基于STEM教育理念的幼兒園科學教育的反思與建構

郝明晶

(東北師范大學教育學部，吉林長春，130024)

20世紀80年代以來，美國為了繼續(xù)保證其經濟上的領先地位，率先提出科學、技術、工程、數(shù)學(STEM)發(fā)展戰(zhàn)略。1986年，美國國家科學委員會發(fā)表《本科的科學、數(shù)學和工程教育》，該報告首次提出“科學、數(shù)學、工程和技術教育的綱領性建議”，被認為是STEM教育的開端和里程碑。[1]此后，STEM教育也因其培養(yǎng)綜合型和創(chuàng)造性人才而在世界各地廣泛傳播。我國教育部2016年頒布《教育信息化“十三五”規(guī)劃》，在其中明確表示應積極探索信息技術在眾創(chuàng)空間、跨學科學習(STEM)教育、創(chuàng)客教育等新模式中的應用，這標志著STEM教育正式在我國教育文件中被提及并納入到實踐領域之中。

一、STEM教育的內涵、特征與常見模式

STEM教育由科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineering)、數(shù)學(Mathematics)組成，是這四個領域的綜合性課程。STEM注重四門學科之間的有效融合而并非簡單的疊加，四門學科的教學必須緊密相連，以整合的教學方式培養(yǎng)學生掌握知識和技能，并能進行靈活遷移應用解決真實世界的問題。[2]STEM教育具有以下的特征：

(一)跨學科性

跨學科性是STEM教育的首要特征。跨學科就是有意識地去參與并整合多個學術領域和多種學習方法來研究某個核心問題或項目。不同于傳統(tǒng)教育將各門學科與知識分離，STEM教育強調科學、技術、工程、數(shù)學四門學科的有效結合。相關研究者提出一個經典模型用來解釋STEM教育的跨學科性與整合性，該模型一共分為五層[3]：第一層主要是具體的課程，指的是“S、T、E、M”所代表的科學、技術、工程和數(shù)學等學科下的具體分科課程；第二層是特定的學科層，強調具體四門學科之間的內在聯(lián)系；第三層是學科融合層，在四門學科充分整合的基礎上加入了新的藝術學科；第四層和第五層都注重的是學科知識與實際生活的整合，將STEM素養(yǎng)整合，解決實際生活中的問題。[4]STEM教育的跨學科性非常強調整合性，強調以一種整合性的思維來看待現(xiàn)實生活中的各種真實問題，注重在實際的問題情境中綜合運用各種學科的知識來解決問題。

(二)真實情境性

基于真實的問題情境，以解決真實的問題為導向是STEM教育的關鍵特征之一。STEM教育重視學生對在生活中真實問題的解決，注重所學知識與實際生活之間的聯(lián)系。STEM教育所強調的情境性并不僅僅局限在教室之中，還可能是博物館、實驗室、展覽館等。這種貼近實際生活的真實情境更容易調動學習者的學習積極性，投入到探索的環(huán)節(jié)之中，促進學習的深度思考。在STEM教育中，學生所發(fā)現(xiàn)的真實問題成為貫穿整個學習過程的主線，把核心問題轉化為一系列的學習任務，學生通過高投入的實踐探索，達到對知識的意義建構和深層次理解。[4]因此，STEM教育非常強調情境體驗式的學習方式，教師要把相關知識內容轉化為具體的問題，讓學生置身于真實的問題情境之中。

(三)協(xié)作互動性

在新時代背景下，教育所追求的并不僅僅是認知領域內的提高，而是認知和情感領域的協(xié)同發(fā)展。STEM教育注重的是對生活中的真實問題的解決，而這類問題大多數(shù)是復雜的非良性結構問題，具有一定的難度和挑戰(zhàn)性，需要學習者通過交流與討論，協(xié)同合作來共同解決問題。其中，STEM教育的核心特征之一是通過協(xié)作來培養(yǎng)學生解決問題的能力。[5]STEM教育中所強調的協(xié)作互動并不是機械被動地小組合作，而是在問題導向的模式下，圍繞問題而進行的分析與討論、查閱資料、收集資料等過程。在整個過程中，涉及的不僅僅是學生與學生之間的合作，還有學生與教師、學生與家長之間的合作等。

