探究、整合、迁移：基于深度学习的幼儿STEM教育活动构建研究

雷有光 史大胜 陈雅川 陈敏敏

摘要：发挥整合性学习对幼儿发展的重要价值是STEM教育的核心，也是当前早期STEM教育的重点和难点。作为学习科学研究的重要领域，深度学习强调深层理解、迁移运用和问题解决，将幼儿在STEM活动中的整合性学习从关注目标转向了关注实现整合的学习过程、学习方式和学习行为，是实现STEM教育中探究、整合、迁移三个关键要素的核心。基于深度学习和STEM教育的内在关系，研究以幼儿深度学习发展的一般过程为依据，以“经验发展”和“问题解决”为线索，从教师层、学习层、资源层三个层面构建了幼儿STEM教育活动的实施框架，呈现了幼儿在STEM活动中整合性学习的发展过程以及各要素和环节之间的交互关系，并为教师开展STEM教育活动提供了教学建议。

关键词：幼儿;STEM教育;深度学习;活动构建

中图分类号：G434

文献标识码：A

一、引言

“深度学习”的概念兴起于人工智能中的机器学习研究，其核心是通过人工神经网络的算法模拟实现对复杂问题和任务的处理。十几年来，随着认知神经科学、脑科学和学习科学的迅速发展， “深度學习”这种机器智能学习方法不断引发教育研究者对“学”与“教”过程和本质的深刻反思并将其赋予了教育学的意义。深度学习强调在理解基础上的迁移运用、问题解决和创造力发展，其理论成果与实践教学的融合已成为当前教育研究重点关注的领域。

STEM最早是由美国国家科学基金会提出的教育理念，由于其强调跨学科整合的取向符合未来社会对卓越技术人才的培养需求而受到世界各国的重视。随着《中国STEM教育2029行动计划》的深入实施，早期STEM教育对幼儿发展的终身价值逐渐受到认可和肯定。在STEM活动中，有效支持幼儿的深度学习是实现STEM教育目标的核心和关键。本文从深度学习的视角分析幼儿STEM活动构建的关键环节和要素，为STEM教学活动的开展提供可供参考的实践框架和理论依据。

二、深度学习与幼儿STEM教育

（一）深度学习研究概述

1.深度学习的概念与内涵

教育领域中的“深度学习”概念产生于20世纪70年代，研究者认为深度学习者具有复杂的加工策略、新旧知识经验的有效联结以及对文本意义的建构理解等特点，而与其对应的浅层学习者则更倾向于进行机械记忆和零散、碎片化的学习。其后的研究者从不同角度对深度学习的概念和内涵进行了探讨，比较有代表性的如霍顿提出深度学习是通过分析、理解、决策和解决问题来进行学习的一种学习方式[1]。郭华认为深度学习是学生“获得发展的有意义的学习过程”[2]。还有学者进一步指出深度学习应面向学生知识能力的迁移运用，表现为“学习者能够将已学知识迁移到新的问题情境中，解决问题并作出决策”[3]。近年来研究者倾向于将深度学习视为学生发展的一种能力维度并尝试将其整合到学生培养的目标框架中，如美国Hewlett基金会认为深度学习一种是学生适应未来社会挑战必备的能力[4]。

虽然研究者从各个角度对“深度学习”进行了阐释，但总体上深度学习的内涵可以归纳为以下几方面：第一，深度学习是整合性的学习概念，不能从单一的学习视角分析和理解，深度学习既表现为一种学习方式和行为，也贯穿于学习的全过程并指向具体、可评价的学习结果;第二，深度学习关注学习者与学习对象的深度互动，强调对知识经验的“加工”和“精炼”并在此基础之上学习者个体的意义建构;第三，深度学习强调基于真实问题的解决实现学习者对知识经验的整合、迁移和运用，在与具体、复杂的情境互动中实现高阶思维的发展;第四，深度学习强调学习的“整体性”和“主动性”，它不仅包括复杂的认知活动，还包括态度、情感、动机的积极参与和学习行为的高度投入，学习者需要通过积极主动的学习品质实现对学习策略、学习行为的反思和调整。

