計蘇燕 馮凱

【摘要】STEM是典型的跨學(xué)科課程整合方式，CDIO是一整套工程教育理念和實(shí)施體系。本研究把STEM和CDIO教育理念引入幼兒園工程教育中，旨在創(chuàng)建一個提升幼兒核心素養(yǎng)的實(shí)踐模式。該模式由愿景、活動目標(biāo)、實(shí)施路徑和評價體系四個要素組成，具有理念科學(xué)、目標(biāo)明確、途徑創(chuàng)新、評價多元的特點(diǎn)，為幼兒園工程教育的開展提供了借鑒和參考。

【關(guān)鍵詞】STEM；CDIO；工程教育

【中圖分類號】G612 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1005-6017（2022）10-0040-04

【作者簡介】計蘇燕（1993-），女，浙江杭州人，浙江廣播電視大學(xué)蕭山學(xué)院助教，碩士；馮凱（1967-），男，浙江杭州人，浙江廣播電視大學(xué)蕭山學(xué)院副教授。

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)時代的到來，科技占據(jù)著越來越重要的地位，對人才素質(zhì)的培養(yǎng)提出了更高的要求。在此背景下，如何提升幼兒的核心素養(yǎng)以適應(yīng)科學(xué)信息技術(shù)的變化，成為幼教領(lǐng)域的熱門話題。其中，幼兒園工程教育是一種有效聯(lián)結(jié)不同領(lǐng)域知識與技能的綜合性活動[1]，強(qiáng)調(diào)幼兒的主動探究，有利于幼兒認(rèn)知、情感以及社會性等多元發(fā)展。本研究以STEM教育理念為指導(dǎo)，將CDIO教育模式應(yīng)用于幼兒園工程項目活動，探索實(shí)施工程教育的新路徑，以期為幼兒園課程建設(shè)以及幼兒核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提供借鑒。

一、STEM+CDIO理念解析

STEM+CDIO是一種理念的創(chuàng)新[2]，是在“STEM+”概念的基礎(chǔ)上，以工程問題為主線，借鑒國際先進(jìn)的CDIO工程教育模式，構(gòu)建的一種體現(xiàn)主體性、過程性、系統(tǒng)性的實(shí)踐模式。

（一）STEM教育

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫，代表多元學(xué)科文化的融合創(chuàng)新，旨在培養(yǎng)一個完整的、真實(shí)的、可持續(xù)發(fā)展的人。其中，科學(xué)是人們對世界的觀察和調(diào)查，探求自然的運(yùn)行機(jī)制，理解人類的思維方式。技術(shù)代表對自然世界的人為改造，工具的創(chuàng)造和使用。工程是人們設(shè)計和創(chuàng)造人造世界的方式，也是解決問題的程序。數(shù)學(xué)側(cè)重于對數(shù)、量、空間關(guān)系和模式的研究和數(shù)據(jù)分析推理。其中，工程具有較強(qiáng)的包容性，可以將STEM相關(guān)科學(xué)知識和技術(shù)整合成一個統(tǒng)一體，設(shè)計出滿足社會需求的構(gòu)造、產(chǎn)品和工藝，重在提供問題解決的方案設(shè)計，體現(xiàn)問題解決的程序或過程[3]。此外，工程除了是一個過程，更是一種在設(shè)計、研究和實(shí)踐中形成的籌劃性思維方式[4]，有助于培養(yǎng)幼兒的探究精神和創(chuàng)造性解決問題的能力。

（二）CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，由構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實(shí)施（Implement）和運(yùn)行（Operate）四個要素的英文首字母命名，是對“做中學(xué)”和“基于項目學(xué)習(xí)”的集中概括和抽象表達(dá)。CDIO共包括了3個核心文件：1個愿景、1個大綱和12條標(biāo)準(zhǔn)。CDIO的愿景是為學(xué)生提供一種強(qiáng)調(diào)工程基礎(chǔ)的、建立在真實(shí)世界產(chǎn)品和系統(tǒng)過程基礎(chǔ)上的工程教育[5]。CDIO大綱是對CDIO工程能力要求的具體描述，將工程師必須具備的工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力以逐級細(xì)化的方式表達(dá)出來。12條標(biāo)準(zhǔn)涉及教師、學(xué)生、課堂以及實(shí)踐等方面應(yīng)當(dāng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)[6]，使得工程教育改革具體化和可操作化。

