幼儿园开展STEM教育的教学模式建构及实践路径分析

余成艳

(汕尾职业技术学院，广东汕尾，516600)

一、幼儿园STEM教育的内涵及其实施的意义

(一)幼儿园STEM教育的内涵

STEM是科学(science)、技术(technology)、工程(engineering)、数学(mathematics)四个英语单词首字母的缩写。科学是基础，是一门认识世界的学问，科学家观察自然，针对自然现象提出问题，并通过实验来探索自然，科学家用实验结果来帮助人们认识世界。技术是手段，技术无处不在，反映了人们如何改变世界以满足自身的需求。工程是目的，工程旨在运用科学来解决日常生活中的实际问题，工程师寻求满足人类需求的方法，并将科学知识应用到技术的开发和改进中。数学是工具，它能帮助人们更准确地思考和行动，数学被广泛应用到科学技术和工程中。

STEM教育最初关注高等教育，逐步下移至中小学教育和幼儿园教育。不同的专家学者对幼儿园STEM教育有着不同的表述方式，本研究主要采用莎莉·穆莫对幼儿园STEM教育的解释，即儿童早期STEM教育应该关注那些对儿童重要、有趣、有意义的材料、情境和经验，以科学和数学为内容核心，同时融合工程和技术，让儿童在问题解决的过程中体验科学探究的乐趣，建构STEM概念并将其迁移到新的问题情境中以解决实际问题，最终理解STEM与日常生活的联系。[1]由此概念出发，幼儿园STEM教育具有如下特征：

第一，聚焦真实问题。学以致用才是STEM的重要任务，幼儿园STEM教育所关注的问题大都来自幼儿日常生活所发生的或者说幼儿在游戏的过程中所产生的真实问题。第二，创设必要的环境是必不可少的。环境包括物质环境和心理环境。心理环境是尤为重要的，教师要创设一个宽松融洽的心理环境。在幼儿阶段，教师要关注抽象概念，让抽象的概念转化为可操作、可探究的具体事实，这就需要“环境STEM化”。“STEM化”的环境可以让幼儿沉浸在探索、操作、游戏中，因此幼儿园需要创设安全、健康且丰富的STEM教育环境。幼儿园可以在不同的区角投放不同的材料和工具供幼儿探索、设计与制作。例如，常用的剪刀、美工刀、双面胶等，不常用的放大镜、显微镜、钳子、扳手、榔头等。幼儿园也可提供测量的工具，如量杯、天平、尺子等，帮助幼儿了解、探索对象的长度、数量、形状等。

(二)幼儿园实施STEM教育的意义

STEM教育是为未知而教，为未来而学。STEM教育面对的是未来，未来是人工智能大力发展的社会，人才是未来全球竞争力的关键。幼儿将成为未来的公民，面对未来的种种不确定因素，STEM教育不但可以激发个人对STEM学科潜在的学习兴趣，而且对发展个人的终身学习能力有着积极的影响。STEM教育可以培养幼儿批判思考、问题解决、创造与创新、沟通、合作的能力，这些是未来人才所需具备的能力，这些能力是在未来社会中生存与胜出的利器，因此STEM教育是一种非常重要的应对未来社会发展的方式。

幼儿天生好奇，他们不断地探索周围世界，幼儿时期正是人的大脑发育的关键期，实施以探究精神和方法为主的STEM教育适合幼儿的发展。STEM教育不仅符合幼儿的认知发展规律，还有利于幼儿获得完整的知识经验。《3～6岁儿童学习与发展指南》将幼儿园课程分为五个领域，科学领域主要包括科学子领域和数学子领域。科学子领域以探究为核心，数学子领域以解决问题为核心。相比较而言，技术和工程在我国幼儿园课程中比较薄弱。幼儿园STEM教育属于整合教育，不再将重点放在某个特定学科，或者过于关注学科界限，而是强调利用科学、技术、工程、数学学科相互关联的知识解决问题，实现跨学科学习，以从多学科知识综合运用的角度提高幼儿解决实际问题的能力为教学目标，让幼儿从小树立STEM意识。[2]

二、幼儿园STEM教育的教学模式建构

5E教学模式是目前在学校中实施STEM教育的一种教学模式，该模式主要包括五个步骤，即参与、探索、解释、阐释或延伸、评估。在参与阶段，教师会提供一个幼儿感兴趣的项目，激发幼儿参与的兴趣，引导幼儿发现问题，并让幼儿试着去讲述他们的方法。探索是指幼儿根据自己所想的方案去思考、搜集、交流信息。解释是指幼儿对自己的发现进行澄清，并与小组成员进行信息分享。阐释和延伸是指小组成员彼此交流过后，需要修改原有的方案，从而优化方案，进行进一步的探索。因此，探索、解释、阐释和延伸能够培养幼儿分析问题的能力。评估贯穿于整个教学过程中，既对探究的过程进行评价，也对探究的结果进行评价。[3]

