基于工程思維培養(yǎng)的幼兒園木工區(qū)活動(dòng)組織與實(shí)施研究

謝曉鵬 朱毅誠

STEM教育包含科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technolo？ gy）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四個(gè)學(xué)科，除工程學(xué)科以外，其余三個(gè)學(xué)科在學(xué)前教育課程中早已存在，其在早期兒童教育中的重要作用已有大量的理論研究和實(shí)證研究。相比之下，對(duì)于工程教育是什么、如何把工程教育融入幼兒園教育等相關(guān)研究較為缺乏[1]。近年來，隨著STEM教育的不斷發(fā)展，工程教育開始受到學(xué)前教育研究者的關(guān)注。工程思維是工程教育中的一個(gè)新的探究領(lǐng)域，特別是幼兒的探索、求知和創(chuàng)造性行為與其工程思維的發(fā)展有著緊密聯(lián)系。幼兒天生對(duì)木頭這種自然材料以及敲敲打打有著強(qiáng)烈的好奇心，木工區(qū)活動(dòng)能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)、研究和實(shí)踐相結(jié)合，是培養(yǎng)幼兒工程思維的理想載體。目前已有的相關(guān)研究更多地聚焦于木工區(qū)活動(dòng)的價(jià)值，強(qiáng)調(diào)木工區(qū)活動(dòng)能夠發(fā)展幼兒的動(dòng)手能力、解決問題的能力、合作能力及安全意識(shí)等，對(duì)于木工區(qū)活動(dòng)能夠促進(jìn)幼兒工程思維發(fā)展的相關(guān)研究較少。鑒于此，本研究通過對(duì)兩個(gè)班級(jí)的木工區(qū)活動(dòng)進(jìn)行非參與式觀察以及對(duì)教師進(jìn)行深度訪談，分析教師在組織與開展木工區(qū)活動(dòng)中可能存在的問題，并提出培養(yǎng)幼兒工程思維的木工區(qū)活動(dòng)組織與實(shí)施路徑，以期為幼兒園科學(xué)開展木工區(qū)活動(dòng)提供借鑒。

一、研究設(shè)計(jì)

（一）研究對(duì)象

本研究選取某省一級(jí)公立幼兒園，該園采用混齡編班模式。研究場域是該園兩個(gè)班級(jí)的木工區(qū)，研究對(duì)象是這兩個(gè)班級(jí)的帶班教師和幼兒。其中，帶班教師分別為A教師和B教師，幼兒共77名（男孩36名，女孩41名）。

（二）研究方法

本研究采用非參與式觀察法和訪談法。筆者以旁觀者的身份進(jìn)入研究現(xiàn)場，對(duì)幼兒在木工區(qū)的活動(dòng)表現(xiàn)和教師的指導(dǎo)策略進(jìn)行觀察記錄，并填寫在觀察記錄表中。觀察記錄表主要包括幼兒的姓名、性別、班級(jí)、年齡、觀察日期、幼兒行為表現(xiàn)、教師指導(dǎo)策略等，觀察時(shí)間是每周三、周四的區(qū)域活動(dòng)時(shí)間，為期兩個(gè)月。采用半結(jié)構(gòu)式訪談，筆者與A教師和B教師進(jìn)行面對(duì)面的深度交流，主要圍繞教師對(duì)工程思維的理解、教師如何組織木工區(qū)活動(dòng)、如何指導(dǎo)幼兒等問題展開。

（三）資料整理

筆者收集并整理幼兒的木工作品、觀察記錄表、活動(dòng)的錄像或照片、訪談內(nèi)容稿及其錄音等資料，通過歸納、比較、分析、總結(jié)的方式得出研究結(jié)果。

