浅析工程活动中促进幼儿比较权衡能力发展的支持策略

摘 要：工程教育在中国学前教育阶段存在缺失，而工程思维中的比较权衡能力的培养也明显缺失。文章通过说明在学前教育阶段发展比较权衡能力的意义和可行性，分析了当前科技制作活动对于幼儿比较权衡能力培养存在的问题及对应策略。

關键词：幼儿stem教育;工程思维;学科核心素养;比较权衡;评价

一、 研究背景

近年来，中国学前教育对stem教育开展了大量的实践研究。由于各种因素的影响，在实践中出现了许多片面化的教学理念，如：片面地将幼儿园领域综合活动、主题活动等视作stem教育活动;片面认为制作活动就是工程活动，忽略了工程思维的发展等。

造成上述问题的主要原因，一是《3～6岁儿童学习与发展指南》没有工程的相关子领域，教师在实践中缺乏抓手;二是从事学前教育工作的教师多为文科背景，缺乏理工学科的本体性知识，难以区分工程的内容与教育价值。

可见，中国幼儿工程教育开展和工程思维培养存在较大缺失。

二、 概念界定

（一）工程活动

《汉典》对“工程”一词的解释为：“将自然科学的理论应用到具体工农业市生产部门中形成的各学科的总称。”美国国家教育进步评估机构发布的《技术与工程素养框架》将工程定义为：“为满足人类需求和愿望而系统、反复地设计对象、过程和系统的一种途径。”

文章中的工程活动指的是幼儿为满足自己的需求或愿望，系统、反复地设计、制作、试验和改造事物的过程。

（二）比较权衡能力

权衡，即称量物体轻重的器具。权，秤砣;衡，秤杆，衡器的通称。司马迁（汉代）在《史记》提到：“平权衡，正度量，调轻重。”比较权衡即意味着对事物的比较与测量。

中国2017版高中学科课程标准《通用技术学科核心素养》（2018）提到，“工程思维是以系统分析和比较权衡为核心的一种筹划性思维。”包括“能运用系统分析的方法，针对某一具体技术领域的问题进行要素分析、方案构思及比较权衡;能领悟结构、流程、系统、控制基本思想和方法的实际运用，并能用其进行简单的决策分析和性能评估”。

文章中的比较权衡能力是指构成工程思维的一种必要能力，即从多个方面对设计方案进行综合的决策分析与性能评估的能力。

三、 文献综述

当前关于幼儿工程思维教育的研究较少，在中国知网上检索主题词“工程思维”，在其结果中检索“幼儿”，得到7篇相关文章。

（一）关于工程思维的研究

赵辉、贺腾飞等提到“工程思维是在工程的设计、研究和实践中形成的思维”。可见其将工程思维的形成来源拓展至项目的整个流程。然而，项目中的制作活动属于技术领域，试验活动属于科学与数学领域，其中形成的思维内容必然含有其他领域的学科思维。因此，该研究未实现学科分离，使工程思维的定义模糊化。

董文俊设计的幼儿工程思维能力观察评分表中，将幼儿的工程思维分为“参与问题界定、开发和测试潜在的解决方案和基于证据的推理交流解决方案”等三个能力维度，并以多个项目进行细化。从细化项目中可以发现，该评分表中系统分析的相关内容较为完善，但比较权衡的相关内容较多指向性能评估，包括“满足用户需求与否”“根据科学和数学证明方案正确性”和“阐明方案的局限性”，缺失“综合除性能指标以外的其他要素，进行比较权衡”的相关内容。

（二）关于教育策略的研究

在教师支持层面，张璐提出教师应为幼儿提供创设适宜问题情境、提供适宜材料和适时提出启发性问题等发展支架。但具体内容较为宽泛，如“材料的种类应尽可能丰富，包括主要材料和辅助材料等。材料的性质与功能应当丰富多样，能在组合使用时发挥整体大于部分之和的效果。”未能凸显幼儿工程学习的独特性需求。