CDIO工程教育模式目前廣泛應(yīng)用于高等教育，但其核心與幼兒園工程教育具有內(nèi)在的一致性。幼兒園工程教育主要是指幼兒在實(shí)際問題情境下，通過調(diào)查等方式獲得相應(yīng)的知識和經(jīng)驗(yàn)，形成工程設(shè)計，并且不斷完善工程項目，建立起知識與現(xiàn)實(shí)世界之間的聯(lián)系[7]。二者在培養(yǎng)理念、實(shí)施過程、評價標(biāo)準(zhǔn)等維度存在的對應(yīng)性，成為CDIO工程教育模式引入幼兒園工程教育的基礎(chǔ)。

二、STEM+CDIO工程教育實(shí)踐模式的建構(gòu)

本研究提出的STEM+CDIO工程教育實(shí)踐模式以培養(yǎng)幼兒核心素養(yǎng)的愿景為總體出發(fā)點(diǎn)，參照CDIO大綱制訂活動目標(biāo)，在項目學(xué)習(xí)中借鑒CDIO工程的實(shí)施路徑，參考CDIO能力大綱考查幼兒的學(xué)習(xí)效果，從而指向幼兒多元素質(zhì)的整合發(fā)展（見下圖）。

（一）明確提升幼兒核心素養(yǎng)的愿景

STEM教育以真實(shí)任務(wù)為依托，幼兒通過直接經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)逐步獲得科學(xué)思維與能力。CDIO強(qiáng)調(diào)人才培養(yǎng)應(yīng)注重通用能力和工程素質(zhì)，而不僅局限于某一項目涉及的具體知識。兩種教育理念皆重視人才培養(yǎng)的綜合性和多元化，與核心素養(yǎng)的內(nèi)涵不謀而合。幼兒園工程教育的愿景突出整合的核心素養(yǎng)，指向21世紀(jì)幼兒發(fā)展所需的品格和能力。一方面，工程教育應(yīng)發(fā)生在真實(shí)問題情境之中。教師通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，引導(dǎo)幼兒走進(jìn)工程世界，經(jīng)歷設(shè)計、制作、完善等一系列過程，積累工程經(jīng)驗(yàn)，學(xué)會用工程的眼光看待世界。另一方面，教師應(yīng)注重幼兒學(xué)習(xí)品質(zhì)和能力的培養(yǎng)。《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》報告提出了人才培養(yǎng)的新要求，綜合表現(xiàn)為人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)[8]。對于學(xué)前教育階段來說，教育的關(guān)注點(diǎn)應(yīng)側(cè)重培養(yǎng)幼兒的學(xué)習(xí)興趣、解決問題的能力以及批判質(zhì)疑的態(tài)度?；诖耍琒TEM+CDIO工程教育實(shí)踐模式的愿景是為幼兒提供一種強(qiáng)調(diào)工程基礎(chǔ)的、建立在真實(shí)問題情境中的學(xué)習(xí)，幫助幼兒形成適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。

（二）以CDIO大綱為參照設(shè)計活動目標(biāo)

CDIO大綱從個人、人際交往、產(chǎn)品和系統(tǒng)建造能力以及學(xué)科知識四個維度提出目標(biāo)設(shè)計的要求。以此為參照，本研究結(jié)合《3-6歲兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展指南》中科學(xué)領(lǐng)域的目標(biāo)，建構(gòu)STEM+CDIO工程教育實(shí)踐模式的四維目標(biāo)體系。

