基于STEM教育理念的幼兒結構游戲的設計與實施研究*

張麗莉 朱云鵬

(淮南師范學院教育學院 安徽淮南 232038)

一、相關研究和提出問題

近年來，STEM教育理念的提出，開辟了幼兒結構游戲的理論研究和實踐探索的一條新思路，并在理論研究和實踐探索方面取得豐碩成果。在美國，STEM教育是一項重要的人才培養戰略，強調創新能力對于其國際競爭力的重要作用，把培養具有STEM素養的人作為最主要目標之一，納入美國幼教體系。德國的STEM教育縮寫為MINT教育，同樣關注人才的創造力和創新力，并致力于將MINT教育與終身教育相融合，以促進STEM教育的可持續發展。在亞洲，日本、韓國等STEM教育雖然起步稍晚，但都已納入國民教育體系，并且越來越呈現低齡化趨勢。

我國關于幼兒結構游戲的研究較多，STEM教育的研究起步相對較晚，但發展十分迅速。首先在政策層面上，《國務院關于實施〈國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)〉若干配套政策的通知》中明確指出，要“大力倡導啟發式教學，注重培養幼兒動手能力，從小養成獨立思考、追求新知、敢于創新、敢于實踐的習慣，切實加強科技教育”。2015年，教育部在《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見(征求意見稿)》中，首次提出要“探索STEAM教育、創客教育等新教育模式”。其次，在理論層面上，從知網數據中可以得出，STEM教育研究在近5年來迎來一個爆發期，關于STEM教育各個方面的研究都呈現增長態勢。第三，在實踐層面上，STEM作為這一種教學理念和教學方法得到了很多學校的認同。2015年江蘇省設立了26所試點學校開展STEM教育實踐，并對試點學校進行評估，將合格學校命名為“江蘇省STEM教育項目學校”。最后，就我國已有的幼兒結構游戲的研究而言，幼兒以積木作為主要材料進行結構游戲，恰恰與STEM教育理念相契合。

由此可見，培養創新型人才已成為當今世界一個重要的教育主題，而STEM教育作為培養創新人才的一種方案已獲得世界很多國家，尤其是發達國家的認可。但是各國在實施的時候卻各不相同。鑒于此，本研究立足于學前教育游戲活動的科學化，對幼兒結構游戲中融入STEM教育理念，設計結構游戲教育活動方案并進行實驗，試圖對于STEM教育理念進行本土化探索。

二、研究設計

(一)研究對象

1.研究對象性別分布

選取3-4周歲幼兒、4-5周歲幼兒、5-6周歲幼兒各5名作為研究對象。性別分布如表1所示。

表1 被試性別統計

2.研究對象性格特點

為方便實驗的開展和統計，也為了保護被試隱私，我們對幼兒進行隨機編號，并在實驗開始前，對他們的性格特點進行了初步了解。(如表2)

表2 被試性格分析與統計

3.研究對象能力

根據前期調查了解，15名研究對象均未接觸過STEM教育相關課程。研究者在實驗正式開始前組織被試體驗試聽課，并在此過程中通過《HMP-19點評分量表》,測評幼兒的建構能力。實測顯示，僅有3-4歲年齡組一男生處于二維結構的能力水平，其余幼兒均能達到三維結構能力水平，5-6歲年齡組則全部能達到表征游戲能力水平。

(二)研究方法

1.實驗法：本研究共研發45個游戲活動主題，按照由易到難的順序編排，從中對3-6周歲有人進行為期10個月的教學實驗。通過對每一次課的效果進行分析，綜合評價，判斷教學效果是否達成。

2.訪談法：對相關專業教師進行訪談，主要內容包括游戲設計和實施的意見和建議；對家長和幼兒進行訪談，主要內容是對所接受的STEM游戲活動體系是否認同，從受教育者的角度來評價STEM游戲活動體系設計與實施是否合理，以獲取相關意見和建議。

