《STEM教育和幼儿园课程相融合的实践探究》
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摘 要：STEM教育强调协作与对话、记录与表征、问题解决以及与生活经验的结合,有利于培养幼儿的设计意识与工具意识,提升幼儿合作意识,促进高阶思维能力的发展.在与幼儿园课程相融合的过程中出现课程创建缺乏本土化开发、课程实施步骤不够明晰、课程评价随意性较大的问题.在教学活动中关注幼儿对问题的探究、在游戏活动中发展幼儿核心素养、在生活活动中发现真实情境、在家园活动中挖掘合作潜力,能够实现STEM教育与幼儿园现有课程的有效融合.
关键词：幼儿园STEM教育;教学活动;游戏活动;生活活动;家园活动
doi：10.16083/j.cnki.1671-1580.2020.03.036
中图分类号： G612 文献标识码：A 文章编号：1671—1580（2020）03—0158—04
随着信息时代的快速发展,科技创新成为推动社会变革的重要力量.美国自实施STEM教育以来,已经在国民素质、就业、国家经济实力、创新等方面有显著提升,STEM教育可谓是美国国家竞争力的助推力量.[1] 发展STEM教育成为世界发达国家培养科技创新人才的重大战略和未来愿景.[2]《3-6岁儿童学习与发展指南》指出,幼儿的科学学习是在探究具体事物和解决实际问题中发展,其核心是激发探究兴趣,体验探究过程,发展初步的探究能力.一方面,应注重整合科学领域相关的学科素养;另一方面,强调创设真实问题情境,提高幼儿解决问题和满足自身需求的能力.STEM教育以真实问题为导向,强调知识的跨学科融合以及与现实生活的紧密联系,符合幼儿科学学习的特点,将STEM教育引入学前教育的课程开发当中,一方面有利于幼儿园园本课程体系的完备,同时对幼儿身心健康成长有着重要影响.
一、STEM教育对幼儿发展的核心价值
以学科融合为核心特征的 STEM 教育,将原本分散的科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科有目的、有方法、有系统地融合为一个有机整体,有着单一学科所不具有的独特价值.[3]STEM教育活动能够整合各领域经验,满足幼儿认知、情感、技能多方面发展的需要,有助于儿童获得更加全面的发展.
（一）强调协作与对话,提升幼儿合作意识STEM教育核心要素是通过协作培养幼儿解决问题的能力.这种协作发生在真实的任务情境过程中,是幼儿之间、幼儿与教师之间通过交流、讨论和对话等方式进行的深度学习.在STEM教育活动中,除教师之外,幼儿班级环境中的重要他人还有同伴,当幼儿处于一个学习共同体当中时,同伴之间的交流与协作更有利于探究活动的持续开展.例如,在制作过程中,幼儿最开始会争抢着做主力,获得对于工具的使用权,如,“我来画”“我来剪”“我来搭”,没有幼儿愿意选择协助他人,小组成员之间的配合度较低,活动推进较慢.随着活动的进行,幼儿意识到没有团队协助,很多问题的解决依靠个人的力量难以完成.如,轮流尝试没人配合时,剪出的布是参差不齐的,固定的吸管反复松开.与同伴之间相互协商,明确分工、履行职责,默契合作能够提高效率,更容易获得成就感.
（二）强调记录与表征,培养幼儿设计意识STEM教育以工程活动为主线,而工程是通过设计和制造解决问题的过程,工程的核心就是设计.在实践中,我们要求教师引导幼儿在做之前进行真实的设计和现实的规划,注重幼儿对思维地图的运用,而不仅仅是想象.鼓励幼儿在活动的不同阶段,运用不同方式进行记录表征,幼儿的表征既可以是对讨论结果的图画记录（如风筝对比发现统计表）,也可以是关于遇到问题的猜想与验证的图表记录（如不同材料的选择记录图）,还可以是以制作为中心的思维地图的呈现（如制作风筝过程图）.幼儿通过多元化的表征方式整理和概括在探究過程的发现,进一步明确和反思自己对现象的认识,不仅为幼儿进行分享与交流提供了工具支持,同时有助于其思维的发展.