個人素養(yǎng)層面?zhèn)戎赜谟變旱膫€人能力（如創(chuàng)造性思維、批判性思維）和個人態(tài)度（如主動性、好奇心、求知欲）。人際交往能力側(cè)重于個人和群體間的互動，包括團(tuán)隊合作（如組建活動小組、討論分工職責(zé)）和交流溝通能力。幼兒能用適當(dāng)?shù)姆绞剑陬^、肢體等）交流探索的過程和結(jié)果。產(chǎn)品和系統(tǒng)建造能力即實(shí)踐能力，主要考查幼兒的實(shí)際行為表現(xiàn)，如動手操作。實(shí)踐目標(biāo)拓展了傳統(tǒng)的技能目標(biāo)，更加強(qiáng)調(diào)探究過程以及幼兒實(shí)質(zhì)性參與工程活動。學(xué)科經(jīng)驗(yàn)包括基礎(chǔ)科學(xué)概念和核心關(guān)鍵經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)具體項目主題來確定，如了解常見的工具和技術(shù)產(chǎn)品。之所以使用“經(jīng)驗(yàn)”代替原CDIO目標(biāo)中的“知識”，是因?yàn)橹R具有客觀性和學(xué)科性，而幼兒的學(xué)習(xí)是過程性和個人性的，是在與材料、環(huán)境相互作用的過程中，逐步建構(gòu)起科學(xué)概念并轉(zhuǎn)化為自身經(jīng)驗(yàn)的。

（三）基于項目化學(xué)習(xí)開展工程活動

STEM和CDIO教育倡導(dǎo)基于真實(shí)問題的項目式學(xué)習(xí)以及主動學(xué)習(xí)、主動實(shí)踐。幼兒通過自我創(chuàng)建項目，掌握一系列技能，學(xué)習(xí)相關(guān)主題并且解決有關(guān)問題。此外，幼兒以小組的形式開展工作，在討論、辯論、概念提問等過程中分享和展示自己的經(jīng)驗(yàn)、觀點(diǎn)、能力和學(xué)習(xí)方式[9]。STEM+CDIO工程教育實(shí)踐模式采用項目化學(xué)習(xí)，幼兒通過構(gòu)思、設(shè)計、實(shí)施、運(yùn)行四個環(huán)節(jié)進(jìn)行創(chuàng)造性的工程設(shè)計。

在構(gòu)思階段，幼兒發(fā)現(xiàn)和提出問題，分析項目實(shí)施的可行性，探討項目進(jìn)程中可能存在的困難，并圍繞討論結(jié)果選擇最佳工程項目。在設(shè)計階段，幼兒擬定開展活動的詳細(xì)計劃方案，包括小組分工、圖紙設(shè)計、方法和材料的選擇、制作流程等。值得注意的是，方案或計劃屬于預(yù)測性設(shè)想，幼兒根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)對各種可能性進(jìn)行猜想和假設(shè)，并不意味著最終的客體成果。完成設(shè)計后，教師組織幼兒投入工程項目的實(shí)施階段。實(shí)施過程不可能一蹴而就，其間往往會遇到各種困難，這就需要幼兒不斷修改和調(diào)整設(shè)計方案。此外，不同于成人關(guān)注最終呈現(xiàn)的產(chǎn)品或技術(shù)，幼兒更關(guān)注工程項目的實(shí)施過程，因此，實(shí)施過程應(yīng)具有一定的游戲性、趣味性。最后在運(yùn)行階段，教師展示幼兒的成果，引導(dǎo)幼兒說明工程項目的設(shè)計意圖或解釋制作原理，并對存在的問題進(jìn)行改進(jìn)和升級。

（四）評估考查幼兒的工程能力

CDIO倡導(dǎo)能力本位的培養(yǎng)模式，因而其評價重在能力培養(yǎng)。在CDIO標(biāo)準(zhǔn)中，Edward Crawley等人描繪的學(xué)習(xí)效果評估過程由四個部分組成，即“指定預(yù)期的學(xué)習(xí)效果—使學(xué)習(xí)效果與評估方法相一致—采用多種方法收集和分析數(shù)據(jù)—通過學(xué)習(xí)效果改進(jìn)教與學(xué)”[10]。STEM+CDIO工程教育實(shí)踐模式在原CDIO評估過程的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，采用多元化的評價體系來衡量幼兒的學(xué)習(xí)效果，具體包括以下四個階段。

