整合、遷移、轉型：幼兒STEM活動要素與實踐探索

謝謙宇 蔡迎旗 馬雯娟

【摘 要】STEM活動是基于科學、技術、工程、數學相關領域整合科學教育的簡稱。其不僅僅是各學科的簡單整合，而是知識內在融合的一種教學理念。文章闡述如何通過行動研究的形式參與STEM活動，在項目式整合、探究與遷移、教師的轉型等要素的基礎上，圍繞相關主題活動實踐探索，在主題預設中，促進項目的整合。在實踐探究中，激發幼兒經驗重構。在引導與支持中，找到教師角色定位。并最終發現整合項目式學習、幼兒知識遷移、教師隊伍建設是幼兒STEM活動開展的關鍵。

【關鍵詞】STEM 幼兒 學前教育 教學活動 實踐探索

【中圖分類號】G61? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1002-3275（2023）09-94-06

謝謙宇 / 昆明城市學院教育學院，講師，從事學前教育理論研究（昆明 650000）；蔡迎旗 / 華中師范大學早期教育學院，教授，博士生導師，從事幼兒園教師學習與教育研究（武漢 430079）；馬雯娟 / 云南昆明市盤龍區茨壩幼兒園，教師，從事幼兒教育工作（昆明 650000）*通信作者，E-mail：yingqibo2@163.com

【基金項目】國家社會科學基金教育學重點課題“我國學前教育可持續發展的路徑與對策研究”（AHA200010）

STEM教育發源于美國，是由科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）四個相關領域整合的科學教育課程簡稱。1983年，美國頒布《教育美國人為21世紀做好準備》，標志著人們對STEM研究的開始。隨后30多年，美國把STEM教育上升到國家戰略地位，英國、澳大利亞、日本、芬蘭、德國、法國等國家也紛紛響應。2016年，美國《STEM 2026：STEM教育創新愿景》中明確將“開展早期STEM教育”作為未來STEM教育的挑戰之一。其間，格雷特·亞克門將A（Art）元素融入STEM教育，提出STEAM教育，“這里的A不單指的是藝術，還包括美術、人文、歷史、哲學、宗教等學科”［1］。而我國，教育部在2016年《教育信息化“十三五”規劃》中提到“有條件的地區要積極探索信息技術在‘眾創空間、跨學科學習（STEAM教育）、創客教育等新的教育模式中的應用”。這里不管是STEM還是STEAM，都是基于跨學科視野下的學習者問題解決及思維訓練的一種方式。為了更多地體現跨學科的思想，本文以STEM活動模式為主，在幼兒園開展實踐活動探索。

“STEM教育的本質是在眾多孤立的學科中建立一個新的橋梁，從而為學生提供整體認識世界的機會”，“培養學生綜合解決問題能力是STEM教育的最重要的目標”［2］。隨后國內掀起了STEM研究的熱潮，幼兒STEM教育作為基本教育的起點越來越受到關注。此外，幼兒STEM教育以知識整合為核心，基于項目形式讓幼兒面對真實問題情境，在問題解決的過程中獲得批判性思維、創造性思維、合作交流等復合思維和能力，是指向21世紀公民素養的教育，這不僅與我國《3—6歲兒童學習與發展指南》（以下簡稱《指南》）五大領域的核心價值基本契合，而且還能在學習思維、課程設置和教學模式等方面為幼兒園科學教育提供借鑒。