2.幼儿的深度学习

随着深度学习的影响力不断扩展，相关研究也引起早期教育研究者的关注。冯晓霞认为幼儿的深度学习是“一种有意义的长效学习”[5]，还有学者从认知、动机、社会文化三个层面提出幼儿的深度学习是“在教师的引导下以解决问题为最终目标的有意义的学习过程”[6]。目前学前领域对深度学习的研究主要集中于儿童游戏，对幼儿深度学习的方式、过程、内容、机制以及在各领域学习中的表现特点等方面还亟待深入。

3-6岁幼儿的学习发展有其自身的规律，因此对其深度学习的探讨必须置于对“幼儿学习”理解的整体框架之下进行，应从以下几方面把握：一是幼儿学习的基本方式是“做中学”，因此幼儿的深度学习不是对知识的深度理解，而是对经验的深层感知和体验，是注重“思考”对幼儿获取和运用经验的重要作用，是从Hands-on（动手）到Minds-on（动脑）的过程;二是幼儿的学习是一个连续发展的整体，幼儿对经验的深度学习是建立在浅层经验的感知和体验基础上，不能割裂幼儿经验发展的连续性和整体性。为了支持幼儿的深度学习，要更加重视幼儿浅层经验发展的丰富性和适宜性，通过有效的支架帮助幼儿将浅层经验转化为深层理解;三是幼儿的学习是在生活中展开并进行的，适宜幼儿深度学习的内容应来源于真实的生活情境，通过深度学习帮助幼儿不断加深对所处环境、社会和世界的深刻理解并产生积极的情感;四是幼儿的学习是通过探究和环境互动的过程，探究对幼儿深度学习的产生和发展发挥着关键作用，要通过高质量的探究支架幼儿的主动建构、经验迁移和问题解决。

（二）幼儿STEM教育

1.幼儿STEM教育的价值取向和目标

由于STEM教育注重通过“理工科的意识、思维和能力为培养创新人才奠定基础”[7]，因此迅速由一种教育理念发展成为创新的课程实践。虽然“STEM”教育的提出带有明显的功利主义取向，但研究者认为“高级的STEM素养和技能建立在早期STEM教育的基础之上”[8]。在实践中，早期STEM教育儿童本位的价值取向愈加清晰和明显：首先，早期STEM教育指向培养“完整儿童”，STEM活动为幼儿提供了一种有效进行跨领域经验整合的途径和方法，这种经验的整合是幼儿作为学习主体全身心投入的学习过程，对幼儿的发展具有全面价值;其次，早期STEM教育指向回归幼儿的真实生活，STEM活动注重通过真实生活中的问题隋境引发幼儿的好奇和探究，引导幼儿在问题的解决中感知生活、关注生活和研究生活，并最终理解STEM与日常生活的联系;最后，早期STEM教育指向幼儿的终身发展，科学、技术、工程和数学四个领域为幼儿搭建了一个系统学习解决问题的经验框架，幼儿在STEM活动中形成的主动学习的品质、坚韧的学习意志、强烈的学习动机、分析解决问题的思维习惯等能够为幼儿今后的学习和发展提供持续的动力和支持。因此，幼儿STEM的教育目标是以早期STEM素养的培养和发展为核心，为幼儿在情感、动机、知识经验和技能方面做好深入学习STEM的准备。

2.幼儿STEM教育活动的误区与问题

虽然学界对幼儿STEM教育的重要性和必要性达成了共识，但在教育实践中还存在不少误区与问题，集中表现在：一是忽视了“整合”在STEM活动中的重要性，将STEM活动分解成相对独立的主题活动，对幼儿在各个领域经验的生成和整合缺乏设计和组织;二是缺乏整合活动开展的方法和途径，将STEM的整合理解为活动的叠加或对事实、知识的简单拼接，忽视了幼儿在STEM四个领域学习中经验发展的内在一致性、连续性和递进性;三是将STEM教育中的“工程”窄化为制作，用“画画”代替了“设计”，用“手工”代替“建造”，忽视了幼儿设计思维和方法的培养，没有发挥“工程活动”整合幼儿经验解决问题的重要作用;四是用固定的玩教具操作代替STEM教育活动，教师用自己创造出的问题代替幼儿生活中的问题，忽视培养幼儿在真实生活中发现、提出和研究问题的能力。以上问题的根本原因在于教师还不能准确把握幼儿STEM教育的本质和目标，在开展活动时也还缺乏清晰的线索指引和完整的框架思路。