(四)回歸循環(huán)性

STEM教育中所強調的回歸性不僅僅指的是回歸到真實的問題情境之中，還體現(xiàn)了其循環(huán)性。STEM教育在確定要解決的問題后，在不斷地分析和嘗試后，仍然會回歸到問題本身，而問題的難度和挑戰(zhàn)性也是逐漸加大，整個過程體現(xiàn)了STEM教育的循環(huán)性。

在分析了STEM教育的內涵和特征后，將STEM教育的幾種常見應用模式進行總結，分別是：驗證型STEM教育應用模式，具體步驟是明確問題、設計方案、評估方案、實施方案、分析數(shù)據(jù)、分享反思；探究型STEM教育應用模式，具體步驟是發(fā)現(xiàn)問題、收集證據(jù)、分析數(shù)據(jù)、解釋結論、分享反思；制造型STEM教育應用模式，具體步驟是情境引入、設備培訓、模仿制造、知識講解、協(xié)同改進、分享反思；創(chuàng)造型STEM教育應用模式，具體步驟是情境引入、創(chuàng)新引導、協(xié)同設計、制造驗證、應用改進、分享反思。[6]

二、STEM教育理念與幼兒園科學教育

STEM教育理念自引進以來，在中小學、高中等引發(fā)了關注，掀起了新的一輪研究熱潮，但學前教育內的STEM教育研究則起步較晚。在學前教育領域中，與STEM的教育理念貼合得最為密切的便是幼兒園科學教育，二者存在著相互促進的密切關系。幼兒園科學教育是指幼兒在教師的引導下，主動地進行科學探索和學習、親身經歷探索過程、感受和體驗科學精神，通過與周圍環(huán)境的相互作用獲得有關物質世界及其關系的感性認識和經驗的過程，具有啟蒙性、生活性、趣味性、科學性和綜合性等特點。[7]

幼兒園科學教育是落實STEM教育理念的有效途徑。首先，二者的內涵不謀而合。STEM教育中的“S”代表科學教育，幼兒園所開展的科學教育也不僅局限在科學領域內容的學習，同樣滲透工程、技術相關領域內的知識，注重的是幼兒科學素養(yǎng)的全面發(fā)展。因此，STEM教育與幼兒園科學教育在內涵方面十分貼切。其次，二者的精神理念十分貼切。無論是STEM教育還是幼兒園的科學教育，二者都重視的是幼兒探究精神、幼兒良好學習品質的培養(yǎng)，注重的是幼兒思維和社會性情感的全面發(fā)展?；诖?，可以看出，幼兒園科學教育是實施STEM教育理念的有效載體，讓STEM教育理念滲透在幼兒園的課程體系之中 。

STEM教育理念的落實能夠提升幼兒園科學教育的質量。STEM教育中強調的跨學科性能夠促進幼兒整合性思維的發(fā)展；強調回歸真實的問題情境來激發(fā)幼兒的探究興趣和探究動機；注重學習共同體的建立來培養(yǎng)幼兒在科學活動中的社會交往的發(fā)展。STEM教育理念注重探究精神和科學素養(yǎng)的培養(yǎng)，將其理念滲透在幼兒園科學教育之中，能夠提高幼兒園科學教育的質量，符合新時代發(fā)展對幼兒的培養(yǎng)要求。因此，將STEM教育理念與幼兒園科學教育進行結合，基于STEM教育理念來重新審視當今我國幼兒園科學教育的開展，對幼兒園科學教育體系進行重新建構是必要的。

三、幼兒園科學教育的現(xiàn)狀

隨著教育改革的不斷推進，學習品質成為衡量幼兒發(fā)展的新標準，在學前教育的五大領域中越來越滲透好奇心和探究能力的培養(yǎng)。基于此，幼兒園科學教育的比重在幼兒園課程領域中不斷增加，越來越多的幼兒園逐漸開展多樣化的幼兒園科學教育活動，研發(fā)獨具特色的幼兒園科學教育課程體系。但是目前我國幼兒園科學教育也存在著一些弊端，這些弊端讓科學教育無法最大限度地發(fā)揮對幼兒發(fā)展的促進作用。

(一)目標定位：缺乏科學素養(yǎng)的培養(yǎng)