當前幼兒園教學模式主要以領域教學為主，對整合教學關注較少，近年來，項目式學習、生成性課程、深度學習等逐漸進入幼兒園教學視野，例如有研究者從STEM教育的基本特征入手，理論上闡述了STEM教育的實施策略；［3］有研究者基于深度學習的角度構建了STEM活動的框架；［4］有研究者認為STEM教育與幼兒學習密切相關。［5］但是絕大部分相關研究主要基于理論探索階段，缺乏系統整體實踐路徑的探索。而實踐過程中還存在諸多問題，例如《中國STEM教育白皮書（精華版）》指出，“STEM教育目前在學校實施中面臨的最大瓶頸就是教師問題”［6］。教師“缺乏系統的學科知識體系”“科學素養亟待提升”［7］，“以往的教學經驗難以達到STEM課程的教學要求”［8］。在具體實踐過程中，STEM活動處于碎片化、零散、割裂的狀態，活動整合性不強［9］，因此，本研究基于項目、幼兒、教師三要素進行理論闡述，并在此基礎上開展一學期的幼兒STEM活動實踐探索。

一、STEM活動構成要素

（一）項目式整合：STEM活動的基礎

STEM活動具有課程的整合性，總目標以科學探究為核心，讓幼兒自己思考且能通過使用工具解決問題，在實踐操作中學會與小組成員進行合作。項目式學習主要來源于杜威的“做中學”理念，杜威認為真正的知識并不是讓學習者被動地在學校學習而獲得，而是要讓知識通過社會真實活動進入課堂轉化得到。“‘做中學教學法的基本要義在于，以學生活動來架構課程，以直接經驗的獲得為核心旨趣，在情境化的教學場域中，通過學生的各種‘做——觀察、實驗、探究、勞作、游戲等來組織實施教學。”［10］“做中學”“可以稱之為從活動中學習，是基于學生興趣與經驗、源于日常生活的教學活動”［11］。并主張注重探究動態的、獨特而不是“分類學的構建”的問題，現實中每件事情都有自己的獨特性，是基于當下情景的事情，而不是一成不變的。STEM活動則是基于工程、技術、科學和數學的一種整合，一種聚焦于某一學科主題式的學科內的組合。學習者自己計劃、運用已有知識經驗，通過動手操作，在具體情境中解決實際問題。在這種學習方式中，參與者通常是以小組為單位，通過合作、探究提出自己的問題，緊密合作，深入思考。項目式學習是一種打破學科壁壘的學習模式。學習者切身參與其中，不僅可以獲得直接經驗和知識，而且利于提高綜合能力素養。而項目式學習的核心就是知識整合、經驗整合、學習者整合。

（二）探究與遷移：STEM活動的關鍵

情境探究是STEM活動核心之一，也是引發幼兒參與活動的關鍵，“教育即生活”中基于實際問題情境的學習任務更接近生活世界。探究是發現問題的前提，幼兒學習的核心是激發興趣，體驗探究過程，發展初步的探究能力。活動與體驗是幼兒特有的學習方式，該學習方式并不適合分科教學，而在于經驗體驗。體驗指幼兒全身心投入活動時所獲得的親身經驗。由于“幼兒的思維發展有限，其學習必須以直接經驗為基礎，通過主動探索獲取知識”［12］。“幼兒的內部動機往往來源于情境興趣”［13］，幼兒在情境中產生新認知并同化自身已有的舊知識結構，當新知識與舊知識產生沖突時，引發已有認識結構的調整，即順應。

“知識遷移是指學習者把理解的知識、形成的基本技能遷移到不同的情境中去，促進新知識的學習或解決不同情境中的問題。”［14］情境認知理論認為，知識就是在真實情境下與社會互動建構產生，學習只有進入相關的情境之中，學習才具有意義。這樣，幼兒的認識的形成基于真實情境的有效遷移，進而解決現實中的問題。［15］STEM活動強調的是“真實情境化”，不斷激發幼兒自主學習，構建自身知識的形成，并完成不同情境的知識遷移。

