幼兒園開展STEM教育的教學(xué)模式建構(gòu)及實(shí)踐路徑分析

余成艷

(汕尾職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東汕尾，516600)

一、幼兒園STEM教育的內(nèi)涵及其實(shí)施的意義

(一)幼兒園STEM教育的內(nèi)涵

STEM是科學(xué)(science)、技術(shù)(technology)、工程(engineering)、數(shù)學(xué)(mathematics)四個(gè)英語單詞首字母的縮寫。科學(xué)是基礎(chǔ)，是一門認(rèn)識世界的學(xué)問，科學(xué)家觀察自然，針對自然現(xiàn)象提出問題，并通過實(shí)驗(yàn)來探索自然，科學(xué)家用實(shí)驗(yàn)結(jié)果來幫助人們認(rèn)識世界。技術(shù)是手段，技術(shù)無處不在，反映了人們?nèi)绾胃淖兪澜缫詽M足自身的需求。工程是目的，工程旨在運(yùn)用科學(xué)來解決日常生活中的實(shí)際問題，工程師尋求滿足人類需求的方法，并將科學(xué)知識應(yīng)用到技術(shù)的開發(fā)和改進(jìn)中。數(shù)學(xué)是工具，它能幫助人們更準(zhǔn)確地思考和行動(dòng)，數(shù)學(xué)被廣泛應(yīng)用到科學(xué)技術(shù)和工程中。

STEM教育最初關(guān)注高等教育，逐步下移至中小學(xué)教育和幼兒園教育。不同的專家學(xué)者對幼兒園STEM教育有著不同的表述方式，本研究主要采用莎莉·穆莫對幼兒園STEM教育的解釋，即兒童早期STEM教育應(yīng)該關(guān)注那些對兒童重要、有趣、有意義的材料、情境和經(jīng)驗(yàn)，以科學(xué)和數(shù)學(xué)為內(nèi)容核心，同時(shí)融合工程和技術(shù)，讓兒童在問題解決的過程中體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣，建構(gòu)STEM概念并將其遷移到新的問題情境中以解決實(shí)際問題，最終理解STEM與日常生活的聯(lián)系。[1]由此概念出發(fā)，幼兒園STEM教育具有如下特征：

第一，聚焦真實(shí)問題。學(xué)以致用才是STEM的重要任務(wù)，幼兒園STEM教育所關(guān)注的問題大都來自幼兒日常生活所發(fā)生的或者說幼兒在游戲的過程中所產(chǎn)生的真實(shí)問題。第二，創(chuàng)設(shè)必要的環(huán)境是必不可少的。環(huán)境包括物質(zhì)環(huán)境和心理環(huán)境。心理環(huán)境是尤為重要的，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)一個(gè)寬松融洽的心理環(huán)境。在幼兒階段，教師要關(guān)注抽象概念，讓抽象的概念轉(zhuǎn)化為可操作、可探究的具體事實(shí)，這就需要“環(huán)境STEM化”。“STEM化”的環(huán)境可以讓幼兒沉浸在探索、操作、游戲中，因此幼兒園需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)安全、健康且豐富的STEM教育環(huán)境。幼兒園可以在不同的區(qū)角投放不同的材料和工具供幼兒探索、設(shè)計(jì)與制作。例如，常用的剪刀、美工刀、雙面膠等，不常用的放大鏡、顯微鏡、鉗子、扳手、榔頭等。幼兒園也可提供測量的工具，如量杯、天平、尺子等，幫助幼兒了解、探索對象的長度、數(shù)量、形狀等。

(二)幼兒園實(shí)施STEM教育的意義

STEM教育是為未知而教，為未來而學(xué)。STEM教育面對的是未來，未來是人工智能大力發(fā)展的社會(huì)，人才是未來全球競爭力的關(guān)鍵。幼兒將成為未來的公民，面對未來的種種不確定因素，STEM教育不但可以激發(fā)個(gè)人對STEM學(xué)科潛在的學(xué)習(xí)興趣，而且對發(fā)展個(gè)人的終身學(xué)習(xí)能力有著積極的影響。STEM教育可以培養(yǎng)幼兒批判思考、問題解決、創(chuàng)造與創(chuàng)新、溝通、合作的能力，這些是未來人才所需具備的能力，這些能力是在未來社會(huì)中生存與勝出的利器，因此STEM教育是一種非常重要的應(yīng)對未來社會(huì)發(fā)展的方式。