二、研究結(jié)果與分析

（一）教師對(duì)幼兒工程思維認(rèn)識(shí)不足

研究發(fā)現(xiàn)，教師認(rèn)為幼兒具有工程思維，也肯定了在幼兒園階段發(fā)展幼兒工程思維是有必要的，但是教師對(duì)于幼兒工程思維的認(rèn)知比較模糊，具體表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：第一，對(duì)幼兒工程思維的理解不到位。如A教師認(rèn)為“工程思維就是像工程師一樣，先有一個(gè)目標(biāo)或問題，然后形成初步的想法，再根據(jù)問題去解決問題，還有后續(xù)的一些步驟。”B教師則認(rèn)為“工程思維就是開展一系列的活動(dòng)，從開頭、過程再到最后的結(jié)果，應(yīng)該包括很多內(nèi)容，不只是單一的學(xué)科內(nèi)容?！钡诙瑢?duì)木工區(qū)活動(dòng)中蘊(yùn)含的幼兒工程思維認(rèn)識(shí)較為泛化。A教師和B教師均認(rèn)為，木工區(qū)活動(dòng)的過程全都蘊(yùn)含了幼兒工程思維。由于對(duì)幼兒工程思維認(rèn)識(shí)不足，筆者在觀察教師組織木工區(qū)活動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)教師在操作技能以及安全指導(dǎo)上的比重達(dá)一半以上。這種指導(dǎo)重點(diǎn)的傾斜容易讓教師走向技術(shù)主義取向、安全主義取向，錯(cuò)失了很多發(fā)展幼兒工程思維的契機(jī)。

（二）木工區(qū)活動(dòng)形式簡單化

筆者通過現(xiàn)場觀察兩個(gè)班級(jí)的木工區(qū)活動(dòng)，并結(jié)合教師的訪談結(jié)果，發(fā)現(xiàn)木工區(qū)的活動(dòng)形式存在簡單化傾向。如B教師認(rèn)為“小班組幼兒的操作經(jīng)驗(yàn)較少，我會(huì)提供一些小任務(wù)讓他們在區(qū)域中操作，幫助他們掌握一些基礎(chǔ)技能。中大班組幼兒的合作性活動(dòng)較多，我會(huì)引導(dǎo)他們根據(jù)主題進(jìn)行討論、設(shè)計(jì)、操作，或者繼續(xù)操作未完成的作品?！贝送猓P者還發(fā)現(xiàn)，雖然教師會(huì)依據(jù)不同年齡段幼兒的動(dòng)作發(fā)展水平引導(dǎo)他們進(jìn)行小組合作，但是小組成員之間各自制作木工作品的現(xiàn)象較多，作品架上呈現(xiàn)的也是整齊劃一的木工作品或者是未完工的作品。究其原因，是因?yàn)榻處熑狈?duì)木工區(qū)活動(dòng)的良好組織和規(guī)劃。這種零散的、碎片化的活動(dòng)看似風(fēng)風(fēng)火火，幼兒忙忙碌碌，卻容易變成完成教師布置的任務(wù)，修修補(bǔ)補(bǔ)木工作品或者制作一個(gè)簡單的物品。幼兒的興趣和好奇是滿足了，但是他們卻難以在“最近發(fā)展區(qū)”得到提升，木工區(qū)活動(dòng)也沒能充分發(fā)揮出最大教育價(jià)值，這勢必會(huì)影響幼兒工程思維的發(fā)展。

（三）缺乏教師的有效指導(dǎo)

幼兒工程思維的發(fā)展有賴于教師積極有效的指導(dǎo)。筆者在觀察中發(fā)現(xiàn)，教師的指導(dǎo)存在以下問題：第一，由于木工區(qū)活動(dòng)本身的特殊性，使用的工具有熱熔膠槍、羊角錘、鋸子等比較危險(xiǎn)的工具，所以教師在指導(dǎo)內(nèi)容上會(huì)更多從安全角度出發(fā)，對(duì)幼兒操作工具的指導(dǎo)較多，最大限度避免安全事故的發(fā)生。第二，教師還未形成STEM理念，在指導(dǎo)方式上易忽略知識(shí)之間的整合，特別是工程知識(shí)。例如，幼兒在設(shè)計(jì)“美味的小餅干”時(shí)，需要根據(jù)“餅干”上的點(diǎn)點(diǎn)，綜合使用橡皮錘和工字釘打點(diǎn)，這當(dāng)中滲透了“一一對(duì)應(yīng)”和“模式”的數(shù)學(xué)概念，但是教師卻沒有意識(shí)到這是數(shù)學(xué)知識(shí)和工程知識(shí)進(jìn)行整合的契機(jī)，僅把關(guān)注的焦點(diǎn)放在工具使用上。第三，教師在指導(dǎo)過程中缺乏經(jīng)驗(yàn)的反思，無效的指導(dǎo)現(xiàn)象重復(fù)出現(xiàn)。筆者訪談教師在“指導(dǎo)上遇到的問題和困難”時(shí)，A教師和B教師提到了“專業(yè)素養(yǎng)不足，對(duì)工程思維的認(rèn)識(shí)和理解不夠深刻”“思路不夠開闊，經(jīng)驗(yàn)不夠，難以把控活動(dòng)中的教育契機(jī)”等，同時(shí)也表示希望能夠獲得專業(yè)支持，以改善和提升她們的指導(dǎo)水平。