（三）深度学习与幼儿STEM教育活动的内在联系

作为一种聚焦于理解的学习，深度学习的本质在于促进和实现学习者知识经验和能力的有效迁移，它与强调跨领域经验整合的幼儿STEM教育活动存在天然的内生关系：首先，两者对幼儿的发展价值具有内在一致性。幼儿STEM活动中强调基于探究的意义建构、通过设计的经验整合、在问题解决中的能力迁移以及回顾反思中的策略调整等与深度学习对幼儿的发展具有一致的逻辑起点;其次，深度学习是幼儿在STEM活动中学习的重要特征。幼儿STEM活动的本质是跨领域整合性学习，STEM活动强调关注积极理解、经验迁移和问题解决以及学习情感和行为的高投入，清晰地呈现出幼儿进行整合性学习的完整过程并体现出深度学习“知识的深层次掌握、高阶能力的提升以及情感的升华”[9]的显著特征;再次，深度学习是实现幼儿STEM活动目标的内在要求。幼儿在STEM活动中的探究、设计、建造、修正、改进是以幼儿的深度学习为基础的，如果没有幼儿比较、分析、验证、反思等深层次认知活动的参与，没有对观察论证、设计测量、建构解释等复杂操作技能的学习运用，STEM教育活动就会停留在在“浅层的整合”，难以实现对幼儿STEM素养的培养。

事实上，STEM是支持幼儿进行整合性学习的教育模式，也是促进幼儿深度学习的有效活动载体，两者在幼儿的学习过程是相互融合的整体。从深度学习视角看待幼儿的STEM活动，能够帮助教育者更深入、全面地理解STEM活动中幼儿整合性学习的动机、过程、结果以及特征表现，更多地从“为了理解而教”的角度系统思考STEM活动的设计、组织和实施。

三、基于深度学习的幼儿STEM教育活动构建的理论基础

STEM教育和深度学习的内在耦合性在于都是以促进幼儿的“有效”学习为基点，虽然目前研究者大多从课程统合、经验主义、建构主义等角度对STEM教育进行理论探讨，但仍有必要回归幼儿的“学习”，从学习理论的视角审视幼儿在STEM活动中的深度学习。

（一）情境学习理论

情境学习理论是在对知识本质研究的过程中形成的，它打破了知识是静态概念和抽象事实的传统观念，提出知识具有情境性的重要论点。情境学习理论的核心有以下几点：（1）学习和理解是在情境的实践中发生的，只有当学习者在与情境的互动中通过自己的认知建构赋予知识意义学习才真正发生;（2）在熟悉的境脉中呈现学习内容，学习者会表现出更强烈的学习动机和热情，也更倾向于产生新旧知识的意义联结和对新知识的理解建构;（3）不同情境之间的学习迁移并不是自然发生的，迁移能力必须通过学习才能获得。

情境学习理论揭示了情境与“知识”互动的重要性，幼儿的学习既需要在熟悉、具体的情境中展开，也需要情境对学习的持续支持。因此指向深度的教学活动首先要为幼儿建立能引发动机、唤醒经验的学习环境和背景，然后通过具体的任务和问题隋境设计引发幼儿的观察分析、调查研究，帮助幼儿在不断的问题解决中整合信息、建构理解，逐步从“会学”走向“会用”。同时教师要关注和理解具体隋境中的幼儿学习，从自身的“讲授”“告诉”转向引导幼儿与情境积极互动，支持幼儿在情境中获得自己的理解、形成具有个性化的学习方法和策略。

（二）体验学习理论

1984年，美国心理学家大卫库伯（David Kolb）从知识的学习过程角度提出了体验学习理论，并以“体验学习圈”[10]模型对其理论进行了阐释。

库伯认为学习是从体验到知识的转换创造过程。感知、观察、注意等直接体验或间接经验引发了学习，然后学习者在反思的基础上对新经验分析、整理和归类并进一步运用原有的认知结构思考和抽象，将经过反思的经验概念化、理论化，形成更高层次、可表征和迁移的经验，最后在新情境应用中对概念化的经验检验、修正、调整并进入下一个学习循环。库伯认为学习包含两个基本维度，一是理解，即从“体验”到“抽象”的概念化，二是转换，即从内在反思到外在行动的转换[11]。 “理解”和“转换”表明了学习者对知识经验的内部获得机制，这两个维度的两级指向了学习者学习内化的过程和层次。