(三)强调问题解决,培养幼儿工具意识
以设计与制作为载体的STEM教育活动需要丰富的资源和工具作为支撑.在制定计划和搜集材料阶段,要给予幼儿“头脑风暴”的机会,通过多种途径提供丰富的材料让幼儿在制作时进行自由探索和选择.例如,幼儿能想到的制作骨架和筝面的材料以及固定工具有很多,用吸管、一次性筷子、烧烤签等做骨架,用塑料袋、报纸、布做筝面等,但是不是都能用到,哪一种更好用,只有实践中不断地进行尝试才能获知答案.例如,在制作过程中,幼儿发现单一使用胶棒或透明胶带在组合骨架和筝面时出现固定不牢固的问题,经过反复尝试,最终发现先使用热熔胶,之后进行二次固定会更牢固.尽管幼儿需要在后续的实验与验证过程中,才能逐步发现不同材料的属性,但在搜集材料时仍要给予幼儿不断试误的机会,以幼儿的想法与计划为准,通过猜想验证,重塑认知结构的过程,培养幼儿的工具意识.
(四)结合生活经验,提升幼儿高阶思维
儿童早期STEM 教育强调从幼儿身边的实际和真实问题出发,通过幼儿在生活和游戏场域中的多种感觉来获得对事物的认知.[4]例如,制作风筝时,小组成员之间就“铁丝”与“吸管”谁做骨架更好的问题上产生了争执.有的幼儿给出理由“见过的和放过的风筝是铁丝做的”;有的幼儿用“硬才结实”反驳选吸管的幼儿;也有幼儿迁移已有喷气式飞机的经验,认为风进入吸管后产生反作用力,会使风筝飞得更高.在讨论、推理、论证的过程中,幼儿充分运用已有经验,高阶思维能力得到进一步提升.
二、STEM教育与幼儿园课程融合存在的问题
目前,学前STEM课程体系的构建主要有三种形式：一是将学前STEM课程作为一个新的课程元素引入到学前课程;二是将学前STEM课程作为一个单独的课程体系配置进幼儿园的整体课程设置当中;三是将学前STEM课程融入到幼儿园的传统课程之中.STEM教育与幼儿园课程的融合仍处于起步阶段,在实践过程中仍存在一些问题.
(一)课程创建缺乏本土化開发
由于缺乏本土化学前STEM教育理论的支撑,现有幼儿园STEM课程的创建主要是借鉴西方国家的课程经验,例如,将国外较为成熟的活动课程直接移植到本幼儿园当中,或者基于同一个主题进行项目活动,例如“水的净化”“水的保温”等问题.许多教师在进行STEM教育活动实践中,找不到适合学龄前阶段幼儿年龄特点的活动内容,只能“拿来主义”,忽视不同文化背景下价值观念的差异,缺乏理性思考与系统的本土化课程活动的开发与构建.
(二)课程实施步骤不够明晰
由于当前学前教师队伍能力水平参差不齐,基础比较薄弱,加之相应学科素养的缺乏,一般教师很难胜任STEM教学活动的组织,加之工程是大学才开设的专业,很多幼儿教师很少把幼儿活动与工程联系起来.幼儿教师在开展STEM活动时,对于实施步骤的认识较为模糊.由于幼儿园并没有专业的STEM教师,现有幼儿教师的STEM教育素养也是参差不齐,使得幼儿教师在开展STEM活动时,对于实施步骤的认识较为模糊.很多教师并不明晰工程活动包括明确问题、前期探索、设计、制作、测试与改进五大步骤,在活动开展过程中,忽视前期调查或者设计环节,直接进入动手制作、测试阶段,将STEM活动简单地归结为动手操作的制作活动.例如,将建构区幼儿的搭建活动,美工区幼儿的手工活动等同于工程教育,忽视了STEM教育活动中真实情境中的问题解决以及测试与改进环节.
(三)课程评价具有很大随意性
由于缺乏相应的理论基础、学科背景知识以及课程标准作为引领,导致学前STEM课程评价处于低效、混乱的局面,盲目追求作品与制作结果的呈现,忽视幼儿对活动过程的探索、幼儿STEM能力的提升、幼儿活动中的情绪体验以及幼儿学习品质的培养.例如,在作品展示环节,教师往往是让幼儿选出最满意的作品,分享成功经验,而制作过程中失败的体验,失败的原因,以及问题解决过程中的反复探索并未得到有效关注.
三、STEM教育与幼儿园课程相融合的实践策略
借鉴一个舶来品的教育模式,最理想的切入点就是其课程与现有的课程在结构上存在相似和可对接的点.[5]长春市人民政府机关第一幼儿园自2017年立项国际技术与工程教育协会中国中心课题《回归生活的STEM教育与幼儿主题活动相融合的实践研究》,在实践中,我们以STEM教育理念回归到幼儿生活当中为切入点,结合幼儿园现有课程内容,着力培养幼儿的工程思维,鼓励幼儿综合运用科学经验、技术经验、工程经验、数学经验解决实际问题.
