淺析幼兒園STEM教育的理念與實踐

楊燕

近年來，我國許多幼兒園開展了STEM教育的探索，一些教師在實踐過程中也產生了不少問題和困惑。比如，STEM教育和科學教育的區別是什么？STEM教育就是科技小制作或機器人編程嗎？基于幼兒園的現有條件怎樣開展STEM教育？筆者認為，要解決這些實踐中的問題和困惑，需要我們追根溯源，從STEM教育的概念與核心理念出發進行思考和辨析。

一、STEM教育和科學教育的區別是什么？

目前，STEM教育并沒有一個公認的定義。最初人們只是把STEM看作科學、技術、工程和數學這四個學科的縮略詞，甚至有人直接把STEM教育等同于科學教育。美國科學教育的權威專家Johnson認為，STEM教育是以現實問題解決為導向，通過工程與相關技術設計實現數學、科學等學科知識與技能學習的有意義整合。可以說，STEM教育是以“工程”為框架的“黏合劑”，將科學、數學以及其他學科整合起來[1]。有研究者概括了STEM教育的四個特點，即綜合性、合作性、趣味性和情境性[2]。

由此可見，STEM教育與我國《3-6歲兒童學習與發展指南》（以下簡稱《指南》）所說的科學教育相比，既有共同點，也有不同點：兩者都強調與現實生活的聯系、強調有意義的整合、重視活動設計的情境性和趣味性，但STEM教育的內容還包含工程和技術，而且是以工程為框架來整合科學、數學等學科，這方面是我們當前的科學教育較少涉及的，也是幼兒園STEM教育需要著力探索的方向。

二、STEM教育與科技小制作、機器人編程是何關系？

在實踐中，對STEM教育的理解存在兩種誤區：一種是“貶低”，把STEM教育等同于科技小制作;另一種則是“抬高”，認為只有使用機器人編程等“高精尖”技術和設備的活動才算是STEM教育活動。筆者認為，這兩種看法都是對STEM教育中“工程”和“技術”的理解不準確所致。

工程、技術是STEM教育的重要組成部分。其中，技術是有關“做什么”“怎樣做”的方法和技巧（例如螺絲釘的用法、手機拍照的方法、運用語音搜索在線查找資料的技巧），以及相應的工具和產品（例如螺絲刀、手機、平板電腦）;工程則是運用技術進行設計、解決問題、制作產品的過程（例如用廢紙箱制作收納柜，為班上的小兔子搭一個窩）。

從以上的定義不難看出，雖然機器人編程屬于STEM教育活動，但STEM教育活動并不一定需要復雜的技術、昂貴的設備，依靠幼兒日常生活中的各種常見工具和材料同樣可以開展STEM教育活動。另外，我們過去的大部分科技小制作都算不上STEM教育活動，因為幼兒在這些活動中是按照給定的方法和步驟完成制作，缺少主動的思考和設計，而STEM教育活動則需要幼兒“想”在“做”前，自主設計問題解決方案并付諸實施。

三、基于幼兒園現有條件怎樣開展STEM教育？

幼兒園開展STEM教育時，經常出現以下兩種現象：一種是“泛化”，把傳統的科學活動、數學活動都冠以“STEM教育活動”的名義，新瓶裝舊酒;一種是“散裝”，以主題的形式將多個活動拼湊在一起，看似科學、數學、工程、技術俱全，實則缺乏有意義的聯系。

由于STEM教育在幼兒園教育實踐中仍屬新鮮事物，上述現象即便在國外的幼兒園中也并不少見。筆者認為，幼兒園有效開展STEM教育活動需注意以下幾點。

1.從幼兒的生活和游戲中，尋找STEM教育活動的契機

STEM教育活動以解決現實問題為導向、以“工程”為框架，而工程往往體現為制作產品，所以我們應該留心觀察：在幼兒的生活和游戲中，有沒有需要通過“制作”來解決的問題。有了這個意識，我們就會發現，STEM教育活動的契機可以說無處不在：科學區，幼兒玩自制陀螺時，可鼓勵他們做一做、比一比，看誰的陀螺個頭大、轉得久;建構區，幼兒搭建樓房時，可以提出挑戰，看誰能用最少的積木搭出牢固的高樓;美術區，當畫春天的幼兒把綠顏料用完時，可提醒他們“試一試，用其他顏料能不能配出你們需要的那種綠色”;戶外游戲區，當幼兒抱怨小三輪車停得到處都是、影響游戲時，可引導他們討論解決方案（如規劃停車場）……

