幼儿园STEM教育的社会发展与个人发展意义

华红艳

(常熟理工学院师范学院，江苏常熟，215500)

STEM是四个英文字母的缩写，即科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)与数学(Mathematics)，它最初出现在美国国家科学基金会1986年的报告《科学、数学和工程本科生教育》中，指的是与教育相关的项目涉及的科学、技术、工程、数学这四大学科领域。美国学者提出STEM的概念旨在推进高等院校科学、技术、工程、数学相关课程的改革，培养更多的科技人才，从而保持世界范围内科技竞争的优势。随着社会的发展变化以及基础教育阶段STEM教育在创新人才培养中的作用与功能日益显现，在各国政府的支持与推动下，STEM教育进一步向中小学及幼儿教育阶段延伸。

幼儿园STEM教育虽然也包括科学、技术、工程与数学四个领域，但幼儿园STEM教育指的是四个领域有机整合、融为一体的教育。在幼儿园STEM教育中至少要包含或整合上述两个以上领域。因此，从这一角度来看，幼儿园STEM教育与原有的幼儿园科学教育并无本质的不同，幼儿园STEM教育是优化整合后的科学教育。

一、幼儿园STEM教育的社会发展意义

(一)STEM教育是提升国家竞争力的需要

美国将科学教育纳入提升国家竞争力的主要途径，STEM教育在美国的提出旨在提升国家竞争力。20世纪80年代以来，美国投入大量的人力、物力和财力，对科学教育进行了一系列的重大改革，对科学教材也进行了大规模的改革。[1]21世纪以来，技术的革新日新月异，新技术正在迅速改变人们的生活，国与国之间的竞争演变为科技创新的竞争。在这一时代背景下，以“设计”“科技”“创新”为特色的STEM教育迎合了这种竞争的需要，各国纷纷推行STEM教育。

(二)当前世界发达国家都极为重视早期STEM教育

近年来，越来越多的国家认识到，科技创新方面的迫切需求与STEM人才紧缺之间的矛盾是阻挡国家经济发展和社会进步的焦点问题。与此同时，近年来PISA测验结果的公布，也给不少发达国家带来焦虑感，如美国历年来的PISA成绩仅在OECD平均值上下波动[2]，而在2015年，澳大利亚的PISA测试排名由2009年的全球排名第三位跌落至第十四位[3]。为扭转这一不利局面，确保能在全球竞争中处于领先地位，很多发达国家将矛头聚焦于早期STEM教育，不少发达国家意识到，从幼儿园阶段开始推行STEM教育具有事半功倍之效。

在2015年美国幼儿教育年会(NAEYC)上，STEM教育是热点话题，许多分会场报告的主题就是STEM教育，有数十篇相关论文在这次年会上交流。[4]美国在2016年9月发布的《STEM 2026：STEM教育中的创新愿景》中，更是将开展早期STEM教育看作实现STEM 2026的八大挑战之一。在美国一些幼教专家，如莎莉·穆莫等的推动下，早期儿童的STEM教育方面提出了一系列可供借鉴的经验，如全力创建STEM学习的网络系统、明确学科核心内容、坚持发展适宜性教育以及重视学科知识整合。[5]澳大利亚2017年推出了“澳大利亚STEM早期学习计划”，依托特定的高校对幼儿STEM学习的主题、相应设备进行研究与开发。同时，调动包括慈善机构在内的社会力量，通过培训合格的STEM教育教师队伍，全面推进早期STEM教育的实施。[6]

二、幼儿园STEM教育的个人发展意义

STEM教育的提出是为了满足国家竞争力的需要，因此，STEM教育推行的初衷是为了推动社会的发展。但与传统的分科式学科教育相比，重视基于问题的学习与整合式学习的STEM教育对学习者的个人发展具有重要意义。对于倡导整合教育的幼儿教育阶段来讲，更是如此。

