以“制造物”活動為幼兒園主題課程中實施SETM教育切入平臺的研究

何少魏

【摘要】本質上具有探究特性和融合性的幼兒園主題課程，可以作為落實STEM教育的切入平臺。本研究在主題課程開展過程中加入以工程為核心的設計和“制造物”活動以解決活動過程中的問題，明確了發展導向，分析了課程中所蘊含的STEM教育元素，為STEM教育理念融入主題課程提供路徑。本研究促進了STEM教育理念在幼兒園教育階段的貫徹落實，在主題課程中開展STEM教育能為教師提供有效路徑，具有一定的借鑒意義。

【關鍵詞】STEM教育;幼兒園主題課程;工程學習;制造物

近十幾年來，STEM教育在國際教育界備受關注，在人工智能盛行的二十一世紀末，大力推行STEM教育成為各國科學教育發展的新趨勢。美國政府于2018年12月3日發布了STEM教育的五年戰略計劃——“北極星計劃”以驅動創新型人才培養。2016年我國教育部在教育信息化“十三五”規劃中明確提出STEM教育;2017年又印發《義務教育小學科學課程標準》，倡導跨學科學習方式，建議在教學實踐中嘗試STEM教育。2017年6月，中國教育科學研究院在成立STEM 教育研究中心的基礎上，召開第一屆中國STEM教育發展大會，并發表《2017年中國STEM教育白皮書》及啟動《中國STEM教育2029創新行動計劃》。總之，開展STEM教育已成為面對新時代、強化競爭力的教育改革與創新政策的發展趨勢。下文通過認識、梳理STEM教育理念的含義及其特性，探索在幼兒園主題課程開展中加入以問題為導向的“制作物”研究等系列活動，讓主題課程趨向問題導向型、探究性課程，從而促進幼兒科學素養的養成，發展幼兒初步的探究能力、發現問題及解決問題的能力。

一、STEM教育理念的含義及其特性的理解

（一）STEM教育理念的含義

STEM是英文單詞Science（科學）、Technology（技術）、Engineering（工程）與Mathematics（數學）第一個字母的縮寫。STEM教育最早起源于美國，簡單來說它是把科學、技術、工程、數學作為學科領域（定義參考詳見表1）并相互融合的教育課程。周淑惠教授曾綜合相關文獻，提出STEM教育的涵義為：針對生活中的問題，透過工程的設計、制作與精進的核心活動，以課程與教學為主軸，歷程中整合運用科學與科學探究、數學與數學思考、技術與工具等，以產生制作物且解決實際的問題。

（二）STEM教育的特性

在前面周淑惠教授綜合相關文獻提出STEM教育的涵義中，可以分析出探究、解決問題、工程與整合課程是其主要的特性。STEM強調跨學科整合，即科學、技術、工程、數學四門學科通過相互滲透來解決生活中的問題，而“解決問題”正是這四門學科涉及到的共同之處，此外，解決問題需要以探究學習為手段。同時，《3-6歲兒童學習與發展指南》（以下簡稱《指南》）的科學領域明確解釋到幼兒的科學學習是在探究具體事物和解決問題中，嘗試發現事物間的異同和聯系的過程。因此，從《指南》對幼兒園實施科學教育的解釋中，我們可以發現它和STEM教育的特性一樣，都強調“探究和解決問題”，幼兒園將STEM教育與科學教育緊密連接是有必要的。

二、STEM教育理念下幼兒園主題課程的定位與思考

（一）幼兒園主題課程的含義

幼兒園主題課程是師生共同選定與生活有關且涉及多學科的議題或概念，作為學習的探討主題，并涉及相關的學習經驗，試圖“探索”“理解”該主題，且“解決”探究過程中相關的問題，以統整該主題脈絡相關的知識與經驗。簡單來說，主題課程就是持續進行一段時間圍繞幼兒感興趣的議題，所展開的一系列學習活動，而它具有和STEM教育同樣的特征：整合性和探究性。

（二）STEM教育與幼兒園主題課程的密切關系

因為STEM教育理念和主題課程本質上都強調“整合性”和“探究性”，因此其理念常以幼兒園主題課程為載體實施活動。本質上具有“整合性”和“探究性”的主題課程其實是充滿了STEM經驗。當幼兒需要探究、解決某一問題時，運用的正是“探究能力”中的“科學程序能力”（如，觀察、查數據、驗證、推論、比較、溝通等）與各大領域中的相關知識整合應用，以獲得與主題有關的知識經驗和技能。

