幼儿园STEM课程设计与实践

谭伟红 肖化

STEM教育是指科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）多门学科交叉融合的教育。STEM教育于上世纪八十年代起源于美国。目前，在美国及欧洲发达国家已上升为国家人才培养发展战略。2018年美国联邦政府推出了“北极星计划”《制定成功课程：美国STEM教育战略》，愿景是让所有的美国公民都将终身受益于高质量的STEM教育。[1]近几年我国的STEM教育也得到了高度重视和蓬勃发展。《中国STEM教育白皮书》指出，STEM教育不仅仅是培养科学、技术、工程等方面的人才，同时也是让每个公民都具有STEM素养，能够适应未来社会的发展。[2]幼儿园教育是基础教育的重要组成部分，学前儿童早期STEM教育已经成为国际学前教育发展的重要趋势。美国早期儿童STEM工作组发布的《早期STEM教育不容小觑：为所有幼儿提供高质量STEM学习经验》指出，高质量的STEM教育能促进幼儿批判性思维、动手技能、解决问题能力发展。而这些跨学科能力的发展也能够支持儿童后续的学习成功。[3]

一、我国幼儿园STEM教育的现状及问题

目前STEM教育理念已在我国中小学获广泛认可，已经开展了一些 STEM 教育的研究、实践和探索。[4]但STEM教育在我国幼儿园尚属于起步阶段，主要存在以下几个方面的问题：

1. 对学前STEM教育的必要性和可行性认识不足

有些幼儿园教师没有意识到开展学前STEM教育的必要性，也有一些教师认为学前儿童并不具备学习STEM的能力。

2. 对STEM教育存在认知上的误区

有些幼儿园将科学教育与STEM教育混为一谈，误以为科学教育就是STEM教育，也有些幼儿园把STEM教育片面地理解成机器人教育。

3. 缺乏贯穿整个学年段的课程体系

比较规范和有条件的幼儿园都有较完整的科学教育课程体系，基本上可贯穿不同的学年段，但幼儿园STEM教育的完整课程体系尚未形成。

二、幼儿园STEM课程设计

幼儿园STEM教育可以说是STEM的启蒙教育，它融合科学的知识、工程的思想、技术的技能和数学的思维来解决简单的实际问题，让儿童以STEM的视角认识多姿多彩的现实世界。

1. 教育目标

激发儿童对科学和工程技术的兴趣和热情，培养儿童具备终身学习的理念，为成为具有STEM素养的合格公民打下基础。

STEM素养包括探究素养、科学素养、工程和技术素养、数学素养、数字素养等五个方面。

探究素养：初步具备针对事物提出问题和质疑的能力，以及运用理性方法处理和解决实际问题的能力。

科学素养：初步具备基本的理性思维和观察、假设、验证、推论的科学实验能力;初步了解物质科学、生命科学、地球与宇宙科学的基本属性、现象、特征和运动规律。

工程和技术素养：初步具备基本的系统思维，以及根据任务，运用科学知识，把构思变为现实的技术能力，并初步了解和掌握基本的实验操作技能和操作方法。

数学素养：初步具备基本的逻辑思维、数字、形状和空间概念。

数字素养：初步具备使用基本数字设备和数据解决问题的能力。

2. 课程设计原则

要包含S、T、E、M四个要素;要引导儿童在实验过程中了解科学知识、原理及其在工程实践中的应用;要注重儿童技能和方法的掌握;要以问题解决为核心，方法多样，成果多元。

3. 课程设计依据

STEM课程与科学课程的知识内容具有高度相关性，幼儿园STEM课程的设计主要以科学课程标准为参考，主要依据中国《幼儿园教育指导纲要》（科学领域）、《3-6歲儿童学习与发展指南》（科学领域）、美国《新一代科学教育标准》（Next Generation Science Standards： For States， By States）（幼儿园）（2013版）。

4. 课程内容

STEM课程中的科学（S）涉及物质科学、生命科学和地球与宇宙科学三大领域;技术（T）包含简单工具的使用、基本实验方法的了解和基本技能的掌握;工程（E）包含根据任务选择材料、设计方案、完成制作、进行检验、评价与反馈等;数学（M）包含简单分类、排序、量的比较、认识空间方位等。

