美國幼兒園STEM教育最新研究成果

李輝 吳丹丹

【摘要】美國幼兒園STEM教育最新研究分析了幼兒園實施STEM教育的可行性以及幼兒園實施STEM教育的模式，還分析了將STEM教育滲透進幼兒園課程的方式。這些最新研究成果啟示中國學前教育界要重視開展幼兒園STEM教育的實證研究，尤其是需要制訂基于國情的全國性研究發展規劃方案。

【關鍵詞】美國;幼兒園;STEM教育;幼兒園課程;實證研究

【中圖分類號】G610? ?【文獻標識碼】A? ?【文章編號】1004-4604（2019）1/2-0008-04

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四門學科英文首字母的縮寫。2007 年，美國國會通過了《國家競爭力法》，要求政府大力加強對STEM教育的投入。2018 年，美國出臺了《STEM教育2026愿景》，對開展STEM教育提出了新的要求。在中國，STEM教育也在蓬勃發展。2015年，中華人民共和國教育部在《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”。2018 年 5 月， “中國STEM 教 育 2029 行動計劃”在北京正式啟動。在中國，STEM教育熱潮已席卷中小學，未來將進一步推廣到幼兒園。本文梳理美國幼兒園STEM教育的最新研究成果，供中國相關研究者和實踐者參考。

一、幼兒園實施STEM教育的可行性

最新研究報告顯示，在幼兒園推廣STEM教育是可行的。瓊等人（John et al.， 2018）采用項目參與式課程設計方法，為幼兒開發了基于問題情境的幼兒園STEM課程，嘗試通過工程設計過程（Engineer Design Process，EDP）模式來指導幼兒學習解決問題?！?〕研究者查閱相關研究文獻發現，盡管有證據表明嚴格的、綜合的STEM教育可以促進兒童的認知發展，激發兒童的好奇心，但以往3～5歲幼兒教育中很少涉及STEM教育尤其是工程教育的內容，也很少有人研究教師在其中的作用。于是，他們嘗試探索STEM教育在幼兒園實施的可行性。研究結果顯示，幼兒對工程教育內容很感興趣，參與度高，項目完成度也高。研究者還發現，在幼兒園實施STEM教育對教師的專業發展有利。研究者對參與其中的教師進行半結構化訪談，發現教師參與開展STEM教育活動能顯著提高其知識儲備，增強自我效能感。若教師能參與STEM課程設計，那更有助于提高STEM教育質量。研究還發現，教師高水平的自我效能感與教育質量和教師職業忠誠度呈正相關。換言之，教師的自我效能感是影響幼兒園能否成功推行STEM教育的關鍵因素之一。

二、幼兒園實施STEM教育的模式

1.工程設計過程模式

工程設計過程是美國中小學工程教育的核心概念。工程設計過程的第一階段是識別問題，即教師和學生共同尋找一個問題。例如，“一個地方有一條河，孩子們要過河去上學，于是我們要在河上架一座橋，開展一個工程項目”，這就是確定了一個問題。第二階段是尋找方法。在這個案例中，第二階段是要選擇確定橋的結構。這會涉及很多方面的知識，如鋼混結構、斜拉橋、卯榫結構橋等，還需要通過小組討論和全班投票決定橋的結構。第三階段是制造，第四階段是嘗試，第五階段是及時修改，第六階段是再探索，實質就是在架橋過程中解決各種問題。這就是一個完整的六階段工程設計過程。在美國的中小學，教師會在實際教學過程中把這個工程設計過程建構成一個循環的教學模式，從而使這六個階段循環往復。在整個過程當中，師生的共同目標是解決社會現實中的實際問題。中國香港的一些國際學校也在嘗試讓學生通過田野調查（Field Study）發現實際問題，然后通過工程設計來解決實際問題。這正是STEM教育的重要理念。湯克等人（Tank et al.， 2018）和馬龍等人（Malone et al.， 2018）分別研究了在幼兒園通過工程設計過程模式實施STEM教育的可行性，發現這一模式不僅能提高幼兒的認知能力和學習興趣，還能促進師幼對話?！?，3〕

2.創客空間（Makerspace）模式

創客空間是通過創造力、社區建設和實踐學習來實施STEM教育的一種模式。創客空間是一種有效的STEM教育模式。在幼兒園活動室改造的創客空間里，幼兒可以做自己想做的事情，主要是通過各種工程技術來進行發明創造，如制作輪子等。當然，也會涉及到閱讀思考、與教師和同伴的互動等內容。斯卓瓦克和伯斯（Strawhacker & Bers， 2018）嘗試利用創客空間模式來發展幼兒的工程技術知識與技能。〔4〕他們觀察了創客空間中的幼兒，以確定環境（空間和教師）是否有助于幼兒的工程技術發展。結果顯示，幼兒整體參與度較高，教師和創客空間能夠支持幼兒的工程技術學習與創作。

研究者還提出一個6C的評估框架，用以評估創客空間的作用：交流（Communication），合作（Collaboration），社區共建（Community building），內容的創新（Content creation），創意（Creativity），選擇實施（Choices of conduct）。研究者評估發現，在創客空間中，教師的重心放在社區共建上，以維持和建設這個創客空間，而幼兒的重心放在交流、創意和合作方面。研究發現，在幼兒園的創客空間中，幼兒的整體參與度很高，積極的師幼互動有助于激發幼兒的創造力和想象力。

3.培樂多（Playdough）模式

培樂多是一種用面粉、水、鹽、硼酸和礦物油配制成的安全、無毒、無害橡皮泥。馬龍等人研究了用培樂多實施STEM教育的可行性?！?〕幼兒可以使用不同物質成份，按不同比例制作研發自己特有的培樂多，并用它進行各種工程制作，從而提高對工程和技術的理解水平。研究結果表明，在幼兒園階段開展培樂多模式的STEM教育，有利于促進幼兒工程設計能力的發展。