基于STEM教育理念的幼儿园科学教育的反思与建构

郝明晶

(东北师范大学教育学部，吉林长春，130024)

20世纪80年代以来，美国为了继续保证其经济上的领先地位，率先提出科学、技术、工程、数学(STEM)发展战略。1986年，美国国家科学委员会发表《本科的科学、数学和工程教育》，该报告首次提出“科学、数学、工程和技术教育的纲领性建议”，被认为是STEM教育的开端和里程碑。[1]此后，STEM教育也因其培养综合型和创造性人才而在世界各地广泛传播。我国教育部2016年颁布《教育信息化“十三五”规划》，在其中明确表示应积极探索信息技术在众创空间、跨学科学习(STEM)教育、创客教育等新模式中的应用，这标志着STEM教育正式在我国教育文件中被提及并纳入到实践领域之中。

一、STEM教育的内涵、特征与常见模式

STEM教育由科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)组成，是这四个领域的综合性课程。STEM注重四门学科之间的有效融合而并非简单的叠加，四门学科的教学必须紧密相连，以整合的教学方式培养学生掌握知识和技能，并能进行灵活迁移应用解决真实世界的问题。[2]STEM教育具有以下的特征：

(一)跨学科性

跨学科性是STEM教育的首要特征。跨学科就是有意识地去参与并整合多个学术领域和多种学习方法来研究某个核心问题或项目。不同于传统教育将各门学科与知识分离，STEM教育强调科学、技术、工程、数学四门学科的有效结合。相关研究者提出一个经典模型用来解释STEM教育的跨学科性与整合性，该模型一共分为五层[3]：第一层主要是具体的课程，指的是“S、T、E、M”所代表的科学、技术、工程和数学等学科下的具体分科课程；第二层是特定的学科层，强调具体四门学科之间的内在联系；第三层是学科融合层，在四门学科充分整合的基础上加入了新的艺术学科；第四层和第五层都注重的是学科知识与实际生活的整合，将STEM素养整合，解决实际生活中的问题。[4]STEM教育的跨学科性非常强调整合性，强调以一种整合性的思维来看待现实生活中的各种真实问题，注重在实际的问题情境中综合运用各种学科的知识来解决问题。

(二)真实情境性

基于真实的问题情境，以解决真实的问题为导向是STEM教育的关键特征之一。STEM教育重视学生对在生活中真实问题的解决，注重所学知识与实际生活之间的联系。STEM教育所强调的情境性并不仅仅局限在教室之中，还可能是博物馆、实验室、展览馆等。这种贴近实际生活的真实情境更容易调动学习者的学习积极性，投入到探索的环节之中，促进学习的深度思考。在STEM教育中，学生所发现的真实问题成为贯穿整个学习过程的主线，把核心问题转化为一系列的学习任务，学生通过高投入的实践探索，达到对知识的意义建构和深层次理解。[4]因此，STEM教育非常强调情境体验式的学习方式，教师要把相关知识内容转化为具体的问题，让学生置身于真实的问题情境之中。

(三)协作互动性

在新时代背景下，教育所追求的并不仅仅是认知领域内的提高，而是认知和情感领域的协同发展。STEM教育注重的是对生活中的真实问题的解决，而这类问题大多数是复杂的非良性结构问题，具有一定的难度和挑战性，需要学习者通过交流与讨论，协同合作来共同解决问题。其中，STEM教育的核心特征之一是通过协作来培养学生解决问题的能力。[5]STEM教育中所强调的协作互动并不是机械被动地小组合作，而是在问题导向的模式下，围绕问题而进行的分析与讨论、查阅资料、收集资料等过程。在整个过程中，涉及的不仅仅是学生与学生之间的合作，还有学生与教师、学生与家长之间的合作等。

(四)回归循环性

STEM教育中所强调的回归性不仅仅指的是回归到真实的问题情境之中，还体现了其循环性。STEM教育在确定要解决的问题后，在不断地分析和尝试后，仍然会回归到问题本身，而问题的难度和挑战性也是逐渐加大，整个过程体现了STEM教育的循环性。