(三)相關概念說明

1.幼兒結構游戲：指幼兒利用各種建筑和結構材料(積木，積塑，金屬結構材料，沙，雪等)進行各種建筑和構造活動，以及反映現實生活情境的游戲。本研究中的結構游戲是一種狹義的游戲，是指在教師有組織、有目的、有計劃地對幼兒的身心施加影響，促進幼兒發展的一種教育活動。其幼兒游戲活動的實質并沒有改變，即結構游戲的自主性、發展的適宜性、表現自我等本質特征保持不變。

2.STEM教育：即科學、技術、工程和數學的跨學科整合，它們組成一個有機整體，并以實際問題為導向，培養幼兒解決問題的復合思維和創新思維能力。

3.基于STEM教育理念的幼兒結構游戲：將科學、技術、工程、數學知識在幼兒結構游戲中的跨學科運用，考驗幼兒綜合運用知識來實際解決問題的能力。既符合國家培養創新型人才的需要，也適應了幼兒自身的身心發展特點；既能夠發揮游戲本身給幼兒的歡愉感，又可以激發幼兒的創造性，具有傳統游戲活動所不具備的優勢。

三、STEM結構游戲設計

(一)主題選擇原則

根據市場調研和兒童實際發展水平，結合期刊文章、專家意見等有效資源，本研究以兒童日常生活及學習中遇到的問題為切入點，選擇并改進已有的STEM教育課程資源，制定了適合于本地幼兒的主題選擇原則。

表3 STEM教育理念下游戲活動主題設計

如表3所示，根據不同年齡段，本研究設計了“認識世界”“發現世界”“機械結構”三大教學單元，分別對應3-4周歲，4-5周歲，5-6周歲幼兒。每個教學單元下設15個活動主題，既能夠達到實驗所需效果，也具有為幼兒園游戲活動提供參考的價值。

1.3-4周歲教學單元：認識世界

針對3-4周歲幼兒的實際發展水平，選擇其生活中常見的場景來作為游戲活動主題。游戲活動的任務以還原生活場景為主，涉及一些基本的計數，大小比較等數學概念。活動材料則是對幼兒精細動作要求較低的樂高大顆粒教具以及紙片和塑料板等容易操作的輔助材料。

2.4-5周歲教學單元：發現世界

對于4-5周歲幼兒，選擇生活中常見的且有一定任務難度的內容來作為游戲活動主題，更關注事物之間的差別，更注重科學知識和數學知識的深入探究和運用。比如形形色色的工程車輛，不同種類的動物等。這些游戲活動主題往往是“看似相似，實則不同”。比如推土機和拖拉機，同樣都是工程車輛，卻因為車輛的用途不同，需要運用不同的知識進行建構。

3.5-6周歲教學單元：機械結構

對于5-6周歲的幼兒，由于其生活經驗的豐富和發展，已經可以涉及一些基本物理原理和現象的探究，并在游戲中予以運用。如，陀螺等。在游戲活動中，幼兒可以初步了解齒輪的咬合關系，并進行實際操作和運用。幼兒的抽象思維能力和創新創造能力以及知識整合和運用能力將得到更加細致的培養。

(二)活動目標

在STEM教育理念的前提下，融合幼兒園教育的五大領域。重點培養幼兒的八大智能，促進幼兒的手腦協同發展。具體目標框架如表4。

表4 STEM教育理念下游戲活動目標設計

(三)評價設計

評價過程是對游戲活動各個部分和整體的價值進行判斷。STEM教育活動的特殊性要求其突破傳統教育評價模式，既要注重形成性評價，又要把握終結性評價，從整體上對幼兒的發展進行全面而客觀的評價。(見表5)

表5 STEM教育理念下游戲活動評價設計

(四)STEM結構游戲應用模式

幼兒結構游戲可以自由建構也可以主題建構。由于STEM教育以運用知識，解決問題為主，本研究選擇基于問題的學習模式和基于設計的教學模式。

1.基于問題的學習模式：教師提出一個待解決的問題，幼兒在問題驅動下進行探究學習，同時，倡導小組合作等共同解決問題的合作方式，促進幼兒積極與同伴進行展示、交流和討論。