幼兒天生好奇，他們不斷地探索周圍世界，幼兒時(shí)期正是人的大腦發(fā)育的關(guān)鍵期，實(shí)施以探究精神和方法為主的STEM教育適合幼兒的發(fā)展。STEM教育不僅符合幼兒的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，還有利于幼兒獲得完整的知識經(jīng)驗(yàn)。《3～6歲兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展指南》將幼兒園課程分為五個(gè)領(lǐng)域，科學(xué)領(lǐng)域主要包括科學(xué)子領(lǐng)域和數(shù)學(xué)子領(lǐng)域。科學(xué)子領(lǐng)域以探究為核心，數(shù)學(xué)子領(lǐng)域以解決問題為核心。相比較而言，技術(shù)和工程在我國幼兒園課程中比較薄弱。幼兒園STEM教育屬于整合教育，不再將重點(diǎn)放在某個(gè)特定學(xué)科，或者過于關(guān)注學(xué)科界限，而是強(qiáng)調(diào)利用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)學(xué)科相互關(guān)聯(lián)的知識解決問題，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)，以從多學(xué)科知識綜合運(yùn)用的角度提高幼兒解決實(shí)際問題的能力為教學(xué)目標(biāo)，讓幼兒從小樹立STEM意識。[2]

二、幼兒園STEM教育的教學(xué)模式建構(gòu)

5E教學(xué)模式是目前在學(xué)校中實(shí)施STEM教育的一種教學(xué)模式，該模式主要包括五個(gè)步驟，即參與、探索、解釋、闡釋或延伸、評估。在參與階段，教師會(huì)提供一個(gè)幼兒感興趣的項(xiàng)目，激發(fā)幼兒參與的興趣，引導(dǎo)幼兒發(fā)現(xiàn)問題，并讓幼兒試著去講述他們的方法。探索是指幼兒根據(jù)自己所想的方案去思考、搜集、交流信息。解釋是指幼兒對自己的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行澄清，并與小組成員進(jìn)行信息分享。闡釋和延伸是指小組成員彼此交流過后，需要修改原有的方案，從而優(yōu)化方案，進(jìn)行進(jìn)一步的探索。因此，探索、解釋、闡釋和延伸能夠培養(yǎng)幼兒分析問題的能力。評估貫穿于整個(gè)教學(xué)過程中，既對探究的過程進(jìn)行評價(jià)，也對探究的結(jié)果進(jìn)行評價(jià)。[3]

根據(jù)STEM教育的5E教學(xué)模式，筆者設(shè)計(jì)了面向幼兒園的STEM教育基本教學(xué)流程：明確問題和任務(wù)—討論問題，進(jìn)行調(diào)查—提出多種解決方法、評估并選擇最優(yōu)解決方法—分工合作制作模型，探索模型中的科學(xué)、數(shù)學(xué)等內(nèi)容—改進(jìn)模型—展示總結(jié)。如圖1所示。

圖1 幼兒園STEM教育的實(shí)施流程[4]

第一步：明確問題，引發(fā)幼兒思考。根據(jù)STEM教育的理念擬定問題，讓幼兒根據(jù)問題思考任務(wù)以及后續(xù)的活動(dòng)。

第二步：團(tuán)體討論，調(diào)查分析。教師呈現(xiàn)各種建筑物的圖片并組織幼兒實(shí)地考察各種建筑物，通過欣賞成品建筑物，進(jìn)一步讓幼兒對建筑的功能、構(gòu)造和所需材料有進(jìn)一步的了解，拓展幼兒的前期知識經(jīng)驗(yàn)。