例如，我園大班主題課程《水的探秘》中，幼兒開放性地從多角度探究“水”的形態及特征后，將關注點逐步聚焦到“浮與沉”系列問題上。教師通過讓幼兒制作“小船”鼓勵幼兒應用調查、討論、設計、驗證、統計、測量、對比、猜測等的探究方式，把科學概念、數學能力、使用工具的技術等自然而然地整合在系列活動中，讓STEM教育理念在主題課程中得到充分體現。

（三）主題課程是實施STEM教育的切入平臺

主題課程是開展STEM教育的良好切入平臺。首先，兩者有著共同的特性：“整合型”和“探究性”;其次，在實施主題課程的時候其主要目標是探究和理解與主題相關的概念問題。不難發現，主題課程在實際開展的過程中也是在自然而然地的情況下解決相關問題的，而且這些問題往往來源于生活。由此可見，從課程目標來看，“解決問題”也是STEM教育中含有的成分。另外，從課程內容來看也涉及到STEM教育所提到的“來源于生活中的問題”。

主題課程是我園落實《幼兒園教育指導綱要》與《3-6歲兒童學習與發展指南》教育目標的園本課程重要模式。教師對主題課程的開展已經有了一定的基礎，因此，以主題課程為STEM教育切入平臺，有利于我園STEM教育理念的落實。

三、加入以工程為核心的“制造物”活動，讓主題課程趨向STEM教育

（一）主題課程中加入“制造物”為探究的系列活動

既然主題課程是實施STEM教育的切入平臺，顧名思義就是與主題有關。在主題開展的課程中，要解決以主題脈絡整合概念等相關的問題（見圖1）。根據STEM的含義理解，主題開展的過程中一些具有探究性的活動是可以以制造某個實物來解決問題并作為主題課程發展的導向（見圖2），“手推車”就是制造物，針對制作“手推車”而展開的系列探究活動就是在實施STEM教育。

在STEM教育活動中，注重以工程思維解決實際問題，鼓勵幼兒通過動手操作，進行探究學習。這種“做中學”的方式旨在讓幼兒在動手實踐中發現問題、進行調整，最終形成工程作品。它不僅讓幼兒學習制作了某一作品，獲得了某項技能，更重要的是通過工程進行探究，以更生動、更靈活、更深入的方式發展幼兒的思維能力與創造性解決問題的能力。可以說，在STEM教育中，工程活動不僅有效連接了理論世界和現實生活，更是通過手、腦的協調實現了跨學科內容的理解與應用。

（二）以工程學習為核心的“制造物”活動開展步驟

美國波士頓兒童博物館設計出幼兒工程學習的五個環節，包括問題辨識、想象、計劃、探究、改進。參考這五個環節，在主題課程中教師可以按以下三個步驟開展“制造物”活動，以此部分來讓主題課程趨向STEM教育。

步驟一：“制作物”的引入

首先，要確定“研究的目標”，也就是問題是什么、其他人對這個問題做了什么研究或有什么樣的挑戰。然后，在進行深入探究時，發散思維想想可能有什么解決方案，而這個解決方案就需要制作“制造物”來實施。

例如，我園教師雷純潔開展的大班主題《調皮的水》——制作物“自制簡易凈水器”的由來：現階段幼兒正圍繞著“水在生活中是如何循環的？”進行相關的探討。在課程活動中，他們了解到原來家家戶戶用的自來水都是通過自來水廠的過濾和凈化而來，很多幼兒還在活動中反饋家里安裝了凈水器，其中有幼兒提出了疑問“凈水器真的能凈水嗎？”“凈水器是如何凈水的？”因而大家萌發了利用生活材料“自制簡易凈水器”探索水的凈化過程的想法，以滿足幼兒進行探究的愿望，培養幼兒解決實際問題的能力。

其次，在探究“制造物”的前期，教師需要引導幼兒針對“制造物”所涉及的原理、關鍵要素、外形特征，功能、制作的方法，材料，技術與工具、需要的數量等問題展開一系列的探究計劃，與幼兒構建“制造物”的探究網絡圖（如圖3）。