体驗学习理论的突出特点是强调学习不是结果，而是一种经验持续发展的连续过程。幼儿在学习过程中通过不断丰富对学习内容的体验，逐步将具体体验发展为抽象经验，表现为对学习内容理解的不断深化，同时学习过程中的体验会引发幼儿的反省和思考并主动实践验证，表现为经验的内化和迁移运用。体验学习理论表明幼儿的深度学习是从“体验反思—抽象检验—体验反思”的循环过程， “体验”是幼儿加深理解和迁移运用的基础和桥梁，反思在引发幼儿与环境互动和与自我互动的过程中产生对事物的概念化认识并逐步形成抽象思维能力，对幼儿学习经验的内化发挥着“催化”的作用。

（三）生成学习理论

生成学习理论是美国教育心理学家维特罗克提出的一种学习理论，其核心观点是“学习是一种生成过程”[12]。生成过程一般包括对信息的注意和知觉、主动建构、意义生成三个阶段。生成学习理论认为，学习活动包括了动机、注意、生成过程和创造过程四个要素，动机是学习者积极的态度和情绪状态，注意是在学习情境中有意识的选择知觉对象并提取相关的知识经验。生成过程是学习的核心，学习者通过生成建构获得对学习对象的深层次理解，而创造伴随着生成，包括反思、抽象等一系列思维过程。

生成学习重视“学生形成自己的理解”和“个人消化的学习”[13]，是一种通过理解来学习，并最终得到有意义结果的学习。梅耶等总结了生成学习的“SOI模型”[14]，指出“生成”要经过对信息的选择、组织和整合三种认知加工过程，最终才能形成融汇贯通的知识并存储在长时记忆中用于解决实际问题。生成学习的教学设计以促进学习者的认知加工为目标，围绕促进选择、促进组织和促进整合三个方面展开。生成学习的重要意义在于揭示了有效的学习不仅由学习内容决定，还取决于学习者学习时的认知加工过程，也就是说只有当学习者积极主动地对学习内容进行个性化的加工和建构时，学习中的理解才会发生。

虽然三种学习理论从不同角度诠释了学习及影响因素，但核心共同点是都强调了学习者在情境中的主动建构，学习情境为建构提供了背景和条件，影响着学习者建构的动机、投入和持续性。此外，学习理论还强调了建构需要与学习对象发生深度互动，这种深度互动是从体验到经验，从具体到抽象、从内化到运用的过程。近年来，学习科学重视“学习环境设计”和“理解性学习”研究，指出适宜的学习环境对学习者的动机和认知投入有显著影响，有助于学习者深刻理解概念和知识。因此，为了支持幼儿在SIEM学习中的“建构”和“互动”，需要通过有效的活动设计引导幼儿与问题隋境的深度互动，引导幼儿在对有意义的学习任务的探究中获得深刻理解。

四、基于深度学习的幼儿STEM教育活动构建

由于深度学习与幼儿STEM活动具有内在的本质联系，因此在STEM教育活动中教师要以幼儿的经验为核心，以引发、促进、实现幼儿的深度学习为主要路径，将深度学习贯穿于SIEM活动的全过程。

（一）幼儿深度学习的过程模型

学习理论为理解深度学习提供了完整的理论框架和基础，但还有必要进一步探讨幼儿深度学习的发生发展过程，这是建构SIEM教育活动的重要基础。

不少学者从发生机制的角度对深度学习过程进行了研究，比格斯（Biggs）认为，深度学习需要学习背景作为引发的起始条件，深度学习的过程是学习者对各种方法的掌握、运用，结果则是获得深层意义理解的产出和效果。杜建梅等在对学习过程分析的基础上，从学习交互的角度提出了远程教育的深层学习框架[15]。该框架认为学习过程中各种要素的整合程度产生了不同的学习，学习过程的初级整合是对知识的表面理解;次级整合是通过练习获得的技能发展，第三层次的整合是对知识的深入理解以及创造性的认知、运用的能力。只有第三层次的整合学习才是深度学习的状态，而从表层理解上升为深层学习的关键在于获得策略和方法支持。张立国通过对布鲁姆的学习认知目标分类学和加涅教学模型的研究提出了深度学习的过程模型[16]。该模型对学习者已有知识经验的激活、新知识经验的个体建构和运用、元认知的反省调控三个关键要素及其相关关系进行了深入阐释，增进了对深度学习的学习过程及其结果的认识。