第一步與第二步屬于5E教學(xué)模式的參與階段。

第三步：設(shè)計(jì)制訂步驟。這一步不僅僅是簡單的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的過程，它可以幫助幼兒理清自己的設(shè)計(jì)思路，引導(dǎo)幼兒真正理解這是一個(gè)系統(tǒng)的工程，這樣的一個(gè)工程涉及方方面面，它強(qiáng)調(diào)的是一種系統(tǒng)的分析思維，需要在設(shè)計(jì)過程中有目的、有計(jì)劃地選擇合適的材料進(jìn)行創(chuàng)作，需要分析、思考如何運(yùn)用各種工具解決問題。

第四步：制作和探索實(shí)踐。畫好建筑物草圖后，教師及時(shí)組織幼兒分享和交流，幼兒可以暢所欲言，向同伴介紹自己設(shè)計(jì)的建筑物。教師一定要鼓勵(lì)幼兒結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙用語言向同伴講述自己的想法和意圖，幼兒不僅自己要明白，而且要讓其他人明白。在這一過程中，幼兒要進(jìn)行比較、選擇、判斷，從而選出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。對那些被淘汰的圖紙，教師也可以鼓勵(lì)幼兒說一說問題，讓幼兒進(jìn)一步了解和優(yōu)化方案，培養(yǎng)幼兒的語言表達(dá)能力與批判性思維。[5]幼兒園STEM教育是由幼兒驅(qū)動(dòng)而不是由教師驅(qū)動(dòng)的。在STEM活動(dòng)過程中，幼兒可能會(huì)遇到各種問題，教師不要急于告知幼兒結(jié)果，也不要把自己的想法強(qiáng)加于幼兒，而是要引導(dǎo)幼兒發(fā)現(xiàn)問題，向幼兒提供材料，通過恰當(dāng)?shù)奶釂枂l(fā)幼兒思考解決問題的過程。教師需要引導(dǎo)幼兒帶著思考和對問題的理解，聯(lián)系以往的經(jīng)驗(yàn)不斷地判斷、推理與預(yù)測，從失敗中學(xué)習(xí)，反復(fù)設(shè)計(jì)和改進(jìn)，最后解決問題。

第三步、第四步屬于5E教學(xué)模式的探索和延伸階段。

第五步和第六步：改進(jìn)模型和展示總結(jié)。教師圍繞著幼兒創(chuàng)作的作品，讓幼兒自己來說一說他是怎么想到的，是如何完成任務(wù)的，在完成任務(wù)的過程中遇到了什么問題，讓幼兒不斷改進(jìn)模型。通過分享，提升幼兒的語言表達(dá)能力和反思能力。教師在評價(jià)團(tuán)隊(duì)合作的成果時(shí)，需要改變原有的單一性的、以結(jié)果為評價(jià)依據(jù)的方式，不要以好壞來評價(jià)，而是要重視過程，不管幼兒創(chuàng)作出何種作品，教師都應(yīng)該給予充分的尊重，給幼兒展示的機(jī)會(huì)和平臺(tái)，提升幼兒的自我效能感。

第五步、第六步屬于5E教學(xué)模式的交流階段。

STEM教育活動(dòng)的實(shí)施可以參照以上基本流程。在幼兒園按照流程實(shí)施STEM教育活動(dòng)時(shí)，要想讓幼兒沉浸在活動(dòng)中，不斷地思考、探索、創(chuàng)作，就要做到如下幾個(gè)方面。首先，教師一定要相信幼兒擁有很強(qiáng)的STEM學(xué)習(xí)能力。其次，教師的參與和指導(dǎo)是必不可少的，教師指導(dǎo)的目的不是讓幼兒獲得一些知識經(jīng)驗(yàn)，更重要的是能夠更好地提升幼兒自主學(xué)習(xí)的意識和能力。教師和幼兒是一個(gè)學(xué)習(xí)共同體，優(yōu)質(zhì)互動(dòng)才是關(guān)鍵。知識是共同建構(gòu)出來的，教師也是項(xiàng)目的參與者，而不是全能知識的提供者。最后，教師不能呆板地使用教學(xué)流程，需要在實(shí)際的實(shí)施過程中靈活變通。因此，教師要思考STEM問題的目的和意義，幼兒如何去調(diào)查和探究，在學(xué)習(xí)過程中幼兒能獲得什么樣的經(jīng)驗(yàn)，解決問題的基本方法是什么等。教師要真正關(guān)注教學(xué)中幼兒的行為、語言、表情以及動(dòng)作等。

