美国幼儿园STEM教育最新研究成果

李辉 吴丹丹

【摘要】美国幼儿园STEM教育最新研究分析了幼儿园实施STEM教育的可行性以及幼儿园实施STEM教育的模式，还分析了将STEM教育渗透进幼儿园课程的方式。这些最新研究成果启示中国学前教育界要重视开展幼儿园STEM教育的实证研究，尤其是需要制订基于国情的全国性研究发展规划方案。

【关键词】美国;幼儿园;STEM教育;幼儿园课程;实证研究

【中图分类号】G610   【文献标识码】A   【文章编号】1004-4604（2019）1/2-0008-04

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写。2007 年，美国国会通过了《国家竞争力法》，要求政府大力加强对STEM教育的投入。2018 年，美国出台了《STEM教育2026愿景》，对开展STEM教育提出了新的要求。在中国，STEM教育也在蓬勃发展。2015年，中华人民共和国教育部在《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见（征求意见稿）》中首次提出要“探索STEAM教育、创客教育等新教育模式”。2018 年 5 月， “中国STEM 教 育 2029 行动计划”在北京正式启动。在中国，STEM教育热潮已席卷中小学，未来将进一步推广到幼儿园。本文梳理美国幼儿园STEM教育的最新研究成果，供中国相关研究者和实践者参考。

一、幼儿园实施STEM教育的可行性

最新研究报告显示，在幼儿园推广STEM教育是可行的。琼等人（John et al.， 2018）采用项目参与式课程设计方法，为幼儿开发了基于问题情境的幼儿园STEM课程，尝试通过工程设计过程（Engineer Design Process，EDP）模式来指导幼儿学习解决问题。〔1〕研究者查阅相关研究文献发现，尽管有证据表明严格的、综合的STEM教育可以促进儿童的认知发展，激发儿童的好奇心，但以往3～5岁幼儿教育中很少涉及STEM教育尤其是工程教育的内容，也很少有人研究教师在其中的作用。于是，他们尝试探索STEM教育在幼儿园实施的可行性。研究结果显示，幼儿对工程教育内容很感兴趣，参与度高，项目完成度也高。研究者还发现，在幼儿园实施STEM教育对教师的专业发展有利。研究者对参与其中的教师进行半结构化访谈，发现教师参与开展STEM教育活动能显著提高其知识储备，增强自我效能感。若教师能参与STEM课程设计，那更有助于提高STEM教育质量。研究还发现，教师高水平的自我效能感与教育质量和教师职业忠诚度呈正相关。换言之，教师的自我效能感是影响幼儿园能否成功推行STEM教育的关键因素之一。

二、幼儿园实施STEM教育的模式

1.工程设计过程模式

工程设计过程是美国中小学工程教育的核心概念。工程設计过程的第一阶段是识别问题，即教师和学生共同寻找一个问题。例如，“一个地方有一条河，孩子们要过河去上学，于是我们要在河上架一座桥，开展一个工程项目”，这就是确定了一个问题。第二阶段是寻找方法。在这个案例中，第二阶段是要选择确定桥的结构。这会涉及很多方面的知识，如钢混结构、斜拉桥、卯榫结构桥等，还需要通过小组讨论和全班投票决定桥的结构。第三阶段是制造，第四阶段是尝试，第五阶段是及时修改，第六阶段是再探索，实质就是在架桥过程中解决各种问题。这就是一个完整的六阶段工程设计过程。在美国的中小学，教师会在实际教学过程中把这个工程设计过程建构成一个循环的教学模式，从而使这六个阶段循环往复。在整个过程当中，师生的共同目标是解决社会现实中的实际问题。中国香港的一些国际学校也在尝试让学生通过田野调查（Field Study）发现实际问题，然后通过工程设计来解决实际问题。这正是STEM教育的重要理念。汤克等人（Tank et al.， 2018）和马龙等人（Malone et al.， 2018）分别研究了在幼儿园通过工程设计过程模式实施STEM教育的可行性，发现这一模式不仅能提高幼儿的认知能力和学习兴趣，还能促进师幼对话。〔2，3〕

2.创客空间（Makerspace）模式

创客空间是通过创造力、社区建设和实践学习来实施STEM教育的一种模式。创客空间是一种有效的STEM教育模式。在幼儿园活动室改造的创客空间里，幼儿可以做自己想做的事情，主要是通过各种工程技术来进行发明创造，如制作轮子等。当然，也会涉及到阅读思考、与教师和同伴的互动等内容。斯卓瓦克和伯斯（Strawhacker & Bers， 2018）尝试利用创客空间模式来发展幼儿的工程技术知识与技能。〔4〕他们观察了创客空间中的幼儿，以确定环境（空间和教师）是否有助于幼儿的工程技术发展。结果显示，幼儿整体参与度较高，教师和创客空间能够支持幼儿的工程技术学习与创作。

研究者还提出一个6C的评估框架，用以评估创客空间的作用：交流（Communication），合作（Collaboration），社区共建（Community building），内容的创新（Content creation），创意（Creativity），选择实施（Choices of conduct）。研究者评估发现，在创客空间中，教师的重心放在社区共建上，以维持和建设这个创客空间，而幼儿的重心放在交流、创意和合作方面。研究发现，在幼儿园的创客空间中，幼儿的整体参与度很高，积极的师幼互动有助于激发幼儿的创造力和想象力。

3.培乐多（Playdough）模式

培乐多是一种用面粉、水、盐、硼酸和矿物油配制成的安全、无毒、无害橡皮泥。马龙等人研究了用培乐多实施STEM教育的可行性。〔5〕幼儿可以使用不同物质成份，按不同比例制作研发自己特有的培乐多，并用它进行各种工程制作，从而提高对工程和技术的理解水平。研究结果表明，在幼儿园阶段开展培乐多模式的STEM教育，有利于促进幼儿工程设计能力的发展。