華紅艷

(常熟理工學(xué)院師范學(xué)院，江蘇常熟，215500)

STEM是四個英文字母的縮寫，即科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)與數(shù)學(xué)(Mathematics)，它最初出現(xiàn)在美國國家科學(xué)基金會1986年的報告《科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程本科生教育》中，指的是與教育相關(guān)的項(xiàng)目涉及的科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)這四大學(xué)科領(lǐng)域。美國學(xué)者提出STEM的概念旨在推進(jìn)高等院?？茖W(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)相關(guān)課程的改革，培養(yǎng)更多的科技人才，從而保持世界范圍內(nèi)科技競爭的優(yōu)勢。隨著社會的發(fā)展變化以及基礎(chǔ)教育階段STEM教育在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的作用與功能日益顯現(xiàn)，在各國政府的支持與推動下，STEM教育進(jìn)一步向中小學(xué)及幼兒教育階段延伸。

幼兒園STEM教育雖然也包括科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)四個領(lǐng)域，但幼兒園STEM教育指的是四個領(lǐng)域有機(jī)整合、融為一體的教育。在幼兒園STEM教育中至少要包含或整合上述兩個以上領(lǐng)域。因此，從這一角度來看，幼兒園STEM教育與原有的幼兒園科學(xué)教育并無本質(zhì)的不同，幼兒園STEM教育是優(yōu)化整合后的科學(xué)教育。

一、幼兒園STEM教育的社會發(fā)展意義

(一)STEM教育是提升國家競爭力的需要

美國將科學(xué)教育納入提升國家競爭力的主要途徑，STEM教育在美國的提出旨在提升國家競爭力。20世紀(jì)80年代以來，美國投入大量的人力、物力和財力，對科學(xué)教育進(jìn)行了一系列的重大改革，對科學(xué)教材也進(jìn)行了大規(guī)模的改革。[1]21世紀(jì)以來，技術(shù)的革新日新月異，新技術(shù)正在迅速改變?nèi)藗兊纳?，國與國之間的競爭演變?yōu)榭萍紕?chuàng)新的競爭。在這一時代背景下，以“設(shè)計”“科技”“創(chuàng)新”為特色的STEM教育迎合了這種競爭的需要，各國紛紛推行STEM教育。

(二)當(dāng)前世界發(fā)達(dá)國家都極為重視早期STEM教育

近年來，越來越多的國家認(rèn)識到，科技創(chuàng)新方面的迫切需求與STEM人才緊缺之間的矛盾是阻擋國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步的焦點(diǎn)問題。與此同時，近年來PISA測驗(yàn)結(jié)果的公布，也給不少發(fā)達(dá)國家?guī)斫箲]感，如美國歷年來的PISA成績僅在OECD平均值上下波動[2]，而在2015年，澳大利亞的PISA測試排名由2009年的全球排名第三位跌落至第十四位[3]。為扭轉(zhuǎn)這一不利局面，確保能在全球競爭中處于領(lǐng)先地位，很多發(fā)達(dá)國家將矛頭聚焦于早期STEM教育，不少發(fā)達(dá)國家意識到，從幼兒園階段開始推行STEM教育具有事半功倍之效。

在2015年美國幼兒教育年會(NAEYC)上，STEM教育是熱點(diǎn)話題，許多分會場報告的主題就是STEM教育，有數(shù)十篇相關(guān)論文在這次年會上交流。[4]美國在2016年9月發(fā)布的《STEM 2026：STEM教育中的創(chuàng)新愿景》中，更是將開展早期STEM教育看作實(shí)現(xiàn)STEM 2026的八大挑戰(zhàn)之一。在美國一些幼教專家，如莎莉·穆莫等的推動下，早期兒童的STEM教育方面提出了一系列可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)，如全力創(chuàng)建STEM學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、明確學(xué)科核心內(nèi)容、堅(jiān)持發(fā)展適宜性教育以及重視學(xué)科知識整合。[5]澳大利亞2017年推出了“澳大利亞STEM早期學(xué)習(xí)計劃”，依托特定的高校對幼兒STEM學(xué)習(xí)的主題、相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行研究與開發(fā)。同時，調(diào)動包括慈善機(jī)構(gòu)在內(nèi)的社會力量，通過培訓(xùn)合格的STEM教育教師隊(duì)伍，全面推進(jìn)早期STEM教育的實(shí)施。[6]