三、幼兒園STEM教育的實(shí)踐路徑分析

(一)注重挖掘區(qū)角活動(dòng)中的STEM教育

1.整合繪本教學(xué)與STEM教育

繪本故事中待解決的問題或可運(yùn)用的挑戰(zhàn)性情境是鑲嵌于故事中的、圖文并茂的故事情境，使幼兒投入其中，是幼兒園STEM教育的切入點(diǎn)。[6]很多繪本故事包含STEM教育的特征，如一個(gè)需要解決的問題，一個(gè)有依據(jù)的、需要經(jīng)常重復(fù)嘗試的解決方案，發(fā)現(xiàn)有效的方法。繪本故事在幼兒園STEM教育中具有重要作用和價(jià)值，它能夠激發(fā)幼兒的好奇心和想象力，能引發(fā)幼兒對問題的思考和探討。例如，繪本《四只小豬》是一個(gè)蘊(yùn)含著很多教育價(jià)值的故事，同時(shí)也具有STEM教育的內(nèi)涵，如包含設(shè)計(jì)和制作房子的工程問題。從《四只小豬》的繪本內(nèi)容可知，設(shè)計(jì)和制作房子是很好的STEM教育素材，其蘊(yùn)含四門學(xué)科的固有聯(lián)系：科學(xué)方面包括對不同材料屬性的認(rèn)識，對風(fēng)力、穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)和功能的探究；技術(shù)方面包括對不同工具的使用；數(shù)學(xué)方面包括面積測量、房子的高度和長度測量以及平面與立體圖形的關(guān)系。教師可以把繪本故事和STEM教育整合起來，鼓勵(lì)幼兒詳細(xì)地討論故事，加深幼兒對繪本的閱讀體驗(yàn)，為幼兒提供有意義的STEM活動(dòng)體驗(yàn)。

2.在積木建構(gòu)區(qū)開展STEM教育

積木建構(gòu)是一項(xiàng)以工程為核心、以解決問題為導(dǎo)向，涉及科學(xué)、數(shù)學(xué)概念，并運(yùn)用技術(shù)的STEM活動(dòng)。STEM教育以基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方式開展，幼兒需要整體考慮，動(dòng)手探索，綜合運(yùn)用平鋪、疊高、圍合、架空等多種技能。[7]例如，在積木建構(gòu)區(qū)，幼兒需要讓他們搭建的建筑保持平衡，在探索和問題解決的過程中逐漸建構(gòu)起對對稱、測量等概念的理解。積木建構(gòu)活動(dòng)能達(dá)成的STEM教育目標(biāo)如下。

根據(jù)幼兒建構(gòu)游戲的發(fā)展水平，小班幼兒處于探索階段，教師不需要專門組織STEM教育活動(dòng)，教師需要提供比較豐富的積木讓幼兒通過操作材料積累豐富的感性經(jīng)驗(yàn)。感性經(jīng)驗(yàn)越豐富越有利于幼兒理解基礎(chǔ)概念。幼兒沒有前期的經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)備，沒有STEM教育思維和意識，就很難操作STEM項(xiàng)目。因此，從小班開始，教師可以開展一些跟STEM教育相關(guān)的積木活動(dòng)，如觀察認(rèn)識類活動(dòng)，激發(fā)幼兒的探究興趣和欲望，讓幼兒樂于觀察、思考。有了前期的經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)備，幼兒逐漸形成STEM教育的思維意識和思維習(xí)慣，為以后開展更為復(fù)雜的積木活動(dòng)做好準(zhǔn)備。只有如此，才能進(jìn)一步提升幼兒的思維水平、動(dòng)手操作能力、合作意識、表達(dá)能力等。

表1 積木建構(gòu)活動(dòng)能達(dá)成的STEM教育目標(biāo)[8]

(二)在戶外開展STEM教育活動(dòng)