(一)关注问题探究,助力教学中的STEM活动
研究表明,有成人参与的活动涉及到的目标往往更复杂,它会给儿童提出新的挑战,也会给儿童解决问题提出成熟的方法和策略.在STEM教育活动中,教师的角色不是主导者,控制活动的开展,也不能退居幕后,任由活动的生成.教师应当以更加积极与开放的心态与幼儿形成学习共同体,共同应对活动过程中的各种挑战.除了在活动中提供物质材料支持外,在制作问题解决中,教师还应当通过持续、延伸、拓展等策略,支持幼儿深入思考,助力幼儿问题解决.
STEM主题活动《风筝》中,自制风筝放飞失败,教师及时引导幼儿观察自制风筝和买来风筝的区别,通过不同的提问方式引导幼儿总结失败原因,逐步明晰问题所在.如“两根粘起来,还粘的不一样的骨架,对放飞风筝有影响吗?”以此引导幼儿关注自制风筝骨架在重量上的不一致导致的平衡问题.当幼儿注意到买来的风筝线不是绑在骨架上,而是一块布上,教师及时追问“这块布是什么形状的”,引导幼儿关注风筝的三角形稳定器装置.面对幼儿关于“三角形稳定器秘密”的探究,教师通过追问、拓展、提供新信息等方式给予幼儿反馈,使幼儿直观观察到的“高矮”“尖扁”,转移到数学语言的表达,从而唤醒幼儿迁移已有关于等腰直角三角形数学经验.当幼儿用数学语言表示出“边的长短”时,教师能够及时引出风筝上提线短于下提线的科学原理,引导幼儿关注三角形稳定器上边短,下边长的问题.通过与教师的高质量互动,幼儿发现风筝二次放飞失败的关键原因所在,为下一步的改进制作,成功放飞风筝奠定了基础.
(二)发展核心素养,识别游戏中的STEM活动
已有的幼儿园科学教育以科学和数学为重心,对技术和工程的内容涉及较少.幼儿教师对于科学和数学领域的知识比较熟悉,对于工程和技术的知识比较陌生.在实践中,我们并不要求教师钻研相应学科的专业知识内容,而是需要教师在了解技术、工程相关知识要点的基础上,有意识地将其与幼儿的活动相联系,发现幼儿感兴趣的活动中,是否包含STEM核心要素,利用这种联系设计课程.
在中国文化主题下的一次音乐欣赏活动《高山流水》中,教师为幼儿提供了真实古筝,感受中国传统乐器的魅力.幼儿对乐器与声音产生了浓厚的兴趣,在午睡起床后,仍聚在一起讨论头绳发出的声音.教师及时捕捉到其中的教育契机,决定跟随幼儿兴趣,在科学区投放了各种各样的线,供幼儿探索美妙的声音.在区域游戏过程中,幼儿萌发制作乐器的想法,STEM活动“吉他”由此而来.在制作探索中,幼儿通过小组合作解决了“制作材料从哪里来”“搜集到的材料如何分类”“图钉固定不住琴弦怎么办”“琴弦太短了怎么办”“琴颈弯了怎么办”等系列问题,这其中包含比较、测量等数学经验,声音的传播、材料的稳定等科学知识,工具的使用等技术问题,而整个吉他的设计与制作过程就是一个生成性的STEM项目活动.
（三）基于真实情境,审视生活中的STEM活动
生活是幼儿探究性学习的基础和来源.在一日生活中会出现各种各样的“问题”,如果教师能因势利导,支持和引导幼儿对于这些问题的探索,不仅能够丰富和拓展他们的知识经验,而且有助于培养幼儿的探究意识和独立意识,促进幼儿主体性的发展.在实践中,我们要求教师用STEM思维去重新审视平时已经习以为常的教育方式,思考在幼儿的一日生活中,是否有通过“制作”来解决的问题;引导幼儿从问题出发,根据需求有目的地做,而不仅仅是尝试错误地做.[6]
例如,中班STEM活動《拯救花盆》,幼儿在挪动班级桌椅时,碰倒植物角的一盆植物,花盆摔坏了.在传统的教育情境中,出于安全和卫生角度考虑,碎片和花盆会被保育老师带走进行处理,带班老师对碰坏花盆的幼儿进行日常教育,避免类似情况的发生.面对生活中发生的真实问题,老师意识到这是一次很好的STEM 教育活动的契机,及时劝阻了保育老师.将问题抛给了幼儿,“花盆摔坏了怎么办?”孩子们议论纷纷,想到可以用胶带粘、用纸糊、用塑料袋包起来等不同办法.在动手尝试的过程中,幼儿验证了A4纸、硬卡纸、胶带用来修补花盆的想法不可行,对材料的透水性的新经验得以提升.在修补花盆失败后,幼儿总结原因,分析讨论的基础上最后用彩泥捏出新的花盆.