2.STEM教育活動中的學科整合不必刻意求全

STEM教育活動是對相關學科知識與技能的有意義的整合，所以不必追求每個STEM教育活動都涉及科學、技術、工程和數學四個學科，而應該是“按需整合”：幼兒在解決問題的過程中用到哪些學科的知識與技能，就自然而然地實現了這些學科的整合。例如，幼兒在解決前述“調配綠色”的問題時，需要知道“黃色和藍色混合會變成綠色”這一知識（科學），掌握將兩種顏色混合均勻的方法（技術），嘗試不同的配比（數學），最終配出自己所需要的綠色（工程、藝術）。再如，幼兒在制作陀螺時，可能會探索不同材料（如紙板、雪花片等）的特性（科學），嘗試將各組件連接牢固的方法（技術），最終做出個頭大、轉得起來的陀螺（工程），但如果陀螺做好以后一起轉、比一比哪個轉得久，則并不需要用到數學。

由此可見，不同的STEM教育活動，涉及的學科、每個學科所占的比重、幼兒能獲得的相關經驗都有可能各不相同，但只要是“按需整合”，它們都有可能是高質量的STEM教育活動。

3.引導幼兒設計和改進解決方案

工程是STEM教育活動中各學科的“黏合劑”，而工程問題的解決是一個設計、制作和不斷改進的過程。因此，STEM教育活動在明確了要解決的“工程問題”后，并不是直接動手嘗試，而是根據現有條件設計解決方案。

工程問題的解決方案有幾個突出特點：解決方案往往不止一個;解決方案的可行性受到現實條件的制約（如可用的資源、工期、預算等）;解決方案付諸實施后，還可以不斷改進，努力做出最優方案。在STEM教育活動中，有意識地引導幼兒體驗設計解決方案并不斷改進的過程，能幫助幼兒體驗工程不同于科學的獨特之處，初步形成“工程思維”。

當然，幼兒的年齡較小，他們的目的性和計劃性不強，設計能力也有限，STEM教育活動中的方案設計環節應根據幼兒年齡特點進行相應的調整[3]。《指南》指出：“5～6歲幼兒在成人的幫助下能制訂簡單的計劃并執行，也能與他人合作與交流。”所以，我們可以引導大班幼兒分組思考和討論：要解決這個問題，我們可以用什么方法，會用到哪些材料。在思考和討論的基礎上，請各組設計解決方案并畫出來。小中班幼兒還難以理解“設計”和“想象”的區別，也相對缺乏執行計劃的意識。所以，中小班STEM教育活動的方案設計環節，鼓勵幼兒大膽表達自己的想法、說一說自己準備怎么做即可，重在引導幼兒養成“做之前先想一想”的習慣，為大班初步發展設計能力奠定基礎。

還需要注意的是，工程問題的解決過程往往不是一次搞定，而是要迭代優化。因此，幼兒在完成制作后，我們還需要引導幼兒對照一開始的“工程問題”評價自己的作品，思考還有哪些可以改進的地方，鼓勵他們繼續嘗試、做得更好。例如，幼兒做好陀螺、進行比賽后，可以鼓勵他們思考和探索：怎么能讓陀螺做得更大、轉得更久？對年齡大的幼兒，還可以引導他們相互學習、借鑒，共同分析問題、優化設計方案。有時，幼兒在按照方案進行制作時，還會不斷遇到新的問題，教師可抓住時機引導幼兒思考和解決新的問題，相應地調整自己的設計。

4.教師要調整心態，與幼兒共同探索

教師在開展幼兒STEM教育活動的過程中，常有兩種誤區：一種是“越位”，過于積極地代替幼兒解決問題;一種是“缺位”，擔心自己知識儲備不足、教錯幼兒，因而束手束腳、不敢介入。筆者認為，這兩種做法都源自教師的角色定位不當。在STEM教育活動中，教師的作用不是“傳授者”，不需要全知全能，教師要做“支持者”“引導者”，在創設適宜的情境、提供必要的材料后，以更有經驗的“大兒童”身份參與活動，與幼兒共同探索未知、收獲成長。

【參考文獻】

[1] 杜文彬，劉登琿. 美國整合式STEM 教育的發展歷程與實施策略：與Carla Johnson 教授的對話[J]. 全球教育展望，2019，48（10）：3-12.

[2] 李喜元， 劉華. STEM教育與幼兒園科學教育結合的探析[J]. 早期教育（教育科研）， 2018，5：18-21.

[3] 陳曉娟. 幼兒園STEM 教育活動中的困惑與解答[J].早期教育（教育教學），2019，10：16-18.