(一)有利于幼儿获得较为完整的经验

世界是一个整体，幼儿认识的对象是完整的，且其学习方式与学习结果也是整体性的，因此，幼儿教育的内容也应该是整合性的。但长期以来，包括学前教育在内的基础教育阶段，实施的是分科、分领域的教学，如小学与初中阶段有语文、数学、外语等科目，学前教育阶段有五大领域之分。分科教学人为割裂了儿童知识与经验的完整性，不利于幼儿解决现实生活中的各种问题。因此，新一轮基础教育改革倡导低龄阶段的课程整合。在学前教育阶段，课程游戏化、项目活动、STEM教育都属于整合式教育。STEM教育的实施可以从两个方面帮助幼儿获得较为完整的经验。

一方面，从科学教育内部整合的角度来看，幼儿园STEM教育有助于幼儿获得完整的科学学习体验与经验。幼儿园STEM教育是科学、技术、工程、数学四个方面的整合教育。传统的幼儿园科学教育分为自然科学教育与数学教育，割裂了自然科学与数学的联系，导致很多幼儿园将科学窄化为科学实验，将数学窄化为数数与计算。在传统的科学教育体系下，幼儿园科学教育很少涉及技术与工程的思想，所以幼儿获得的体验是不彻底、零散的。STEM教育使幼儿能围绕特定主题进行深入的探究，在探究过程中，幼儿为了解决问题而学习，他们的学习内容是自成体系、浑然一体的，他们收获的是关于特定科学主题的相对系统性的、完整的经验与体验，而不再是人为割裂的经验拼凑。

另一方面，从跨学科领域整合的角度来看，STEM教育有利于幼儿获得完整的发展经验。虽然单从内容上看，STEM教育中涉及的四个领域皆属于科学领域，但从STEM教育中幼儿所应用的学习方式及所经历学习过程来看，幼儿获得的经验却涵盖了其发展的所有方面。幼儿园STEM教育的开展源于幼儿生活中解决问题的需要，如幼儿想做一个“衣架”或一个存放快递的“快递柜”。为了解决这一问题，幼儿必然要用到特定的科学知识，即幼儿需要在生活经验的基础上形成关于“衣架”或“快递柜”的图式。此外，幼儿还需要具备使用工具进行制作、测量的能力。在STEM学习的整个过程中，幼儿需要用工程的思维对其要解决的问题进行整体规划和设计，如他们要考虑：制作的“衣架”“快递柜”是什么形状、颜色，做好之后将要放在哪里，明确用什么材料进行制作，哪些幼儿参与这个制作过程，彼此如何分工，等等。规划完成之后，在具体制作时，幼儿要进行协作，解决制作过程中可能出现的所有问题。因此，在整个STEM学习过程中，幼儿获得的是完整的发展经验，他们不仅要学会交往、学会对话、学会协商，还需要学会解决争端，幼儿的语言能力、艺术表征的能力、情感与社会性、动作与运动技能方面都得到了发展。

(二)有利于幼儿元认知能力的发展

STEM学习是典型的基于问题的学习(PBL)。有研究指出，PBL教学通过创设问题情境、对问题进行分析讨论以及自主学习和小组合作等方式，促进了幼儿元认知能力的全面发展。[7]具体来看，在幼儿STEM教育中，幼儿基于已有科学经验发现要解决的新问题，并在工程思维的指引下，利用特定的数学能力与技术手段解决问题，在这个过程中，工程思维是幼儿STEM学习的主线，发挥了统率作用。也就是说，幼儿在整个STEM学习的过程中，往往需要用到工程思维进行系统规划并解决问题。不管面对什么样的问题，在第一个阶段，幼儿都需要有清晰的意识，明确要解决的问题是什么，然后基于其发展水平作出相应的或清晰或模糊的规划，即怎么做。如果涉及制作特定的产品，则需要绘制产品的草图。在第二个阶段，即实际解决问题的阶段，在计划与设计草图之后，幼儿需要动手操作以解决问题。在这个过程中，幼儿会在教师的指导与帮助下，不断有意无意地与自己最初的想法进行对比，或根据最初的计划进行操作，或在碰到问题无法解决时进行调整，或推翻原有的方案重新规划，这些都涉及幼儿的计划与监控能力的发展，而计划、监控、调节正是元认知发展的重要内容。在第三阶段，重新调整方案之后，幼儿继续按新的方案解决问题，或在制作类活动中完成特定产品的制作。在基于问题解决的STEM学习中，一方面，幼儿元认知能力的发展会影响或限制幼儿STEM学习的效果；另一方面，幼儿STEM教育的实施将不可避免地促进幼儿元认知能力的发展，这对于幼儿后续的学习与发展具有持续的重要意义。