三、培養(yǎng)幼兒工程思維的木工區(qū)活動(dòng)組織與實(shí)施路徑

（一）轉(zhuǎn)變教育觀念，加深對(duì)工程思維內(nèi)涵的理解

事實(shí)上，絕大部分的幼兒教師并沒有工程知識(shí)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)或者參與過相關(guān)的培訓(xùn)。因此，轉(zhuǎn)變教育觀念是教師能夠更好地組織木工區(qū)活動(dòng)來培養(yǎng)幼兒工程思維的前提和首要任務(wù)。近年來，隨著STEM教育的日漸普及，教師需要轉(zhuǎn)變教育觀念，摒棄過去的單一認(rèn)知思維，以“跨學(xué)科”“整合”的思維和態(tài)度對(duì)待幼兒學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。

在認(rèn)知層面，教師可以多接觸工程教育相關(guān)的知識(shí)，了解一些簡單的工程教育概念及其要素，特別是工程思維的內(nèi)涵。通過文獻(xiàn)梳理，不同學(xué)者對(duì)工程思維有不同的界定，袁曉靜從學(xué)生應(yīng)具備的工程思維出發(fā)，總結(jié)了工程思維的構(gòu)成要素，即工程決策思維、工程設(shè)計(jì)思維、工程實(shí)施思維、工程評(píng)價(jià)思維[2]。美國國家研究委員會(huì)在《K-12教育中的工程：理解現(xiàn)狀和提升未來》報(bào)告中強(qiáng)調(diào)工程思維習(xí)慣的培養(yǎng)，指出工程思維習(xí)慣包括系統(tǒng)思維、創(chuàng)造力、樂觀主義、協(xié)作、溝通交流、倫理考慮[3]。

在實(shí)踐層面，教師可以通過幼兒園木工區(qū)的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，在體驗(yàn)學(xué)習(xí)中“扮演”幼兒，以幼兒的視角設(shè)計(jì)圖紙、選擇材料和工具、制作和分享作品等參與木工區(qū)活動(dòng)，不斷提高和加深對(duì)工程思維的認(rèn)識(shí)和敏感性。在工程知識(shí)的學(xué)習(xí)和體驗(yàn)基礎(chǔ)上，教師可以圍繞工程思維要素或工程思維習(xí)慣，針對(duì)性地指導(dǎo)幼兒活動(dòng)。這不僅幫助幼兒發(fā)展了自身的工程思維，逐步養(yǎng)成工程思維習(xí)慣，也在無形中增強(qiáng)了教師自身的工程思維意識(shí)。

（二）合理建構(gòu)木工區(qū)工程設(shè)計(jì)流程

美國幼兒教育協(xié)會(huì)在《關(guān)于修補(bǔ)、制造和工程你所需要知道的》一文中指出了修補(bǔ)、制造和工程之間的區(qū)別，即修補(bǔ)是使用東西（Using stuff），制作是使用東西去制作物品（Using stuff to make stuff），工程則是使用東西去制作能起作用的物品（Using stuff to make stuff that does stuff）。幼兒園木工區(qū)活動(dòng)本質(zhì)上并不僅僅是簡單的修補(bǔ)活動(dòng)（Tinkering）或制作活動(dòng)（Making），而是典型的工程活動(dòng)（Engineering）。工程活動(dòng)是一項(xiàng)系統(tǒng)的活動(dòng)，需要按照一定的工程流程進(jìn)行設(shè)計(jì)。只有按照一定的工程設(shè)計(jì)流程進(jìn)行組織和實(shí)施，在木工區(qū)活動(dòng)中幼兒的工程思維才能夠真正形成并得到不斷發(fā)展。