2.基于設計的教學模式：這一模式涉及不同的實踐過程，如，問題的提出與界定、建模、數據的研究、分析結果等。在本研究的游戲活動中，這種模式則需要聯系工程、技術和科學原理來進行設計。

四、STEM結構游戲設計案例與分析

本研究采用“以玩具為中介的支架式教學”，利用教具來為學習者搭建支架，據此設計游戲活動。

(一)小班STEM結構游戲設計案例與分析

1.游戲活動過程

活動信息活動名稱樓梯課時35分鐘教具樂高9656教具以及紙片、塑料板等研究對象3-4周歲幼兒5名活動目標1.識別不同的顏色,并會說出顏色的排列順序;2.初步認識和運用基本搭建方法;3.體驗同伴間合作交流,共同完成任務的樂趣。活動過程1.啟發教師:小朋友們是怎么上樓的呀?你們知道你們腳踩著什么上樓的么?教師請小朋友講一講你所知道的樓梯是什么樣子的,它的用途又是什么。2.感知教師出示印有樓梯的圖片。用手在圖片上筆畫出樓梯的結構:樓梯段、樓梯平臺。3.建構步驟一:教師引導幼兒講一講自己想搭建的樓梯的顏色,選擇三種顏色,并說出顏色的名稱。步驟二:讓幼兒對自己所選擇的顏色進行順序排列,并按照這一順序進行搭建。步驟三:教師在幼兒搭建過程中注意進行“壓縫法”指導。4.總結教師引導幼兒回顧樓梯的結構,并讓幼兒進行相互交流,講講自己是如何進行搭建的,哪個部分是需要注意的地方。5.拓展教師和幼兒一起玩玩用手指玩爬樓梯的小游戲,游戲結束后給爸爸媽媽介紹自己的搭建作品。

2.游戲情境分析

在建構過程中，幼兒對“壓縫法”的運用存在困惑，教師引導幼兒對“壓縫法”進行仔細觀察。幼兒在教師的引導下，改造了自己的樓梯構造，完成了游戲任務。

從該游戲情境中可以看到，小班幼兒對于知識的理解比較表面。通過形象化的解釋，幼兒則能夠進行生活情境和游戲任務的比較和遷移，以達成游戲任務。

3.評價分析

評價分類評價內容幼兒評價幼兒X1:我們很喜歡帶我們玩游戲的老師;幼兒X2:比我學校的游戲活動更有意思。教師評價1.教師的導入環節的設置不夠形象,沒有起到引起幼兒興趣的作用;2.游戲因為游戲活動比較長,中途允許幼兒喝水,導致活動中部分幼兒分心,教師花了不少時間進行引導;3.游戲活動中,幼兒的創造力和想象力表現都超出教師預期,顏色辨別和計數能力都非常優秀。家長評價1.幼兒X1家長:幼兒在家也很喜歡拼拼積木,但是很多時候不知道自己拼出來的是什么,表達能力不足,在STEM游戲活動中不僅可以講出自己拼出的內容是什么,幼兒可以說出自己組裝的過程,有很大進步;2.幼兒X3家長:游戲環節中告訴了幼兒正確的建構方式,比幼兒自己在家中組裝的積木明顯要牢固很多。

根據以上評價內容，我們可以看出幼兒喜歡該游戲活動的主要原因是教師的個人魅力和游戲活動的方式。教師由于自身經驗的不足，存在游戲活動進行出現意外狀況而處理不夠細致的情況。家長方面則對游戲活動本身和幼兒的進步都給予很高的評價。