(四)挖掘合作潜力,优化家园与社区中的STEM活动
幼儿园教育需要家庭教育和社区教育的配合与支持.STEM教育融入到幼儿园主题课程当中,同样需要家庭与社区的协调与配合.在实践中需要充分挖掘并调动家庭在幼儿园STEM活动中的潜力与积极性,为活动的顺利开展提供外部支持.例如,我们在STEM活动搜集制作材料环节,发动家长共同参与搜集相关材料与物品;在问题解决过程中需要寻求专业支持时,邀请该专业领域家长给予协助;在展示和交流幼儿作品以及成果阶段,邀请家长参与评价.可以说,家长对于STEM教育活动的参与是全程性、过程式的.另一方面,充分利用社区当中丰富的软硬件资源,例如科技馆、图书馆等场馆获取前期调查资料,邀请已退休各界人士丰富幼儿社会经验,最终成果测试也可利用社区场地和人力资源.
STEM教育活动融入到幼儿园主题课程活动中,对一线教师而言既是机遇也是挑战.一方面我们能够抓住机遇,不断更新已有的知识和观念,切实提高教师的专业能力,在活动中切实实现以幼儿为主体,给予幼儿充分的话语权表达自我,通过问题解决促进幼儿高阶思维能力的发展.同时,如何更好地引导幼儿综合运用科学经验、技术经验、工程经验、数学经验解决实际问题,在幼儿反复不断地尝试过程中,及时提供“脚手架”,推动活动的发展,最大限度地发挥环境与儿童的相互作用,平衡好预设与生成等问题也是我们下一步实践中需要进一步探索的问题.
[参考文献]
[1]龙玫,赵中建.美国国家竞争力：STEM教育的贡献[J].现代大学教育,2015（02）.
[2]杨晓萍,杨柳玉,杨雄.幼儿园科学教育融入STEM教育的核心价值与实施路径[J].天津师范大学学报 （基础教育版）,2018（10）.
[3]朱丽娜,叶兆宁.STEM 教育如何从理念走向实践[J].湖北教育（科学课）,2016（01）.
[4]陈大琴.在早期STEM教育中注重幼儿学习品质的培养[J].学前教育研究,2018（08）.
[5]陈颂.幼儿园开展STEAM教育的切入点及课程设计策略[J].江苏幼儿教育,2018（03）.
[6][美]莎莉.穆莫（Sally Moomaw）著,李正清译.早期STEM教学[M].南京：南京师范大学出版社,2017（10）.
Practical Exploration of the Integration of STEM Education and Kindergarten Curriculum
SUN Hongyan,Fan Junjie
（The First Kindergarten of the Changchun Municipal People's Government,Changchun Jilin 130000,China）
Abstract： STEM education emphasizes collaborating and communicating, recording and representing, problem solving and integration with life experience, which helps to cultivate children's designing and tool-using ability, enhancing children's cooperative awareness and promoting higher-order thinking skills. In the process of integration with the kindergarten curriculum, there are problems appear such as： the curriculum needs more localization, steps of the curriculum are not clear enough, and the evaluation system is arbitrary. To accomplish the effective integration of the STEM education and the existing curriculum of the kindergarten, we need to do the following things： focus on children's exploration in the teaching process, develop children's core literacy via games, discover the reality in daily life, and exploit the potential of cooperation in family and kindergarten life.
Key words： kindergarten STEM education;teaching activities;game activities;life activities;family and kindergarten activities
[责任编辑：周海秋]
收稿日期：2019—07—11
基金项目：国际技术与工程教育协会中国中心技术与工程素养特色校实验项目“回归生活的STEM教育与幼儿主题活动相融合的实践研究”（项目编号：ICC17012）.
作者简介：孙红艳（1967—）,女,吉林长春人,长春市人民政府机关第一幼儿园,正高级教师,本科.研究方向：学前教育课程.
樊俊杰（1989—）,女,河南遂平人,长春市人民政府机关第一幼儿园,一级教师,硕士.研究方向：学前教育课程.
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