從兩個案例解讀STEM教育的核心特征

仲惠驗

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathe-matics）四門學科英文首字母的縮寫，它是一種以項目學習、解決問題為導向的課程組織方式，將科學、技術、工程、數學有機地融為一體，有利于培養學生的創新能力。近年來，STEM教育進入更多教育者的視野。下面，本文將依據兩個STEM案例來嘗試分析STEM的核心特征。

（一）案例背景

春游過后，孩子們饒有興致地帶回了一些網紅景點的照片，包括懸空寺、吊腳樓、中央電視臺總部大樓等，他們都說這是懸空的建筑，這點引發了筆者的思考。基于此，筆者以跨學科的思維方式將STEM理念融入此次生活化活動，讓幼兒在活動中積極探索、細心體驗，引導幼兒用STEM理念去觀察、分析、解決日常生活中的問題。

（二）問題與想法

孩子們所提出的問題是建筑為什么懸而不倒以及這種建筑背后有什么科學原理，這需要專業人士的解答。在咨詢專家后，筆者了解到，這些建筑其實叫懸挑式建筑。之后，針對如何挑選支持孩子們探索的材料、這些材料有多少種方法、如何讓搭建的建筑底部不完全著地以呈現懸挑式結構等問題，筆者和其他教師經過討論、調試、記錄、反思和再調試后，將探索的目標定為：S（科學）——探索懸挑建筑的搭建方法;T（技術）——用手機記錄自己的設計，并分享成功的經驗;E（工程）——多次嘗試并改進，使建筑懸空部分的面積越來越大;M（數學）——能夠利用圖表呈現數據，并進行初步的分析和。

（三）實施過程

1.第一次嘗試。筆者組織孩子們進行了討論，讓他們思考在材料區中選擇什么材料來進行此次項目探索。經過對材料形狀、材質、輕重等特質的觀察，我們最終選用了冰棒棍（形狀扁平且寬窄不一）、麻將（重量較大且大小不一）、一次性塑料杯（透明的）。

基于各人的前期經驗，有的幼兒在搭建的時候只選用了一種材料，這樣雖然能夠搭出部分不著地的建筑，但是不著地的部分不明顯。在搭建方法上，有的孩子用對稱的方法搭建，有的孩子用壘高的方法搭建。孩子們搭建的作品大多是兩邊都有支撐的建筑，而這不符合懸挑式結構建筑的基本特征是只能一邊有支撐。

在搭建探索活動結束后，筆者及時做出了教學反饋與支持。筆者利用原先激發孩子興趣的照片（一張在春游時拍攝的公園觀景臺的照片）來分析建筑的結構。這個建筑的特點是有一部分懸在半空中，只有一邊有支撐結構。然后，筆者引導孩子用身體感受，嘗試用自己的身體呈現一個懸挑式結構的建筑。經過體驗，孩子認識到懸挑式的建筑既要有懸挑出去的部分，又要有穩定的支撐。孩子還發現用身體呈現懸挑式建筑是有難度的，并認為這類建筑的搭建也有一定的挑戰性。

2.第二次嘗試。在第二次動手之前，筆者引導孩子們先認真思考了以下問題：用哪一種材料作為支撐？用哪一種材料搭建懸挑部分？懸挑的部分可不可以承重？之后，筆者引導他們畫出了設計圖。

與前一次操作相比，孩子們大多選用了兩種以上的材料。他們發現用麻將作為支撐能更好地找到平衡點，麻將還可以壓住冰棒棍，這樣就能呈現出懸挑式的建筑結構。

（四）教師分析與評價

“懸空的建筑”活動緣起于孩子在生活中發現的問題。有的孩子在探索如何讓建筑懸而不倒的過程中，反復調整麻將與冰棒棍的位置，有些孩子為了讓建筑保持平衡而學會與他人合作。在思考和動手的過程中，孩子不僅掌握了新知識，還鍛煉了發散思維的能力。STEM教育對教師的挑戰在于，教師不僅要關注生活，關注問題，更要具備工程（設計）思維、技術思維，并將其與科學思維、數學思維相結合，讓孩子在解決問題的過程中經歷跨學科的學習，提高綜合素質。

（一）案例背景

面條是我們生活中的主食之一，也是孩子們熟悉的物品。孩子們的好奇心很強，愿意挑戰一些看似不可能完成的事情。于是，筆者讓孩子們思考細細的生面條能否撐起一本書的問題。新的研究活動就此拉開了帷幕，孩子們在活動中，共同探索生意大利面撐起書本的多種可能性。