5. 课程设计

STEM课程以项目的形式体现，每个项目设计为四个环节，即问题启发、体验实验、讨论交流、创意实验。

问题启发：通过音频、视频、图片等吸引儿童的注意力，从而引入主题，提出问题，引导他们开始STEM学习之旅。

体验实验：帮助儿童了解或学习这个项目或者解决这个问题所需要的科学知识，以及学习基本的实验方法和操作技能。在体验实验中，儿童在教师的指导下逐步完成实验探究，在实验过程中加深对知识的理解。体验实验与手工课有本质的区别，注重培养儿童的实践动手能力，为进入解决实际问题的创意实验环节打下基础。

讨论交流：让儿童就前面所学习的知识、实验过程和结果进行讨论，以加深对知识的理解并拓展自己的思维。这部分体现STEM教育的多元主体参与性，培养儿童的科技语言的表达能力。

创意实验：STEM项目的核心部分，引导儿童针对要解决的问题，利用已学的科学知识，选择合适的实验材料，通过工程技术完成作品。

三、STEM课程设计实例

以《启迪智慧的STEM课程（幼儿园）》中的“认识液体”项目为例。[5]

1. 项目说明

该项目以认识液体为主题，从液体与生活密切相关的情境开始，让儿童通过感官感知并且描述液体的特征，认识到液体对于我们生活的重要性。体验实验环节让儿童了解水的流动性及溶解性等特性。创意实验环节以解决实际问题为导向，使儿童能够利用液体的流动性、溶解性以及液体从高往低流等知识，围绕浇灌花园这个问题，从工程上进行浇灌装置的选材、设计、制作和检验。

2. 课程知识目标

S：知道液体是没有固定形状，可以流动的物质，它的形状取决于装它的容器的形状;了解液体的流动原理是液体两端的位置具有高度差;认识液体可以溶解某些固体。

T：了解实验的基本操作和方法，会使用工具并利用合适的材料来完成装置的制作。

E：会设计和构建一个能用山顶水池的水浇灌花园的装置。

M：对花园和山顶的距离有基本了解后，会选取灌溉渠道的长度。

3. 项目设计

问题启发：通过相关图片和视频吸引儿童的注意力，引入液体的主题，提出有关液体的问题，开始STEM探索之旅。

体验实验让儿童通过动手实验了解液体的形状、流动性及溶解性等。

讨论交流：让儿童通过小组讨论和交流巩固有关液体的相关知识。

创意实验：通过设置一个具体的情境，要求儿童能利用所学的液体相关知识来解决实际问题（见下页图1）。

儿童针对任务要求，根据所提供的材料，在设计环节把自己想要制作的装置以图画的形式呈现出来。设计完成后，儿童开始制作完成灌溉装置，并对装置进行检验。检验存在问题时，重新进行设计和制作。经过不断改进，儿童最终成功完成制作，并通过相互交流和评价进一步掌握了相关知识。

幼儿园STEM课程的设计对推进幼儿园STEM教育的开展起着举足轻重的作用。幼儿园STEM课程设计中项目的选取十分重要，项目的内容应涉及物质科学、生命科学、地球与宇宙三大领域，其中的科学知识应符合该学龄段儿童的认知发展水平。项目要以解决简单问题作为主导来进行科学知识、工程设计、技术操作以及数学概念等的学习和实践，以达到STEM启蒙教育的目的，进而从小培养儿童的STEM素养。

参考文献：

[1]The committee on STEM education. Charting A Course For Success： Americas Strategy For STEM Education [EB/OL]. https：//www. whitehouse.gov/wp-content/uploads/2018/12/STEM-Education-Strategic-Plan-2018.pdf， 2019-01-10.

[2]田慧生，王素，曹培杰，康建朝，等. 中國STEM教育白皮书[R]. 北京：中国教育科学研究院STEM教育研究中心，2017.

[3]Early childhood STEM working group. Early STEM Matters： Providing High-Quality STEM Experiences for All Young Learners[R]. Uchicago， 2017.

[4]中国STEM教育2029行动计划课题组. 我国中小学STEM教育现状的调研与分析——基于STEM教育大型调研的主要发现与核心结论[J]. 中小学数字化教学，2019，（10）.

[5]肖化. 启迪智慧的STEM课程（幼儿园）[M]. 济南：明天出版社，2019.

注：本文系2018 年度教育部人文社会科学研究规划基金项目“基于学习进阶的小学STEM 课程分层整合模式研究”（项目编号： 18YJA880096）研究成果之一。