幼兒園STEM教育的實踐與思考

西北工業(yè)大學幼兒園國潤園 白 艷

西北工業(yè)大學幼兒園 陳知君

2016年10月西北工業(yè)大學幼兒園加入“國際技術(shù)與工程教育協(xié)會(ITEEA)”。該組織是世界上最大的技術(shù)與工程教育協(xié)會，這是首次在中國成立中心，在全國遴選具有資質(zhì)的30所中小幼學校成為會員單位，西北工業(yè)大學幼兒園便是首批會員。自此，我園便開始了在STEM教育活動上的實踐與探索。通過一年多的實踐探索，我們對STEM從陌生好奇到迷茫困惑、再到借助課題研究認識逐漸清晰，經(jīng)歷了探索的過程，也有了來自實踐的思考和收獲。

一、STEM教育的方向

STEM是科學(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)與數(shù)學(Mathematics)的縮寫。STEM教育是指四個學科之間的融合，將四個部分作為一個整體來設(shè)計活動、開展教育。這也是我們對于STEM最為粗淺的認識。STEM是四門學科的整合，但是整合的目的是什么？STEM最終要解決什么問題？要培養(yǎng)幼兒什么品質(zhì)？這個問題關(guān)乎方向，也關(guān)乎我們是否真正理解和把握住STEM教育的真諦。

在這個STEM方向的探索上，我們從最不熟悉的兩個領(lǐng)域入手——工程、技術(shù)，思考它們對于幼兒的價值，思考STEM教育與傳統(tǒng)的科學、數(shù)學活動的區(qū)別與聯(lián)系。科學是關(guān)于“是什么”“為什么”的知識，數(shù)學是對數(shù)、量、形等關(guān)系到研究，技術(shù)和工程則更多強調(diào)通過技術(shù)和人為的介入來解決問題。傳統(tǒng)的科學活動也好，數(shù)學活動也罷，都會強調(diào)動手操作，強調(diào)探究，但是這些活動的最終目的是讓幼兒通過操作驗證科學現(xiàn)象和發(fā)現(xiàn)數(shù)學關(guān)系，例如，我們常見的科學小實驗“沉與浮”，或是通過測量進行大小、長短的比較。而STEM中的動手操作是為了更好地解決問題，尤其強調(diào)通過以工程為核心的設(shè)計與制造活動來解決生活中真實的、有意義的問題，這是最核心的價值取向。

基于這樣一種對STEM教育方向性的認識——解決問題——我們決定從幼兒的生活入手，從建構(gòu)活動入手，開始了一系列的探究活動。例如，有的班級擔心在試驗田里的大蒜不能越冬，想通過搭建蔬菜大棚的方法來保護植物，這些都是來源于生活中的真實問題，同時也包含了STEM的教育價值；再例如，我園附近的一座立交橋四通八達，是一座地標性建筑，我們確定讓幼兒搭建一座立交橋，前期我們讓幼兒觀察了大量立交橋的圖片，讓他們逐漸發(fā)現(xiàn)和抽象出立交橋的特征并進行建構(gòu)。從一開始完全平鋪在地面上的橋，到只是架高的高架橋，再到最后上下分層、多方向行駛的立交橋，幼兒通過動手操作逐漸在腦中清晰了概念。為了通過積木完成彎道上升，幼兒不斷地嘗試和努力，采取多種方法和嘗試，雖然有的方法顯得非常的笨拙，但這是幼兒對解決問題最初的思考和探索。

STEM教育來源于生活，聚焦于生活，服務(wù)于生活，它和我們在《3～6歲兒童學習與發(fā)展指南》中所強調(diào)和提倡地“珍視生活和游戲的價值”如出一轍。STEM教育強調(diào)生活中的問題解決，它就是在真實情境中發(fā)生的學習。馮曉霞教授指出“情境性是深度學習的特點，也是它產(chǎn)生的一個重要條件”；張俊教授也認為“在真實情境中有意義的問題解決學習是有效學習的基本特征，這是真正促進理解、便于運用和可以遷移的學習?！庇變涸谝粋€STEM活動中解決的問題，掌握的技術(shù)，又可以遷移到生活中更多地運用。例如，在“斜拉橋”項目活動中，幼兒逐漸掌握了斜拉索的設(shè)計技術(shù)：打孔、測量、拉線、承重比例等，然后又將斜拉索技術(shù)運用于“小吃推車攤”拓展板的牽拉設(shè)計上，這其實就是在STEM活動中掌握的技術(shù)的遷移應(yīng)用。

