从两个案例解读STEM教育的核心特征

仲惠验

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathe-matics）四门学科英文首字母的缩写，它是一种以项目学习、解决问题为导向的课程组织方式，将科学、技术、工程、数学有机地融为一体，有利于培养学生的创新能力。近年来，STEM教育进入更多教育者的视野。下面，本文将依据两个STEM案例来尝试分析STEM的核心特征。

（一）案例背景

春游过后，孩子们饶有兴致地带回了一些网红景点的照片，包括悬空寺、吊脚楼、中央电视台总部大楼等，他们都说这是悬空的建筑，这点引发了笔者的思考。基于此，笔者以跨学科的思维方式将STEM理念融入此次生活化活动，让幼儿在活动中积极探索、细心体验，引导幼儿用STEM理念去观察、分析、解决日常生活中的问题。

（二）问题与想法

孩子们所提出的问题是建筑为什么悬而不倒以及这种建筑背后有什么科学原理，这需要專业人士的解答。在咨询专家后，笔者了解到，这些建筑其实叫悬挑式建筑。之后，针对如何挑选支持孩子们探索的材料、这些材料有多少种方法、如何让搭建的建筑底部不完全着地以呈现悬挑式结构等问题，笔者和其他教师经过讨论、调试、记录、反思和再调试后，将探索的目标定为：S（科学）——探索悬挑建筑的搭建方法;T（技术）——用手机记录自己的设计，并分享成功的经验;E（工程）——多次尝试并改进，使建筑悬空部分的面积越来越大;M（数学）——能够利用图表呈现数据，并进行初步的分析和。

（三）实施过程

1.第一次尝试。笔者组织孩子们进行了讨论，让他们思考在材料区中选择什么材料来进行此次项目探索。经过对材料形状、材质、轻重等特质的观察，我们最终选用了冰棒棍（形状扁平且宽窄不一）、麻将（重量较大且大小不一）、一次性塑料杯（透明的）。

基于各人的前期经验，有的幼儿在搭建的时候只选用了一种材料，这样虽然能够搭出部分不着地的建筑，但是不着地的部分不明显。在搭建方法上，有的孩子用对称的方法搭建，有的孩子用垒高的方法搭建。孩子们搭建的作品大多是两边都有支撑的建筑，而这不符合悬挑式结构建筑的基本特征是只能一边有支撑。

在搭建探索活动结束后，笔者及时做出了教学反馈与支持。笔者利用原先激发孩子兴趣的照片（一张在春游时拍摄的公园观景台的照片）来分析建筑的结构。这个建筑的特点是有一部分悬在半空中，只有一边有支撑结构。然后，笔者引导孩子用身体感受，尝试用自己的身体呈现一个悬挑式结构的建筑。经过体验，孩子认识到悬挑式的建筑既要有悬挑出去的部分，又要有稳定的支撑。孩子还发现用身体呈现悬挑式建筑是有难度的，并认为这类建筑的搭建也有一定的挑战性。

2.第二次尝试。在第二次动手之前，笔者引导孩子们先认真思考了以下问题：用哪一种材料作为支撑？用哪一种材料搭建悬挑部分？悬挑的部分可不可以承重？之后，笔者引导他们画出了设计图。

与前一次操作相比，孩子们大多选用了两种以上的材料。他们发现用麻将作为支撑能更好地找到平衡点，麻将还可以压住冰棒棍，这样就能呈现出悬挑式的建筑结构。

（四）教师分析与评价

“悬空的建筑”活动缘起于孩子在生活中发现的问题。有的孩子在探索如何让建筑悬而不倒的过程中，反复调整麻将与冰棒棍的位置，有些孩子为了让建筑保持平衡而学会与他人合作。在思考和动手的过程中，孩子不仅掌握了新知识，还锻炼了发散思维的能力。STEM教育对教师的挑战在于，教师不仅要关注生活，关注问题，更要具备工程（设计）思维、技术思维，并将其与科学思维、数学思维相结合，让孩子在解决问题的过程中经历跨学科的学习，提高综合素质。

（一）案例背景

面条是我们生活中的主食之一，也是孩子们熟悉的物品。孩子们的好奇心很强，愿意挑战一些看似不可能完成的事情。于是，笔者让孩子们思考细细的生面条能否撑起一本书的问题。新的研究活动就此拉开了帷幕，孩子们在活动中，共同探索生意大利面撑起书本的多种可能性。