（三）关于活动设计的研究

李辉、吴丹丹在《美国幼儿园stem教育最新研究成果》中列举了工程活动的六个阶段，将工程活动《设计纸花篮》和艺术活动《折纸花篮》进行对比，阐明了工程活动与艺术活动间的联系与转换。

国内外当前对于幼儿工程思维培养的研究总体较少，虽然已有系统分析和指向性能的比较权衡的相关研究，但缺乏综合性比较权衡的相关研究;已有工程活动设计、活动转化和发展支架的相关研究，但内容较泛。

四、 学前幼儿发展比较权衡能力的意义与可行性

思维发展是一个由简单到复杂的过程。工程思维中的比较权衡能力，体现的是思维的综合性，即能从结构、流程、系统、控制等方面，对方案产品进行综合的性能评估，又要结合效率、成本、环保等，反映人类社会追求的观念要素，并对其进行综合的决策分析。发展比较权衡能力，有利于幼儿学习全面系统地分析问题和选择最优方案的方法。

《3～6岁儿童学习与发展指南》科学探究中的幼儿4～5岁的学习与发展目标提到“初步感知常用科技产品与自己生活的关系，知道科技产品有利也有弊。”可见幼儿具有进行辩证思考问题的能力基础;大班数学活动《层级分类》作为经典领域活动，说明大班幼儿具备初步解决层级式、程序式问题的思维能力。因而在3～6岁学前幼儿阶段发展比较权衡能力是可行的。

五、 科技制作活动中，促进幼儿比较权衡能力发展存在的问题

（一）性能指标缺乏

工程活动不等同于技术活动，两者虽然都要借助科学的知识与方法，但工程活动是为了解决真实问题情景中人们对产品的功能或性能的需求，而技术活动则是研究如何将产品的功能或性能进行提升。两者的差别在于工程活动中的设计造物要满足特定的现实需要，有准确的性能指标，而技术活动则是研究提升产品性能的具体方法，没有准确的性能指标。如“设计制作一个可以承重十本绘本的纸桥”就是工程活动，“承重十本绘本”是准确的性能指标;“设计制作一个纸桥，尽可能提高它的承重力”就是技术活动，“尽可能提升承重力”并不是准确的性能指标。当前较多的科技制作活动都不具备性能指标，属于技术活动，并非工程活动。

（二）方案设计局限

当提出性能指标和工程任务后，作品本身使用的材料、结构、造型等要素是没有限制的，因此可以产生多样化的产品方案。只有出现多样化的方案，才有进行比较权衡的必要，如果只是单一方案，也就沒有比较权衡的对象了。但现今较多的科技制作活动，基本都是幼儿参照教师提供的说明书、步骤图或目标实物进行制作的，较少自主设计的成分，难以出现多样化的方案以进行比较权衡。

（三）评价维度单一

要进行综合的比较权衡，就需要有两个以上的评价要素。但目前较多的科技制作活动都是以性能指标作为唯一的评价要素，来进行比较权衡的，其目的是为了找出影响产品功能或性能的结构要素和提升产品的功能或性能，并非在满足性能指标的方案中根据其他观念要素，找出相对最优方案。如福建省教师教育用书《领域活动指导》中的大班科学活动《风车》，教师组织幼儿分享的内容为：“你们的风车转起来了吗？你用了哪些材料？是什么原因影响它转动呢？”

（四）观念形成较被动

在科技制作活动中，教师能够关注到幼儿存在材料浪费的现象，希望帮助幼儿树立节约材料的意识，但教师较多是在幼儿制作过程中进行个别提醒，或提供现成的、处理过的材料，如剪成条状的纸、剪成线段的绳子等，从而使幼儿在使用时，不至于过多浪费。但这些的做法，并没有使幼儿自主形成节约材料的观念，哪怕幼儿知道要节约材料，也不知道如何做才能节约材料，幼儿甚至会因为节约材料而导致作品的功能或性能不佳。