一是評估預(yù)期的學(xué)習(xí)效果。在不同情境中，評價的主體是不同的?；A(chǔ)活動層面的評價主體是兒童，課程建設(shè)層面的評價主體是教師?？紤]到兒童活動開展的不可預(yù)估性和生成性，教師需發(fā)揮引導(dǎo)、服務(wù)和支持的作用，依據(jù)上位課程目標(biāo)（如主題目標(biāo)），從微觀層面篩選和確定活動目標(biāo)。

二是選定與預(yù)期學(xué)習(xí)效果相一致的評價方法。一旦明確從個人素養(yǎng)、人際交往、實(shí)踐能力、學(xué)科經(jīng)驗(yàn)四個維度確定活動目標(biāo)后，教師需要結(jié)合幼兒的符號表征能力，選擇適宜的評價方式。個人素養(yǎng)維度，可通過觀察幼兒的平時表現(xiàn)，參考幼兒工程圖紙、作品完成度等來綜合評價；人際交往維度，可采用教師觀察、同伴互評等評價方式；實(shí)踐能力維度，可采用圖像記錄、課程故事、檔案袋等評價方式；學(xué)科經(jīng)驗(yàn)維度，可采用幼兒口頭講述、匯報講解等途徑來評價。

三是采用多種方法收集和分析數(shù)據(jù)。教師可在項目開展的多個階段，采用多種方法采集幼兒的學(xué)習(xí)資料，如動態(tài)（攝影）和靜態(tài)（照片）相結(jié)合，定性（學(xué)習(xí)故事）和定量（檢核量表）相補(bǔ)充。此外，幼兒可參與資料收集，如使用相機(jī)拍下活動中自認(rèn)為重要的人或事物，“表達(dá)”他們看事物的角度以及他們對周圍環(huán)境的“評價”[11]。

四是通過學(xué)習(xí)效果改進(jìn)學(xué)與教。教師匯總所獲取的資料，并對采集的評價信息進(jìn)行分析與診斷，了解幼兒在項目開展過程中的實(shí)際能力水平（既包括每位幼兒個體層面的分析，也包括班級群體層面的分析），并基于分析結(jié)果改進(jìn)支持策略。

三、對幼兒園工程教育的啟示

（一）以項目化學(xué)習(xí)為依托，培養(yǎng)幼兒核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力

項目化學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)幼兒在真實(shí)問題情境中的實(shí)踐與協(xié)作，為幼兒自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新思維、責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)人仞B(yǎng)的培養(yǎng)搭建了實(shí)踐框架。當(dāng)幼兒萌生一個想法或創(chuàng)意時，其可以通過口語表述的方式“說構(gòu)思”，如方案的可行性、所需材料和工具等。在確定具體構(gòu)思和遴選最佳方案后，幼兒可借助繪畫表征的方式“畫圖紙”“做計劃”。若涉及制作流程、數(shù)量關(guān)系等工程原理問題，幼兒前期的知識儲備就能發(fā)揮重要作用，確保其構(gòu)思不至于天馬行空或者方案無法實(shí)施，這對幼兒跨學(xué)科知識融合能力和知識遷移能力的培養(yǎng)具有促進(jìn)作用。此外，教師應(yīng)鼓勵幼兒以團(tuán)隊協(xié)作的方式實(shí)施、運(yùn)行工程項目，并將人員分工與職責(zé)在構(gòu)思階段予以明確，引導(dǎo)每位幼兒積極參與工程項目的開發(fā)，促進(jìn)同伴間的相互學(xué)習(xí)，提升幼兒社會性素養(yǎng)。

