廖娟 李永才

【摘 要】STEM教育理念指導(dǎo)下的科學(xué)教育活動(dòng)起源于問題情境、活動(dòng)內(nèi)容具有整合性、活動(dòng)目標(biāo)具有綜合性、活動(dòng)方式具有操作性與實(shí)踐性。文章以STEM教育理念為指導(dǎo)對M園的科學(xué)教育主題活動(dòng)“磁力”進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)M園科學(xué)教育活動(dòng)以獲取靜態(tài)知識經(jīng)驗(yàn)為主，缺乏探究過程；活動(dòng)內(nèi)容被簡化割裂，缺乏內(nèi)在邏輯聯(lián)系；活動(dòng)過程以被動(dòng)學(xué)習(xí)為主，缺乏操作性。據(jù)此，文章提出改善策略：開展集體教研活動(dòng)，提高教師對STEM教育活動(dòng)的認(rèn)識；精心設(shè)計(jì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)，系統(tǒng)梳理探究任務(wù)；開展動(dòng)手動(dòng)腦的操作活動(dòng)，提高探究趣味。

【關(guān)鍵詞】STEM教育 幼兒園科學(xué)教育 主題活動(dòng)

【中圖分類號】G61? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A? 【文章編號】1002-3275（2024）03-86-04

一、問題提出

STEM是科學(xué)（science）、技術(shù)（technology）、工程（engineering）和數(shù)學(xué)（mathematics）四個(gè)學(xué)科的簡稱，但并不是四門學(xué)科教育的簡單重疊，而是將四門學(xué)科內(nèi)容組合成為有機(jī)整體，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力，提高學(xué)生的STEM素養(yǎng)。STEM教育源于美國，并得到廣泛認(rèn)可。2015年在教育部辦公廳發(fā)布的《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見》中首次提出了“探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式，使學(xué)生具有較強(qiáng)的信息意識與創(chuàng)新意識，養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)習(xí)慣，具備重視信息安全、遵守信息社會(huì)倫理道德與法律法規(guī)的素養(yǎng)”，此后，各地政府、社會(huì)機(jī)構(gòu)和學(xué)校加大了資源投入力度，進(jìn)一步推動(dòng)了STEM教育的發(fā)展。2017年6月，中國教育科學(xué)研究院正式成立STEM教育研究中心。該中心發(fā)布了《中國STEM教育白皮書》和《STEM教師能力等級標(biāo)準(zhǔn)（試行）》，并啟動(dòng)了“中國STEM教育2029行動(dòng)計(jì)劃”。隨著中國STEM教育發(fā)展大會(huì)的開展，我國STEM教育走向?qū)嵺`化探索之路。2023年11月9日，聯(lián)合國教科文組織第42屆大會(huì)通過了在中國上海設(shè)立教科文組織國際STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)）教育研究所的決議，推動(dòng)STEM教育不斷邁上新臺階。