在学习理论并借鉴深度学习过程已有研究成果的基础上，根据3-6岁幼儿的发展水平和学习特点，笔者提出幼儿深度学习发展的—般过程（如图1所示）。

幼儿深度学习一般过程的建构基于两条基本的线索，一是问题探究，即幼儿在情境中对问题的好奇、感知、探究构成了幼儿深度学习的基本过程，这是可见、可观察、可评价的“明线”，另一条是幼儿经验的扩展、整合和建构，这是幼儿在问题解决过程中发展的“暗线”，这两条线索相互交织影响，共同呈现了幼儿在深度学习中经验的变化。该模型主要由三个模块构成。

第一个模块是“平等友爱的学习氛围”，强调要转变高结构高控制性的学习文化，营造尊重好奇、鼓励探究，让幼儿有安全感的学习氛围，具体包括学习背景和问题情境两个环节。学习背景是幼儿成长的生活和环境，构成了幼儿的经验基础，问题情境来源于幼儿的学习背景并最大限度地与幼儿生活经验产生联系。

第二个模块是深度学习的过程，包括感知与激活、注意与联系、扩展与整合、反思与重构四个步骤。作为刺激物呈现的情境会引发幼儿强烈的好奇心，幼儿通过看一看、摸一摸等多种感官获得对情境的感知体验，这种感知体验会激活幼儿已有的生活经验并对学习对象产生的学习兴趣和动机。如果学习动机没有维持，幼儿的兴趣很快就会消退，因此要引导幼儿从情境感知转向注意情境问题，这促使幼儿在明确问题的同时将先期激活的经验与问题联结，这是幼儿运用自己的经验发现问题、分析问题和学习热情持续发展的过程，为后续环节的学习提供了重要的情感和动机支持。第三个步骤是扩展和整合，幼儿在问题解决中通过探究发现获取新经验，新旧经验相互联系、互相影响并最终与原有认知结构整合，获得新的经验和理解。以问题为核心的高质量探究是实现整合的关键，在探究中幼儿感受到了事物的性质特点、发现了材料操作和方法使用的结果，从而加深了对问题的认识。深度学习重视反思在学习中的重要作用，强调通过反思促进学习者与学习内容的深度互动，实现元认知和高阶思维能力的发展。因此要通过开放式问题引导幼儿边探究边反思，让幼儿从多个角度回顾、思考探索的过程和解决问题的尝试，完成经验的意义建构和认知结构的“重装”。

第三个模块是实践检验，这是幼儿将新经验实际运用的验证过程。在熟悉情境中对简单问题和任务的处理表现为迁移，但熟悉的问题情境会让幼儿产生情境绑定学习（Situated Learning），因此还要创设陌生情境中的复杂问题，用于检验幼儿的变式思维、学习策略、操作技能、学习品质等方面的发展情况。需要说明的是，幼儿深度学习过程模型中的各个环节不是單向发展的递进关系，而是一个持续相互影响和作用的动态过程。

（二）基于深度学习的幼儿STEM教育活动的构建

目前STEM教育在幼儿园实施的活动模式主要有三种：一是主题教学模式，将一个STEM大主题分为科学、技术、工程和数学四个小主题开展活动，主题教学并不以问题解决为导向，四个主题的关系是并列的网状结构，缺乏内在经验的联系和统整;二是工程教学模式，即以工程设计的基本流程为依据组织活动，如美国波士顿科学博物馆开发的 “工程是基础”（Engineering is Elementary，EIE）项目将幼儿的工程设计总结为“提问、想象、计划、创造、改进”五个环节[17]。教师往往将工程教学模式的重点聚焦于设计和建模环节，对幼儿前期探究的经验准备不够充分，过多关注环节的完成，出现将STEM活动简单化、模式化的倾向;三是项目教学（Project Approach）模式，项目教学因“针对幼儿感兴趣的问题，为发现答案而进行深入探究”[18]的理念契合STEM活动的教育价值而被广泛采用，STEM活动按项目教学的流程分为“开始项目一发展项目一结束项目”三阶段，但教师在活动中常因为难以把握项目教学中“探究”和STEM活动“整合”的关系而影响了幼儿学习目标的达成。

