種植園里“E（工程）”教育初探

張梅

種植園不僅是幼兒園重要的區(qū)域環(huán)境，也是幼兒園重要的科學(xué)教育資源庫。種植園作為幼兒園天然生態(tài)的STEM教育中心，可以項(xiàng)目的形式，把STEM 的相關(guān)知識(shí)與技能變成一個(gè)統(tǒng)一體。教師要抓住種植園活動(dòng)中“E（工程）”教育的機(jī)會(huì)，提升幼兒的工程思維和建構(gòu)能力。

一、教師預(yù)設(shè)的工程活動(dòng)

幼兒對(duì)植物的照顧除了播種、澆水、除草之外，還需要根據(jù)不同植物的特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行特殊的照顧。這些特殊性是由植物自身的生長特點(diǎn)所決定的，也是幼兒工程經(jīng)驗(yàn)和自然經(jīng)驗(yàn)的重要來源。

【案例一】我為西紅柿搭支架

3月末幼兒播種了西紅柿，5月初西紅柿幼苗長高至10厘米左右。幼兒經(jīng)常來種植園觀察、護(hù)理、測(cè)量他們的西紅柿。有一天，園丁爺爺對(duì)小朋友們說：“我馬上要給西紅柿搭支架了，西紅柿在生長過程中果實(shí)會(huì)越來越重，要事先搭好支架來支撐主莖，這樣才能幫助西紅柿結(jié)出又大又紅的果實(shí)?！庇變禾貏e想為西紅柿搭支架，于是教師追隨幼兒的興趣，為他們提供了為西紅柿搭支架的工程建構(gòu)機(jī)會(huì)。

第一階段：項(xiàng)目設(shè)計(jì)

階段進(jìn)展：在了解支架作用的基礎(chǔ)上，幼兒尋求家長的支持，在網(wǎng)上搜集和學(xué)習(xí)相關(guān)的信息，開始對(duì)使用的材料、支架的形狀等進(jìn)行思考，并畫出了自己想要的支架外形（見圖1、圖2）。

階段分析：幼兒園要充分利用家長資源，讓家長參與幼兒園的項(xiàng)目工程，為幼兒提供適當(dāng)?shù)膸椭?/p>

第二階段：材料準(zhǔn)備

階段進(jìn)展：通過工程設(shè)計(jì)，幼兒知道搭建支架需要竹竿、棍子、管子等材料。但這些材料哪里來呢？在幼兒園一角的土山坡上就有一個(gè)小竹林，征得園長媽媽的同意后，幼兒到木工坊借來了鋸子，戴上手套就鉆進(jìn)了小竹林。竹子上的枝杈和葉子需要去掉，幼兒根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，有的蹲在地上鋸、有的踩在石階上鋸，還有的兩兩合作鋸。被鋸干凈的竹子馬上就可以用了嗎？顯然不可以！幼兒發(fā)現(xiàn)竹子太長了，需要將竹子鋸成長度相當(dāng)?shù)男≈窀?。怎么鋸呢？每一段鋸多長呢？在老師的啟發(fā)引導(dǎo)下，幼兒探索出了兩個(gè)辦法：一是數(shù)竹節(jié)，3～4個(gè)竹節(jié)鋸一段;二是找一根長短適宜的竹子做標(biāo)尺，所有鋸下的竹子都和它一樣長。

階段分析：高質(zhì)量的互動(dòng)是STEM教育有效性的保證。幼兒需要與人進(jìn)行交往互動(dòng)，如征求園長媽媽的意見、去木工坊借工具等;幼兒需要與材料和工具進(jìn)行互動(dòng)，如采伐竹子、修整竹子、等分竹子等。在上述互動(dòng)中，幼兒運(yùn)用已有經(jīng)驗(yàn)識(shí)別和建立自己的新經(jīng)驗(yàn)，充分整合科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)等知識(shí)，提升自己解決問題的能力，逐漸養(yǎng)成了良好的工程學(xué)習(xí)力。