步驟二：按計劃對“制造物”進行探究、制作

《3-6歲兒童學習與發展指南》中提出：要最大限度地支持和滿足幼兒通過直接感知、實際操作和親身體驗獲取經驗的需要。依據《指南》這一要求，在進入制作階段時，應讓幼兒在“動手做”的過程中解決制作過程中出現的各種問題，讓幼兒在實際操作過程中不斷地思考、驗證、測試自己的想法。

例如，我園主題“水的奧秘”在探究浮與沉的實驗中，到底什么東西會沉，什么東西會浮呢？為什么有的東西有時候會沉有時候又會浮呢？幼兒對這些問題展開了激烈的討論。看到幼兒對沉浮這一實驗有這么多問題，教師決定通過為弟弟妹妹制作一艘船來幫助幼兒驗證他們的各種想法。弟弟妹妹需要什么樣的船呢？針對這問題，幼兒開展了一次調查。在得知弟妹妹需要一艘像龍舟一樣可以坐在上面劃的船后，幼兒開始對制作船的材料、大小及經費籌集、制作小船等展開了一系列的活動。在整個過程中均需要幼兒運用探究能力，如，在選用什么材料的問題中，幼兒通過“觀察”“對比”“驗證”等方式把收集回來的材料都一一去操作、分析，在第一次的制作中選用木板來做船身的主要材料。

步驟三：對“制造物”進行優化、改進

“制造物”的主體完成后，教師需要引導幼兒檢視其效果并進行調整和改進。例如，在制作小船的活動中，用木板做船身的船嘗試下水，結果遭遇失敗，小船不能載人，一載人就會沉下去。為什么木板是浮的，載人就沉下去呢？幼兒開始分析原因，他們根據自己的生活經驗再次展開“討論”“比較”“分析”“觀察”“設計”等，最終在材料上作調整，在木板下面加了廚房叔叔不要的洗潔精桶。在這過程中，幼兒探究浮沉的條件及關系的問題。整個不斷優化、改進的過程脫離不了幼兒探究能力的運用。

以上三個步驟中都非常強調探究，而在工程的學習中探究則是重點。幼兒不斷地運用探究能力去計劃、制作與優化改良的過程，就是在實施STEM教育。

四、分析STEM領域元素與調整

教師在預設主題課程計劃后，需要分析課程中蘊含了哪些STEM教育元素，例如，“自制凈水器”的STEM元素分析（見表2）。若發現有不足的或比較少涉及到的，可以在接下來的課程發展中去調整或加強。另外，在實施主題課程的過程中，當問題產生時，教師要及時關注STEM教育元素的融入，引導幼兒應用探究能力去解決問題，讓STEM教育更好地在主題課程中落實。

五、結論

用教師熟悉的主題課程在幼兒園實施STEM教育是最適合的路徑之一。因為，在特性上兩者都具有“整合性”和“探究性”，而且實施的內容主要也是解決生活中的問題。教師在開展主題課程時，可以加入以工程為核心的“制造物”活動，并在活動中分析、融入相對應的STEM元素的教學策略，讓幼兒應用探究能力解決問題。此策略的研究實施，幫助教師梳理了STEM教育與主題課程的關系，促進了基于STEM教育理念下的主題課程設計及實施能力。隨著課程的發展、問題的產生，教師關注STEM元素的滲透、整合，幼兒應用不同的探究能力解決問題，兩者的科學素養都能獲得提升。同時，能發展幼兒的好奇心、創造力、專注性等良好的學習品質。

參考文獻：

[1]周淑惠.面向二十一世紀的幼兒教育：探究取向主題課程[M].崇文書局，2018.

[2]（美）謝莉·林恩·康塞爾，貝蒂·贊，等.與幼兒一起學習STEM：用斜坡和軌道開展探究性教學[M].南京師范大學出版社，2019.

[3]（美）莎莉·穆莫（Sally Moomaw）.早期STEM教學：科學、技術、工程與數學的整合活動[M].南京師范大學出版社，2017.

[4]周淑惠.幼兒STEM教育：課程與教學指引[M].南京師范大學出版社，2021.

[5]教育部.3-6歲兒童學習與發展指南[OL].https：//baike.so.com/doc/6723882-6938021.html.

責任編輯? 羅燕燕