（三）教師的轉型：STEM活動的保證

STEM活動強調學科之間的高度整合，對教師提出了全新的挑戰。“勝任STEM教學任務的教師不僅需要具備良好的STEM學科知識，更重要的是掌握STEM整合教學的知識與技能，并且對STEM教育抱積極態度。”［16］STEM活動內容的建構需要教師多重角色定位，一方面需要堅持“兒童中心”，另一方面需要及時發現隱蘊的知識。STEM活動中的教師不僅僅通過指導完整的教學活動來呈現，而是在日常活動如教學活動、生活活動、游戲活動中不斷挖掘STEM活動的要素，鼓勵與引導幼兒去發現隱藏在真實情境下的問題。對教師而言，最重要的不是教會幼兒“事實性知識”，而是在遇到各種問題時，能引導幼兒不斷思考、促進幼兒深度學習。

二、STEM活動實踐探索

基于以上活動要素，本文以云南省S幼兒園大班開展一學期的STEM活動為研究對象，通過行動研究的形式，展開STEM活動的一系列完整的實踐探索。

《幼兒園教育指導綱要（試行）》（以下簡稱《綱要》）中指出，要“引導幼兒對身邊常見事物和現象的特點、變化規律產生興趣和探究的欲望”。一些教師的教學活動主要基于教師的選題，基于《指南》內容，制訂符合幼兒發展的教學目標，較少考慮幼兒發展真實經驗，缺乏幼兒自身興趣的體現。而幼兒學習的核心是激發興趣，體驗探究過程，發展初步的探究能力。幼兒園里充滿著各種STEM教育機會，無論是戶外、教室、區角各類活動中。因此STEM活動基于幼兒中心的項目式活動更適合幼兒的發展規律，STEM活動注重學習者學習與實際生活之間的聯系，要立足于生活，從真實生活中的問題出發。

本次活動主題來源于幼兒在小花園里發現的一只蝸牛，蝸牛引發全班幼兒的注意，幼兒紛紛圍著蝸牛討論，這時有幼兒提議將這只蝸牛帶回教室里飼養，甚至想要繼續尋找出第二只蝸牛。借此機會，將這次STEM活動主題定為“我和蝸牛的故事”。

（一）虛擬與真實：STEM活動主題起源

本次研究主題選擇主要遵循以下三個方面：第一，以幼兒的興趣為主，抓住幼兒感興趣的事物確定主題。第二，鼓勵幼兒有一定的探索性，STEM活動要求能培養幼兒發現和解決問題的能力。第三，以真實情境為主。STEM活動是“教師在沒有預設教學路徑的前提下讓幼兒‘遭遇STEM課程，不是讓幼兒為‘做而‘做，而是在‘做的過程中，讓幼兒與STEM課程偶然‘相遇”［17］。這樣的“相遇”不僅激發了幼兒動手和動腦的欲望，而且幼兒的無知被用作知識生成的靈感。本次活動主題的確定基于戶外活動與幼兒的主動探索發現，一只蝸牛的出現，引發全體幼兒的關注，因此，將本學期的STEM活動主題定為“我和蝸牛的故事”。這樣的活動的展開“推進兒童的學習進階，確保兒童探究的持續性、動態性和生成性”［18］。真實情境是STEM活動的核心之一，也是引發幼兒參與活動的關鍵，教育及生活基于實際問題情境的學習任務更接近“生活世界”，有助于幼兒轉化自身經驗。

（二）預設與生成：STEM活動目標設計

培養學生綜合解決問題能力是STEM教育的重要目標，無論是科學問題，還是工程與技術問題，抑或如何運用數學的問題，在STEM活動的課程中“這些問題都被一個或一組具體的、與學生日常生活相關的情境或問題連貫起來呈現在學生面前，再通過學生的科學和工程實踐發現解決問題的方法、實踐解決問題的途徑、分析解決問題的結果、評價解決問題的方案；因此，在‘動手做和‘動腦思考中才能實現STEM素養的培養，實踐是其主要的學習途徑”［19］。