第三階段：項(xiàng)目實(shí)施

階段進(jìn)展：所有材料都準(zhǔn)備好了以后，幼兒根據(jù)自己的設(shè)計(jì)開始了第一次動(dòng)手搭建。起初，幼兒的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，如將兩根竹竿交叉綁在一起，形成一個(gè)X形架。隨后，幼兒開始合作建構(gòu)比較復(fù)雜的支架，如在按照一定間距整齊排列的三個(gè)X形架上方橫放一根竹竿，形成一組支架。但因?yàn)閄形架高低不一，上面的橫竹竿就不能固定住。于是幼兒開始不停地調(diào)節(jié)三個(gè)X形架的高度，勉強(qiáng)將橫竹竿放了上去。

階段分析：此時(shí)的西紅柿正處在成長期，還沒有結(jié)果。幼兒預(yù)先搭建支架是為了做好準(zhǔn)備工作，同時(shí)能有充分的時(shí)間建構(gòu)、調(diào)整、完善自己的工程設(shè)計(jì)。隨著時(shí)間的推移和不斷嘗試，幼兒搭建的支架變得復(fù)雜起來，他們對(duì)支架的解釋和描述也愈加詳細(xì)。

第四階段：項(xiàng)目測(cè)試

階段進(jìn)展：幼兒搭建出不同樣式的支架，西紅柿在不斷長高，有的已經(jīng)結(jié)出青色的小果。支架開始派上用場(chǎng)了，但問題也隨之而來。

問題一：幼兒發(fā)現(xiàn)西紅柿結(jié)果的位置都比較低，支架組合上的橫竹竿太高，對(duì)西紅柿主莖起不到支撐作用。

問題二：幼兒開始將支架與西紅柿的主莖用繩子進(jìn)行捆綁，但是手一松，繩圈就松垮了，難以對(duì)西紅柿起到支撐作用。

問題三：當(dāng)西紅柿主莖長到和支架差不多高時(shí)，果實(shí)也越來越大、越來越多。幼兒發(fā)現(xiàn)自己搭建的支架有的已經(jīng)承受不住，出現(xiàn)了傾斜。

階段分析：幼兒搭好了支架，但是否可用，是否能解決問題，需要用現(xiàn)實(shí)效果進(jìn)行驗(yàn)證。問題一、二、三的先后出現(xiàn)，引發(fā)了幼兒的認(rèn)知沖突。他們開始思考支架、西紅柿主莖及捆綁材料之間的關(guān)系，豐富并更新自己的經(jīng)驗(yàn)。想象與現(xiàn)實(shí)的差距，使幼兒的設(shè)計(jì)隨著過程而動(dòng)態(tài)變化著，進(jìn)而促進(jìn)幼兒工程思維的發(fā)展。

第五階段：項(xiàng)目改進(jìn)

改進(jìn)一：幼兒拆掉了支架組合，根據(jù)西紅柿的生長情況重新搭建。

改進(jìn)二：幼兒想到了美術(shù)區(qū)域里的美工材料毛根，于是大家改用毛根進(jìn)行捆綁，并將原來的支架也用毛根做了加固。

改進(jìn)三：幼兒發(fā)現(xiàn)只有X形支架出現(xiàn)了傾斜，而三根竹竿捆綁的支架卻很牢固，于是將原來兩條腿的X形支架在傾斜的方向上再增加一條腿，形成“三足鼎立”的樣式，從而不再傾斜（見圖3）。

階段分析：STEM工程教育遵循“探索→設(shè)計(jì)→制作→測(cè)試→改進(jìn)”的活動(dòng)模式。在具體的學(xué)習(xí)探索過程中，這是一個(gè)循環(huán)往復(fù)的過程。為西紅柿搭建適宜的支架，是幼兒在不斷改進(jìn)的過程中所要達(dá)成的目標(biāo)。