幼兒園科學教育是科學知識教育、科學方法教育和科學精神教育的有機統(tǒng)一。比起科學知識和科學原理的學習，幼兒園科學教育更重要的是培養(yǎng)幼兒對科學知識和現(xiàn)象感到好奇、充滿想象力的探究精神和不斷嘗試的品質，注重的是幼兒自我探究能力的培養(yǎng)。幼兒探究能力通常指的是幼兒主動自愿的參與獲得知識的過程，掌握初步探索所需要的手段和方法，形成初步的科學概念和萌發(fā)出探究未知世界的一種積極態(tài)度的能力。[8]

審視當前的幼兒園科學教育，發(fā)現(xiàn)存在的一個普遍的問題是對于內涵的錯誤理解以及對培養(yǎng)目標的定位存在偏差。首先，對科學教育的內涵界定不清晰。幼兒園所開展的科學教育主要是原理的普及教育，是復雜的科學概念和科學原理的學習，缺少了科學素養(yǎng)和科學精神的滲透。其次，對科學教育的目標定位把握不準確。幼兒園認為科學教育是開展幼小銜接課程的主要載體，學習各種相關科學課本和教材，不斷加強其科學教育內容的難度。在這樣錯誤的目標定位的培養(yǎng)模式下，幼兒的好奇心和求知欲很難得到發(fā)展。幼兒園科學教育成為了死板的常識性教育、幼兒的動手探究能力得不到滿足，幼兒的問題解決能力也得不到發(fā)展。

(二)內容來源：偏離真實生活情境

對幼兒園科學教育的內涵和目標的錯誤定位后所帶來的便是幼兒園科學教育內容來源的單一化和死板化。[9]首先，幼兒園科學教育的內容大多數(shù)是成型的科學教材，缺少對實際生活中所遇到的感興趣的問題和現(xiàn)象的學習。其次，幼兒園科學教育所開展的活動大多數(shù)是正式的集體活動，忽視了真實生活情境的有效滲透。幼兒園科學教育并不僅指正式的科學原理的學習，也并不是要安排在固定的課程時間里，在一日生活中都能夠有效地滲透科學教育。例如，在植物角中教師引導幼兒掌握植物生長的原理，讓幼兒通過日常生活中所接觸到的感興趣的事物來激發(fā)對科學現(xiàn)象和科學原理的探究等。偏離情境的科學教育內容，不僅造成了所開展的科學教育的形式單一，還很難激發(fā)起幼兒的探究欲望，幼兒的學習品質得不到發(fā)展。

(三)指導方式：過度高控的教師指導

在幼兒園的科學教育中，教師的指導并不是講述科學原理，而是調動幼兒的好奇心和求知欲，讓幼兒在主動探索中培養(yǎng)自主探究能力、激發(fā)幼兒的科學探索精神。在當今的幼兒園科學教育中，教師的指導方式存在一些問題。首先，教師在活動中留給幼兒自主探究的時間和空間不多。教師關注幼兒對于科學原理和科學概念的掌握，在幼兒無法準確概括出原理后，沒有給幼兒獨立充足的自主探究空間，就直接將答案告知于幼兒。其次，在涉及一些科學活動中的實驗操作時，教師出于安全的考慮，給幼兒親自動手操作的機會不多。教師的過于高控的指導方式，打亂了幼兒的自主探究和小組合作討論，讓幼兒體驗不到科學探究中自主解決問題的樂趣。

四、STEM教育視域下幼兒園科學教育體系的重構

STEM教育強調的跨學科性、基于真實的問題情境、注重探究能力的培養(yǎng)等，提高了美國科學教育的質量。因此，本文從STEM的教育理念出發(fā)來對幼兒園科學教育體系進行重構，借鑒STEM教育的特征對我國幼兒園科學教育提出如下改進意見：

(一)精準目標定位：注重科學素養(yǎng)的培養(yǎng)

在幼兒園科學教育中，目標體系的定位關系到幼兒園科學教育的內涵的認識、幼兒科學教育的培養(yǎng)模式和組織形式。從STEM教育的視角出發(fā)，幼兒園科學教育應該注重幼兒科學素養(yǎng)的培養(yǎng)。科學素養(yǎng)是指在日常生活、社會事務以及個人決策中所需要的科學概念和科學方法的認識和理解，并在此基礎上形成穩(wěn)定的心理品質?？茖W素養(yǎng)有四個核心因素，分別是科學知識、科學方法、科學態(tài)度、科學精神。[10]