隨著STEM教育的進(jìn)一步研究發(fā)展，我國近年來也出現(xiàn)了很多對于學(xué)前階段科學(xué)教育領(lǐng)域應(yīng)用STEM教育的研究。主要集中于學(xué)前兒童STEM素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)框架及提升路徑、幼兒園STEM教學(xué)活動(dòng)的模式探究、課程開發(fā)和實(shí)踐運(yùn)用、STEM教育活動(dòng)與其他活動(dòng)的關(guān)系研究，例如科學(xué)活動(dòng)、繪本教學(xué)、區(qū)域活動(dòng)、戶外建構(gòu)活動(dòng)等。有研究者認(rèn)為，學(xué)前兒童STEM素養(yǎng)包含經(jīng)驗(yàn)層面的知識整合與應(yīng)用、工具層面的技術(shù)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新、行為層面的科學(xué)思維與表達(dá)以及態(tài)度層面的主動(dòng)學(xué)習(xí)與探究四個(gè)維度，它們共同構(gòu)成支撐幼兒開展跨學(xué)科探究活動(dòng)的核心素養(yǎng)。［1］有研究者認(rèn)為學(xué)前兒童STEM早期素養(yǎng)包括STEM知識、STEM技能以及STEM學(xué)習(xí)品質(zhì)三個(gè)部分。［2］有研究者建構(gòu)了基于幼兒深度學(xué)習(xí)的STEM教育模型。［3］對學(xué)前兒童STEM素養(yǎng)進(jìn)行研究為STEM教育課程研究指引方向。有研究者從張雪門行為課程的視角發(fā)現(xiàn)目前幼兒園STEM教育課程存在內(nèi)容單一，忽視幼兒行為的整體性；課程內(nèi)容市場化，脫離幼兒生活經(jīng)驗(yàn)；教師課程支持能力不足等問題。［4］在STEM教育與科學(xué)教育活動(dòng)的關(guān)系方面，有研究者以自身教學(xué)經(jīng)歷為依據(jù)，認(rèn)為STEM教育理念可以延伸應(yīng)用于科學(xué)區(qū)角活動(dòng)，依據(jù)STEM教育理念來設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備材料，以此可以促進(jìn)STEM教育學(xué)習(xí)。［5］有研究者通過對STEM教育在幼兒園科學(xué)教育中的運(yùn)用研究，指出了當(dāng)前STEM幼兒園科學(xué)教育活動(dòng)中存在的不足，并且針對性地指出了如何更好地將STEM應(yīng)用于幼兒園科學(xué)教育活動(dòng)，進(jìn)一步推進(jìn)了STEM教育如何更好地開展科學(xué)教育教學(xué)。［6］

對STEM教育研究發(fā)展較晚的學(xué)前教育階段，采用靈活并且適用的方式開展STEM教育活動(dòng)是促進(jìn)STEM教育園本化的有效策略。本文闡述的幼兒園STEM教育活動(dòng)是幼兒園開展的一種整合活動(dòng)。以幼兒自主探索為核心，在學(xué)科融合的基礎(chǔ)上，促進(jìn)幼兒開放性思維的培養(yǎng)，進(jìn)一步提高幼兒的科學(xué)素養(yǎng)和解決問題的能力。研究將利用觀察法，結(jié)合實(shí)際案例，分析STEM教育理念在M幼兒園科學(xué)教育活動(dòng)中的運(yùn)用情況，為幼兒開展科學(xué)探究活動(dòng)增加針對性，為幼兒園教師設(shè)計(jì)與開發(fā)更多優(yōu)秀STEM教育活動(dòng)提供借鑒。

二、STEM教育理念下幼兒園科學(xué)教育活動(dòng)的特征

STEM教育理念的核心是培養(yǎng)學(xué)生的STEM素養(yǎng)，這一素養(yǎng)是個(gè)體在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域中運(yùn)用個(gè)人關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界運(yùn)行方式的知識的能力。有研究者認(rèn)為STEM教育的特點(diǎn)是基于真實(shí)的問題情境、凸顯整合性思維、強(qiáng)調(diào)知識與實(shí)踐的協(xié)同發(fā)展。［7］有研究者認(rèn)為整合是STEM教育最突出的特征、STEM教育以培養(yǎng)21世紀(jì)核心素養(yǎng)為目標(biāo)、以真實(shí)問題情境和項(xiàng)目學(xué)習(xí)形式為課程設(shè)計(jì)的主軸、重視邏輯思考和創(chuàng)新能力等思維的培育。［8］融合的STEM教育具備以下的核心特征：跨學(xué)科性、趣味性、體驗(yàn)性、情境性、協(xié)作性、設(shè)計(jì)性、藝術(shù)性、實(shí)證性和技術(shù)增強(qiáng)性等。［9］STEM教育理念強(qiáng)調(diào)探究精神和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，將這一理念滲透于幼兒園科學(xué)教育活動(dòng)中，能夠提高幼兒園科學(xué)教育質(zhì)量，更加契合新時(shí)代對于幼兒的培養(yǎng)要求。有研究者認(rèn)為STEM教育在學(xué)前教育階段比較突出的特點(diǎn)是學(xué)習(xí)內(nèi)容的整合性、跨學(xué)科性，學(xué)習(xí)方式的實(shí)踐性、過程性和學(xué)習(xí)背景的情境性、生活化等。［10］有研究者認(rèn)為幼兒園STEM課程的核心要素有五個(gè)：跨學(xué)科整合、真實(shí)情境、問題驅(qū)動(dòng)、游戲化學(xué)習(xí)、公開的成果。［11］結(jié)合幼兒園科學(xué)教育活動(dòng)的特點(diǎn)，STEM教育理念下幼兒園科學(xué)教育活動(dòng)具有以下三個(gè)特征：