虽然以上三种教学模式为STEM活动提供了实践路径，但教学模式的真实有效还取决于与学习内容和幼儿学习特征的有机融合。因此，幼儿STEM教学活动的设计要基于STEM教育的核心目标，回归幼儿在STEM活动中学习的本体价值和本质特征，以幼儿的深度学习为逻辑起点，将幼儿深度学习的过程与STEM活动开展相融合，将深度学习促进幼儿高阶思维、知识经验的迁移运用与STEM活动的跨领域整合学习相融合，将深度学习指向深度理解、对复杂问题的解决与STEM活动中科学探究和工程建造活动相融合。

基于深度学习的幼儿STEM教学活动构建需要重点关注以下三个方面：

一是STEM教育的核心内容，强调教师对内容的理解。科学、技术、工程和数学是组成STEM的四个基本领域，但在教育活动中并非平行并列的关系。科学强调通过探究获取经验和知识，技术关注“做”的方法和工具使用，工程是探究的基础上运用技术设计、建造和解决问题，数学是通过测量、计算解决科学、工程、技术使用中的具体问题。因此，幼儿的STEM教育活动要充分发挥“探究”丰富、拓展幼儿经验的关键作用，STEM教育的核心内容应聚焦生命科学、物质科学、环境与空间科学等适宜幼儿探究的领域，具体的领域主题要来源于幼儿的真实生活。教师应围绕核心内容展开学习教研，掌握不同领域内容的本质特征、关键概念、核心知识以及对幼儿发展的教育价值并将其与幼儿的经验发展进行链接，即教师要对STEM教育的核心内容进行“先行研究”和“先行理解”。

二是STEM教育的关键环节，强调幼儿对经验的整合。工程设计活动是幼儿整合科学、技术和数学经验进行迁移运用和问题解决的中心环节，也是幼儿整合学习的关键，因此要特别重视工程活动学习任务的设计。教师要设置有难度梯次的任务帮幼儿逐步实现知识经验的迁移，按照先良构后劣构、先简单后复杂的顺序呈现挑战，从情境的创设、材料的多样性、工具的选择投放等多方面支持幼儿在工程活动中的设计、建模、测试、反思和优化，帮助幼儿在现实问题的解决中体验并形成工程思维，进一步加深对科学、技术和数学经验的认识和理解。

三是STEM教育中的幼儿理解，强调对幼儿STEM学习的特征、过程和行为表现的认识和掌握。理解和掌握幼儿的学习是教学设计的基础，教师需要了解幼儿学习STEM的生活背景、经验基础、前概念和迷思概念，明确幼儿在探究关键概念及其发展的关键经验，清楚幼儿在STEM学习中的重点和难点。还需要研究幼儿经验整合的过程和方法，根据幼儿学习的不同发展水平提供有效的策略支持，有意识地通过方法支架将幼儿的学习引向深入，如“观察”“比较”“分析”是三种不同的方法，在幼儿通过“观察”感知了事物的特征后，教师就要及时引导幼儿用“比较”发现事物特征的差异，并运用“分析”进一步思考差异产生的原因。

基于以上分析，根据幼儿深度学习的一般过程、STEM教育的目标和内容特征，在借鉴工程教学和项目教学模式的基础上，笔者从深度学习的角度对幼儿SIEM教育活动进行了设计和构建，如图2所示。

基于深度学习的幼兒STEM教育活动需要从教师的支架作用、幼儿的学习活动、幼儿园提供的学习资源三个层面整体思考，教师层、学习层和资源层围绕“问题解决”和“经验发展”两条基本线索，以幼儿深度学习的发生发展过程为核心互相作用和影响，共同构成支持幼儿STEM学习的互动系统。

