STEM教育视角下幼儿园教育的思考

■文/江苏省苏州工业园区华林幼儿园 张 蕊

一、STEM理念核心内涵的追溯与思考

1.STEM教育——面向未来的教育变革之道

2017年6月，由中国教育科学研究院和STEM研究中心联合起草的关于探索和推进中国STEM教育的指导手册——《2017中国STEM教育白皮书》正式发布。就国家层面来看，STEM目前已经进入到我国国家课程标准之内，STEM教育已为国家政策所向。从农耕时代到工业时代再到信息时代，技术的不断进步引起社会的巨大变革。从蒸汽、电力、计算机，走向当下以互联网产业化、工业智能化、工业一体化为代表的新革命时代随即到来。未来社会是一个充满工程、科学、技术的智能时代，知识和智慧将会取代资本和资源，成为社会发展的关键力量，传统教育受到巨大挑战。

STEM是科学、技术、工程和数学英语首字母的缩写，是一种通过整合科学、技术、工程和数学领域内容指引教学和学习的途径和方法。STEM强调跨学科性以及与现实指向性，它要求学生掌握基础的科别知识后综合运用所掌握的知识进行创新实践。

可以说，STEM教育面向未来而存在，它是一种教学理念，倡导用一个新的教育视角与教育思维去进行教育实践，引发的更应是一场教育变革。或者说，它也是一种方法论：让学生们自己动手完成他们感兴趣的、和他们生活相关的项目，从过程中学习并灵活运用各种学科以及跨学科的知识。

2.STEM教育——提升素养的教育行径之重

时代变迁引领教育变革。课标又是国家教育意志的体现，是教育教学的基本准则。从“双基”到“三维目标”再走向“核心素养”，这是从知识、教书到育人的更近一步审视。核心素养是适应社会发展和终身发展的必备品格和关键能力，并作为深化课程改革的着力点和新航标，STEM教育是培养学生核心素养的有效途径。

STEM教育不单单是培养学生的科学素养、技术素养、工程素养和数学素养等学科素养。STEM教育重以培养批判性思维、学会学习与终身学习、信息素养、自我认识与自我调控、创造性与问题解决、沟通与合作、成长型思维等核心素养。这些素养是每个公民都应该具备的，从而能够适应未来社会的发展，自如应对科技带来的生活变化，并运用科技知识保持生命延展。

把握STEM理念核心内涵做“真”教育便是基于建构主义氛围，为学生架构基础知识与条件，让其自主发现问题，综合运用跨学科知识，进行学习迁移，从而解决问题，塑造STEM素养。STEM教育是面向未来社会，聚焦核心素养的教育新视角。

3.STEM教育——适切幼教发展的视角新风

目前，中小学最广泛应用的课程模式是分科教学模式，即数学、科学等学科教师负责教授各自科目，很少重视学科之间的联系。幼儿园课程是指为实现幼儿园教育目标而采取的各种教育手段，是帮助幼儿获得有益的学习经验，促进其身心全面和谐发展的各种活动的总和。幼儿园课程包含着一日生活与学习的一切活动，其灵活性及可探索空间相对比较大，并未有如中小学分科式教学，这为实践STEM教育理念提供有力保障。

高瞻课程和瑞吉欧课程是当代非常具有影响力的两个幼儿园课程模式。就幼儿园教育而言，STEM教育某些核心内涵与瑞吉欧方案教学、高瞻课程（High/Scope）有着诸多共通之处。高瞻课程（High/scope）始于1962年，以皮亚杰儿童发展理论为基础，被认为是“适宜儿童发展的教育实践”。其中最具特色的部分包括“计划——工作——回顾”三个基本环节。这与STEM理念所倡导的“提出问题——讨论决策——制定计划——实施计划——反思改进”的教育模式有着相通之处。

瑞吉欧方案教学或项目教学模式融合小组合作、实践考察、探究发现、展示表达等课程实施内容。STEM关注于“整合”的意义和价值，是关注学生参与的学习，是基于项目的学习（PBL，Project-Based Learning），它运用科学探究过程和工程设计过程，是跨学科的，是主动学习的，是合作学习的，它是连接抽象知识与学生的生活整合过程。高质量的STEM教育可以通过高质量的基于项目的学习加以实践。

就当前幼教发展来看，幼儿园实施STEM教育并非抛弃原有的经验，而是要在理解STEM内涵的基础上，聚焦STEM核心要点，以未来教育新视角对当前幼教经验的精华汲取并不断优化完善。

表1 某幼儿园亲子游实践路径对比图

二、幼儿园STEM教育践行的基点把握与审视

1.STEM教育意识贯穿于教与学之中

韩延明先生在《大学理念探析》一文中说过，所谓“理念”是人们经过长期的理性思考及实践所形成的思想观念、精神向往、理想追求和哲学信仰的抽象概括。“理念”是一个形而上的哲学概念，属于精神范畴。“意识形态”属哲学范畴，可以理解为对事物的理解、认知，它是一种对事物的感观思想，它是观念、观点、概念、思想、价值观等要素的总和。STEM是一种理念，践行STEM应处于一定的意识高度，将意识形态渗透于教育行为中，这要求我们以一种基于思辨的、合作的、探究的、创新的视角去审视与践行教育。