根据STEM教育的5E教学模式，笔者设计了面向幼儿园的STEM教育基本教学流程：明确问题和任务—讨论问题，进行调查—提出多种解决方法、评估并选择最优解决方法—分工合作制作模型，探索模型中的科学、数学等内容—改进模型—展示总结。如图1所示。

图1 幼儿园STEM教育的实施流程[4]

第一步：明确问题，引发幼儿思考。根据STEM教育的理念拟定问题，让幼儿根据问题思考任务以及后续的活动。

第二步：团体讨论，调查分析。教师呈现各种建筑物的图片并组织幼儿实地考察各种建筑物，通过欣赏成品建筑物，进一步让幼儿对建筑的功能、构造和所需材料有进一步的了解，拓展幼儿的前期知识经验。

第一步与第二步属于5E教学模式的参与阶段。

第三步：设计制订步骤。这一步不仅仅是简单的图纸设计的过程，它可以帮助幼儿理清自己的设计思路，引导幼儿真正理解这是一个系统的工程，这样的一个工程涉及方方面面，它强调的是一种系统的分析思维，需要在设计过程中有目的、有计划地选择合适的材料进行创作，需要分析、思考如何运用各种工具解决问题。

第四步：制作和探索实践。画好建筑物草图后，教师及时组织幼儿分享和交流，幼儿可以畅所欲言，向同伴介绍自己设计的建筑物。教师一定要鼓励幼儿结合设计图纸用语言向同伴讲述自己的想法和意图，幼儿不仅自己要明白，而且要让其他人明白。在这一过程中，幼儿要进行比较、选择、判断，从而选出最优的设计方案。对那些被淘汰的图纸，教师也可以鼓励幼儿说一说问题，让幼儿进一步了解和优化方案，培养幼儿的语言表达能力与批判性思维。[5]幼儿园STEM教育是由幼儿驱动而不是由教师驱动的。在STEM活动过程中，幼儿可能会遇到各种问题，教师不要急于告知幼儿结果，也不要把自己的想法强加于幼儿，而是要引导幼儿发现问题，向幼儿提供材料，通过恰当的提问启发幼儿思考解决问题的过程。教师需要引导幼儿带着思考和对问题的理解，联系以往的经验不断地判断、推理与预测，从失败中学习，反复设计和改进，最后解决问题。

第三步、第四步属于5E教学模式的探索和延伸阶段。

第五步和第六步：改进模型和展示总结。教师围绕着幼儿创作的作品，让幼儿自己来说一说他是怎么想到的，是如何完成任务的，在完成任务的过程中遇到了什么问题，让幼儿不断改进模型。通过分享，提升幼儿的语言表达能力和反思能力。教师在评价团队合作的成果时，需要改变原有的单一性的、以结果为评价依据的方式，不要以好坏来评价，而是要重视过程，不管幼儿创作出何种作品，教师都应该给予充分的尊重，给幼儿展示的机会和平台，提升幼儿的自我效能感。

第五步、第六步属于5E教学模式的交流阶段。

STEM教育活动的实施可以参照以上基本流程。在幼儿园按照流程实施STEM教育活动时，要想让幼儿沉浸在活动中，不断地思考、探索、创作，就要做到如下几个方面。首先，教师一定要相信幼儿拥有很强的STEM学习能力。其次，教师的参与和指导是必不可少的，教师指导的目的不是让幼儿获得一些知识经验，更重要的是能够更好地提升幼儿自主学习的意识和能力。教师和幼儿是一个学习共同体，优质互动才是关键。知识是共同建构出来的，教师也是项目的参与者，而不是全能知识的提供者。最后，教师不能呆板地使用教学流程，需要在实际的实施过程中灵活变通。因此，教师要思考STEM问题的目的和意义，幼儿如何去调查和探究，在学习过程中幼儿能获得什么样的经验，解决问题的基本方法是什么等。教师要真正关注教学中幼儿的行为、语言、表情以及动作等。

三、幼儿园STEM教育的实践路径分析

(一)注重挖掘区角活动中的STEM教育

1.整合绘本教学与STEM教育

绘本故事中待解决的问题或可运用的挑战性情境是镶嵌于故事中的、图文并茂的故事情境，使幼儿投入其中，是幼儿园STEM教育的切入点。[6]很多绘本故事包含STEM教育的特征，如一个需要解决的问题，一个有依据的、需要经常重复尝试的解决方案，发现有效的方法。绘本故事在幼儿园STEM教育中具有重要作用和价值，它能够激发幼儿的好奇心和想象力，能引发幼儿对问题的思考和探讨。例如，绘本《四只小猪》是一个蕴含着很多教育价值的故事，同时也具有STEM教育的内涵，如包含设计和制作房子的工程问题。从《四只小猪》的绘本内容可知，设计和制作房子是很好的STEM教育素材，其蕴含四门学科的固有联系：科学方面包括对不同材料属性的认识，对风力、稳定性、结构和功能的探究；技术方面包括对不同工具的使用；数学方面包括面积测量、房子的高度和长度测量以及平面与立体图形的关系。教师可以把绘本故事和STEM教育整合起来，鼓励幼儿详细地讨论故事，加深幼儿对绘本的阅读体验，为幼儿提供有意义的STEM活动体验。