STEM學(xué)習(xí)不只發(fā)生在教室內(nèi)，幼兒可以隨時(shí)隨地有意義地參與STEM活動(dòng)，幼兒探索的機(jī)會(huì)越多，就會(huì)對STEM活動(dòng)越熟悉。教師需要采用多種方式將STEM學(xué)習(xí)延伸到幼兒生活的方方面面。戶外環(huán)境中的自然元素是很好的探索元素，當(dāng)幼兒漫步、跑跳，與自然環(huán)境中的動(dòng)植物或事物互動(dòng)時(shí)，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)或遇到某些問題，這時(shí)教師要發(fā)揮“支架”作用，有意識地將幼兒的發(fā)現(xiàn)與STEM教育聯(lián)系起來，向幼兒提出STEM問題，并允許幼兒深入探究，讓幼兒體驗(yàn)、思考、解決問題，激發(fā)其探索興趣。

例如，開展戶外活動(dòng)時(shí)如何運(yùn)用各種自然材料搭建或裝扮用于遮陽休憩的樹枝小屋？如何利用大樹制作可擺蕩的秋千？為讓鳥兒常來，如何制作可提供食物的器具？以搭建供休憩的樹枝小屋為例，這是一項(xiàng)工程活動(dòng)，在科學(xué)層面這一活動(dòng)涉及穩(wěn)固、平衡等原理，在數(shù)學(xué)層面涉及樹枝數(shù)量、承載量、空間推理與分配等，在技術(shù)層面涉及搭建方法，如何利用工具、材料、科技產(chǎn)品等。幼兒可能會(huì)運(yùn)用戳入、結(jié)綁等手法，運(yùn)用鏟子、繩子等工具，利用平板、手機(jī)等查找或記錄。因此，在戶外搭建小屋這一活動(dòng)將科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)等整合到了STEM活動(dòng)中。[6]

為了適當(dāng)?shù)貙TEM教育引入早期學(xué)習(xí)中，不管通過何種途徑，教師都發(fā)揮著非常重要的作用。雖然教師不需要成為STEM教育專家，但是教師仍然需要提供支持，包括高質(zhì)量、正式的前期培訓(xùn)和持續(xù)的專業(yè)發(fā)展。教師要放下恐懼和疑慮，開展有挑戰(zhàn)性的STEM教育活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)STEM教育活動(dòng)的趣味性和優(yōu)勢。

(三) 通過家園共育，改變家長觀念

父母是幼兒的第一任教師，父母對幼兒的期望是幼兒在STEM領(lǐng)域取得成功的基石。然而，許多家長認(rèn)為科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)是幼兒園的話題，不需要在家里開展，他們也不能通過游戲和探究發(fā)展幼兒的STEM能力。其實(shí)，生活中處處都有STEM教育的素材，在幼兒的一日生活中，如廚房缺一個(gè)放菜的置物架就是一個(gè)進(jìn)行STEM教育的場景，家長可以鼓勵(lì)幼兒由此進(jìn)行STEM思考。通常情況下，家長缺乏支持幼兒進(jìn)行早期STEM教育的知識和信心，通過家園合作，教師需要鼓勵(lì)家長參與STEM活動(dòng)，幫助家長樹立信心并使家長期待和支持幼兒園提供高質(zhì)量的STEM教育。[9]

教師要引導(dǎo)家長了解自己在STEM教育中的角色，讓家長認(rèn)識到自己也發(fā)揮著重要的作用，并為家長提供適合幼兒在家學(xué)習(xí)STEM教育活動(dòng)的主題和材料，并建議家長關(guān)注、觀察日常生活中哪些活動(dòng)滲透著STEM教育因素。

例如，在海邊玩沙、玩水的過程中，幼兒會(huì)運(yùn)用各種工具，認(rèn)識沙的屬性，用沙創(chuàng)造出各種各樣的城堡或者創(chuàng)建引水工程，幼兒充滿興趣地在沙中開溝，這就是很好地進(jìn)行STEM教育的情境。家長要意識到，開展STEM教育，家長不能簡單讓幼兒自由地玩、自由地探索，而是自己要參與其中并適當(dāng)?shù)刂笇?dǎo)，家長的有效指導(dǎo)有利于幼兒對碎片化的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行整合，從而更好地促進(jìn)幼兒形成自我反思能力，體會(huì)STEM的這些要素是如何蘊(yùn)含在活動(dòng)中的。