關(guān)于工程設(shè)計(jì)流程，彭杜宏提出了學(xué)前STEM教育模式（簡稱“PPOD”模式），即“基于典型生活現(xiàn)象（P）—聚焦問題深度探究（P）—親自動(dòng)手操作與設(shè)計(jì)（O）—觀察記錄與總結(jié)交流（D）”模式[4]?；诮?gòu)主義理論，美國生物學(xué)課程研究會(huì)提出了“5E”探究式教學(xué)法，即參與（Engage）—探究（Explore）—解釋（Explain）—精致（Elaborate）—評(píng)價(jià)（Evaluate）五個(gè)環(huán)節(jié)[5]。波士頓科學(xué)博物館開發(fā)的EiE（Engineering is Elementary）項(xiàng)目倡導(dǎo)為兒童提供五步工程設(shè)計(jì)流程，即提問（Ask）—想象（Imagine）—計(jì)劃（Plan）—?jiǎng)?chuàng)造（Create）—改進(jìn)（Improve）。教師在組織木工區(qū)活動(dòng)時(shí)，以上的工程設(shè)計(jì)流程并不是固定不變的，它只是一個(gè)指向適宜工程設(shè)計(jì)的方向性引導(dǎo)，并非是一個(gè)藥方或者食譜。所以，教師可根據(jù)活動(dòng)目標(biāo)的需要靈活選擇工程設(shè)計(jì)流程，甚至可以跳過當(dāng)中的某個(gè)或者某些步驟。例如，為了促進(jìn)幼兒的工程思維發(fā)展，教師在木工區(qū)活動(dòng)中設(shè)計(jì)了“提問—想象—計(jì)劃—制作—測試—分享”的工程設(shè)計(jì)流程，并和幼兒共同制作了“木工思維工具”循環(huán)圖。

值得注意的是，只有教師持續(xù)地關(guān)注幼兒，注重工程設(shè)計(jì)流程的使用，幼兒才能在木工區(qū)活動(dòng)中科學(xué)地發(fā)展系統(tǒng)思維、創(chuàng)造力、協(xié)作、溝通交流等工程思維習(xí)慣。

（三）提升教師指導(dǎo)水平

幼兒園木工區(qū)活動(dòng)蘊(yùn)含著發(fā)展幼兒工程思維的教育契機(jī)，若在組織和實(shí)施過程中離開了教師的有效指導(dǎo)，將會(huì)錯(cuò)失很多發(fā)展幼兒工程思維的契機(jī)。從觀察和訪談的結(jié)果來看，造成教師指導(dǎo)存在問題可以歸結(jié)到以下原因：STEM相關(guān)的跨學(xué)科知識(shí)和指導(dǎo)實(shí)踐知識(shí)欠缺；教師指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)和反思不足。因此，要提升教師木工區(qū)活動(dòng)的指導(dǎo)水平，重點(diǎn)應(yīng)該放在教師的知識(shí)學(xué)習(xí)和指導(dǎo)水平的提升上。