（一）活動(dòng)起源于問題情境

STEM教育過程起源于真實(shí)的問題情境，是一個(gè)解決實(shí)際問題的過程。幼兒親身體驗(yàn)、動(dòng)手操作尋找解決辦法，親身經(jīng)歷探究過程：提出問題—進(jìn)行假設(shè)—驗(yàn)證假設(shè)—分析與記錄—分享與交流。在不斷提出假設(shè)、反復(fù)驗(yàn)證中獲得新經(jīng)驗(yàn)，掌握新技能，并運(yùn)用于問題解決。例如在幼兒解決給小雞打窩這一實(shí)際問題中，問題本身的復(fù)雜性與挑戰(zhàn)性可以激發(fā)幼兒探索的興趣，使幼兒積極思考。幼兒在解決問題之后體驗(yàn)到成功感，激發(fā)成就動(dòng)機(jī)。在此過程中伴隨著批判、反思、遷移等高階思維的發(fā)展。幼兒對問題進(jìn)行表征、分析、驗(yàn)證、評價(jià)都離不開高階思維。作為深度學(xué)習(xí)的核心，高階思維的建立貫穿于早期STEM教育的整個(gè)過程。

（二）活動(dòng)內(nèi)容的整合性與目標(biāo)的綜合性

STEM教育活動(dòng)是以工程設(shè)計(jì)為基石，將科學(xué)、技術(shù)與數(shù)學(xué)等連接在一起的綜合性活動(dòng)。這種連接并不像首尾相接的圖形，可以將一個(gè)完整的活動(dòng)割裂為四個(gè)部分，而是像一座山的各個(gè)側(cè)面，缺少哪個(gè)側(cè)面都無法組成完整的山體。例如在搭建橋梁的活動(dòng)中，幼兒關(guān)注橋梁的高與直，就是在體驗(yàn)平衡的穩(wěn)定性；幼兒關(guān)注橋梁的STEM教育活動(dòng)的整體性，意味著幼兒園科學(xué)教育不能簡單地以獲取科學(xué)知識為目標(biāo)，而要強(qiáng)調(diào)科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)、探究精神的形成以及良好學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)品質(zhì)的建立，引導(dǎo)幼兒科學(xué)思維和情感的全面發(fā)展。

（三）活動(dòng)方式的操作性與實(shí)踐性

基于問題驅(qū)動(dòng)的STEM教育活動(dòng)，最終以生產(chǎn)產(chǎn)品、促進(jìn)問題解決為活動(dòng)終點(diǎn)。例如從繪本故事《金發(fā)姑娘和三只小熊》中引發(fā)的問題：三只熊是怎么處理壞椅子的？為解答這一問題，幼兒需要完成設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)：利用可重復(fù)使用的資源制作一把穩(wěn)固的椅子，要求椅子不能搖晃。［12］幼兒在STEM教育活動(dòng)中動(dòng)手實(shí)踐自己對問題的思考，將想法變成現(xiàn)實(shí)（做一本可以翻動(dòng)的書、做一個(gè)可以喝水的紙杯等）。通過制作、測試、改進(jìn)并分享，完成項(xiàng)目任務(wù)，解決問題。STEM教育理念指引下的科學(xué)教育活動(dòng)就是動(dòng)手操作完成工程任務(wù)、設(shè)計(jì)活動(dòng)，發(fā)展實(shí)踐智慧。這就要求教師重新規(guī)劃科學(xué)教育活動(dòng)的設(shè)計(jì)思路，摒棄以往表演式、夸張式、練習(xí)式的設(shè)計(jì)傾向，建立探究式、發(fā)現(xiàn)式、體驗(yàn)式的活動(dòng)框架，注重探究過程，著眼于終身發(fā)展的價(jià)值傾向，提升活動(dòng)品質(zhì)。