(三)有利于培养幼儿的创造性思维

STEM教育旨在通过培养科技人才与创新型人才提升国家的竞争力。因此，STEM教育常与创客教育类同。有学者认为，STEM 教育与创客教育共同的现实基础都是社会的广泛参与，且其根本目标都是为了开展创新创业教育，即强调培养富有创造力的创新型人才，使之适应社会发展并服务于社会。[8]可见，无论是从STEM教育产生的背景，还是从其特定的实施结果来看，STEM教育模式都有培养创新型人才的功能与作用。而富有创造力的创新型人才的培养离不开早期创造性思维的养成。在STEM教育中，科学是关于“是什么”“为什么”的知识以及获取知识的过程中伴随的世界观与态度。技术既包含使用工具，也包含掌握“怎么做”的方法与技巧。数学是有关数、量、形等关系的知识。工程思维是综合运用科学知识、数学知识、技术工具进行设计、解决问题、制作产品的过程。[9]因此，工程思维是STEM教育中的关键环节。工程思维中最为核心的是设计意识。由于幼儿处于创造力敏感期，其设计常常是新颖的、独特的、与众不同的。只要教师在STEM教育中进行适当的引导，幼儿在日后的发展中会一直保持新颖、独特的思维品质，其创造力就能不断发展。基于此，有些国家直接将幼儿STEM教育定义为“基于学科融合的视角，以培养3—5岁孩子的创新思维和实践能力为核心，依托新兴技术设计游戏应用程序，以期在创建良好学习环境的基础上，鼓励幼儿进行科学、技术、工程和数学方面的实践探索”[10]。可见，STEM教育对于幼儿创造性思维的培养是一种世界性共识。

(四)有利于促进幼儿的深度学习

深度学习是“在理解的基础上，学习者能够批判地学习新思想和事实，并将它们融入原有的认知结构中，能够在众多思想间进行联系，并能够将已有的知识迁移到新的情境中，做出决策和解决问题的学习”[11]。有学者认为，从学习性质看，深度学习源于学习者对未知的探索和对已知的验证与运用，是一种包含复杂学习过程的高级学习阶段。从学习过程看，深度学习的发生基于理解、面向问题解决，具有建构性学习特征。[12]可见，深度学习是基于问题的学习，是学习者借助理解而发生的主动学习，这种学习重视知识间的联系和新知识的建构，很容易促成学习者的知识迁移，进而解决学习者最初所面临的问题。

分析深度学习特征，其与STEM教育不谋而合。在幼儿园STEM教育模式下，幼儿的学习由特定的问题引发，其学习的整个过程都是基于问题的学习，为了解决所面临的问题，幼儿需要主动调动所有已有的经验，与同伴合作提出初步的规划或设计。例如，大班幼儿要制作一个“快递柜”时，他们首先需要利用已有的关于快递柜的各种经验，他们还需要协调已有经验与现实可能性间的矛盾，如他们能获取哪些材料制作“快递柜”。如果幼儿只能用手边类似于“纸箱”一类的废旧材料去制作“快递柜”，那么幼儿需要充分讨论已有经验如何迁移到制作活动中，进而形成初步的方案，即用什么来做、怎么做、具体的尺寸如何把握、怎么分工等。在这个过程中，围绕要解决的问题，幼儿不仅需要主动唤起大量已有的科学经验，还需要在工程思维的统领下，使用测量和其他技术手段努力地解决问题。经过一系列的个人建构与社会建构，幼儿不可避免地会经历一些失败，然后再重新协商、规划，提出新的解决问题的方案，最终幼儿可以完成“快递柜”的制作，解决遇到的问题。在这个过程中，幼儿的学习方式与深度学习的学习方式一致。