2.在积木建构区开展STEM教育

积木建构是一项以工程为核心、以解决问题为导向，涉及科学、数学概念，并运用技术的STEM活动。STEM教育以基于项目的学习方式开展，幼儿需要整体考虑，动手探索，综合运用平铺、叠高、围合、架空等多种技能。[7]例如，在积木建构区，幼儿需要让他们搭建的建筑保持平衡，在探索和问题解决的过程中逐渐建构起对对称、测量等概念的理解。积木建构活动能达成的STEM教育目标如下。

根据幼儿建构游戏的发展水平，小班幼儿处于探索阶段，教师不需要专门组织STEM教育活动，教师需要提供比较丰富的积木让幼儿通过操作材料积累丰富的感性经验。感性经验越丰富越有利于幼儿理解基础概念。幼儿没有前期的经验准备，没有STEM教育思维和意识，就很难操作STEM项目。因此，从小班开始，教师可以开展一些跟STEM教育相关的积木活动，如观察认识类活动，激发幼儿的探究兴趣和欲望，让幼儿乐于观察、思考。有了前期的经验准备，幼儿逐渐形成STEM教育的思维意识和思维习惯，为以后开展更为复杂的积木活动做好准备。只有如此，才能进一步提升幼儿的思维水平、动手操作能力、合作意识、表达能力等。

表1 积木建构活动能达成的STEM教育目标[8]

(二)在户外开展STEM教育活动

STEM学习不只发生在教室内，幼儿可以随时随地有意义地参与STEM活动，幼儿探索的机会越多，就会对STEM活动越熟悉。教师需要采用多种方式将STEM学习延伸到幼儿生活的方方面面。户外环境中的自然元素是很好的探索元素，当幼儿漫步、跑跳，与自然环境中的动植物或事物互动时，可能会发现或遇到某些问题，这时教师要发挥“支架”作用，有意识地将幼儿的发现与STEM教育联系起来，向幼儿提出STEM问题，并允许幼儿深入探究，让幼儿体验、思考、解决问题，激发其探索兴趣。

例如，开展户外活动时如何运用各种自然材料搭建或装扮用于遮阳休憩的树枝小屋？如何利用大树制作可摆荡的秋千？为让鸟儿常来，如何制作可提供食物的器具？以搭建供休憩的树枝小屋为例，这是一项工程活动，在科学层面这一活动涉及稳固、平衡等原理，在数学层面涉及树枝数量、承载量、空间推理与分配等，在技术层面涉及搭建方法，如何利用工具、材料、科技产品等。幼儿可能会运用戳入、结绑等手法，运用铲子、绳子等工具，利用平板、手机等查找或记录。因此，在户外搭建小屋这一活动将科学、数学、技术等整合到了STEM活动中。[6]

为了适当地将STEM教育引入早期学习中，不管通过何种途径，教师都发挥着非常重要的作用。虽然教师不需要成为STEM教育专家，但是教师仍然需要提供支持，包括高质量、正式的前期培训和持续的专业发展。教师要放下恐惧和疑虑，开展有挑战性的STEM教育活动，发现STEM教育活动的趣味性和优势。

(三) 通过家园共育，改变家长观念

父母是幼儿的第一任教师，父母对幼儿的期望是幼儿在STEM领域取得成功的基石。然而，许多家长认为科学、数学、工程和技术是幼儿园的话题，不需要在家里开展，他们也不能通过游戏和探究发展幼儿的STEM能力。其实，生活中处处都有STEM教育的素材，在幼儿的一日生活中，如厨房缺一个放菜的置物架就是一个进行STEM教育的场景，家长可以鼓励幼儿由此进行STEM思考。通常情况下，家长缺乏支持幼儿进行早期STEM教育的知识和信心，通过家园合作，教师需要鼓励家长参与STEM活动，帮助家长树立信心并使家长期待和支持幼儿园提供高质量的STEM教育。[9]

教师要引导家长了解自己在STEM教育中的角色，让家长认识到自己也发挥着重要的作用，并为家长提供适合幼儿在家学习STEM教育活动的主题和材料，并建议家长关注、观察日常生活中哪些活动渗透着STEM教育因素。

例如，在海边玩沙、玩水的过程中，幼儿会运用各种工具，认识沙的属性，用沙创造出各种各样的城堡或者创建引水工程，幼儿充满兴趣地在沙中开沟，这就是很好地进行STEM教育的情境。家长要意识到，开展STEM教育，家长不能简单让幼儿自由地玩、自由地探索，而是自己要参与其中并适当地指导，家长的有效指导有利于幼儿对碎片化的经验进行整合，从而更好地促进幼儿形成自我反思能力，体会STEM的这些要素是如何蕴含在活动中的。