三、STEM教育在幼兒園科學(xué)教育活動(dòng)中運(yùn)用的問題分析

“神奇的磁力”是M園的STEM系列活動(dòng)，本研究僅選取中班開展的STEM系列活動(dòng)中的一次集體活動(dòng)——“磁鐵”為例進(jìn)行分析，活動(dòng)分為教師講授與幼兒體驗(yàn)兩個(gè)部分。教師先進(jìn)行課前導(dǎo)入，通過幼兒的討論將磁力主題帶入課堂。在導(dǎo)入完成后，教師講授磁鐵的屬性以及在生活中常見的應(yīng)用方式，此部分時(shí)間占比最大。在講授完成后，幼兒實(shí)踐體驗(yàn)。在此環(huán)節(jié)，教師將幼兒分成六人一組，每組發(fā)放一份實(shí)驗(yàn)用具（磁鐵、各類金屬）。幼兒操作完成后，教師進(jìn)行總結(jié)，活動(dòng)結(jié)束?；顒?dòng)過程中的突出問題如下：

（一）活動(dòng)目的以獲取靜態(tài)知識經(jīng)驗(yàn)為主，缺乏探究過程

本次科學(xué)活動(dòng)在教師對磁鐵的相關(guān)特性進(jìn)行總結(jié)后草草結(jié)束，幼兒對磁鐵的實(shí)踐體驗(yàn)僅限于感知磁鐵的基本屬性，缺乏磁鐵屬性在生活中的實(shí)際運(yùn)用探究。在《兒童像科學(xué)家一樣——兒童科學(xué)教育的建構(gòu)主義方法》這本書中提到皮亞杰提出的知識的三種類型：物理知識、邏輯—數(shù)理知識和社會(huì)知識。物理知識包含著個(gè)體對物理世界的理解：由自身特點(diǎn)、性質(zhì)所導(dǎo)致的物體和材料的運(yùn)動(dòng)方式。邏輯—數(shù)理知識是個(gè)體通過比較而形成的有關(guān)物體間關(guān)系的知識建構(gòu)。社會(huì)知識是只能通過社會(huì)性活動(dòng)進(jìn)行傳遞的知識。［13］物理知識與邏輯—數(shù)理知識都是通過兒童自身的心理活動(dòng)與身體活動(dòng)構(gòu)建的。探究磁鐵可以吸引物品這一基本屬性屬于物理知識，探究磁鐵兩極的關(guān)系這一知識屬于邏輯—數(shù)理知識。獲得磁鐵的名稱、基本屬性等靜態(tài)知識屬于社會(huì)知識，靠傳遞獲得。建構(gòu)主義更強(qiáng)調(diào)知識的建構(gòu)，不主張傳遞式學(xué)習(xí)。然而，在這一活動(dòng)中幼兒僅獲得了“磁鐵可以吸引物品”這一靜態(tài)知識，沒有建構(gòu)的過程，獲得的知識經(jīng)驗(yàn)難以遷移和內(nèi)化。