（二）問題與想法

首先，筆者組織了一次談話活動，孩子們就“熟意大利面的特性”“生意大利面的特點”“生意大利面能不能撐起一本書”這三個話題，發表了自己的想法。筆者在融合STEM教育理念的基礎上，將探究的目標定為：S（科學）——感知意大利面的特性;T（技術）——嘗試用生意大利面撐起書本的不同方法;E（工程）——解決如何用更少數量的生意大利面撐起書本的問題;M（數學）——能夠利用圖表呈現數據，并進行初步的分析和解釋。

（三）實施過程

筆者先組織孩子們進行了討論，有的孩子認為用多根生意大利面能撐起一本書，有的孩子認為用一捆生意大利面能撐起一本書，有的孩子認為撐不起來。經過不斷的嘗試，孩子們發現，要想撐起一本書，需要調整生意大利面的長短和位置。

（四）教師分析與評價

與STEM教育中的其他三個學科相比，工程教育有其獨特性。工程教育是為了解決某一社會問題、滿足人類的需求，運用工程設計在已有的資源和限制條件下設計出最佳的解決方案的過程。

“能撐起來嗎？”這個游戲緣起于幼兒的生活，筆者從孩子們的興趣入手，鼓勵孩子們挑戰不可能，讓孩子去猜想、設計、探索、改進、再探索……孩子們在探索過程中不斷地發現問題、解決問題，并通過與同伴分享經驗，了解生意大利面撐起一本書的所需要素。孩子們通過探索發現，生意大利面的長短和所插的位置直接影響支撐書本所需要的面條根數。孩子們在合作中不斷學習，在每次探索之前繪制設計圖，逐漸有了設計的思路。

一是跨學科。跨學科意味著在STEM教育中，教師不再將重點放在某個特定學科上或者過于關注學科界限，而是將重心放在某個特定問題上，引導孩子利用綜合知識去解決問題。

二是趣味性。STEM教育強調分享、創造，強調讓孩子在體驗和分享中獲得快樂感和成就感，強調所有的探究過程都必須是基于興趣的，要將學習融入游戲活動。

三是體驗性。STEM教育更強調教育者要為孩子提供能夠讓其動手、動腦的體驗式學習過程。教師應提供有效的低結構材料讓孩子利用經驗進行創造、設計、建構、合作并解決問題。

四是協作性。STEM教育特別強調團隊學習，強調群體協同、相互幫助、相互啟發。

五是設計性。STEM教育主張通過設計促進知識的融合、遷移與運用，通過作品外顯學習的結果。以上的兩個案例中就分別出現了“懸空的建筑是什么樣的”和“如何用意大利面撐起書本”的設計圖紙。

六是藝術性。STEM教育的藝術性要在孩子多樣化的作品中呈現。因為STEM本身就強調不一樣的思維方式和不一樣的解決方法，所以同一個任務中往往會誕生不同的作品，這也要求教師具備較高的審美能力。

七是實證性。STEM教育不僅注重科學的實證性，更強調教師要在跨學科情景中通過對問題或項目的探索，培養孩子向真實生活遷移的科學精神和科學理性。

（一）培養孩子的邏輯思維

一個人的辦事能力很大程度上取決于他的邏輯思維。而STEM的教育的精髓就是通過觀察、比較、分析、推理等，培養孩子的邏輯思維能力，讓孩子能準確而有條理地展現自己的思維過程。

（二）培養孩子的辯證性思維

擁有辯證性思維的孩子能基于對事實的分析，形成自己的判斷。而STEM教育就提倡對任何事物都保持懷疑的態度，要求孩子通過對證據和事實的分析論證來形成自己的觀念。

（三）培養孩子的創造力

孩子的創造力可以通過合理的培養有效提升。而STEM教育理念完美對應創造力培養的五要素：想象、創造、實施、分享和反思。

（四）增強孩子的合作能力

STEM項目的完成需要孩子們積極討論、相互幫助和密切合作。因此，孩子參與STEM教育項目，能極大提升自身的團隊協作力、領導力和溝通力。同時，項目完成后的自我成果展示還能增強孩子的勇氣和自信心。

STEM教育的機會無處不在，其不僅是一種跨學科的學習方式，更是一種跨學科、綜合性的思維方式。STEM教育具有跨學科、趣味性、體驗性、協作性、設計性、藝術性和實證性等特征，能有效激發孩子探究世界的探索欲和求知欲。STEM教育將科學、技術、工程、數學各學科有機融合，促使孩子像科學家一樣思考問題，像工程師一樣解決問題。

（作者單位：常州市勤業新村幼兒園）