活動(dòng)小結(jié)：種植園活動(dòng)可以給幼兒帶來有關(guān)植物、勞動(dòng)等方面的經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)?zāi)艽龠M(jìn)幼兒其他活動(dòng)的展開和新經(jīng)驗(yàn)的獲得。在“為西紅柿搭支架”活動(dòng)中，教師以問題為導(dǎo)向，明確任務(wù)目標(biāo)，使幼兒帶著問題和目標(biāo)參與活動(dòng)。比如：竹子怎樣分割才可以長短一致？支架怎樣建構(gòu)才可以直立？怎么將支架與主莖捆綁得更牢固？這些既充滿挑戰(zhàn)又源于現(xiàn)實(shí)的驅(qū)動(dòng)性問題，能促進(jìn)幼兒不斷思考和探索，使幼兒習(xí)得等距離分割、空間架構(gòu)等方面的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，并在動(dòng)手操作、主動(dòng)探索、親身實(shí)踐中解決了西紅柿種植中實(shí)際存在的問題，最終收獲了大而甜的果實(shí)，幼兒也從中得到滿足和快樂，并收獲了發(fā)展和成長。

二、幼兒生成的工程活動(dòng)

在種植活動(dòng)中，幼兒往往是急性子，希望自己種下的種子第二天就能發(fā)芽，栽下的小苗苗很快就能開花結(jié)果。為了使植物快速生長，他們想盡一切辦法。

【案例二】我為草莓搭暖屋

元旦剛過，大班幼兒就栽種了草莓苗。他們問得最多的問題是：我的草莓什么時(shí)候能長出來？我什么時(shí)候能吃到草莓？有小朋友說在摘草莓時(shí)看到草莓長在暖屋里，如果給草莓搭個(gè)暖屋，是不是就可以很快吃到草莓了？這個(gè)提議被大部分幼兒接受。于是，“我為草莓搭暖屋”活動(dòng)應(yīng)運(yùn)而生。

第一階段：項(xiàng)目設(shè)計(jì)

階段進(jìn)展：在觀摩生活中不同暖屋的基礎(chǔ)上，幼兒設(shè)計(jì)出自己理想中的草莓暖屋（見圖4、圖5）。他們發(fā)現(xiàn)搭建草莓暖屋的材料比較特殊，比如要能使框架牢固的材料、能使陽光照進(jìn)暖屋的材料等。這就需要幼兒調(diào)動(dòng)已有的生活經(jīng)驗(yàn)和建構(gòu)經(jīng)驗(yàn)，選擇符合要求的材料。

階段分析：大班幼兒已具備了搭高、圍攏等建構(gòu)基礎(chǔ)。通過感知生活中各式各樣的暖屋，幼兒增進(jìn)了對(duì)所要建構(gòu)的草莓暖屋的認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上做出草莓暖屋的工程設(shè)計(jì)。

第二階段：項(xiàng)目實(shí)施

階段進(jìn)展：工程設(shè)計(jì)之后，幼兒就開始準(zhǔn)備建構(gòu)材料。他們帶來了筷子、竹棍、保鮮膜、塑料袋、紙盒、礦泉水瓶、金屬筷架等多種材料，教師為幼兒提供了透明膠帶、雙面膠等黏合材料。在做了充分的準(zhǔn)備活動(dòng)之后，“我為草莓搭暖屋”建構(gòu)活動(dòng)開始了，孩子們用靈巧的雙手建造出了一個(gè)個(gè)形態(tài)各異的草莓暖屋。

階段分析：在認(rèn)知和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，幼兒經(jīng)過充分準(zhǔn)備后進(jìn)入了實(shí)際操作與初步建構(gòu)階段。教師為幼兒提供補(bǔ)充材料，使材料準(zhǔn)備得更加充分和完善。幼兒完成建構(gòu)后，教師組織了一次集體觀摩、分享和評(píng)價(jià)活動(dòng)。

第三階段：項(xiàng)目測(cè)試

階段進(jìn)展：在風(fēng)吹雨淋之后，有的圍合覆膜被風(fēng)吹走，平面屋頂上的積水已把屋頂壓塌或造成屋體傾斜。幼兒觀察后發(fā)現(xiàn)：三角形的屋頂沒有積水;用繩子捆綁的覆膜要比用雙面膠粘得牢固。于是，幼兒開始了第二次的改造設(shè)計(jì)。

階段分析：經(jīng)過天氣和時(shí)間的檢驗(yàn)，草莓暖屋出現(xiàn)了穩(wěn)固性不夠、材料變形、空間不足等問題。幼兒對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析和探究，嘗試找到解決問題的方法。

第四階段：項(xiàng)目改進(jìn)