六、 工程活动中，促进儿比较权衡能力发展的支持策略

（一）以情景创设设置性能指标

教师要发展幼儿工程思维的比较权衡能力，首先要创设情景，设置一个有明确性能指标的工程任务。

这种情景创设，可以来源于幼儿在游戏或生活中产生的真实问题情景，如冬季幼儿在衣架上挂外套时，发现厚重的外套会滑落，进而提出任务：“设计制作一个不会使厚重的外套滑落的衣架”;也可以来源于教师创设的情景，如通过故事《小熊过桥》，结合自制玩教具小熊（可加重物），提出任务：“设计制作一个可以让小熊稳稳站立不会倒塌的纸桥”。

（二）以开放态度支持多元方案

教师应以开放性的态度，支持幼儿运用已有经验或获取新经验的方式产生多元的设计方案，并通过收集必要的材料工具，将设计方案转化成多元的产品实物。

如自制防滑衣架时，幼儿将麻绳、防滑垫、毛巾布黏贴在衣架上，以提升衣架的防滑性能时，会产生多种不同的改造方案：有的幼儿会将整个衣架都贴上材料，而有的幼儿可能只会在衣架上方贴上材料;有的幼儿会在靠近衣领的衣架位置贴上材料，有的幼儿则会在靠近肩部的衣架位置贴上材料;有的幼儿会使用麻绳进行缠绕，有的幼儿则会组合使用麻绳和毛巾两种不同的材料。教师要做的就是支持幼儿的不同方案，让幼儿通过后期的试验来证明方案的可行性，不能直接打断幼儿明显不合理的设计与制作行为。

（三）以试验活动筛选合格方案

在试验活动中，幼儿只需记录不同的方案产品性能是否满足性能指标即可，不必将每个方案产品的具体性能情况进行记录或表征——当出现了满足性能指标的多个方案产品时，才有必要结合成本、环保、效率其他的评价要素进行综合的比较权衡，若方案产品未能满足性能指标，也就没必要进行综合的比较权衡了。

如对不同防滑衣架进行试验时，只需套上统一的厚重的外套进行尝试，记录是否会滑落即可;对不同纸桥的试验，只需将小熊玩教具放到纸桥上进行观察，记录坍塌情况即可。这个过程，看似简单，其实也蕴含了丰富的学习契机：如教师可以引导幼儿给不同的方案进行编码再进行记录，使记录简单明了，发展幼儿的观测记录能力;如放小熊到纸桥测试承重力时，有的幼儿可能会用力下压，有的幼儿可能会抛，有的幼儿可能会放，教师可以组织幼儿讨论准确试验的方法，以提升试验结果的科学性。

（四）以测量活动权衡最优方案

教师要引导幼儿对不同合格方案进行成本评价，以权衡出最优方案，可以借助测量活动，测算不同方案的材料使用情况，将其作为评价最优方案的依据。这样既可以发展幼儿的测量能力和数据分析能力，又可以使幼儿在权衡最优方案的活动中，逐渐主动形成节约成本的环保观念。

如制作防滑衣架活动中，幼儿通过试验选出不会让衣服滑落的成功衣架方案后，教师可以引导幼儿比一比“哪个衣架运用的防滑材料是最少的”，通过测量记录不同成功衣架使用的麻绳长度、防滑垫块数、毛巾布面积等情况，

从诸多方案中选出用材最少的最优的方案。

参考文献：

[1]赵中建.美国中小学工程教育及技术与工程素养评估[J].全球教育展望，2016（12）：3-24.

[2]赵辉，贺腾飞，王全旺.STEM教育理念下幼儿基于项目学习的模式探究：以“制作滑轮喂鸟器”为例[J].内蒙古师范大学学报：教育科学版，2019（1）：63-68.

[3]董文俊.大班steam教育活动中幼儿工程思维发展的行动研究[D].上海：上海师范大学，2020.

[4]张璐.幼儿园stem教育中工程教育存在的问题及对策研究[J].幼儿教育：教育科学，2019（1、2）：12-13.

[5]李辉、吴丹丹.美国幼儿园stem教育最新研究成果[J].幼儿教育：教育科学，2019（1、2）：8-11.

作者简介：陈旻，福建省厦门市，厦门康乐新村幼儿园。