（1）新思维新审视，构建智慧型教师

教师是推动STEM教育的先行者。中国教育科学研究院联合STEM教育研究中心颁布《STEM教师能力等级标准》。《标准》共分为七个一级指标，分别为STEM教育价值理解、科学与数学应用、工程与技术实践、跨学科理解与实践、STEM课程开发与整合、STEM教学实施与评价、STEM环境创设与利用。首先，便是要提升教师对STEM教育价值的理解与内化。当下，校内外机构强化联动，资源共建共享，强化跨学科师资培训，这有利于帮助教师获得多学科STEM学习经验。在充分研学STEM理念的基础上，我们可以将STEM作为变革教学模式的新路径，或许可以对现有教师研训进行一种STEM新视角下的重新审视与构建。如，以教师组织亲子游活动为例（见表1），传统意义上简单“三步走”到STEM视角下多维度的“计划——实践——反思——延续”教育模式，这其中不仅有教师的自我研训，继而生成社会实践性质的课程内容，又创新了幼儿园家长工作新形式。

在思辨的、创新的、求合作的STEM内涵引领下，指导教师用STEM理念看待一切教育活动，对STEM理念做到切实理解与内化。这样的教育变革不仅提升教师课程建设能力，创新强化家园合作共育，更塑造着智慧型师资队伍。

（2）强化课程审议，践行主题学科整合

教师STEM专业素养尤为关键。幼儿园教育多以主题建构式课程模式展开，围绕某一主题脉络，聚焦幼儿学科核心素养，将多领域学科内容加以融合，为实践STEM跨学科教育提供教学模式基础。幼儿教师是“全科”教师，涉及学科含及健康、语言、社会、科学（数学）、艺术等。而就教师单一学科素养而言，幼儿教师却又缺乏一定的高度与深度，这是一把双刃剑。强化课程审议，将使教师在小组备课、年级组备课中加强学习与合作，不同素养教师发挥所长，强化专业内容相关联度，便于教师对主题脉络做细化梳理，更有效促进学科融合。

（3）捕捉教学动态，把握生成教育契机

STEM教育强调的是“动态性”“生成性”，是建构主义下以幼儿为中心的教育。区别于传统的教学模式，在STEM理念倡导下，我们将更加聚焦教育的动态发展，追随幼儿主体，有效把握生成教育。

乐高教育是STEM教育解决方案之一，其“4C”教学模式——“联系、建构、反思、延续”与STEM核心内涵有着诸多相通之处。一次关于“花盆”的乐高游戏中，在课程预设中，其重点落在垒高、围拢的基本技能掌握。首先，通过实物观察折纸游戏等，幼儿对花盆的基本构造形成感性认知。幼儿第一次尝试中问题不断涌现：花盆轻轻一推就倒？“土壤”不断滑落……抓住问题，教师组织幼儿再次讨论，比较分享，深化反思。原来，要运用互锁结构花盆才更牢固，高度一致土壤才不会流溢。交流共享后，幼儿二次调整与操作。教师的践行教育关键点在于，少一点示范，给幼儿试错的机会，抓住教育契机，随时做出预设内容的生成把握。

2.基于“实境”的沉浸式环境打造

沉浸理论(Flow Theory)于1975 年由创造力研究者、美国著名心理学家米哈里首次提出。他这样表述“沉浸”的含义：“说明的是这样一种状态，人们投入到一种活动中去而完全不受其他干扰的影响，这种体验是如此让人高兴，使人可以不计较任何代价与付出，人们完全出于对事情本身的兴趣而做它。”还将其形容为“愉悦、创造”以及“全身心投入的过程”。沉浸式体验环境强调以现实情境体验的方式来增加活动的吸引力，以独特有趣的游戏体验来展示活动的魅力性，以真实实践的体验道具来提高活动的模拟度。幼儿在真实有趣的活动体验中，提高他们各方面的素养和素质。

通过探索、游戏和建立对自然世界和人造世界的好奇心来开展STEM教育，以STEM沉浸式体验环境的打造为切入点。比如，当幼儿探索工具或一些简单的器械是如何运作时他们就在学习技术的概念。创设 “实境”支持幼儿对周围世界的探索来获得基础的STEM知识和技能，让他们在之后与STEM相关领域的学习获得成功的机会更大。尤其强调诸如数字感觉、科学探究、问题解决和批判思维等基础学习习惯的养成。

3.根植于“玩”的深度学习

朱家雄先生在《幼儿园课程》一书中指出，根据幼儿园教育活动中游戏和教学的成分，可以相对地将幼儿园教育活动分成无结构化教育活动（纯游戏）、低结构化教育活动、高结构化教育活动以及完全结构化教育活动（纯教学）。STEM强调的是跨学科的教育，关注主动探究与合作学习，它是连接抽象知识与幼儿的生活整合过程。基于幼儿学习规律与特点，幼儿园STEM教育绝非单一学科的叠加，更倾向于低结构化的教育活动，根植于玩，在做中学，玩中学。在有效权衡不同结构化教育活动比重，把握一日各活动游戏精神的同时，要求我们对“玩什么”“怎么玩”的深思慎取，它更应指向的是高思维型的深度学习。