二、教師的STEM意識

在STEM教育中，教師的核心價值體現(xiàn)在于是否具備STEM意識，只有當教師具備STEM意識，才能引導(dǎo)幼兒發(fā)現(xiàn)所做活動中的STEM價值。教師如果只是關(guān)注問題的解決，沒有STEM的意識，沒有點出其中的STEM的內(nèi)容，則會讓活動的價值大打折扣——幼兒只是積累了經(jīng)驗，但并沒有讓幼兒抓住其中的關(guān)鍵點所在，也難以形成解決問題的方法和思路。比如，幼兒在玩水，用水沖輪子轉(zhuǎn)動，他們獲得了經(jīng)驗，但是并未發(fā)現(xiàn)澆水量和輪子轉(zhuǎn)動之間的關(guān)系，如果教師具備STEM意識，便可以提出簡單的問題“你怎么樣可以讓輪子轉(zhuǎn)得慢一點？”，從而讓幼兒關(guān)注到水的勢能對輪子的影響作用。

教師STEM意識的另一大體現(xiàn)，在于能夠辨析和判斷在STEM活動中的問題是不是真正的STEM問題？也許在活動中幼兒在操作，有一個需要解決的問題，但它也許根本不是一個STEM問題。例如，我們在“斜拉橋”項目中，幼兒用積木和紙繩進行制作（見圖1），將紙繩用膠帶粘在木制的積木橋上，做出來的橋樣子像斜拉橋，但是僅限于外觀，在這個過程中并沒有真正的STEM問題。因為整個木質(zhì)積木的橋梁下面是用積木支撐起來的，紙繩的斜拉索并沒有起到任何的牽拉作用，在這個過程中，幼兒根本沒有感受到紙繩斜拉索的拉力以及稱重比例關(guān)系——而這些正是需要解決的STEM問題。經(jīng)過研討，教師將搭建橋梁的木質(zhì)積木更換成了硬紙板（見圖2），通過打孔的方式，用線繩進行牽拉，在這個活動中幼兒通過操作發(fā)現(xiàn)：打孔的位置，線繩的力量以及紙板的重量都會導(dǎo)致斜拉橋是否能夠成功地做出，這些問題才是真正的STEM問題。

再例如，在“地下車庫”項目中，幼兒一開始建立起了一個封閉的空間，外加一個進入的車道，構(gòu)成了“地下車庫”（見圖3），但這并沒有抓住真正的STEM的問題。通過課題研討，教師引導(dǎo)幼兒觀察地下車庫的圖片，將其中幼兒觀察到的內(nèi)容進行梳理，在操作過程中解決了一個又一個STEM的問題：升降桿的制作（見圖4）；為了讓車輛順利通行，測量了車位和車道的距離（見圖5）；設(shè)計了車輛在地下車庫中行駛的線路，還用滑板車進行線路模擬（見圖6）；以及支撐車庫頂立柱的擺放問題等等。

教師STEM意識的養(yǎng)成會不斷滲透到幼兒的行為習慣中，從而影響幼兒的STEM意識和習慣。例如，在活動中強調(diào)設(shè)計，我們往往在讓幼兒進行建構(gòu)活動之前先進行畫圖設(shè)計，并且對不同的設(shè)計圖進行討論，幼兒逐漸形成了畫設(shè)計圖的意識和習慣，這一點不僅在STEM活動中進行了運用，幼兒還在其他活動開始之前也進行繪圖設(shè)計，并就圖紙進行一番討論，然后再著手實踐，這便是STEM的意識和習慣的養(yǎng)成。