二、幼兒園STEM教育的個人發(fā)展意義

STEM教育的提出是為了滿足國家競爭力的需要，因此，STEM教育推行的初衷是為了推動社會的發(fā)展。但與傳統(tǒng)的分科式學(xué)科教育相比，重視基于問題的學(xué)習(xí)與整合式學(xué)習(xí)的STEM教育對學(xué)習(xí)者的個人發(fā)展具有重要意義。對于倡導(dǎo)整合教育的幼兒教育階段來講，更是如此。

(一)有利于幼兒獲得較為完整的經(jīng)驗(yàn)

世界是一個整體，幼兒認(rèn)識的對象是完整的，且其學(xué)習(xí)方式與學(xué)習(xí)結(jié)果也是整體性的，因此，幼兒教育的內(nèi)容也應(yīng)該是整合性的。但長期以來，包括學(xué)前教育在內(nèi)的基礎(chǔ)教育階段，實(shí)施的是分科、分領(lǐng)域的教學(xué)，如小學(xué)與初中階段有語文、數(shù)學(xué)、外語等科目，學(xué)前教育階段有五大領(lǐng)域之分。分科教學(xué)人為割裂了兒童知識與經(jīng)驗(yàn)的完整性，不利于幼兒解決現(xiàn)實(shí)生活中的各種問題。因此，新一輪基礎(chǔ)教育改革倡導(dǎo)低齡階段的課程整合。在學(xué)前教育階段，課程游戲化、項(xiàng)目活動、STEM教育都屬于整合式教育。STEM教育的實(shí)施可以從兩個方面幫助幼兒獲得較為完整的經(jīng)驗(yàn)。

一方面，從科學(xué)教育內(nèi)部整合的角度來看，幼兒園STEM教育有助于幼兒獲得完整的科學(xué)學(xué)習(xí)體驗(yàn)與經(jīng)驗(yàn)。幼兒園STEM教育是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個方面的整合教育。傳統(tǒng)的幼兒園科學(xué)教育分為自然科學(xué)教育與數(shù)學(xué)教育，割裂了自然科學(xué)與數(shù)學(xué)的聯(lián)系，導(dǎo)致很多幼兒園將科學(xué)窄化為科學(xué)實(shí)驗(yàn)，將數(shù)學(xué)窄化為數(shù)數(shù)與計算。在傳統(tǒng)的科學(xué)教育體系下，幼兒園科學(xué)教育很少涉及技術(shù)與工程的思想，所以幼兒獲得的體驗(yàn)是不徹底、零散的。STEM教育使幼兒能圍繞特定主題進(jìn)行深入的探究，在探究過程中，幼兒為了解決問題而學(xué)習(xí)，他們的學(xué)習(xí)內(nèi)容是自成體系、渾然一體的，他們收獲的是關(guān)于特定科學(xué)主題的相對系統(tǒng)性的、完整的經(jīng)驗(yàn)與體驗(yàn)，而不再是人為割裂的經(jīng)驗(yàn)拼湊。

另一方面，從跨學(xué)科領(lǐng)域整合的角度來看，STEM教育有利于幼兒獲得完整的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)。雖然單從內(nèi)容上看，STEM教育中涉及的四個領(lǐng)域皆屬于科學(xué)領(lǐng)域，但從STEM教育中幼兒所應(yīng)用的學(xué)習(xí)方式及所經(jīng)歷學(xué)習(xí)過程來看，幼兒獲得的經(jīng)驗(yàn)卻涵蓋了其發(fā)展的所有方面。幼兒園STEM教育的開展源于幼兒生活中解決問題的需要，如幼兒想做一個“衣架”或一個存放快遞的“快遞柜”。為了解決這一問題，幼兒必然要用到特定的科學(xué)知識，即幼兒需要在生活經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上形成關(guān)于“衣架”或“快遞柜”的圖式。此外，幼兒還需要具備使用工具進(jìn)行制作、測量的能力。在STEM學(xué)習(xí)的整個過程中，幼兒需要用工程的思維對其要解決的問題進(jìn)行整體規(guī)劃和設(shè)計，如他們要考慮：制作的“衣架”“快遞柜”是什么形狀、顏色，做好之后將要放在哪里，明確用什么材料進(jìn)行制作，哪些幼兒參與這個制作過程，彼此如何分工，等等。規(guī)劃完成之后，在具體制作時，幼兒要進(jìn)行協(xié)作，解決制作過程中可能出現(xiàn)的所有問題。因此，在整個STEM學(xué)習(xí)過程中，幼兒獲得的是完整的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，他們不僅要學(xué)會交往、學(xué)會對話、學(xué)會協(xié)商，還需要學(xué)會解決爭端，幼兒的語言能力、藝術(shù)表征的能力、情感與社會性、動作與運(yùn)動技能方面都得到了發(fā)展。