(二)中班STEM結構游戲設計案例與分析

1.游戲活動過程

活動信息活動名稱蹺蹺板課時40分鐘教具樂高9656教具以及紙片、橡皮筋等研究對象4-5周歲幼兒5名活動目標探索如何讓蹺蹺板保持平衡;獨立自主完成搭建作品;體驗同伴間合作交流,共同完成任務的樂趣。活動過程1.啟發教師:小朋友們是怎么玩蹺蹺板的呀?教師請小朋友講一講你所知道的蹺蹺板是什么樣子的,講一講你們都是在哪里玩蹺蹺板的。2.感知讓幼兒說說自己幼兒園中的蹺蹺板是什么樣子的,并在黑板上畫出蹺蹺板的結構。教師和幼兒一起分析作品結構:支架、蹺蹺板。3.建構步驟一:讓幼兒選擇適當的教具進行組合,搭建出蹺蹺板的雛形。步驟二:教師引導幼兒想辦法給蹺蹺板的支架上安裝軸承,使蹺蹺板可以轉動。步驟三:試驗蹺蹺板是否穩固,能否在兩邊等重的情況下保持平衡。4.總結教師引導回顧蹺蹺板的結構;講講自己是如何進行搭建的,哪個部分是需要注意的地方。幼兒自由討論,說一說生活中還有什么結構是和蹺蹺板類似的。5.拓展用樂高小人玩蹺蹺板的游戲,看蹺蹺板兩邊分別放多少小人能夠保持平衡,用自己喜歡的方式做記錄。

2.游戲情境分析

幼兒對蹺蹺板的軸承安裝存在疑問，教師啟發式地引導，然后讓幼兒自主試驗，最終使幼兒掌握操作要點。

以上游戲情境可以看出，幼兒在解決問題的時候難免存在困難，老師此時的介入應該以啟發誘導為主。讓幼兒明白搭建過程存在的問題本質，通過思考，自主動手解決問題，可以達到良好的效果。

3.評價分析

評價分類評價內容幼兒評價1.幼兒Y1:游戲活動很讓人開心;2.幼兒Y5:比學校進行的游戲活動更有意思。教師評價幼兒很配合教師的活動,特別是Y1、Y2小朋友可以自覺完成任務;游戲的進行存在細節上設置的盲點,有的游戲環節設計過長,有的過短,銜接過程也不夠緊湊。家長評價幼兒Y2家長:STEM游戲活動很有新意,學校在這方面的內容涉及不多,這是對于課堂教學很好的補充;幼兒Y5家長:游戲的任務設置很適合該年齡段的幼兒,我們家幼兒很喜歡這個游戲活動,在學習、游戲的同時,又能給予幼兒很多的歡樂。

根據以上評價結果，我們容易得知，幼兒由于是初次接觸此類游戲活動，對于活動的評價都比較高。教師由于教學經驗不足，在游戲活動中會存在設計不夠完善、應急處理不夠妥當等問題。家長方面則側重于和學校課程的比較，關注幼兒在游戲中的表現。總體而言，STEM游戲活動受到了家長和幼兒的一致肯定。

(三)大班STEM結構游戲設計案例與分析

1.游戲活動過程

活動信息活動名稱手動風扇課時45分鐘教具樂高9656教具以及紙杯、剪刀等研究對象5-6周歲幼兒5名活動目標1.認識風扇的結構;2.獨立自主完成搭建作品;3.體驗同伴間合作交流,共同完成任務的樂趣。活動過程1.啟發教師:夏天到啦,天氣好熱好熱,小朋友都是怎么降溫的呢?教師通過提問,引出本次的課程主題———手動風扇。教師:幼兒講一講,你們都在哪些地方看到過風扇。他們是怎么轉動的。2.感知讓幼兒說說教室里的風扇是什么樣子的,并在黑板上畫出生活中常見的風扇。教師和幼兒一起分析作品結構:支架、扇葉。3.建構步驟一:幼兒按照自己的方式搭建風扇的雛形。步驟二:由教師引發討論,如何進行的扇葉進行轉動,并讓幼兒動手進行實驗。步驟三:引導幼兒進行討論總結,說說怎樣的結構才能使風扇的扇葉能夠旋轉,扇出風來。4.總結教師引導回顧風扇的結構;講講自己是如何進行搭建的,哪個部分是需要注意的地方。讓幼兒自由討論,說一說生活中還有什么結構是和風扇類似的。5.拓展進行一場風扇比賽,看誰的風扇轉得更快。

