STEM教育是一種跨學科的教育模式,整合了科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineering)和數學(Mathematics)四個領域的知識。這種整合旨在通過解決實際生活中有意義的問題,培養幼兒的跨學科知識融合能力、問題解決能力和創新能力。其中,工程設計和制作活動扮演著關鍵角色,是幼兒遷移運用和解決問題的中心環節,還是培養幼兒工程思維的載體。那么,如何通過項目活動來培養幼兒工程思維呢?本文以大班“小推車”活動為例,說明在以工程為紐帶的STEM教育活動中培養幼兒工程思維發展的策略。
關注幼兒,發現問題:怎樣更方便地運載游戲材料?
孩子們在二樓戶外平臺玩游戲時,運用不同的方法將建構區的積木材料搬到門前空地,但在運送的過程中均遇到了困難。教師注意到這個問題,組織孩子們進行討論。通過討論,他們一起總結了戶外搬運材料存在的問題,如徒手拿材料、用手推車運輸都不方便,手容易酸且材料總是掉;手推車雖方便,材料不容易掉出來,但是并不穩當且裝不了多少東西。在教師的提問引導下,孩子們積極思考,基于已有的木工區經驗,提出“去木工區做一個小推車”來解決上述問題。
引導幼兒關注、發現、提出生活中的問題,能夠培養幼兒的問題意識。以真實的問題驅動,能自然地激發幼兒參與的興趣,使幼兒運用跨學科知識解決問題,獲得知識技能和經驗之間的關聯體驗,并進行有意義的建構,逐漸形成工程思維。
明確需求,具象問題:做一個什么樣的小推車?
在得知孩子們做一個小推車的想法之后,教師進一步提問:“我們要做什么樣的小推車呢?”孩子們紛紛發表看法:“容量大的,可以裝很多材料?!薄巴破饋砗苋菀?,不需要很大力氣。”“小推車要穩當,不能一松手就倒?!?/p>
做小推車是一個大項目,如果僅有一個籠統的概念,對孩子們來說難以操作。教師拋出問題,引導孩子們深入思考,旨在幫助他們界定問題范圍,理解問題需求,即把大問題轉化為可操作的小問題。問題所發生的情境是問題不可分割的一部分,也必然會成為解決方案的一部分。孩子們將自身在戶外使用不同工具搬運材料時遇到的問題轉化為對小推車的需求,如將“手推車運不了多少東西”“手推車不穩”的問題轉換為“新的小推車要容量大”“要穩當”的需求等。在對需求理解的基礎之上,確定了最終要解決的問題是“做一款既穩當又不費力且容量大的小推車”。
背景調查,豐富幼兒經驗:有什么樣的小推車?
孩子們決定自己做一款小推車之后,教師布置任務讓他們回家后和家長一起查找小推車的資料,為后續解決方案的形成收集信息。幼兒用圖表、照片的形式將收集到的小推車資料記錄下來,教師組織他們分享交流。分享、交流信息的過程不僅是孩子們對已獲取的知識和經驗進行描述和總結的過程,還是促進經驗不同的幼兒相互學習的過程。
細致的背景調查為形成設計觀點以及進行批判性分析提供了必要的信息。孩子們對不同類型的小推車及其功能做了梳理,如超市購物車主要為了盛放東西,垃圾車是為了運送垃圾,工地小推車是為了運送沙、土、水泥等。同時,孩子們將小推車的結構及其作用也總結了出來。
反復設計,確定最佳解決方案:我想做什么樣的小推車?
其一,頭腦風暴,激發幼兒創想出不同的設計方案。設計前,教師組織孩子們討論了“我想設計什么樣的小推車”,他們提出了不同的設計方案,有的說“要設計一輛有5個車體的小推車,就像多層購物車那樣,可以裝很多東西”,有的說“要設計半圓形的車身,兩個輪子,兩個直直的扶手,外面伸出一個籃子可以裝東西。車身底下有一個固定架,穩住車子”,還有的說“設計三角形的車體,頂部有雙層籃子,外面也有三個籃子,4個把手可以四個人一起推”等。孩子們按照自己的想法,自主設計小推車的方案。
其二,設計討論,完善解決方案。有了不同的設計方案,教師組織孩子們一起分析討論,發現有的設計方案需安裝電動引擎、電動按鈕,有的車身大且有多層,這些難以實際操作。此外,還要考慮小推車使用的便利性因素。在明晰設計方案的要點之后,孩子們進行了第二次設計。這一次的設計有了明顯的進步:都沒有需要電力驅動的小推車;都考慮到小推車使用便利性的特征,設計了樓梯方便取放材料;設計了雙層小推車以滿足容量大的需求。除此之外,有的還在小推車前后都設計了把手,前面拉,后面推,可以省力;有的還在車頂增加了駕駛座位等。
其三,專業論證,討論設計方案的可行性。為了確保設計方案的可行性,教師邀請了專業人員劉師傅對第二次設計方案進行了論證。劉師傅提出了以下意見:車上安裝樓梯會導致車身笨重,不便于小朋友使用;小推車的第二層車廂再向外延伸出工具箱,容易導致車廂損壞;車頂安裝座位不便于收納、取放物品。同時,他也肯定了孩子們的設計思路,認為制作雙層的車廂是可行的,考慮到大班幼兒的能力,他建議小推車的車身可以設計成裝有4個輪子的長方體,也可以增加一些孩子們的想法,如低矮的座椅、工具箱等。孩子們在聽取了建議后開始進行第三次設計。專業人員論證的目的是討論設計方案的“實現性”。孩子們知道了遇到較復雜的問題可以尋求幫助,借鑒專業經驗來解決,促進了合作與交流的思維習慣發展。
其四,協同討論,群體決策,確定最佳方案。孩子們的第三次設計方案很好地融合了專業人員的建議——長方體車身、雙層車廂、4個輪子,在此基礎上,還添加了自己的想法,如車身前后都有把手,同時設計了座位,增加了趣味性。協同決策是工程設計的關鍵部分,教師創造機會讓幼兒在集體中闡明自己的設計方案,幼兒共同評估這些設計方案的優缺點、可行性等,解決爭議達成共識。
考慮現實條件,靈活變通:最終做出的小推車是什么樣子的?
將設計方案變成實物是一個復雜的問題,會受到多種因素的影響,比如缺少材料、制作時操作上的困難等,孩子們需要基于現實條件進行思考,靈活變通。
孩子們確定了小推車設計圖后,著手準備制作。在制作小推車的初期,孩子們帶著設計圖前往木工區求助劉師傅。原計劃車身高度為75厘米,劉師傅考慮雙層車身的設計,建議將雙層支架設為30厘米,使總高度達到80厘米,以便孩子們取物。孩子們通過積木模擬驗證了這一建議的合理性,最終一致同意調整高度。接下來,孩子們迅速備齊車身四周的木條,但制作底板成為難題。討論中,孩子們擔心使用木條連接耗時且效果不佳,因此決定請劉師傅切割一塊合適尺寸的木板作為底板。此外,設計圖中要求自制工具箱,但在制作接近尾聲時,孩子們在幼兒園內尋找替代方案,最終選擇了自帶掛繩的帆布籃作為工具箱。
STEM教育強調“做中學”“學中做”,利用真實的問題情境引導幼兒解決問題。孩子們在“小推車”項目的整個過程中展示了變通與創新精神,體現出出色的問題解決能力,為迎接未來的挑戰打下了堅實的基礎?;顒又薪處熥⒅胤窒斫涣鳎l幼兒討論碰撞,推動了幼兒思維的持續發展。