关于幼儿园阶段开展STEM教育的若干思考

(江苏省教育科学研究院,江苏 南京 210013)

1 什么是STEM教育

STEM中字母分别是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)的简称，强调多学科的交叉融合。其中科学是关于“是什么”的知识，技术是有关“怎样做”的知识，工程是关于“如何进行设计”的知识，而数学是解决以上问题的工具。

20世纪90年代美国国家科学基金会首次使用STEM一词，STEM的设计理念是基于真实问题解决的探究学习(PBL，Problem-Based Learning)和基于设计的学习(DBL，Design-Based Learning)，注重学习的过程，培养学生在类似真实生活的学习情境中发展设计能力与问题解决能力。

STEM教育并不是科学、技术、工程和数学教育的简单叠加，而是要将四门学科内容整合成为有机整体。STEM教育期望在活动过程中，能激励学生通过基于真实问题解决的探究学习，发展起探究真实世界的综合能力，注重学科间的相互渗透与融合，注重对学生科学素养与人文素养的培养，注重培养他们灵活运用现代技术工具的能力，从而使学生具备一定的创新精神与实践能力。通过STEM教育，我们不仅可以全面提升学生的综合素质和能力，培养学生的STEM素养，而且可以帮助他们形成积极的生活态度，并勇于承担一定的社会责任。

STEM教育凸显出的是一种跨学科的取向，以工程思维为核心，强调实际生活、真实情境和整个问题的一揽子解决，强调设计在前和设计优先，关注学习方法的形成和科学品质的养成。

2 STEM教育的特点

2.1 强调方法的学习

STEM教育被称为“元教育”(media-discipline)，其教育过程不是将科学、技术、工程和数学知识进行简单叠加，而是强调将原本分散的四门学科内容自然组合形成整体。STEM教育强调方法的学习，是跨学科和跨领域的学习。

2.2 强调整个过程的学习

在STEM教育中，我们鼓励儿童参与学习的整个过程，而不仅仅是参与某一个片段的学习。这样做的好处就在于，能够让儿童站在整体的角度来思考问题，而且最大限度地激发起他们参与整个活动的积极性，不仅增添了活动的挑战性，而且让儿童能够承担起各种职责。著名的教育家陈鹤琴先生就非常明确地提出：“凡是儿童自己能够做的，应当让他自己做。凡是儿童自己能够想的，应当让他自己想。”因此，让儿童参与整个探究过程，就意味着给予儿童最大限度的空间，支持他们继续保持和发展与生俱来的好奇心，鼓励他们自己去想、自己去做，去面对尽可能多的挑战。

2.3 强调真实问题情境下的学习

STEM教育强调要在真实或准真实的生活情境中，以问题解决为导向，来培养儿童的创新精神与实践能力。那么，真实的或准真实的问题情境会有怎样的益处？笔者认为，其益处就在于让儿童更加具有真实感和成就感，因为，这样的问题解决才最大限度地体现出他们在创造更加美好生活过程中的主动性和积极性，能够让他们像科学家那样亲身经历科学研究的各个阶段，思考如何在众多的现象中选择最为合适的研究话题，如何进一步地缩小研究范围，以及如何设计出可行的方案，并不断地进行修正和优化。

2.4 强调设计与记录的学习

STEM教育强调在学习的过程中要凸显设计理念，也就是说STEM学习是一种基于设计的学习(DBL)。基于设计的学习和过去的学习有什么不一样呢？基于设计就意味着在研究之前，研究者就已经充分地考虑到了各种可能性，意味着要最大限度地优化研究的方案，意味着一旦有了明确的计划，就要严格地按照计划去执行。这样的研究能够很好地发展儿童的逻辑思维能力和沟通能力。

同时，STEM为儿童的高阶思维学习提供了机会。郝京华教授指出：分析、评价、创造这三个认知目标对应的是分析性思维、批判性思维和创造性思维，它们都属于高阶思维。而我们长期以来都较为忽视，而高阶思维正是工程思维的灵魂。在工程设计的很多环节，高阶思维随处可见：在设计解决方案环节，有和创造性思维息息相关的“头脑风暴”；在权衡环节，需要用到的是分析、综合等思维；批判性思维更是贯穿在工程设计的诸多环节。所以，培养学生的高阶思维能力和强调学生的设计能力越来越成为一种共识。

在整个研究的过程中，记录也发挥着积极的作用。通过记录，可以清晰地看出研究者的设计意图，把握研究者的研究思路，凸显出实事求是的精神，能够让研究的过程更具有科学性和可验证性。不同年龄阶段的学生在记录上的要求和特征是不一样的，学龄前儿童可以尝试用绘画的方式进行科学探究的记录，而且也可以请成年人用文字的方式帮助幼儿进行记录，可以不加修饰地把幼儿当时的原话记录下来。