(二)有利于幼兒元認(rèn)知能力的發(fā)展

STEM學(xué)習(xí)是典型的基于問題的學(xué)習(xí)(PBL)。有研究指出，PBL教學(xué)通過創(chuàng)設(shè)問題情境、對問題進(jìn)行分析討論以及自主學(xué)習(xí)和小組合作等方式，促進(jìn)了幼兒元認(rèn)知能力的全面發(fā)展。[7]具體來看，在幼兒STEM教育中，幼兒基于已有科學(xué)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)要解決的新問題，并在工程思維的指引下，利用特定的數(shù)學(xué)能力與技術(shù)手段解決問題，在這個過程中，工程思維是幼兒STEM學(xué)習(xí)的主線，發(fā)揮了統(tǒng)率作用。也就是說，幼兒在整個STEM學(xué)習(xí)的過程中，往往需要用到工程思維進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃并解決問題。不管面對什么樣的問題，在第一個階段，幼兒都需要有清晰的意識，明確要解決的問題是什么，然后基于其發(fā)展水平作出相應(yīng)的或清晰或模糊的規(guī)劃，即怎么做。如果涉及制作特定的產(chǎn)品，則需要繪制產(chǎn)品的草圖。在第二個階段，即實(shí)際解決問題的階段，在計劃與設(shè)計草圖之后，幼兒需要動手操作以解決問題。在這個過程中，幼兒會在教師的指導(dǎo)與幫助下，不斷有意無意地與自己最初的想法進(jìn)行對比，或根據(jù)最初的計劃進(jìn)行操作，或在碰到問題無法解決時進(jìn)行調(diào)整，或推翻原有的方案重新規(guī)劃，這些都涉及幼兒的計劃與監(jiān)控能力的發(fā)展，而計劃、監(jiān)控、調(diào)節(jié)正是元認(rèn)知發(fā)展的重要內(nèi)容。在第三階段，重新調(diào)整方案之后，幼兒繼續(xù)按新的方案解決問題，或在制作類活動中完成特定產(chǎn)品的制作。在基于問題解決的STEM學(xué)習(xí)中，一方面，幼兒元認(rèn)知能力的發(fā)展會影響或限制幼兒STEM學(xué)習(xí)的效果；另一方面，幼兒STEM教育的實(shí)施將不可避免地促進(jìn)幼兒元認(rèn)知能力的發(fā)展，這對于幼兒后續(xù)的學(xué)習(xí)與發(fā)展具有持續(xù)的重要意義。

(三)有利于培養(yǎng)幼兒的創(chuàng)造性思維

STEM教育旨在通過培養(yǎng)科技人才與創(chuàng)新型人才提升國家的競爭力。因此，STEM教育常與創(chuàng)客教育類同。有學(xué)者認(rèn)為，STEM 教育與創(chuàng)客教育共同的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)都是社會的廣泛參與，且其根本目標(biāo)都是為了開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，即強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)富有創(chuàng)造力的創(chuàng)新型人才，使之適應(yīng)社會發(fā)展并服務(wù)于社會。[8]可見，無論是從STEM教育產(chǎn)生的背景，還是從其特定的實(shí)施結(jié)果來看，STEM教育模式都有培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的功能與作用。而富有創(chuàng)造力的創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)離不開早期創(chuàng)造性思維的養(yǎng)成。在STEM教育中，科學(xué)是關(guān)于“是什么”“為什么”的知識以及獲取知識的過程中伴隨的世界觀與態(tài)度。技術(shù)既包含使用工具，也包含掌握“怎么做”的方法與技巧。數(shù)學(xué)是有關(guān)數(shù)、量、形等關(guān)系的知識。工程思維是綜合運(yùn)用科學(xué)知識、數(shù)學(xué)知識、技術(shù)工具進(jìn)行設(shè)計、解決問題、制作產(chǎn)品的過程。[9]因此，工程思維是STEM教育中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。工程思維中最為核心的是設(shè)計意識。由于幼兒處于創(chuàng)造力敏感期，其設(shè)計常常是新穎的、獨(dú)特的、與眾不同的。只要教師在STEM教育中進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，幼兒在日后的發(fā)展中會一直保持新穎、獨(dú)特的思維品質(zhì)，其創(chuàng)造力就能不斷發(fā)展。基于此，有些國家直接將幼兒STEM教育定義為“基于學(xué)科融合的視角，以培養(yǎng)3—5歲孩子的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力為核心，依托新興技術(shù)設(shè)計游戲應(yīng)用程序，以期在創(chuàng)建良好學(xué)習(xí)環(huán)境的基礎(chǔ)上，鼓勵幼兒進(jìn)行科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)方面的實(shí)踐探索”[10]?？梢姡琒TEM教育對于幼兒創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)是一種世界性共識。