（二）活動(dòng)內(nèi)容被簡化割裂，缺乏內(nèi)在邏輯聯(lián)系

教師在設(shè)計(jì)主題活動(dòng)時(shí)僅以內(nèi)容的表面屬性區(qū)分主題的類型，缺乏主題內(nèi)容之間的有機(jī)整合，且子主題之間的邏輯關(guān)系混亂，“游戲活動(dòng)”被語言、科學(xué)與社會(huì)三個(gè)領(lǐng)域單列出來有失合理性。教師并未從探究問題出發(fā)設(shè)計(jì)探究過程，活動(dòng)起源于教師預(yù)設(shè)的活動(dòng)結(jié)果，學(xué)習(xí)過程就是復(fù)演教師的設(shè)計(jì)過程。探究變成了練習(xí)與灌輸，影響了幼兒在探究過程中的主動(dòng)性與積極性，這將導(dǎo)致幼兒無法體驗(yàn)探究未知的樂趣，更難以獲得科學(xué)探究過程中的“哇”時(shí)刻。此外，教師僅關(guān)注內(nèi)容所屬類型，而對探究內(nèi)容本身——磁鐵的完整性關(guān)注不夠。幼兒園“磁力”主題網(wǎng)絡(luò)圖見圖1。

（三）活動(dòng)過程以被動(dòng)學(xué)習(xí)為主，缺乏操作性

該活動(dòng)并未設(shè)置應(yīng)解決的問題情境，教師主要通過教師教、幼兒學(xué)的方式組織活動(dòng)。STEM教育的核心特征便是體驗(yàn)性、操作性與實(shí)踐性，對于以獲取直接知識為經(jīng)驗(yàn)特征的幼兒來說，教師講解并非探究的主要方式。設(shè)置完善的課程情境是保障STEM課程體驗(yàn)性的前提，幼兒通過情境體驗(yàn)激發(fā)探索學(xué)習(xí)的興趣，提高活動(dòng)的專注度。在本活動(dòng)中，幼兒的操作缺乏情境性與目的性，教師僅教會(huì)了幼兒如何擺弄實(shí)驗(yàn)材料，幼兒缺乏對實(shí)驗(yàn)材料本身內(nèi)在核心經(jīng)驗(yàn)的認(rèn)知，操作的教育價(jià)值不大。STEM教育注重學(xué)生學(xué)習(xí)與實(shí)際生活之間的聯(lián)系，教育要立足于生活，強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”的教育理念，開展基于真實(shí)問題情境下的探索式學(xué)習(xí)。

四、幼兒園開展STEM教育活動(dòng)的有效策略

（一）開展集體教研活動(dòng)，提高教師對STEM教育活動(dòng)的認(rèn)識

從“磁力”這一案例不難發(fā)現(xiàn)，教師對STEM教育活動(dòng)開展目的、開展途徑、教師角色意識、幼兒參與度等問題并不了解。集體教研活動(dòng)是有效提升教師認(rèn)識的主要策略。集體教研活動(dòng)是教師共讀一本書或者共研同一個(gè)案例，將STEM教育的相關(guān)理念與實(shí)踐活動(dòng)相互結(jié)合，提升教師的課程引導(dǎo)水平，相似案例的共同性也會(huì)帶給教師不同的思考。不同專業(yè)層次的教師都可以在研討過程中發(fā)揮作用。專業(yè)水平較高的教師將自己的收獲與思考問題的方式清晰地展示出來。新手教師不斷汲取新觀點(diǎn)、新看法與新理念，與自己的實(shí)踐活動(dòng)相對照，找到自己活動(dòng)的問題癥結(jié)，不斷優(yōu)化活動(dòng)本身。多樣化的教研活動(dòng)可以將教師原本的困惑與不解變成活動(dòng)開展的思路與想法，生成更多有生命力的活動(dòng)內(nèi)容。例如教師就“STEM教育活動(dòng)中的內(nèi)容較多，無法把握活動(dòng)重點(diǎn)”的問題展開研討。研討過程充分體現(xiàn)出氛圍的輕松感，不同觀點(diǎn)與看法交織，最終將問題轉(zhuǎn)為活動(dòng)是否具有清晰的線索、教師是否對活動(dòng)有清晰的規(guī)劃等。研討結(jié)束后，教師明確了問題，知道整改的思路，達(dá)到研討的目的。

（二）精心設(shè)計(jì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)，系統(tǒng)梳理探究任務(wù)

