幼兒園STEM教育的實踐與思考

西北工業大學幼兒園國潤園 白 艷

西北工業大學幼兒園 陳知君

2016年10月西北工業大學幼兒園加入“國際技術與工程教育協會(ITEEA)”。該組織是世界上最大的技術與工程教育協會，這是首次在中國成立中心，在全國遴選具有資質的30所中小幼學校成為會員單位，西北工業大學幼兒園便是首批會員。自此，我園便開始了在STEM教育活動上的實踐與探索。通過一年多的實踐探索，我們對STEM從陌生好奇到迷茫困惑、再到借助課題研究認識逐漸清晰，經歷了探索的過程，也有了來自實踐的思考和收獲。

一、STEM教育的方向

STEM是科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineering)與數學(Mathematics)的縮寫。STEM教育是指四個學科之間的融合，將四個部分作為一個整體來設計活動、開展教育。這也是我們對于STEM最為粗淺的認識。STEM是四門學科的整合，但是整合的目的是什么？STEM最終要解決什么問題？要培養幼兒什么品質？這個問題關乎方向，也關乎我們是否真正理解和把握住STEM教育的真諦。

在這個STEM方向的探索上，我們從最不熟悉的兩個領域入手——工程、技術，思考它們對于幼兒的價值，思考STEM教育與傳統的科學、數學活動的區別與聯系?？茖W是關于“是什么”“為什么”的知識，數學是對數、量、形等關系到研究，技術和工程則更多強調通過技術和人為的介入來解決問題。傳統的科學活動也好，數學活動也罷，都會強調動手操作，強調探究，但是這些活動的最終目的是讓幼兒通過操作驗證科學現象和發現數學關系，例如，我們常見的科學小實驗“沉與浮”，或是通過測量進行大小、長短的比較。而STEM中的動手操作是為了更好地解決問題，尤其強調通過以工程為核心的設計與制造活動來解決生活中真實的、有意義的問題，這是最核心的價值取向。

基于這樣一種對STEM教育方向性的認識——解決問題——我們決定從幼兒的生活入手，從建構活動入手，開始了一系列的探究活動。例如，有的班級擔心在試驗田里的大蒜不能越冬，想通過搭建蔬菜大棚的方法來保護植物，這些都是來源于生活中的真實問題，同時也包含了STEM的教育價值；再例如，我園附近的一座立交橋四通八達，是一座地標性建筑，我們確定讓幼兒搭建一座立交橋，前期我們讓幼兒觀察了大量立交橋的圖片，讓他們逐漸發現和抽象出立交橋的特征并進行建構。從一開始完全平鋪在地面上的橋，到只是架高的高架橋，再到最后上下分層、多方向行駛的立交橋，幼兒通過動手操作逐漸在腦中清晰了概念。為了通過積木完成彎道上升，幼兒不斷地嘗試和努力，采取多種方法和嘗試，雖然有的方法顯得非常的笨拙，但這是幼兒對解決問題最初的思考和探索。

STEM教育來源于生活，聚焦于生活，服務于生活，它和我們在《3～6歲兒童學習與發展指南》中所強調和提倡地“珍視生活和游戲的價值”如出一轍。STEM教育強調生活中的問題解決，它就是在真實情境中發生的學習。馮曉霞教授指出“情境性是深度學習的特點，也是它產生的一個重要條件”；張俊教授也認為“在真實情境中有意義的問題解決學習是有效學習的基本特征，這是真正促進理解、便于運用和可以遷移的學習?！庇變涸谝粋€STEM活動中解決的問題，掌握的技術，又可以遷移到生活中更多地運用。例如，在“斜拉橋”項目活動中，幼兒逐漸掌握了斜拉索的設計技術：打孔、測量、拉線、承重比例等，然后又將斜拉索技術運用于“小吃推車攤”拓展板的牽拉設計上，這其實就是在STEM活動中掌握的技術的遷移應用。

二、教師的STEM意識

在STEM教育中，教師的核心價值體現在于是否具備STEM意識，只有當教師具備STEM意識，才能引導幼兒發現所做活動中的STEM價值。教師如果只是關注問題的解決，沒有STEM的意識，沒有點出其中的STEM的內容，則會讓活動的價值大打折扣——幼兒只是積累了經驗，但并沒有讓幼兒抓住其中的關鍵點所在，也難以形成解決問題的方法和思路。比如，幼兒在玩水，用水沖輪子轉動，他們獲得了經驗，但是并未發現澆水量和輪子轉動之間的關系，如果教師具備STEM意識，便可以提出簡單的問題“你怎么樣可以讓輪子轉得慢一點？”，從而讓幼兒關注到水的勢能對輪子的影響作用。

教師STEM意識的另一大體現，在于能夠辨析和判斷在STEM活動中的問題是不是真正的STEM問題？也許在活動中幼兒在操作，有一個需要解決的問題，但它也許根本不是一個STEM問題。例如，我們在“斜拉橋”項目中，幼兒用積木和紙繩進行制作（見圖1），將紙繩用膠帶粘在木制的積木橋上，做出來的橋樣子像斜拉橋，但是僅限于外觀，在這個過程中并沒有真正的STEM問題。因為整個木質積木的橋梁下面是用積木支撐起來的，紙繩的斜拉索并沒有起到任何的牽拉作用，在這個過程中，幼兒根本沒有感受到紙繩斜拉索的拉力以及稱重比例關系——而這些正是需要解決的STEM問題。經過研討，教師將搭建橋梁的木質積木更換成了硬紙板（見圖2），通過打孔的方式，用線繩進行牽拉，在這個活動中幼兒通過操作發現：打孔的位置，線繩的力量以及紙板的重量都會導致斜拉橋是否能夠成功地做出，這些問題才是真正的STEM問題。