从人工智能理论来看，深度学习的实质，是通过构建具有很多隐层的机器学习模型和海量的训练数据，来学习更有用的特征，从而最终提升分类或预测的准确性。从教育领域来看，深度学习理论更久远可追溯到中国古典治学理念，《礼记·中庸》十九章有云： “博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。”21世纪学习伙伴组织( Partnership for 21 st Century Learning，P21 ) 于2007 年推出了《21 世纪学习框架》。《框架》中标定的多数能力(如审辨思维与问题解决、协作与交流、创造与创新等) 即为深度学习能力。

（1）问题意识下的高阶思维构建

深度学习是基于批判性思维的深层次学习。在STEM教育理念中，幼儿园教育绝非对教育现象的浅尝辄止、蜻蜓点水，而应是基于现象发现背后的问题，是层层问题深化的思辨学习。

在幼儿园建构游戏一角，以“如何让机器人站起来”的问题为先导，幼儿观察分析“机器人为什么总往前面倒”，原来前面设置了驾驶机舱、机器人手臂伸向前比较长、它的头太大，在多与少、轻与重、大与小的数学认知（M）中，幼儿对材料进行拆卸调整，用建构技术（T）加以支持，在机器人前方做出支架，从原先的两只脚变成三只脚，原来三角支架最为牢固，运用并不断形成科学认知（S）。除了支架的改造，还可以进行哪些部位改装，进而深入探寻力的平衡，不断完善机器人的工程设计（E）。这一系列分析、设计、制作、调整、反思，是对现实问题的不断发现与思考。

（2）合作探究下的人文内涵追求

深度学习是基于学习共同体的合作学习。在典型“STEM+飞机场项目”中，主题确立后，聚焦问题进行集体决策讨论：针对机场的基本要素、功能特点等，教师和幼儿共同分享信息、家长参与信息资源收集，幼儿主题知识经验更加明晰。以小组为单位，合作制定规划图，明确分工，实施计划。用废旧材料创建了登记手续办理台、大件行李托运区、安检区、候机室、登机口、飞机内场等设施设备……为进一步完善设施，在制作接近尾声时，幼儿通过民主投票，确定名称，并共同绘制海报。在活动展开的后期，再次发动家长资源，带领幼儿参观机场，从中发现新问题，为后续完善提供支持。

香港岭南大学社会科学院院长魏向东先生表示：“未来很多学习认知能力，比如算术能力、记忆能力都可以被人工智能取代。但人工智能替代不了情操方面的东西，比如怎样和人沟通、怎样对人表示同情。”STEM教育要求学生通过合作学习或协作学习方式解决问题，在STEM教育溯求之下，在合作中交流融通，形成个体的人文精神、社会价值观。合作不拘泥于小组之间，更需社会联动，需更广范畴的STEM社会实践平台打造。

（3）设计理念下的创新精神塑造

“全球孩童创意行动”的发起人Kiran Sethi提出“把学习带到现实中，让孩子用自己的力量创造改变，可以直接提升他们的幸福感和竞争力。”这个行动旨在引导中小学生主动寻找现实问题，并创造性地解决它。在幼儿园不乏一些创意设计、DIY制作、积木建构等活动，这其中不乏科学、工程、技术、数学等学科素养要求，依据Design Thinking设计理念，以STEM教育理念支持幼儿的“创新创造”。“设计思维”发源于设计界，后来被各行各业借鉴，斯坦福大学设计学院把它归纳成一套科学方法论后，迅速风靡全球高校和中小学。它一共分为5个步骤，引导幼儿以“人的需求”为中心，通过团队合作解决问题，获得创新。

移情（Empathy）：收集对象的真实需求。

定义（Define）：分析收集到的各种需求，提炼要解决的问题。

头脑风暴（Ideate）：打开脑洞，创意点子越多越好。

原型制作（Prototype）：把脑子中的想法动手制作出来。

测试（Test）：优化解决方案。

三、问题与挑战并存

从1983年到2015年，关于STEM教育，美国国会、教育部、总统科技顾问委员会、国家科学技术委员会、美国州长协会等部门和机构，先后出台了26项政策、法规和研究报告。STEM的教育之路才刚刚起步，问题与挑战并存。

对于STEM教育实践大多仍停留在理念的表面，也存在着盲目跟风现状，把STEM教育等同于机器人教育、创客教育，这些都是对STEM教育的误解。目前，幼儿园STEM教育实践的研究道路少之又少，诸多园所也是处在尝试阶段，对于STEM教育实践突破口的寻求缺乏理论支撑，仅是凭个人臆想而为，更甚者一味直接搬弄国外的一些课程。在不断学习与践行中，我们亟需基于幼儿STEM素养标准的顶层设计，需基于一体化STEM创新生态系统的支持与联动，以此基准加以STEM教育践行，借以STEM实例为突破，从根本上改变传统的教学方式和方法，用以推进教师的教学模式变革，促进专业化发展，提高幼儿适应未来的能力。