STEM活動“我和蝸牛的故事”主題中圍繞蝸牛分出三個主線探索：尋找蝸牛、飼養蝸牛、蝸牛樂趣。圍繞每個部分提前預設，過程中根據幼兒的思考和興趣走向不斷地生成新的目標。對STEM活動內容選擇應從幼兒興趣出發，最終目標的確定基于幼兒為主的探索發現，從實際生活中發現關注點，跟隨幼兒的探索尋找教育的內容，這樣的主題活動真正回應STEM活動元素。“我和蝸牛的故事”活動框架見圖1。

（三）實踐與交互：STEM活動實踐開展

STEM活動注重幼兒活動中的學習，鼓勵幼兒在學習中發現問題并能夠找到方法解決問題，從學習中獲得知識。本研究的STEM活動實踐主要是通過項目活動開展，依據克伯屈的設計教學法：決定目的—擬定計劃—實施計劃—評定結果四個階段。STEM活動實踐見表1。

1．發現探索：問題的浮現

發現第一只蝸牛后，教師組織幼兒在戶外活動繼續尋找蝸牛。尋找蝸牛是為了讓幼兒了解蝸牛的生存環境，并結合小組合作，互相討論培養幼兒發現問題的能力。預先告知不是目的，幼兒在自由探究中學習理性精神才是應有的追求，給予幼兒自由探索的空間，才能促進幼兒的成長與思考。

幼兒找到了三種“蝸牛”，一部分幼兒認為蛞蝓是沒有殼的蝸牛，另一部分幼兒認為蝸牛不會生活在水中。為了進一步了解三種動物是不是蝸牛，從而引出下一個子項目活動“了解蝸牛的種類”。通過自主探索，幼兒了解蝸牛的類別，在小組分享討論中得知蝸牛喜歡陰暗潮濕、疏松、腐殖化的生存環境，從而為后面飼養蝸牛的活動提供知識儲備。

2．融會貫通：能力的整合

開展飼養蝸牛活動是為了了解蝸牛的習性，教師鼓勵幼兒在實踐中思考蝸牛的生活情況，并結合家園共育，鼓勵幼兒在家中繼續觀察蝸牛，并進一步了解蝸牛的飲食喜好和居住環境。

實踐過程中，教師并沒有預設建造蝸牛房子的活動，直到一只蝸牛的出逃引發了幼兒的討論，并且幼兒提出重新為蝸牛搭建合適的房子。教師抓住了此次機會，鼓勵幼兒自主思考如何為蝸牛建造一個房子。“蝸牛房”活動見表2。

由表2可以看到，教師引導幼兒討論，幼兒自主思考，小組合作，并整合多種知識能力，談論什么材料才適合蝸牛的居住與成長，面對幼兒的各種各樣問題，教師更是一個引導者，從眾多問題中整合出一套完整的探索路徑。本次活動對于幼兒獨立思考提供了真實情境，強化了幼兒自主能力建設，并運用到多種資源整合與協調，有效促進了幼兒整體解決問題的能力。

3．深入思考：知識的遷移

“樂蝸”活動的開展基于幼兒的爭論，關于蝸牛和蛞蝓誰爬得快？教師決定組織幼兒舉辦一場比賽。活動中教師沒有指定組長，由小組自行商量成員分工，目的是增強小組成員的自主協調與合作能力。教師只負責調節，對組內工作不明確的問題或賽道制作的問題進行簡單指導。“‘做中學不僅能培養兒童的科學精神和動手能力，也能培養兒童的團隊合作精神，是兒童科學啟蒙教育的重要形式。”［20］“蝸牛賽道制作”活動見表3。

小組互評和教師評價讓各小組找到自己賽道的優缺點，隨后進行二次改良。在小組展示交流中，有小組能將之前所學的知識遷移到本次賽道設計中，例如然然組的賽道是紙筒橫向拼接結構，在紙筒的表面粘貼了一層透明膠帶，并解釋到這層膠帶可以在比賽時噴上水，并有兩個作用：一是防止紙筒變得潮而軟，二是濕潤的賽道可以保護蝸牛。幼兒可以把知識遷移到不同情境當中，回應了STEM活動的核心精髓，活動并不是外在形式的組合，而是幼兒內在對知識的深度理解與應用。