教师支架对幼儿的深度学习和STEM学习目标的达成发挥着关键作用，这集中体现在先行研究、高质量互动和反馈评价三个方面。先行研究指向学习内容和幼儿理解，即教师对即将开展STEM主题涉及的教育价值、核心知识、关键概念进行研究和掌握，以便于为幼儿在探究过程中经验的概念化提供支持，如在开展“桥”的STEM活动前，教师需要对桥的种类、作用、结构、跨度、长度、材料及相关性等核心知识进行研究，同时教师还要熟悉该主题内容在幼儿生活中的场景，分析幼儿已有的知识经验，确定幼儿的经验发展目标并预设幼儿在探究中的重点、难点和可能需要支架的环节。教师先行研究的程度往往决定了幼儿探究和理解的深度，如教师在先行研究中忽略了桥的类型、结构与环境之间的关系，就难以引导幼儿在探究中关注环境、地势、水位等要素的影响，设计和建造就会脱离真实环境变得“单一”和“孤立”。笔者在调研中发现，教师往往忽视先行研究的重要性，这应引起关注和重视。同时，高质量互动和评价反馈也是教师发挥支架作用的重要环节，两者贯穿于幼儿STEM学习的全过程。高质量互动主要表现为教师主动地与幼儿建立联系，关注幼儿的学习过程和行为表现，能分析和判断情境中幼儿的需求并通过开放性应答、积极鼓励等策略拓展幼儿的学习。反馈评价包括过程性评价、总结性评价和即时反馈，其核心是教师要掌握幼儿的学习状态和经验变化并有针对性地提供支架。过程和总结性评价要求教师在明确幼儿学习目标的基础上运用作品抽样、聚焦观察等多种方式分析幼儿的深度学习情况和经验发展水平。同时随着STEM活动的深入，教师通过即时反馈不断促进幼儿积极思考，引导幼儿向迁移运用和问题解决迈进。

学习层是幼儿经历STEM学习的完整过程，也是幼儿的学习经验由浅到深、层层推进的过程，具体包括启动准备、调查探究、设计建造、延伸应用四个阶段。作为STEM活动的起始阶段，启动准备要通过问题情境的设计和呈现激活幼儿的兴趣、好奇心，引发幼儿的注意和已有经验的联系。教师要引导幼儿在交流中充分展现问题和已有的知识经验，教师收集问题、和幼儿制作“问题墙”和“问题网”并共同讨论确定“最想研究的问题”，同时教师要分析幼儿“已经知道了什么”，即确定幼儿的经验起点和下一阶段探究的重点。 “调查探究”是幼儿围绕问题深入研究、加深理解和扩展经验的过程，对设计建造有着直接影响。这一阶段主要引导幼儿通过科学探究的方法复演科学家探索、发现和认识的过程。在调查探究的过程中，教师需要及时掌握幼儿关键经验和关键概念的探究水平，判断幼儿新经验的发展是否充分，能否支持下一阶段的工程建造学习。 “设计建造”是幼儿整合性学习的核心阶段，幼儿需要将调查探究获得的新经验和对问题的整体理解在工程建造中迁移运用，检验问题解决的效果。 “初步设计—模型制作一测试验证—讨论反思—再次设计—验证优化”的环节体现了工程设计迭代性的本质特征，并且为幼儿形成可能的最佳问题解决方案提供了路径，幼儿在遵循设计过程进行尝试建造时逐步形成解决问题的能力和逻辑，并最终形成宝贵的思维品质。 “延伸应用”阶段是让幼儿在新的问题情境中重复运用科学探究和工程设计的流程方法探究和解决问题。如在完成“港珠澳大桥”的STEM设计建造后引导幼儿探究人行天桥、铁路桥等其他类型的桥，进一步丰富和巩固幼儿的学习经验，此外还要引导幼儿逐步认识到“桥”的设计建造本质是人类应对交通障碍的一套解决方案，为幼儿创设涉及交通障碍的复杂问题情境，鼓励幼儿继续积极探究、尝试解决。

学习资源作为有效的学习辅助工具，对幼儿在STEM活动中的深度学习具有重要影响。学习资源主要在知识、工具和策略三个方面发挥作用，具体表现为设置科学探究、工程设计和创意表达三个以功能区分的空间，各空间集中呈现STEM各领域要素，提供工具、材料、模型供幼儿感知、体验和操作。如幼儿在设计建造完成后为展示成果可以在创意表达中心进行故事创编、戏剧表演、布展设计、舞台搭建等一系列延伸活动，该空间要围绕创意和表达提供丰富的艺术元素和读写环境，将幼儿的STEM学习经验进一步向STEAM（STEM+艺术）和STREAM（STEM+艺术+读写）延伸。