(五)有利于发展幼儿的学习品质

STEM教育有利于培养与发展幼儿的学习品质。幼儿的学习品质是在幼儿后天形成并不断发展的，能激发、维持幼儿学习行为，始终表现在幼儿学习过程中，有助于幼儿获得较高学习质量，并与幼儿的智力水平不呈现直接相关的、较为稳定的心理特质。幼儿的学习品质包括三个层面：一是动力性学习品质，包括好奇心、学习兴趣，学习的主动性、持久性；二是过程性学习品质，包括学习策略、学习方式、学习习惯；三是结果性学习品质，包括学习迁移、反思与评价、深度学习。

在幼儿园STEM教育过程中，由于幼儿的学习是出于兴趣的驱动而主动发生的基于问题的学习，且由于这种学习过程较为持久，故幼儿在STEM教育中学习的持久性往往较为突出。因此，幼儿在STEM的学习过程中表现出较高的动力性学习品质。在幼儿的STEM学习过程中，为了解决所面对的问题，幼儿需要不断地在新的问题需要与旧有的经验间进行联系，寻找解决问题的策略，因此，往往既会用到复述策略，也会用到精加工策略，而幼儿有时会在教师的帮助下用思维导图解决问题，也就是说幼儿有时还用到了组织策略。幼儿对解决问题的过程进行规划、调整时还用到了元认知策略。在STEM学习中，幼儿的学习方式不是被动地听教师讲授，而是通过多感官并用，进行合作建构学习，这种学习方式与传统的接受式学习相比，会给幼儿带来较为持久的学习效果，也使幼儿表现出较高的过程性学习品质。需要强调的是，幼儿在解决问题时，尽管已经学会利用已有经验做出初步的规划，通过“做中学”来解决问题，以及在解决问题时遇到困难也能使用合适的“求助策略”，但他们在整个STEM学习过程中，很难一次性成功，不可避免地犯错、走弯路，直到解决问题为止。在幼儿犯错、走弯路时，他们势必要对照其规划对其结果进行评价与反思，甚至归因，然后开始新一轮的探究。在这一过程中不仅幼儿的迁移能力得到提高，其评价与反思能力也会不断得到锻炼。因此，STEM教育就整个学习过程来看，幼儿表现出一定的结果性学习品质。也就是说，在整个STEM教育活动开展的过程中，幼儿各个层面的学习品质都得到极为明显的促进与发展。STEM教育中对于幼儿学习品质的培养，也引起了当前幼儿教育中部分学者的重视，如有研究者强调：“早期STEM教育强调促进幼儿的主动探究，鼓励幼儿运用所学知识创造性地解决问题，以此增强幼儿的学习兴趣和内驱力，是培养幼儿学习品质的良好途径。”[13]

总之，在儿童发展的早期推进STEM教育意义重大，不仅可以为国家培养创新型科技人才奠定基础，还可以促进幼儿多方面的发展。尽管表面上看，STEM教育只涉及科学、技术、工程与数学四个领域的内容，但实质上，幼儿在早期的STEM学习中，所获得的发展是多方面的。早期STEM教育不仅有助于幼儿获得较完整的科学学习经验，还有助于幼儿获得完整的发展经验；早期STEM教育在幼儿元认知能力发展、创造性思维发展、深度学习与学习品质培养方面，都有极为明显的推动作用。明确幼儿STEM教育的意义，有助于广大幼儿教师更好地理解当前世界各国推行STEM教育的原因，从而坚定推行STEM教育的决心，有效地提升我国STEM教育的整体水平。