（四）反思與重構：STEM活動評價

STEM活動的核心就是學科之間整合，這種整合不是單一將科學、技術、工程、數學內容放在一個活動當中，而是學科素養之間有效融合，組成一個有機整體，并以真實問題解決為任務驅動，在實踐中應用知識、獲得知識，培養學生的問題解決能力、復合思維和創新思維的教育形式。［21］

技術主要是通過幼兒使用工具與科學、數學的內容結合起來，例如幼兒觀察蝸牛的活動中放大鏡的使用，觀察蝸牛的身體構造，通過讓幼兒反復使用放大鏡，增加學習科學的機會，同時學習技術的過程本身也可以促進幼兒對科學的理解。在數學領域幼兒也有部分技術的使用，在購買“蝸牛房”之前使用尺子測量觀察柜的長、寬、高來判斷“蝸牛房”的大小，在蝸牛比賽中使用沙漏記錄比賽時間。這些都是數學和科學領域中技術的體現。

工程主要是幼兒分析各種材料、圖紙與工程的搭建相結合的內容。例如在搭建“蝸牛房”前對塑料瓶、紙筒、紙盒等不同材料結合蝸牛飼養進行分析如何搭建，搭建中幼兒對搭建圖紙的分析和“蝸牛房”零件的拼接，制作賽道時黏合材料的測試，例如透明膠、雙面膠、訂書釘等材料的使用。“蝸牛房”中的STEM內容見表4。

由表4看到，整個活動將科學、技術、工程、數學四個方面整合到一起，并不是為了整合而去整合。“蝸牛房”的活動重點是在科學方面，語音搜索技術是尋找“蝸牛房”的輔助，活扣拼接的技術是搭建“蝸牛房”時連接亞克力板要用到的技術方法，數學方面的測量是幼兒前期在數學領域活動中單獨學習到的知識，事物分類是“蝸牛房”搭建完畢后需要將蛞蝓和蝸牛分配到不同的房間。“蝸牛比賽”中的STEM內容見表5。

由表5可以看出，蝸牛比賽的活動主要內容是在數學方面，幼兒在設計賽道的長度時，結合蝸牛爬行速度思考賽道長度的適宜性。幼兒制作賽道用到的紙筒屬于圓柱體，如何將多個圓柱體組合拼接就是數學中幾何體的組合，拼接后的黏合材料選擇透明膠、雙面膠或白乳膠，粘連時如何保持賽道的平衡和穩定都體現了整合性，使用沙漏計時在此次活動中是技術工具，同時，時間計時方法也屬于數學方面知識。

由以上STEM活動可以看到，活動中四門學科的整合并不是對四門學科的靜態整合，而是要彼此借力，互相滲透，最終不僅看到操作層面的整合，更可以培養幼兒思維的整合與知識遷移。

三、結論

（一）體系構建：推進項目式整合STEM開展

STEM不僅僅是技術的整合，而是基于建構主義學習理論，強調知識蘊含在真實情境當中，學習者通過實際操作達到對知識的掌握。STEM教學的核心不是工程而是問題的解決。為學習者提供親身實踐的機會，并探索這些實踐多學科學習的核心，是STEM過程至關重要的一環。研究表明，基于項目式的STEM活動有助于提升幼兒的學習動機、學習情感及學習效果。本次活動從起始階段就重視活動的整體性，基于整合式的理念，從蝸牛的發現、了解、體驗等層層遞進的關系中，結合科學、數學、工程、技術、藝術等多學科知識，系統的展示活動的整體思維。因此在學科整合的項目下，開展幼兒活動的設計與實踐，不僅是形式的整合，而且能夠促進幼兒內在知識經驗的獲得。經過一學期的項目式活動開展，讓幼兒從感性經驗過渡到理性認知，并基于自身不斷地探索，衍生出與“蝸牛”主題相關的多樣化活動，自發地在此基礎上，不斷升華活動本身，從被動接受學習轉為主動思考問題，以上諸多變化正是項目式學習的結果。自主、合作、探究成為幼兒學習的主要方式，學科融合的問題解決模式提高了幼兒復雜問題的解決能力。STEM教育從多學科的視角來培養學習者解決實際問題的能力，提高STEM素養，實現跨學科教育。［22］可以說，跨學科式教學展現了STEM教育的核心價值取向。