階段進(jìn)展：幼兒再次準(zhǔn)備好所需材料，對(duì)自己的草莓暖屋進(jìn)行修正和調(diào)整。他們積極動(dòng)手動(dòng)腦尋找解決問題的途徑，如將平頂換成尖頂解決了屋頂積水的問題;將支撐棍加長，增加暖屋空間等（見圖6、圖7）。

階段分析：幼兒積極尋找更加適宜的材料和建構(gòu)方式對(duì)自己的草莓暖屋進(jìn)行改進(jìn)，在解決遇到的實(shí)際問題中獲得能力的提升。

活動(dòng)小結(jié)：“我給草莓搭暖屋”活動(dòng)是完全由幼兒自發(fā)生成的活動(dòng)。為了使草莓的生長期和成熟期提前，幼兒主動(dòng)思考和實(shí)施草莓暖屋工程規(guī)劃。幼兒在一次次的活動(dòng)中有層次、有步驟地逐步豐富和積累建構(gòu)經(jīng)驗(yàn)和解決問題的能力。老問題引發(fā)新問題，促進(jìn)幼兒不斷思考與探究，不斷更新和豐富自己的經(jīng)驗(yàn)。教師還可引導(dǎo)幼兒思考：暖屋里的草莓為什么會(huì)長得快？應(yīng)該怎樣尊重植物的生長規(guī)律？我們進(jìn)行種植，收獲的不僅僅是果實(shí)，更應(yīng)該是對(duì)自然、生態(tài)的情感態(tài)度。

三、生態(tài)環(huán)境生成的工程活動(dòng)

種植園里的蟲子、小鳥等，都是非常重要的課程資源。幼兒對(duì)它們非常關(guān)注，一有機(jī)會(huì)就會(huì)觀察它們。在了解到有些蟲子、小鳥對(duì)植物有害后，他們開始跟這些害蟲和害鳥做“斗爭(zhēng)”。

【案例三】小麥保衛(wèi)戰(zhàn)

4月初，綠油油的小麥開始抽穗，幼兒發(fā)現(xiàn)個(gè)別小麥攔腰折倒，穗頭朝下，怎么扶也扶不起來。這樣的情況每天都在增加，這是怎么回事呢？幼兒觀察后發(fā)現(xiàn)原來是小鳥偷吃了小麥。于是，“小麥保衛(wèi)戰(zhàn)”開始打響了。

第一階段：制作稻草人

階段進(jìn)展：幼兒準(zhǔn)備制作稻草人，但收集稻草比較困難。于是，他們來到木工坊，商討如何用木棍制作稻草人。幼兒先挑選了一長一短的兩根木棍做成了一個(gè)十字架，然后到班級(jí)里尋找舊衣服套在十字架上，并在十字架的頂端放上一個(gè)草帽，一個(gè)簡(jiǎn)易的稻草人就這樣做好了。幼兒還在稻草人的手上系了紅色的塑料袋，一陣風(fēng)吹過，紅色的塑料袋迎風(fēng)飛舞，獵獵作響。接下來的幾天，小麥沒有繼續(xù)倒下。幼兒都覺得稻草人真厲害，小鳥被嚇得再也不敢來了，但效果只維持了兩周左右。

階段分析：在幼兒的已有經(jīng)驗(yàn)里，稻草人是驅(qū)趕小鳥的最佳方式。那么，稻草人不會(huì)說話為什么能趕走小鳥呢？在了解原理以后，幼兒用木棍制作了假人，用會(huì)飄動(dòng)的紅色塑料袋來嚇跑小鳥。STEM教育不僅強(qiáng)調(diào)幼兒學(xué)習(xí)的主體地位，更加注重提高幼兒的創(chuàng)新、合作等能力。

第二階段：搭建網(wǎng)架

階段進(jìn)展：小麥漸漸地開始泛黃了，幼兒發(fā)現(xiàn)小麥又陸續(xù)地往下倒了，而且倒下的速度比之前還要快。他們著急了，難道小鳥發(fā)現(xiàn)稻草人是假的了？怎么辦？幼兒紛紛出主意：“把小麥用布蓋起來?！薄坝么凹啺邀溩诱制饋??！薄坝镁W(wǎng)子把麥子網(wǎng)起來?！?幼兒從農(nóng)場(chǎng)找來兩張?zhí)倬W(wǎng)，往小麥上蓋。在蓋的過程中，幼兒發(fā)現(xiàn)小麥會(huì)通過網(wǎng)眼跑到外面來，還是很容易被小鳥吃到。于是，他們開始籌劃搭建一個(gè)網(wǎng)架。