(四)有利于促進(jìn)幼兒的深度學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)是“在理解的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者能夠批判地學(xué)習(xí)新思想和事實(shí)，并將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中，能夠在眾多思想間進(jìn)行聯(lián)系，并能夠?qū)⒁延械闹R遷移到新的情境中，做出決策和解決問題的學(xué)習(xí)”[11]。有學(xué)者認(rèn)為，從學(xué)習(xí)性質(zhì)看，深度學(xué)習(xí)源于學(xué)習(xí)者對未知的探索和對已知的驗(yàn)證與運(yùn)用，是一種包含復(fù)雜學(xué)習(xí)過程的高級學(xué)習(xí)階段。從學(xué)習(xí)過程看，深度學(xué)習(xí)的發(fā)生基于理解、面向問題解決，具有建構(gòu)性學(xué)習(xí)特征。[12]可見，深度學(xué)習(xí)是基于問題的學(xué)習(xí)，是學(xué)習(xí)者借助理解而發(fā)生的主動學(xué)習(xí)，這種學(xué)習(xí)重視知識間的聯(lián)系和新知識的建構(gòu)，很容易促成學(xué)習(xí)者的知識遷移，進(jìn)而解決學(xué)習(xí)者最初所面臨的問題。

分析深度學(xué)習(xí)特征，其與STEM教育不謀而合。在幼兒園STEM教育模式下，幼兒的學(xué)習(xí)由特定的問題引發(fā)，其學(xué)習(xí)的整個過程都是基于問題的學(xué)習(xí)，為了解決所面臨的問題，幼兒需要主動調(diào)動所有已有的經(jīng)驗(yàn)，與同伴合作提出初步的規(guī)劃或設(shè)計。例如，大班幼兒要制作一個“快遞柜”時，他們首先需要利用已有的關(guān)于快遞柜的各種經(jīng)驗(yàn)，他們還需要協(xié)調(diào)已有經(jīng)驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)可能性間的矛盾，如他們能獲取哪些材料制作“快遞柜”。如果幼兒只能用手邊類似于“紙箱”一類的廢舊材料去制作“快遞柜”，那么幼兒需要充分討論已有經(jīng)驗(yàn)如何遷移到制作活動中，進(jìn)而形成初步的方案，即用什么來做、怎么做、具體的尺寸如何把握、怎么分工等。在這個過程中，圍繞要解決的問題，幼兒不僅需要主動喚起大量已有的科學(xué)經(jīng)驗(yàn)，還需要在工程思維的統(tǒng)領(lǐng)下，使用測量和其他技術(shù)手段努力地解決問題。經(jīng)過一系列的個人建構(gòu)與社會建構(gòu)，幼兒不可避免地會經(jīng)歷一些失敗，然后再重新協(xié)商、規(guī)劃，提出新的解決問題的方案，最終幼兒可以完成“快遞柜”的制作，解決遇到的問題。在這個過程中，幼兒的學(xué)習(xí)方式與深度學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)方式一致。

(五)有利于發(fā)展幼兒的學(xué)習(xí)品質(zhì)

STEM教育有利于培養(yǎng)與發(fā)展幼兒的學(xué)習(xí)品質(zhì)。幼兒的學(xué)習(xí)品質(zhì)是在幼兒后天形成并不斷發(fā)展的，能激發(fā)、維持幼兒學(xué)習(xí)行為，始終表現(xiàn)在幼兒學(xué)習(xí)過程中，有助于幼兒獲得較高學(xué)習(xí)質(zhì)量，并與幼兒的智力水平不呈現(xiàn)直接相關(guān)的、較為穩(wěn)定的心理特質(zhì)。幼兒的學(xué)習(xí)品質(zhì)包括三個層面：一是動力性學(xué)習(xí)品質(zhì)，包括好奇心、學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)的主動性、持久性；二是過程性學(xué)習(xí)品質(zhì)，包括學(xué)習(xí)策略、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)習(xí)慣；三是結(jié)果性學(xué)習(xí)品質(zhì)，包括學(xué)習(xí)遷移、反思與評價、深度學(xué)習(xí)。