（二）知識遷移：全方位促進幼兒STEM素養

本研究中，幼兒通過STEM活動學習，各領域中均有明顯成長。在科學領域，學會觀察周圍事物并進行記錄，對周圍事物感興趣；技術領域，會使用各種工具（測量工具、觀察工具、實驗工具），例如放大鏡、天平、沙漏、量杯等；工程領域，能夠自己設計圖紙，根據簡單的圖紙進行搭建操作，學會運用各種工具制作產品；數學領域，具備簡單的數量、測量、運算、分類能力，對簡單的方位、空間能夠進行轉化。最后獨立制作宣傳海報，到其他班級分享。以上成長基于活動的逐步開展，并基于自我探索的內化。STEM活動正是基于對傳統教學模式的突破，鼓勵幼兒自主探索學習，充分尊重幼兒的學習與發現，引導幼兒走出低認知結構的“事實性知識”，促進高級思維與元認知的發展。對于認識發展及知識問題教育，不能簡單地把知識作為人類認知的成果來進行傳遞［23］，而是需要在幼兒發展的過程中，看成一種與幼兒生長、生成和發展相關聯的意義系統。“蝸牛比賽”活動中幼兒能夠想到在賽道上面噴水，避免在比賽中蝸牛受傷害，說明幼兒將前期“養蝸”活動中蝸牛生活環境的知識遷移到制作比賽賽道上。這種經驗的生成并不是來自教師的灌輸，而是幼兒在自我探索與實踐中對知識的轉化與遷移。

（三）隊伍建設：提升幼兒教師的STEM素質

在STEM活動中，教師與幼兒是學習共同體，教師引導幼兒學習同時也參與到幼兒的活動中，與幼兒一同發現新事物。對于教師的角色需要進一步重構，從前臺到后臺，給予幼兒更多的空間與自由，讓幼兒去感受自主探索的興趣，這不是放手不管，而是一種對幼兒信任的體現，一種兒童觀的呈現，回歸真正的“兒童中心”，是強調回歸教師本位和兒童本位主體間共同成長的互助關系。“任何教學方法背后都有相應的知識觀基礎，不管教師是否意識到，其教學活動都有一個怎么看待知識的問題。”［24］雖然STEM活動給予幼兒一定的自由，但這也成了設計和開展STEM活動的難點所在，本活動中，從活動設計到活動評價，教師隨時保持著“非參與”角色，通過引導幼兒的探索，鼓勵小組合作等方式，給予幼兒充分學習空間，共同完成合作式學習新體驗。不斷鼓勵幼兒探索生活中的STEM要素，激發幼兒思考，回歸教育初心。本次活動從主題選擇開始，基于幼兒的自主探索與發現，教師一直為引導者的角色，激發幼兒的興趣，鼓勵幼兒的參與，通過幼兒的自主探索與發現，逐漸了解了蝸牛的生活習性，正是這樣的學習方式，讓幼兒真正地掌握了關于“蝸牛”的知識。由于STEM活動的開放性、復雜性等特點，如何平衡幼兒自主探索與教師指導之間的經驗價值才是真正的挑戰，既要尊重幼兒自主探索的主動性，又要把握教學目標的積極經驗生成，而不是放任自流，如何明確教師角色定位，如何識別有價值的經驗，對于教師來說至關重要。

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