首先，教師應(yīng)當(dāng)提升STEM相關(guān)的跨學(xué)科知識(shí)和指導(dǎo)實(shí)踐知識(shí)的理論學(xué)習(xí)。目前，無論是教師的職前教育還是職后培訓(xùn)，都較少涉及STEM相關(guān)的跨學(xué)科知識(shí)。STEM教育強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科的整合學(xué)習(xí)，將工程知識(shí)與科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)有機(jī)地融為一體，這與當(dāng)下倡導(dǎo)的“促進(jìn)幼兒整體性、全面性發(fā)展”不謀而合。教師要樹立終身學(xué)習(xí)的理念，讓學(xué)習(xí)成為自身發(fā)展的動(dòng)力，通過網(wǎng)絡(luò)、書籍等資源，積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)STEM相關(guān)知識(shí)，提升自身整合性學(xué)習(xí)的能力。同時(shí)，教師還要深入學(xué)習(xí)指導(dǎo)實(shí)踐的相關(guān)知識(shí)，明確自身在幼兒活動(dòng)中扮演的角色和作用，特別是要把握好區(qū)域活動(dòng)中指導(dǎo)的“度”，此方面的相關(guān)研究成果較為豐富，教師可充分深入地學(xué)習(xí)。對(duì)于幼兒活動(dòng)中的指導(dǎo)，教師應(yīng)對(duì)指導(dǎo)時(shí)機(jī)、指導(dǎo)角色、指導(dǎo)方式、指導(dǎo)內(nèi)容、指導(dǎo)效果等方面做到心中有數(shù)，只有這樣，才有可能在木工區(qū)活動(dòng)中對(duì)幼兒行為進(jìn)行適時(shí)適度的指導(dǎo)，從而進(jìn)一步培養(yǎng)幼兒的工程思維。

其次，教師要在實(shí)踐中積累更多的指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)并進(jìn)行反思提升。教師在木工區(qū)的指導(dǎo)不是通過理論學(xué)習(xí)就能得到提升的，必須通過不斷的實(shí)踐歷練并成為“會(huì)反思的實(shí)踐者”。有研究提出了區(qū)域活動(dòng)中教師指導(dǎo)的四項(xiàng)原則，即跟隨原則、賦能原則、支架原則和導(dǎo)引原則[6]。在幼兒園木工區(qū)活動(dòng)中，跟隨原則要求教師學(xué)會(huì)“看”和“等”，尋找最適合和適時(shí)的指導(dǎo)時(shí)機(jī)，從而發(fā)現(xiàn)幼兒可能得到發(fā)展的契機(jī)并及時(shí)給予支持。賦能原則更多涉及指導(dǎo)幼兒工程思維習(xí)慣中的“樂觀主義”，即激發(fā)幼兒在木工區(qū)活動(dòng)中的興趣、勇敢、堅(jiān)持、探索和冒險(xiǎn)等品質(zhì)。這就需要教師要相信幼兒的力量，相信幼兒能夠在木工區(qū)活動(dòng)中獨(dú)立自主地完成作品。支架原則有賴于教師的教育敏感性，在幼兒的“最近發(fā)展區(qū)”提供支架，以幫助他們在原有水平上獲得提升，促進(jìn)幼兒工程思維的發(fā)展。導(dǎo)引原則要求教師能夠根據(jù)木工區(qū)活動(dòng)中幼兒的年齡差異、經(jīng)驗(yàn)水平差異、個(gè)性差異等進(jìn)行針對(duì)性的指導(dǎo)，讓每個(gè)幼兒都能得到發(fā)展。特別是對(duì)于混齡編班的木工區(qū)活動(dòng)，教師在同一時(shí)空維度上更要考慮幼兒的各種差異，依據(jù)這四項(xiàng)原則，再圍繞幼兒工程思維構(gòu)成要素中的薄弱要素，提供必要的指導(dǎo)策略，從而更好地發(fā)展幼兒的工程思維。

本文系廣東省教育研究院第二批STEM教育專項(xiàng)研究（重點(diǎn)）立項(xiàng)課題“STEM教育在幼兒園區(qū)域活動(dòng)中的組織與實(shí)施研究”（課題編號(hào)：GDJY-2020-S-a004）、廣東省教育研究院“新時(shí)代廣東省中小學(xué)幼兒園科創(chuàng)和STEM教育課程教材構(gòu)建與實(shí)施”教改實(shí)驗(yàn)學(xué)校（第二批，2020年7月—2023年6月）立項(xiàng)課題“科創(chuàng)和STEM教育在幼兒園區(qū)域活動(dòng)中的組織與實(shí)施研究”（GDJY-2020-Aa-085）的研究成果。

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[4]彭杜宏.學(xué)前STEM教育的核心目標(biāo)與高質(zhì)量模式探析[J].蘇州科技大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2019（5）：93-100.

[5]董文俊.大班STEAM教育活動(dòng)中幼兒工程思維發(fā)展的行動(dòng)研究[D].上海：上海師范大學(xué)，2020.

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