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        幼兒園STEM教育的實(shí)踐與思考

        2018-11-23 07:54:24西北工業(yè)大學(xué)幼兒園國潤園
        兒童與健康(幼兒教師參考) 2018年11期
        關(guān)鍵詞:立交橋積木嘗試

        西北工業(yè)大學(xué)幼兒園國潤園 白 艷

        西北工業(yè)大學(xué)幼兒園 陳知君

        2016年10月西北工業(yè)大學(xué)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(xué)校成為會員單位,西北工業(yè)大學(xué)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(shí)踐與探索。通過一年多的實(shí)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(rèn)識逐漸清晰,經(jīng)歷了探索的過程,也有了來自實(shí)踐的思考和收獲。

        一、STEM教育的方向

        STEM是科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)與數(shù)學(xué)(Mathematics)的縮寫。STEM教育是指四個(gè)學(xué)科之間的融合,將四個(gè)部分作為一個(gè)整體來設(shè)計(jì)活動、開展教育。這也是我們對于STEM最為粗淺的認(rèn)識。STEM是四門學(xué)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(gè)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(gè)STEM方向的探索上,我們從最不熟悉的兩個(gè)領(lǐng)域入手——工程、技術(shù),思考它們對于幼兒的價(jià)值,思考STEM教育與傳統(tǒng)的科學(xué)、數(shù)學(xué)活動的區(qū)別與聯(lián)系??茖W(xué)是關(guān)于“是什么”“為什么”的知識,數(shù)學(xué)是對數(shù)、量、形等關(guān)系到研究,技術(shù)和工程則更多強(qiáng)調(diào)通過技術(shù)和人為的介入來解決問題。傳統(tǒng)的科學(xué)活動也好,數(shù)學(xué)活動也罷,都會強(qiáng)調(diào)動手操作,強(qiáng)調(diào)探究,但是這些活動的最終目的是讓幼兒通過操作驗(yàn)證科學(xué)現(xiàn)象和發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)關(guān)系,例如,我們常見的科學(xué)小實(shí)驗(yàn)“沉與浮”,或是通過測量進(jìn)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(qiáng)調(diào)通過以工程為核心的設(shè)計(jì)與制造活動來解決生活中真實(shí)的、有意義的問題,這是最核心的價(jià)值取向。

        基于這樣一種對STEM教育方向性的認(rèn)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(dān)心在試驗(yàn)田里的大蒜不能越冬,想通過搭建蔬菜大棚的方法來保護(hù)植物,這些都是來源于生活中的真實(shí)問題,同時(shí)也包含了STEM的教育價(jià)值;再例如,我園附近的一座立交橋四通八達(dá),是一座地標(biāo)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(jìn)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(xué)習(xí)與發(fā)展指南》中所強(qiáng)調(diào)和提倡地“珍視生活和游戲的價(jià)值”如出一轍。STEM教育強(qiáng)調(diào)生活中的問題解決,它就是在真實(shí)情境中發(fā)生的學(xué)習(xí)。馮曉霞教授指出“情境性是深度學(xué)習(xí)的特點(diǎn),也是它產(chǎn)生的一個(gè)重要條件”;張俊教授也認(rèn)為“在真實(shí)情境中有意義的問題解決學(xué)習(xí)是有效學(xué)習(xí)的基本特征,這是真正促進(jìn)理解、便于運(yùn)用和可以遷移的學(xué)習(xí)?!庇變涸谝粋€(gè)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(yùn)用。例如,在“斜拉橋”項(xiàng)目活動中,幼兒逐漸掌握了斜拉索的設(shè)計(jì)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(yùn)用于“小吃推車攤”拓展板的牽拉設(shè)計(jì)上,這其實(shí)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(jià)值體現(xiàn)在于是否具備STEM意識,只有當(dāng)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(jià)值。教師如果只是關(guān)注問題的解決,沒有STEM的意識,沒有點(diǎn)出其中的STEM的內(nèi)容,則會讓活動的價(jià)值大打折扣——幼兒只是積累了經(jīng)驗(yàn),但并沒有讓幼兒抓住其中的關(guān)鍵點(diǎn)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(yàn),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(diǎn)?”,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(gè)需要解決的問題,但它也許根本不是一個(gè)STEM問題。例如,我們在“斜拉橋”項(xiàng)目中,幼兒用積木和紙繩進(jìn)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(gè)過程中并沒有真正的STEM問題。因?yàn)檎麄€(gè)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(gè)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(jìn)行牽拉,在這個(gè)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(xiàng)目中,幼兒一開始建立起了一個(gè)封閉的空間,外加一個(gè)進(jìn)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(jìn)行梳理,在操作過程中解決了一個(gè)又一個(gè)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(jì)了車輛在地下車庫中行駛的線路,還用滑板車進(jìn)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(xí)慣中,從而影響幼兒的STEM意識和習(xí)慣。例如,在活動中強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì),我們往往在讓幼兒進(jìn)行建構(gòu)活動之前先進(jìn)行畫圖設(shè)計(jì),并且對不同的設(shè)計(jì)圖進(jìn)行討論,幼兒逐漸形成了畫設(shè)計(jì)圖的意識和習(xí)慣,這一點(diǎn)不僅在STEM活動中進(jìn)行了運(yùn)用,幼兒還在其他活動開始之前也進(jìn)行繪圖設(shè)計(jì),并就圖紙進(jìn)行一番討論,然后再著手實(shí)踐,這便是STEM的意識和習(xí)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(gè)STEM項(xiàng)目活動中會遇到多個(gè)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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)的深度。”因此,如何在STEM活動中發(fā)現(xiàn)并挖掘一個(gè)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(xiàng)目當(dāng)中,幼兒通過對真實(shí)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(xiàng)目中一個(gè)值得深度聚焦的問題,因此,教師鼓勵(lì)幼兒進(jìn)行了多項(xiàng)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(shí)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(gè)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(shí)現(xiàn)平滑的連接(見圖11)。

        嘗試六:對照真實(shí)立交橋的圖片,又經(jīng)過兩周的實(shí)驗(yàn)、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(jìn)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(shí)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(jiān)持的品質(zhì),其實(shí)就是在《指南》中所強(qiáng)調(diào)的寶貴的學(xué)習(xí)品質(zhì)。在這些真實(shí)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(xué)習(xí),克服重重困難,收獲了前所未有的經(jīng)驗(yàn)和體驗(yàn),獲得了成功喜悅,這便是STEM教育一個(gè)重要的價(jià)值。幼兒園STEM教育是個(gè)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。

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