（二）以問題探究為驅(qū)動，探尋多領(lǐng)域多主體耦合聯(lián)動

問題驅(qū)動或問題解決必須貫穿工程項目的始終，它既為學(xué)科知識融合提供了紐帶，也為問題解決過程提供了支撐[12]。首先，活動主題應(yīng)當(dāng)具有生成性，來源于幼兒的興趣和需求，而不是教師提前預(yù)設(shè)和安排的。其次，STEM+CDIO教育理念強(qiáng)調(diào)綜合學(xué)科或整合經(jīng)驗(yàn)的意識，一個項目或活動的背后是不同領(lǐng)域知識的融合，表現(xiàn)為通過工程實(shí)踐的四個環(huán)節(jié)對五大學(xué)習(xí)領(lǐng)域進(jìn)行串聯(lián)。要做到驅(qū)動問題的生成性和整合性，還需要不同教育主體通力協(xié)作，構(gòu)建幼兒園、家庭和社區(qū)深度合作模式。一方面，將問題情境延伸拓展到家庭，讓幼兒在家長的陪伴下，嘗試通過上網(wǎng)查閱資料、戶外參觀調(diào)查等積累前期經(jīng)驗(yàn)。另一方面，發(fā)揮社區(qū)作用，幼兒園可組織幼兒參觀與工程項目有關(guān)的博物館、科技館等，續(xù)延幼兒工程探究的興趣。

（三）以工程項目為載體，營造良好的實(shí)踐互動場所

工程項目的開展離不開物質(zhì)載體的支持，幼兒在與環(huán)境、材料、工具的相互作用中，不斷探索工程的奧秘并提升相應(yīng)的能力。首先，在考慮幼兒認(rèn)知水平的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)為幼兒提供工程項目所需的設(shè)備、工具以及安全裝置，如兒童木工刨子、鋸子、防護(hù)服、手套等輔助材料，在保障安全性的前提下，支持和鼓勵幼兒通過動手操作，豐富科學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提升工程實(shí)踐能力。其次，教師應(yīng)充分利用園區(qū)場地，為幼兒創(chuàng)設(shè)良好的工程實(shí)踐場所，包括“廊”“角”“室”“場”等區(qū)域[13]。教師還可以增設(shè)同伴交流討論區(qū)，有利于幼兒在構(gòu)思、設(shè)計過程中互動探討，同時又不干擾他人的制作進(jìn)展。

（四）以師幼共評為路徑，構(gòu)建動態(tài)多元的評價體系

傳統(tǒng)幼兒園教育活動的評價主體為教師，幼兒作為被評價者，處于消極的被動地位。然而STEM+CDIO教育理念高度重視幼兒的主體地位，強(qiáng)調(diào)幼兒是項目活動的主體，積極探索幼兒參與的多元評價方法，為其提供適宜操作的評價載體。項目活動是一個不斷調(diào)整和改進(jìn)的動態(tài)過程，評價也應(yīng)是一個反復(fù)持續(xù)的過程，幼兒和教師需要對反饋解析再次做出回應(yīng)評價。這不僅可以提升整個項目化學(xué)習(xí)的深度，而且能夠全面有效地觀察、評估幼兒的發(fā)展。此外，不同于聚焦作品、成果的終結(jié)性、甄別性評價，基于項目的學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)過程性、發(fā)展性評價，關(guān)注工程項目實(shí)施過程中幼兒的必備品格、關(guān)鍵能力等要素。

（五）以學(xué)習(xí)共同體為助力，提升教師工程指導(dǎo)能力

教師在工程項目活動中扮演著多種角色，其既是幼兒主動學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、項目開展的服務(wù)者，也是工程實(shí)踐資源的提供者、學(xué)習(xí)效果的評估者。然而真實(shí)情境中可能存在教師缺乏工程專業(yè)知識、項目指導(dǎo)能力不佳等問題，進(jìn)而影響幼兒的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和效果。為了更好地實(shí)踐STEM+CDIO工程教育，教師需要重新定位自身角色，在充分理解STEM和CDIO教育內(nèi)涵、特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)修工程教育方面的知識，參加相關(guān)的培訓(xùn)與研修，以適應(yīng)新型的工程教育模式。幼兒園可以組建項目團(tuán)隊，為教師搭建交流實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的平臺，還可以引進(jìn)工程教育專家團(tuán)隊，進(jìn)一步完善工程項目的實(shí)踐框架，提升教師能力和項目實(shí)施品質(zhì)。

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本文系“浙江開放大學(xué)312人才培養(yǎng)工程”立項課題“STEM+CDIO理念下幼兒園工程教育的模型建構(gòu)與實(shí)施策略研究”的研究成果。

通訊作者：計蘇燕，654587378@qq.com

（責(zé)任編輯 王平平）