幼兒園STEM教育中工程教育存在的問題及對策研究

張璐

【摘要】在幼兒園STEM教育中，工程教育存在將動手操作等同于工程教育;重作品呈現，輕探索過程;教師指導失當等問題。教師應當審視并重新定位工程教育，系統規劃幼兒工程學習經驗，為幼兒提供適宜的發展支架。

【關鍵詞】幼兒園;STEM教育;工程教育;工程思維

【中圖分類號】G612? ?【文獻標識碼】A? ?【文章編號】1004-4604（2019）1/2-0012-03

STEM教育是集科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）于一體的綜合理科教育，強調跨學科內容的整合與運用，重視提高學習者解決真實問題的能力和創新、合作的能力。然而，在具體的幼兒園教育實踐中，STEM教育更多是指代科學（S）和數學（M）教育，“‘E（工程）基本是沉默無聲的”。〔1〕美國國家教育進步評估機構（National Assessment of Educational Progress）發布的《技術與工程素養框架》（Technology and Engineering Literacy Framework）將工程定義為“為滿足人類需求和愿望而系統、反復地設計對象、過程和系統的一種途徑”。〔2〕通過這一途徑，學習者可以基于真實的問題情境，融會科學、技術、數學等學科內容去解決問題。可以說，在STEM教育中，工程教育不僅有效聯接了理論世界和現實世界，更是通過手、腦的協調實現了跨學科內容的理解與應用。因此，本文著眼于分析幼兒園STEM教育中工程教育存在的問題，并據此提出相應對策，以推進幼兒園STEM教育實踐。

一、工程教育存在的問題

1.將動手操作等同于工程教育

工程教育不等同于動手操作，它是將動手操作作為解決問題的一種途徑，其目的在于驗證假設、猜想或通過設計與建構直接解決問題。然而，在幼兒園STEM教育實踐中，部分教師將動手操作等同于工程教育，表現為將建構區作為實施工程教育的主要場域，重視建構區內材料投放種類、難度層級等問題，卻忽視了問題情境創設等工程教育所應關注的重點。常見的結果是幼兒在建構區忙忙碌碌，卻缺乏問題意識及對材料的思考和質疑。這類活動充其量是建構游戲，而非工程學習。

2.重作品呈現，輕探索過程

在開展工程教育時，部分教師的問題意識較弱，因此會忽視工程教育的精髓，即不重視幼兒探索解決問題的過程，而是更重視作品呈現，認為這樣才是“學有所成”。基于這一理念，幼兒在活動過程中所經歷的嘗試、檢驗、調整等重要的工程學習行為被忽略甚至是被無視了，那些無法呈現實物作品的工程教育資源也被丟棄了。例如，在“環保小創客”活動中，幼兒嘗試用紙箱搭建“房屋”。其中一組幼兒使用了大小不一的紙箱搭建“房屋”，導致墻面凹凸不平。于是，有幼兒提議改用尺寸統一的紙箱。改造后的“房屋”雖墻壁平整，但面積較小。于是，幼兒決定改用大紙箱，但嘗試后發現大紙箱蓋出的“房屋”面積更小。幼兒又換回小紙箱……由于紙箱材質較軟，“房屋”經常塌陷，幼兒便在紙箱里塞了紙團、毛絨玩具、娃娃衣服等材料。幼兒千方百計地探索解決各種問題。然而，在一周后的交流分享環節，教師只是讓幼兒介紹、展示自己的“房屋”，并讓幼兒投票選出“最漂亮”“最牢固”的“房屋”，卻很少提及“為什么”“怎么做”等問題。在為期一周的活動中，幼兒表現出的豐富的探究行為及貫穿其中的合作學習、解決問題的能力等均未得到教師充分關注。

3.教師指導失當

在工程教育中，幼兒的有效學習有賴于教師積極有效的引導。然而，在幼兒園STEM教育實踐中，由于受傳統教育觀念影響及對STEM教育本身的不自信等原因，部分教師在實施工程教育時會出現指導失當的問題，表現為教師無法準確把握指導的時機和方法，強勢介入幼兒的自主探究過程。例如，教師習慣走馬觀花地在活動室內掃視一圈，隨意向幼兒提問工作進程、搭建物名稱、搭建動機等，而非仔細觀察幼兒整體的探究過程，并有針對性地給予支持，如適時提醒幼兒關注過程中“是什么”“如何做”等問題，以致幼兒的工程學習最終成了“手工活動”或“科學活動”。

二、改進工程教育的對策

1.審視并重新定位工程教育

美國K-12工程教育委員會在《K-12教育中的工程》報告中強調要重視工程思維習慣的培養，包括系統思維、創造力、樂觀主義、合作、溝通交流、倫理考慮。〔3〕教師應當認識到，在幼兒園STEM教育中，工程教育不等同于動手操作，也不只體現為某一具體的作品，而是一種跨學科的項目活動，旨在為幼兒提供豐富的科學探究及解決問題的機會。

2.系統規劃幼兒工程學習經驗

工程原意是指設計或發明，其流程一般包括識別需求、定義問題、頭腦風暴、進行調查、理解限制條件、提出多種解決方案、評估并選擇最優方案、制作模型、交流想法、測試改進、制作成品。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，還在每個環節附加若干參考問題（見下表），有助于教師引導幼兒系統規劃工程學習經驗。

當然，在工程教育中，根據特定項目需要，各環節可以靈活組合。教師在引導幼兒進行工程學習時，不必刻板遵循上述工作路徑。〔4〕教師應當準確區分工程思維和科學思維，引導幼兒將歸納、演繹、類比、推理等科學思維應用于解決工程教育項目活動中的實際問題。

3.為幼兒提供適宜的發展支架

工程教育注重培養幼兒的工程思維，〔5〕而幼兒工程思維的形成有賴于教師為其提供適宜的發展支架。首先，教師要具備一定的教育敏感性，幫助幼兒提煉生活中的問題，為幼兒創設適宜的問題情境。并非所有問題都適用于開展工程教育。教師引導幼兒選擇的問題應具備以下特征：一是開放性，即該問題包含多種可能的解決方案;二是可操作性，即上述解決方案契合幼兒的能力水平，有被付諸實踐的可能;三是生長性，即該問題能夠持續引發新問題，促進幼兒不斷更新已有經驗。其次，教師要基于問題情境和幼兒實際的操作水平提供適宜的材料。材料的種類應盡可能豐富，包括主要材料和輔助材料等。材料的性質與功能應當豐富多樣，能在組合使用時發揮整體大于部分之和的效果，從而最大限度激發幼兒探究的興趣。最后，幼兒的工程學習是不斷試誤的過程，教師要在細心觀察的基礎上因人、因勢提出啟發性問題，引發幼兒的認知沖突，進而促進幼兒提升工程思維能力。

參考文獻：

〔1〕〔3〕〔5〕National? ?Research? Council.Standards? ?for K-12? engineering education〔M〕.Washington，DC：National Academies Press，2010.

〔2〕趙中建.美國中小學工程教育及技術與工程素養評估〔J〕.全球教育展望，2016，（12）：3-24.

〔4〕MICHAEL? A，CATHY? P? L，CAROLYN? D，et al.Catching? ?the? ?wind：Designing? windmills〔M〕.Boston，MA：Museum of Science，2008.