首先，凸顯幼兒的整合性思維、創(chuàng)造性思維等高階思維的發(fā)展。STEM教育一個顯著的特征是注重整合性思維的培養(yǎng)，即在幼兒園科學教育中，教師引導幼兒用一種更加全域的視角來看待問題，綜合以往的知識經驗解決實際問題。其次，注重幼兒自主探究能力的發(fā)展。在幼兒園科學教育中，教師要給幼兒提供充足的時間和空間進行有效探究，讓幼兒通過自主探究、小組合作探究等方式來促進其創(chuàng)造性思維、批判新思維等的發(fā)展。再次，培養(yǎng)幼兒的科學探索精神。在STEM教育中，強調的是通過一系列靈活多樣的活動開展來培養(yǎng)幼兒對科學、工程、技術等活動的興趣，發(fā)展幼兒的科學探索精神，培養(yǎng)勇于探究、敢于嘗試創(chuàng)造的良好學習品質。在幼兒園科學教育中，教師應注重幼兒科學精神的培養(yǎng)，利用談話交流、小組討論等方式來鼓勵幼兒進行嘗試和探究，及時鼓勵幼兒的探究表現(xiàn)，激發(fā)幼兒對科學現(xiàn)象的興趣。

(二)多樣內容選擇：回歸生活情境的處理

STEM教育的關鍵特征之一是回歸性，強調回歸真實的生活情境，注重利用生活中的真實事物開展探究活動。在幼兒園科學教育中，其教育主題的內容建構主要遵循趣味性、發(fā)展性、探究性、生活性等原則。[11]在幼兒園科學教育中，教師應該拓展思維，開啟多元化的幼兒園科學教育活動，將科學教育與真實的生活情境結合在一起。

首先，教師在確定幼兒園科學教育的活動主題時，可以考慮到與幼兒生活貼近的、幼兒感興趣的現(xiàn)象或事物。例如，教師可以更有效地發(fā)揮出生活中植物角的作用，讓幼兒通過花朵的開放與枯萎等更加形象地理解光合作用的原理等。同時，這種來源于實際生活的主題還更能夠使幼兒運用已有經驗，發(fā)展經驗遷移能力。其次，教師利用真實的生活情境發(fā)展幼兒的問題解決能力。STEM教育面向真實的問題情境，注重幼兒通過科學活動、項目活動等培養(yǎng)問題解決能力。教師在確定科學教育活動的主題時，可以靈活地滲透問題意識，讓幼兒利用科學原理和科學概念來解決生活中的實際問題。

(三)適度教師指導：有效利用合作共同體

STEM教育注重學習共同體的建立，強調通過協(xié)作互動來解決實際問題。教師、家長、幼兒、社區(qū)等有效合作，建立學習合作共同體。在STEM教育中，教師的角色定位發(fā)生了轉變，不再是傳統(tǒng)的指導者，而是合作者。

在幼兒園科學教育中，教師應該轉變傳統(tǒng)的角色定位，做幼兒在科學探索活動中的合作者。首先，教師在幼兒進行科學探索時，把握好指導的尺度和時機，留給幼兒自主探究、自主思考的空間。教師不能高控整個探究活動，也不能放任幼兒自主活動，可以巧妙利用談話、討論等方式給幼兒適當提示。其次，教師組織幼兒建立合作小組，利用同伴間的交流和互動推進整個科學教育活動的流程。這樣的合作互動方式不會讓幼兒感受到壓力和束縛，更加激發(fā)幼兒對活動的興趣。

高質量的幼兒園科學教育不僅能夠讓幼兒掌握科學知識與科學原理，還能激發(fā)幼兒對科學探究的興趣、發(fā)展幼兒的好奇心與創(chuàng)造力。STEM教育作為教育的新視角，對我國當今的幼兒園科學教育有一定的啟示，應基于STEM教育理念重建幼兒園科學教育體系，正確定位幼兒園科學教育活動，豐富幼兒園科學教育活動的形式。