（二）问题与想法

首先，笔者组织了一次谈话活动，孩子们就“熟意大利面的特性”“生意大利面的特点”“生意大利面能不能撑起一本书”这三个话题，发表了自己的想法。笔者在融合STEM教育理念的基础上，将探究的目标定为：S（科学）——感知意大利面的特性;T（技术）——尝试用生意大利面撑起书本的不同方法;E（工程）——解决如何用更少数量的生意大利面撑起书本的问题;M（数学）——能够利用图表呈现数据，并进行初步的分析和解释。

（三）实施过程

笔者先组织孩子们进行了讨论，有的孩子认为用多根生意大利面能撑起一本书，有的孩子认为用一捆生意大利面能撑起一本书，有的孩子认为撑不起来。经过不断的尝试，孩子们发现，要想撑起一本书，需要调整生意大利面的长短和位置。

（四）教师分析与评价

与STEM教育中的其他三个学科相比，工程教育有其独特性。工程教育是为了解决某一社会问题、满足人类的需求，运用工程设计在已有的资源和限制条件下设计出最佳的解决方案的过程。

“能撑起来吗？”这个游戏缘起于幼儿的生活，笔者从孩子们的兴趣入手，鼓励孩子们挑战不可能，让孩子去猜想、设计、探索、改进、再探索……孩子们在探索过程中不断地发现问题、解决问题，并通过与同伴分享经验，了解生意大利面撑起一本书的所需要素。孩子们通过探索发现，生意大利面的长短和所插的位置直接影响支撑书本所需要的面条根数。孩子们在合作中不断学习，在每次探索之前绘制设计图，逐渐有了设计的思路。

一是跨学科。跨学科意味着在STEM教育中，教师不再将重点放在某个特定学科上或者过于关注学科界限，而是将重心放在某个特定问题上，引导孩子利用综合知识去解决问题。

二是趣味性。STEM教育强调分享、创造，强调让孩子在体验和分享中获得快乐感和成就感，强调所有的探究过程都必须是基于兴趣的，要将学习融入游戏活动。

三是体验性。STEM教育更强调教育者要为孩子提供能够让其动手、动脑的体验式学习过程。教师应提供有效的低结构材料让孩子利用经验进行创造、设计、建构、合作并解决问题。

四是协作性。STEM教育特别强调团队学习，强调群体协同、相互帮助、相互启发。

五是设计性。STEM教育主张通过设计促进知识的融合、迁移与运用，通过作品外显学习的结果。以上的两个案例中就分别出现了“悬空的建筑是什么样的”和“如何用意大利面撑起书本”的设计图纸。

六是艺术性。STEM教育的艺术性要在孩子多样化的作品中呈现。因为STEM本身就强调不一样的思维方式和不一样的解决方法，所以同一个任务中往往会诞生不同的作品，这也要求教师具备较高的审美能力。

七是实证性。STEM教育不仅注重科学的实证性，更强调教师要在跨学科情景中通过对问题或项目的探索，培养孩子向真实生活迁移的科学精神和科学理性。

（一）培养孩子的逻辑思维

一个人的办事能力很大程度上取决于他的逻辑思维。而STEM的教育的精髓就是通过观察、比较、分析、推理等，培养孩子的逻辑思维能力，让孩子能準确而有条理地展现自己的思维过程。

（二）培养孩子的辩证性思维

拥有辩证性思维的孩子能基于对事实的分析，形成自己的判断。而STEM教育就提倡对任何事物都保持怀疑的态度，要求孩子通过对证据和事实的分析论证来形成自己的观念。

（三）培养孩子的创造力

孩子的创造力可以通过合理的培养有效提升。而STEM教育理念完美对应创造力培养的五要素：想象、创造、实施、分享和反思。

（四）增强孩子的合作能力

STEM项目的完成需要孩子们积极讨论、相互帮助和密切合作。因此，孩子参与STEM教育项目，能极大提升自身的团队协作力、领导力和沟通力。同时，项目完成后的自我成果展示还能增强孩子的勇气和自信心。

STEM教育的机会无处不在，其不仅是一种跨学科的学习方式，更是一种跨学科、综合性的思维方式。STEM教育具有跨学科、趣味性、体验性、协作性、设计性、艺术性和实证性等特征，能有效激发孩子探究世界的探索欲和求知欲。STEM教育将科学、技术、工程、数学各学科有机融合，促使孩子像科学家一样思考问题，像工程师一样解决问题。

（作者单位：常州市勤业新村幼儿园）