3 设计和实施幼儿园STEM教育活动的建议

3.1 明确自身的优势和劣势

幼儿园阶段开展STEM教育具有一定的劣势，具体在于：(1) 幼儿年龄较小，读、写、算能力有限，抽象思维能力不足，独立探究的能力不强，很难开展有真正价值的、能解决现实中真实有挑战性的问题的活动。(2) 幼儿自我保护能力不够，经验缺乏，在进行科学探究类活动过程中面临一定的安全风险。(3) 幼儿面临的一个主要任务是形成完善的人格，需要发展起幼儿良好的社会适应能力和良好的品格，因此，幼儿需要在各个方面都积累大量的活动经验，而过于强调某一方面的学习，或者说过于强调让幼儿积累科学方面的经验会让儿童发展陷入不均衡的危险；(4) 幼儿园教师的科学素养普遍不高，幼儿园在科学探究上物质资源支持普遍显得不足。

当然，幼儿园在开展STEM教育方面，也有一定的优势：(1) STEM教育所提倡的注重生活和整体发展的理念，与当前幼儿园教育的整体趋势相一致；(2) 幼儿园的科学区角和户外园地以及种植地等资源有利于开展STEM教育；(3) 一些幼儿园有一定的开展项目学习的经验。

因此，我们要最大限度地发挥好幼儿园的优势，切实考虑到幼儿园在开展STEM教育时所面临的困难，因地制宜地思考问题，创造性地开展适宜的STEM教育。

3.2 深刻理解STEM的基本理念和幼儿园教育的基本属性

幼儿园在开展STEM教育时，需要进一步加强学习。老师需要对STEM教育的理念和基本精神有深入的了解，也需要进一步把握幼儿园教育的根本目标和基本属性，进一步明确学前教育的重要性和特殊性，注重幼儿园教育的生活性、趣味性、整体性和社会性。教师们要努力实践，让幼儿在丰富的活动中形成良好的生活习惯、学习习惯和行为习惯。

3.3 谨慎确定STEM教育的内容

在幼儿园中许多活动都是综合的活动，是儿童亲身参与的活动，很多活动具有一定STEM教育的属性。例如，在幼儿园中普遍存在的搭建类活动就和STEM非常类似。在幼儿园中，教师们既可以开展专门的STEM教育活动，也可以在各个科学活动区或其他活动区中开展科学探究类活动。教师们需要和幼儿共同探讨，选择出适合于幼儿的STEM教育活动。在选择的过程中，需要遵循的原则有：安全性原则、可行性原则、科学原则、可操作原则、趣味性原则。在幼儿园中，老师们可以不断地丰富环境中的科学探究资源，可以对原先就经常开展的科学探究活动按照STEM的理念进行优化和改进，例如各种测量活动和搭建活动，另外，还可以结合园所具体情况，开展各类种植活动等。

3.4 遵循设计STEM案例的基本流程

一般来说，幼儿园阶段在设计STEM教育案例时，儿童将经历以下几个流程：(1) 确定研究课题；(2) 界定具体研究目标；(3) 搜集相关信息；(4) 提出可能的方案；(5) 分析方案的可行性；(6) 选择最合理的方案；(7) 实施研究方案；(8) 优化研究方案；(9) 交流和展示研究结果。

在这个过程中，教师要发挥好引导、鼓励和监督的作用，确保活动的顺利进行。教师也要不断加强学习，提高自身的科学素养，和幼儿共同确定既有趣味、又有一定的挑战性的科学探究问题，并陪伴幼儿共同经历研究的过程。

3.5 多采用小组式的研究方式，并凸显记录的作用

幼儿园的STEM教育可以小组式的项目学习为主，充分发挥幼儿的主动性和积极性。在老师的引导和组织下，孩子们可以共同讨论确定研究的课题，感兴趣的孩子可以组织起来成立项目研究小组，按照项目开展程序，形成可行的研究方案，并逐步落实方案。在这个过程中，要注意凸显出个别化记录的作用，鼓励幼儿用绘画等多种方式进行记录，有自己的科学记录，形成自己的绘画式记录本，并且可以借助记录交流墙等平台进行充分的交流、讨论和展示。这样，幼儿就可以在整个研究过程中充分地体验到研究所带来的挑战，使幼儿初步形成尊重事实和证据、严谨务实的科学态度，并逐渐养成大胆质疑和敢于创新的科学精神，从而发展科学素养。