質、人類、植物等小主題作為活動具體開展的主題。活動的具體內容也要以幼兒的探究水平及本園幼兒生活經驗為基礎而制訂。而在具體小主題方面，如在“幫物品找好朋友”活動中，幼兒可從掌握簡單的、維度較少的分類方法逐漸過渡到掌握復雜多維的分類方法。幼兒園STEM教育的每一節活動都應以層層遞進的方式，隨著主題的深入而變化。

但是，STEM的主題式探究與傳統意義上的主題教學以及項目研究又有一定的差別。STEM的主題式探究強調以問題作為導向，關注幼兒已有生活經驗，強調在實踐中發現問題并運用技術以及數學工具解決問題，形成“問題——想象——計劃——創造——反思——改善”的工程思維鏈。因此，幼兒園在設計功能室課程內容時需因地制宜，以“主題式探究”作為課程建構的藍本。

（二）課程內容生活化、真實化

《幼兒園科學教育》一書中提到，幼兒園STEM教育是基于生活的STEM學習。早期STEM教育的學科融合、真實情境與問題導向，能夠有效地激發幼兒的學習主動性和學習興趣。基于STEM教育的幼兒園科學教育應以核心素養與真實境遇的相互交織為根本路徑，讓幼兒在真實的、契合幼兒生活場景的情境下進行活動。

以科學探究室活動“葉子的秘密”為例，最初的課程設計是教師找來一些種類相同的葉子讓幼兒在室內進行觀察和表征，之后讓幼兒進行分享、總結葉子的基本特征。而基于STEM理念的科學探究活動應該將課程內容建立在幼兒真實的生活上。如探究葉子的外形和特征，首先教師需摒棄傳統的教學模式，讓幼兒在大自然的環境中就地取材，摘取自己想要觀察的葉子并將其帶回科學探究室進行觀察。而教師選取一些周遭環境未曾出現的研究對象讓幼兒進行觀察與研究，這樣“有目的”的引導違背了真實性以及生活化的原則，使得STEM理念下的幼兒園科學探究室活動就如無源之水，無本之木。

（三）以“S-T-E-M”為切入點，提高整合性

眾所周知，STEM教育包含四個方面的內容。但STEM教育不應是簡單的“S+T+E+M”的教育，而是將這四個方面或是四個領域的內容有意識地進行有機整合，融于一體。即：科學是關于物質世界的知識，也是獲取知識的過程與方法以及對待物質世界的態度與情感；技術是改造物質世界的手段或活動；工程是運用科學知識和技術手段進行分析、設計、解決問題、制作產品的一種規劃與過程；數學則是關于數、量、形、時間、空間等關系的認識。從中可以看出，科學回答的是“是什么”和“為什么”，技術回答的是“做什么”和“怎樣做”，科學提供物化的可能，技術提供物化的現實；科學是發現，技術是發明；科學是創造知識的研究，技術是綜合利用知識于需要的研究。

教師在設計功能室活動時，應考慮到以上四個領域的內容不僅僅是四個學科相加，而是整合。以“消失的物質”活動設計為例，首先教師選取了幼兒生活中幾種常見物質作為實驗的對象，投放了有關“溶解”與“溶液”的科學啟蒙書籍，以供幼兒閱讀與參考，給幼兒提供了各類實驗工具，引導幼兒認識實驗工具，了解操作方法，提高實驗的科學性。在活動過程中，幼兒進行實驗前的猜想，并在實驗后驗證自己的猜想是否與實驗結果一致，從而初步形成“設計、猜想——實施——驗證、總結反思——再實施”的螺旋式上升的工程思維，通過在記錄表上記錄實驗情況，滲透數學統計的概念，讓幼兒更清晰地對實驗結果進行認知。

STEM教育不僅僅是“1+1+1+1=4”的結果，更多的是讓幼兒在活動中充分運用綜合思維，將資源進行整合，從而不斷提高幼兒學習積極性，提升活動的有效性。

（四）以工程思維貫穿教學過程

《3—6歲兒童學習與發展指南》指出：幼兒的學習方式是通過直接感知、實際操作和親身體驗去模仿、感知、探究的，是在“做中學”“玩中學”“生活中學”，不斷積累經驗，逐步形成自己的理解與認識。木工室活動正好符合幼兒這種學習方式。在木工室活動中，幼兒感知和體驗了優秀的傳統木工文化，培養了技術素養和工程創造，提升了幼兒解決問題和跨學科整合的能力，幼兒的計劃性、創造力、想象力、工程思維、設計制作能力等都得到了提升，達到了“做中學”“玩中學”的目的。

以活動“紙橋承重”為例，在導入部分，教師利用多媒體課件引起幼兒對橋梁探索的興趣，對各種類型和結構的橋梁進行科學認知，讓幼兒了解不同類型的橋梁有不同的承載能力。在活動開始階段，幼兒根據自己的想法設計紙橋的造型。在動手操作的過程中，幼兒制作的紙橋往往與開始時的設計有一定的偏差，但幼兒在不斷嘗試的過程中對設計進行調整、修改，并再次制作。完成制作后，幼兒往往擁有成功的自豪感并樂于與他人進行分享，教師可與幼兒一同進行總結與回顧，分析紙橋的結構與承重之間的關系，并將幼兒在探究過程中存在的問題以及亮點進行歸納梳理。幼兒在進行科學探究的過程中，如果操作的內容綜合性較強，或是需要合作的內容，一次的活動時間往往是不夠的。在活動結束后，教師可設立“未完成作品區”，用來放置幼兒未完成的作品，留作幼兒下一次活動的制作延續，既有助于幼兒進行經驗的累積，也為幼兒對自身作品進行“總結——反思——再實施”做了鋪墊，形成螺旋式上升型的經驗積累以及學習過程。

STEM教育強調通過以工程為核心的設計和制造活動，解決生活中真實的、有意義的問題。教師應將“科學”與“技術”有機地結合在一起，為其可能性以及現實性提供實踐平臺，通過“設計——改進——再設計”的方式不斷優化項目，從而改變幼兒解決問題的思維方式以及實踐模式。

綜上所述，基于STEM理念下的幼兒園科學探究室活動應以“主題項目式”作為探究大框架，選取貼近幼兒生活的內容，并與當地氣候、文化特色、地理環境、區位優勢相結合，符合真實性與可操作性。教師在構建具體活動時應用綜合性思維去看待課程，積極整合并運用多方面資源，如社區資源、新型網絡技術手段等，讓幼兒在具有工程思維的環境中不斷地進行實踐，從而解決生活以及游戲中遇到的實際問題。

（責任編輯：郭凱云）