五、指向深度学习的幼儿STEM活动实施建议

从复杂理论的视角看，幼儿的STEM活动实质上是一个由多成员、多变量、多维度、复杂关系和复杂耦合构成的复杂学习系统[19]。在这个学习系统中，虽然时间、空间、学习背景、学习内容、个体特征等各要素等都在对幼儿的学习发生影响，但教师的作用和价值在于提供高质量的支架促进幼儿的深度学习。因此，教师的“深度教学”对幼儿的深度学习和STEM教育目标的实现发挥着关键作用，根据笔者在调研中发现的问题，提出以下建议供教学工作者参考。

从关注“如何教”转向关注幼儿“如何学”。STEM活动的整合性特征要求充分尊重和发挥幼儿学习的主体性和主动性，强调幼儿在学习过程中的高度参与和高度投入，因此教师要把幼儿“学”的逻辑作为活动设计和组织的基本依据，在进行STEM活动的设计时必须考虑幼儿学习的过程和方法。教师要围绕幼儿的深度学习如何发生、如何维持和发展、如何产生有意义的结果等核心问题思考STEM活动的目标设计、问题情境、调查探究和设计建造，把科学、技术、工程、数学等领域对幼儿发展的独特价值与深度学习指向高阶思维和迁移运用能力的目标有效融合。

重视对幼儿STEM学习任务的整体思考和设计。深度学习认为知识经验必须在一个整体的知识框架中才易于理解和提取，而产生碎片化、零散和孤立的知识经验的学习是无效或低效的学习。在STEM教育活动中，教师需要从幼儿经验发展的整体性、学习内容的整体性和教师支架的整体性三个角度对STEM的学习目标和任务进行设计和考虑，支持幼儿在问题探究和迁移运用中形成组织化、体系化、概念化的整体性经验。教师要特别重视多维表征对幼儿整体性经验建构的重要作用，要引导幼儿通过肢体手势、实物、绘画、口头和书面语言等多种表征方式在记录问题、制定计划、讨论交流、设计修正、成果展示等环节表达对研究问题的认识和经验，帮助幼儿从具体表征逐步过渡到抽象表征，形成对学习主题的整体理解。

运用学习科学的教学策略支持幼儿在STEM活动中的深度学习。学习科学经过对人类学习的科学知识和最新研究成果的系统梳理，总结出促进有效学习最重要的三项教学策略：教师必须抽取学生的前拥理解（前概念）并提供建构或挑战;教师必须在深度研究的基础上有深度地进行教学;教师必须在课程中关注和重视元认知的教学[20]。在STEM活动中，这三项教学策略的有效运用对促进幼儿的深度学习极具价值：首先，教师必须在学习情境中充分暴露并激活幼儿已有的知识经验，在掌握幼儿已有经验的基础上确定幼儿的学习内容和发展目标，这是确定幼儿的学习起点，成为有“准备”的教师的前提;其次，教师必须要确定STEM主题学习内容中的关键概念和关键经验，通过对关键概念的深度探究，帮助幼儿在主题的概念框架情境中理解事实、建构经验、迁移运用。最后，教师要有意識地通过交流分享、总结讨论等方式培养幼儿反思、计划和记录的的能力，帮助幼儿逐步学会有意识地回顾自己的学习过程和行为，并最终形成终身受益的思维品质和习惯。

六、结语

“深度学习”既是实现STEM教育目标的条件和保障，其本身也是STEM教育内在价值的重要体现。 “深度学习”有助于我们进一步厘清STEM教育活动强调“探究”、 “整合”、 “迁移”的本质和意义，从幼儿学习的过程、行为、方式等多个角度思考STEM教育的目标设计和各个环节活动的组织开展，还有助于教育者进一步从高阶思维、经验迁移和问题解决的角度明确幼儿在STEM活动中学习和发展的重点。本研究探讨STEM教育和深度学习内在联系的基础上提出了幼儿深度学习的过程模型并对幼儿STEM教育活动的实施开展进行了初步的构建。这项研究还需要大量实践案例的丰富和完善，下一步将通过循证研究进行检验和验证。

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作者简介：

雷有光：讲师，博士，研究方向为幼儿学习与发展、幼儿科学教育、早期STEM教育、幼儿园课程开发。

史大胜：教授，博士生导师，研究方向为民族幼儿教育、比较学前教育。

陈雅川：副教授，博士，研究方向为比较学前教育学、幼儿园教师专业发展。

陈敏敏：幼儿园高级教师，研究方向为早期STEM教育、幼儿园课程建设。