在幼兒園STEM教育過程中，由于幼兒的學(xué)習(xí)是出于興趣的驅(qū)動而主動發(fā)生的基于問題的學(xué)習(xí)，且由于這種學(xué)習(xí)過程較為持久，故幼兒在STEM教育中學(xué)習(xí)的持久性往往較為突出。因此，幼兒在STEM的學(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)出較高的動力性學(xué)習(xí)品質(zhì)。在幼兒的STEM學(xué)習(xí)過程中，為了解決所面對的問題，幼兒需要不斷地在新的問題需要與舊有的經(jīng)驗(yàn)間進(jìn)行聯(lián)系，尋找解決問題的策略，因此，往往既會用到復(fù)述策略，也會用到精加工策略，而幼兒有時會在教師的幫助下用思維導(dǎo)圖解決問題，也就是說幼兒有時還用到了組織策略。幼兒對解決問題的過程進(jìn)行規(guī)劃、調(diào)整時還用到了元認(rèn)知策略。在STEM學(xué)習(xí)中，幼兒的學(xué)習(xí)方式不是被動地聽教師講授，而是通過多感官并用，進(jìn)行合作建構(gòu)學(xué)習(xí)，這種學(xué)習(xí)方式與傳統(tǒng)的接受式學(xué)習(xí)相比，會給幼兒帶來較為持久的學(xué)習(xí)效果，也使幼兒表現(xiàn)出較高的過程性學(xué)習(xí)品質(zhì)。需要強(qiáng)調(diào)的是，幼兒在解決問題時，盡管已經(jīng)學(xué)會利用已有經(jīng)驗(yàn)做出初步的規(guī)劃，通過“做中學(xué)”來解決問題，以及在解決問題時遇到困難也能使用合適的“求助策略”，但他們在整個STEM學(xué)習(xí)過程中，很難一次性成功，不可避免地犯錯、走彎路，直到解決問題為止。在幼兒犯錯、走彎路時，他們勢必要對照其規(guī)劃對其結(jié)果進(jìn)行評價與反思，甚至歸因，然后開始新一輪的探究。在這一過程中不僅幼兒的遷移能力得到提高，其評價與反思能力也會不斷得到鍛煉。因此，STEM教育就整個學(xué)習(xí)過程來看，幼兒表現(xiàn)出一定的結(jié)果性學(xué)習(xí)品質(zhì)。也就是說，在整個STEM教育活動開展的過程中，幼兒各個層面的學(xué)習(xí)品質(zhì)都得到極為明顯的促進(jìn)與發(fā)展。STEM教育中對于幼兒學(xué)習(xí)品質(zhì)的培養(yǎng)，也引起了當(dāng)前幼兒教育中部分學(xué)者的重視，如有研究者強(qiáng)調(diào)：“早期STEM教育強(qiáng)調(diào)促進(jìn)幼兒的主動探究，鼓勵幼兒運(yùn)用所學(xué)知識創(chuàng)造性地解決問題，以此增強(qiáng)幼兒的學(xué)習(xí)興趣和內(nèi)驅(qū)力，是培養(yǎng)幼兒學(xué)習(xí)品質(zhì)的良好途徑?！盵13]

總之，在兒童發(fā)展的早期推進(jìn)STEM教育意義重大，不僅可以為國家培養(yǎng)創(chuàng)新型科技人才奠定基礎(chǔ)，還可以促進(jìn)幼兒多方面的發(fā)展。盡管表面上看，STEM教育只涉及科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)四個領(lǐng)域的內(nèi)容，但實(shí)質(zhì)上，幼兒在早期的STEM學(xué)習(xí)中，所獲得的發(fā)展是多方面的。早期STEM教育不僅有助于幼兒獲得較完整的科學(xué)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，還有助于幼兒獲得完整的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)；早期STEM教育在幼兒元認(rèn)知能力發(fā)展、創(chuàng)造性思維發(fā)展、深度學(xué)習(xí)與學(xué)習(xí)品質(zhì)培養(yǎng)方面，都有極為明顯的推動作用。明確幼兒STEM教育的意義，有助于廣大幼兒教師更好地理解當(dāng)前世界各國推行STEM教育的原因，從而堅(jiān)定推行STEM教育的決心，有效地提升我國STEM教育的整體水平。