2.游戲情境分析

在風扇比賽中，幼兒通過不同的方式使風扇轉得更快，而教師可以介紹新的方法，如大齒輪帶動小齒輪轉動。

幼兒紛紛開展試驗，通過齒輪的傳動來使扇葉轉動得更快。

以上情境可以看出，幼兒對于問題的解決方案通常是基于自身經驗。教師此時適時的加入，介紹新的解決問題的方法，可以拓展幼兒的視野，讓幼兒在游戲活動中學習到新知識。

3.評價分析

評價分類評價內容幼兒評價1.幼兒Z4:游戲活動有點過于簡單了;2.幼兒Z1:第一次接觸這樣的游戲活動,感覺非常開心。教師評價本次實驗由于準備不夠充分,導致部分扇葉質量較差,使用過程中存在損壞,實驗過程中臨時找了備用風扇,才解決實驗問題。家長評價1.幼兒Z2家長:我在市面上見過類似的課程,你們相對于來說理論儲備更加優秀一點;2.幼兒Z4家長:游戲任務并不是很難,能夠再提高一點難度就好了。

根據以上評價內容，我們看出：建構能力發展較好的幼兒認為本次游戲活動的內容過于簡單，家長對于游戲活動的評價主要集中于教師的理論儲備和幼兒的能力提高方面。也從側面反映出5-6歲幼兒的家長對于類似的課程有一定的了解，幼兒的發展差異也較其他年齡段更為明顯。

五、結論

基于游戲活動的實驗，本研究歸納出STEM結構游戲活動實施的幾個要點：

(一)游戲活動設計以及活動過程一定要貼近幼兒的生活

由于幼兒經驗的局限和知識能力水平的限制，游戲活動設計必須要從幼兒熟悉的事物入手，讓幼兒自己分析結構游戲任務的結構，根據自身經驗來選取材料進行建構。活動過程也必須遵循貼近幼兒的實際經驗。在手動風扇活動導入過程，教師曾舉例電腦中的散熱風扇，多數幼兒不知道。教師轉而舉例空調外機箱的風扇，幼兒紛紛舉手回答，表示都見過，使游戲活動重新進入活躍狀態。

(二)可以增加活動材料，給幼兒更多的創造空間

本研究設計的游戲活動以使用樂高教具為主，但單一品種的游戲材料不能完全激發出幼兒的創造力，反而會導致幼兒作品的趨同傾向。在實際游戲活動過程中，可以增加活動材料，給幼兒更多的創造空間。在蹺蹺板任務中，有的幼兒使用“壓縫法”(類似磚塊之間交錯排列)，來固定蹺蹺板的板面；有的幼兒則增添了橡皮筋，來使板面之間的結合更加穩固。在手動風扇任務中，幼兒有的小朋友通過裁剪紙杯，來制作扇葉，因為紙杯具有弧度，這樣制作出來的扇葉也具有相應的弧度，通過手搖動風扇，可以扇出風來。

(三)教師的介入應適時適度

STEM教育活動是以幼兒為中心的問題解決活動，游戲活動的基本要求也是以幼兒為中心。教師在游戲活動中應僅僅扮演引導者的角色，但在必要的時候可以提供知識和技術上的支持，而問題的解決，則應該完全交給幼兒獨立承擔，以培養幼兒獨立動手動腦的能力，促進其創造性的發展。

(四)盡可能多地激發幼兒運用不同的方法解決問題

幼兒對于同一游戲任務往往有著不同的解決方案，教師的作用在于引導他們不斷嘗試自己的方案，而不是提供現成方案；而游戲活動本身強調幼兒的自主探索，而非相互借鑒，所謂的合作解決問題并不是相互遷就，而是在不同的想法之間進行碰撞之后所尋求的最優解。教師要求幼兒從不同的角度思考問題，運用自身所學和實際經驗自主完成建構任務。每個小朋友都擁有自己的作品以后再進行相互交流，取長補短，吸收經驗。