再例如，在“地下車庫”項目中，幼兒一開始建立起了一個封閉的空間，外加一個進入的車道，構成了“地下車庫”（見圖3），但這并沒有抓住真正的STEM的問題。通過課題研討，教師引導幼兒觀察地下車庫的圖片，將其中幼兒觀察到的內容進行梳理，在操作過程中解決了一個又一個STEM的問題：升降桿的制作（見圖4）；為了讓車輛順利通行，測量了車位和車道的距離（見圖5）；設計了車輛在地下車庫中行駛的線路，還用滑板車進行線路模擬（見圖6）；以及支撐車庫頂立柱的擺放問題等等。

教師STEM意識的養成會不斷滲透到幼兒的行為習慣中，從而影響幼兒的STEM意識和習慣。例如，在活動中強調設計，我們往往在讓幼兒進行建構活動之前先進行畫圖設計，并且對不同的設計圖進行討論，幼兒逐漸形成了畫設計圖的意識和習慣，這一點不僅在STEM活動中進行了運用，幼兒還在其他活動開始之前也進行繪圖設計，并就圖紙進行一番討論，然后再著手實踐，這便是STEM的意識和習慣的養成。

圖1.用積木和紙繩搭建斜拉橋

圖2.改用紙板做橋梁

圖3.封閉的地下車庫

圖4.制作升降桿

圖5.車道和車位的距離

圖6.車輛行駛線路

三、STEM問題的深度聚焦

往往在一個STEM項目活動中會遇到多個問題，我們除了判斷它是不是STEM的問題，還需要深度聚焦，這樣才會激發幼兒深入的思考，并且伴隨著問題的聚焦，幼兒會在問題的解決上不斷精益求精，他們對問題思考的程度不斷地加深，隨之而來的是學習深度也在不斷地增加。馮曉霞教授曾指出“遇到問題，才會激發思維。問題的復雜程度，會反映學習的深度。”因此，如何在STEM活動中發現并挖掘一個值得深度聚焦的問題，這是教師特別需要把握的。

例如，在“立交橋”項目當中，幼兒通過對真實立交橋的觀察，發現立交橋都是上下分層、多方向行駛的，這其中都需要用環形上升或下降的彎道來鏈接上下兩層?？捎變菏褂玫娜渴欠e木塊，如何做成上升的環形彎道，這是立交橋項目中一個值得深度聚焦的問題，因此，教師鼓勵幼兒進行了多項大膽的嘗試。

嘗試一：幼兒首先想到用斜坡，用一塊正方形積木做底，再用一塊三角形積木增加斜度，然后用長方形積木連接彎道。但以這樣搭建的斜坡，既不平滑，手不扶還會滑落（見圖7）。

嘗試二：幼兒開始用圓弧及半圓積木圍一條環形彎道出來，利用坡度較緩的三角積木的斜面作為上坡，完成了坡度的上升，但在車輛試行的過程中發現，第一層和第二層橋面的距離太接近，無法使車輛從下面穿行（見圖8）。

圖7.搭建環形坡道

圖8.第一次完成后下層無法通車

嘗試三：幼兒調整了支柱的高度，第一層使用了方塊作為支柱，第二層使用了長方形積木作為支柱。橋面高度的改變使得橋面連接的坡度也要改變，于是孩子們經過對比又選擇出了合適了三角形作為立交橋的斜坡，但這樣直接上坡的方式并沒有實現真正立交橋的環形上升（見圖9）。

嘗試四：幼兒還想到了利用無紡布增加摩擦力的方式呈現彎道上升，但以失敗告終（見圖10）。

嘗試五：一個孩子用最簡單直接的方法——用大量的積木塊堆砌累加的方式，讓環形彎道呈現上升，但后續道路很難實現平滑的連接（見圖11）。

嘗試六：對照真實立交橋的圖片，又經過兩周的實驗、討論，幼兒發現通過利用三角形積木結合環形積木二次增加橋面坡度的方法，可以逐漸緩慢上升。環形彎道上升的問題終于被解決，后續的“施工”進度飛速（見圖12、13）。

圖9.搭建立交橋的斜坡

圖10.用無紡布增加坡道的摩擦力

圖11.嘗試用各種形狀的積木搭建坡道

圖12.用三角和環形積木搭建環形坡道

圖13.完成的立交橋

通過實踐探索，我們也在不斷地反思：幼兒在這些活動中表現出的專注、投入、不怕困難、直面挑戰、以及堅持的品質，其實就是在《指南》中所強調的寶貴的學習品質。在這些真實情境中，富有挑戰性的活動中，幼兒在解決問題的過程中，完成了深度學習，克服重重困難，收獲了前所未有的經驗和體驗，獲得了成功喜悅，這便是STEM教育一個重要的價值。幼兒園STEM教育是個新鮮事物，但從本質而言，它與我們在《指南》中倡導的教育理念是一致的，但它帶給我們了新的途徑和方法，讓我們拓寬了視野和思路。