圖1.用積木和紙繩搭建斜拉橋

圖2.改用紙板做橋梁

圖3.封閉的地下車庫

圖4.制作升降桿

圖5.車道和車位的距離

圖6.車輛行駛線路

三、STEM問題的深度聚焦

往往在一個STEM項目活動中會遇到多個問題，我們除了判斷它是不是STEM的問題，還需要深度聚焦，這樣才會激發(fā)幼兒深入的思考，并且伴隨著問題的聚焦，幼兒會在問題的解決上不斷精益求精，他們對問題思考的程度不斷地加深，隨之而來的是學習深度也在不斷地增加。馮曉霞教授曾指出“遇到問題，才會激發(fā)思維。問題的復(fù)雜程度，會反映學習的深度?！币虼?，如何在STEM活動中發(fā)現(xiàn)并挖掘一個值得深度聚焦的問題，這是教師特別需要把握的。

例如，在“立交橋”項目當中，幼兒通過對真實立交橋的觀察，發(fā)現(xiàn)立交橋都是上下分層、多方向行駛的，這其中都需要用環(huán)形上升或下降的彎道來鏈接上下兩層?？捎變菏褂玫娜渴欠e木塊，如何做成上升的環(huán)形彎道，這是立交橋項目中一個值得深度聚焦的問題，因此，教師鼓勵幼兒進行了多項大膽的嘗試。

嘗試一：幼兒首先想到用斜坡，用一塊正方形積木做底，再用一塊三角形積木增加斜度，然后用長方形積木連接彎道。但以這樣搭建的斜坡，既不平滑，手不扶還會滑落（見圖7）。

嘗試二：幼兒開始用圓弧及半圓積木圍一條環(huán)形彎道出來，利用坡度較緩的三角積木的斜面作為上坡，完成了坡度的上升，但在車輛試行的過程中發(fā)現(xiàn)，第一層和第二層橋面的距離太接近，無法使車輛從下面穿行（見圖8）。

圖7.搭建環(huán)形坡道

圖8.第一次完成后下層無法通車

嘗試三：幼兒調(diào)整了支柱的高度，第一層使用了方塊作為支柱，第二層使用了長方形積木作為支柱。橋面高度的改變使得橋面連接的坡度也要改變，于是孩子們經(jīng)過對比又選擇出了合適了三角形作為立交橋的斜坡，但這樣直接上坡的方式并沒有實現(xiàn)真正立交橋的環(huán)形上升（見圖9）。

嘗試四：幼兒還想到了利用無紡布增加摩擦力的方式呈現(xiàn)彎道上升，但以失敗告終（見圖10）。

嘗試五：一個孩子用最簡單直接的方法——用大量的積木塊堆砌累加的方式，讓環(huán)形彎道呈現(xiàn)上升，但后續(xù)道路很難實現(xiàn)平滑的連接（見圖11）。

嘗試六：對照真實立交橋的圖片，又經(jīng)過兩周的實驗、討論，幼兒發(fā)現(xiàn)通過利用三角形積木結(jié)合環(huán)形積木二次增加橋面坡度的方法，可以逐漸緩慢上升。環(huán)形彎道上升的問題終于被解決，后續(xù)的“施工”進度飛速（見圖12、13）。

圖9.搭建立交橋的斜坡

圖10.用無紡布增加坡道的摩擦力

圖11.嘗試用各種形狀的積木搭建坡道

圖12.用三角和環(huán)形積木搭建環(huán)形坡道

圖13.完成的立交橋

通過實踐探索，我們也在不斷地反思：幼兒在這些活動中表現(xiàn)出的專注、投入、不怕困難、直面挑戰(zhàn)、以及堅持的品質(zhì)，其實就是在《指南》中所強調(diào)的寶貴的學習品質(zhì)。在這些真實情境中，富有挑戰(zhàn)性的活動中，幼兒在解決問題的過程中，完成了深度學習，克服重重困難，收獲了前所未有的經(jīng)驗和體驗，獲得了成功喜悅，這便是STEM教育一個重要的價值。幼兒園STEM教育是個新鮮事物，但從本質(zhì)而言，它與我們在《指南》中倡導(dǎo)的教育理念是一致的，但它帶給我們了新的途徑和方法，讓我們拓寬了視野和思路。