有同齡班的幼兒在搭建兒童自行車棚，于是幼兒就到該班去參觀和學(xué)習(xí)，并和班級(jí)老師商量，借了一些PVC管和連接件。他們相互協(xié)作搭建網(wǎng)架，之后和老師一起將網(wǎng)鋪蓋上去，還很細(xì)心地在有縫隙的地方全部系上繩子， 防止小鳥鉆空子。

階段分析：幼兒成功地學(xué)習(xí)和遷移了兒童自行車棚的經(jīng)驗(yàn)，比較順利地完成了搭網(wǎng)架的工程。幼兒間的合作越來越密切，能共同商討建構(gòu)的可行性、建構(gòu)的方法等，其潛能被激發(fā)，創(chuàng)新、合作等能力都得到了提高。

第三階段：改進(jìn)網(wǎng)架

階段進(jìn)展：麥子并沒有停止倒下，網(wǎng)架雖然防住了一些體型較大的鳥，卻防不住小麻雀。眼看著麥子幾乎倒了一半，幼兒又開始思考：怎樣將網(wǎng)格變小，讓小麻雀也飛不進(jìn)去呢？什么樣的網(wǎng)是最密實(shí)的呢？幼兒想到多蓋一層網(wǎng)，讓網(wǎng)變得密實(shí)起來。在沒有多余藤網(wǎng)的情況下，幼兒決定縮小網(wǎng)架覆蓋面積，將原來的藤網(wǎng)變成兩層進(jìn)行覆蓋，保護(hù)剩下的小麥，并且再次系上了紅、白飄帶。在這期間，幼兒還嘗試了給小麻雀準(zhǔn)備食物的辦法，但小麻雀對(duì)幼兒提供的大米不感興趣。

為保護(hù)剩下的小麥，幼兒嘗試了各種辦法，最后有人帶來了非常密實(shí)的紗窗網(wǎng)。但隨著時(shí)間的推移，小麥也所剩無幾。幼兒在不斷改進(jìn)網(wǎng)架的過程中已不知不覺地加入了工程設(shè)計(jì)，自我挑戰(zhàn)的難度在不斷提高。

階段分析：STEM教育就是不斷試錯(cuò)的過程。幼兒一次次地發(fā)現(xiàn)問題、一次次地探索思考、一次次地動(dòng)手解決問題，與自然、環(huán)境等相互作用，在探索、互動(dòng)、表達(dá)等過程中不斷獲得新經(jīng)驗(yàn)。雖然在“小麥保衛(wèi)戰(zhàn)”中幼兒沒有獲得豐收，但他們?cè)谄渲袇s收獲了很多：首先，感知了小麥的全部生長過程，收獲了多方面的寶貴經(jīng)驗(yàn);其次，發(fā)現(xiàn)了小麥和小鳥之間的聯(lián)系，初步理解了動(dòng)植物之間乃至與人類生活的關(guān)系;最后，在艱苦的勞動(dòng)中體會(huì)到糧食的來之不易，更加理解了“誰知盤中餐，粒粒皆辛苦”的含義，收獲了勞動(dòng)意識(shí)和勞動(dòng)品質(zhì)。

兒童是“天生的科學(xué)家”，也是“天生的工程師”。種植園里有太多的實(shí)際問題需要工程活動(dòng)來解決，種植園是開展“E（工程）”教育的沃土。教師應(yīng)充分挖掘種植園里可以利用的一切資源，設(shè)計(jì)有效的工程活動(dòng)，將幼兒的自主學(xué)習(xí)與種植園里的實(shí)際問題有機(jī)聯(lián)系，讓幼兒感到工程活動(dòng)是有趣的、有用的、有價(jià)值的，從而培養(yǎng)幼兒的工程意識(shí)和工程思維，讓幼兒在“E（工程）”教育中獲得成長與發(fā)展。