在觀察幼兒行為、熟悉幼兒已有經(jīng)驗(yàn)并掌握幼兒探究興趣的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)該根據(jù)核心經(jīng)驗(yàn)精心設(shè)計(jì)主題課程。圖2為“磁力”這一主題課程思路圖的部分例舉，教師可以結(jié)合班級實(shí)際情況，開展多領(lǐng)域融合的教育活動(dòng)，不拘泥于活動(dòng)形式，以幼兒的已有經(jīng)驗(yàn)與磁力本身的核心經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，構(gòu)成活動(dòng)探究的主要脈絡(luò)與線索?；顒?dòng)開展過程中將教師的預(yù)設(shè)活動(dòng)與生成活動(dòng)相互結(jié)合，重視幼兒在活動(dòng)進(jìn)行中的主體地位，時(shí)刻關(guān)注幼兒的興趣導(dǎo)向與活動(dòng)意愿。例如通過閱讀磁力主題相關(guān)的繪本故事，引發(fā)幼兒思考生活中的磁力現(xiàn)象，激發(fā)對磁力現(xiàn)象的興趣。教師可以引導(dǎo)幼兒觀察生活中更多有趣的磁力現(xiàn)象并開展相應(yīng)的科學(xué)探究活動(dòng)，鼓勵(lì)幼兒動(dòng)手操作，發(fā)現(xiàn)磁力的基本特性，解決實(shí)際問題。此外，教師可以利用區(qū)角活動(dòng)，讓幼兒體驗(yàn)磁力的樂趣，鼓勵(lì)幼兒進(jìn)行“頭腦風(fēng)暴”，發(fā)現(xiàn)或者設(shè)計(jì)更多有趣的磁力游戲。

（三）開展動(dòng)手動(dòng)腦的操作活動(dòng)，提高探究趣味

《3—6歲兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展指南》中提到科學(xué)領(lǐng)域?qū)?～6歲幼兒的目標(biāo)之一是“能經(jīng)常動(dòng)手動(dòng)腦尋找問題的答案”。在“磁力”這一活動(dòng)中，教師請幼兒操作磁力相關(guān)材料，只停留于動(dòng)手的層面，并未涉及動(dòng)腦。動(dòng)手不動(dòng)腦，幼兒僅僅在擺弄材料，獲得的也只是簡單的物理屬性知識（即磁鐵可以吸引物品），并沒有對活動(dòng)中的探究經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行思考與總結(jié)，難以獲得聯(lián)系性的、邏輯性的、遷移性的經(jīng)驗(yàn)（例如知道磁鐵可以吸引哪些物品、磁鐵的磁力有什么作用）。動(dòng)手與動(dòng)腦相互結(jié)合的探究過程需要教師向幼兒說明待解決的探究問題，明確探究任務(wù)。在此基礎(chǔ)上，幼兒猜測探究結(jié)果并使用自己的探究方法驗(yàn)證自己的猜測。親身經(jīng)歷探究過程以后，幼兒向同伴或者教師說出探究過程及探究發(fā)現(xiàn)，梳理探究過程，提升探究經(jīng)驗(yàn)。這樣的探究過程是教師引導(dǎo)下具有探究意味的操作過程，而非單純重復(fù)枯燥實(shí)驗(yàn)，能夠有效提高科學(xué)探究的教育意義。

本研究依據(jù)STEM教育在活動(dòng)起源、活動(dòng)內(nèi)容、活動(dòng)操作方式等方面的特點(diǎn)分析M園教師開展的磁力活動(dòng)，試圖借助STEM教育理念改革目前幼兒園科學(xué)教育活動(dòng)的突出問題，體現(xiàn)科學(xué)教育活動(dòng)的探究性與發(fā)展價(jià)值，能夠?yàn)橄嚓P(guān)活動(dòng)的開展提供借鑒意義。但是受樣本限制，未能觸及所有現(xiàn)實(shí)問題，未來研究將繼續(xù)著眼于解決更多幼兒園科學(xué)教育活動(dòng)中的現(xiàn)實(shí)問題。

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