在分析了STEM教育的内涵和特征后，将STEM教育的几种常见应用模式进行总结，分别是：验证型STEM教育应用模式，具体步骤是明确问题、设计方案、评估方案、实施方案、分析数据、分享反思；探究型STEM教育应用模式，具体步骤是发现问题、收集证据、分析数据、解释结论、分享反思；制造型STEM教育应用模式，具体步骤是情境引入、设备培训、模仿制造、知识讲解、协同改进、分享反思；创造型STEM教育应用模式，具体步骤是情境引入、创新引导、协同设计、制造验证、应用改进、分享反思。[6]

二、STEM教育理念与幼儿园科学教育

STEM教育理念自引进以来，在中小学、高中等引发了关注，掀起了新的一轮研究热潮，但学前教育内的STEM教育研究则起步较晚。在学前教育领域中，与STEM的教育理念贴合得最为密切的便是幼儿园科学教育，二者存在着相互促进的密切关系。幼儿园科学教育是指幼儿在教师的引导下，主动地进行科学探索和学习、亲身经历探索过程、感受和体验科学精神，通过与周围环境的相互作用获得有关物质世界及其关系的感性认识和经验的过程，具有启蒙性、生活性、趣味性、科学性和综合性等特点。[7]

幼儿园科学教育是落实STEM教育理念的有效途径。首先，二者的内涵不谋而合。STEM教育中的“S”代表科学教育，幼儿园所开展的科学教育也不仅局限在科学领域内容的学习，同样渗透工程、技术相关领域内的知识，注重的是幼儿科学素养的全面发展。因此，STEM教育与幼儿园科学教育在内涵方面十分贴切。其次，二者的精神理念十分贴切。无论是STEM教育还是幼儿园的科学教育，二者都重视的是幼儿探究精神、幼儿良好学习品质的培养，注重的是幼儿思维和社会性情感的全面发展。基于此，可以看出，幼儿园科学教育是实施STEM教育理念的有效载体，让STEM教育理念渗透在幼儿园的课程体系之中 。

STEM教育理念的落实能够提升幼儿园科学教育的质量。STEM教育中强调的跨学科性能够促进幼儿整合性思维的发展；强调回归真实的问题情境来激发幼儿的探究兴趣和探究动机；注重学习共同体的建立来培养幼儿在科学活动中的社会交往的发展。STEM教育理念注重探究精神和科学素养的培养，将其理念渗透在幼儿园科学教育之中，能够提高幼儿园科学教育的质量，符合新时代发展对幼儿的培养要求。因此，将STEM教育理念与幼儿园科学教育进行结合，基于STEM教育理念来重新审视当今我国幼儿园科学教育的开展，对幼儿园科学教育体系进行重新建构是必要的。

三、幼儿园科学教育的现状

随着教育改革的不断推进，学习品质成为衡量幼儿发展的新标准，在学前教育的五大领域中越来越渗透好奇心和探究能力的培养。基于此，幼儿园科学教育的比重在幼儿园课程领域中不断增加，越来越多的幼儿园逐渐开展多样化的幼儿园科学教育活动，研发独具特色的幼儿园科学教育课程体系。但是目前我国幼儿园科学教育也存在着一些弊端，这些弊端让科学教育无法最大限度地发挥对幼儿发展的促进作用。

(一)目标定位：缺乏科学素养的培养

幼儿园科学教育是科学知识教育、科学方法教育和科学精神教育的有机统一。比起科学知识和科学原理的学习，幼儿园科学教育更重要的是培养幼儿对科学知识和现象感到好奇、充满想象力的探究精神和不断尝试的品质，注重的是幼儿自我探究能力的培养。幼儿探究能力通常指的是幼儿主动自愿的参与获得知识的过程，掌握初步探索所需要的手段和方法，形成初步的科学概念和萌发出探究未知世界的一种积极态度的能力。[8]

审视当前的幼儿园科学教育，发现存在的一个普遍的问题是对于内涵的错误理解以及对培养目标的定位存在偏差。首先，对科学教育的内涵界定不清晰。幼儿园所开展的科学教育主要是原理的普及教育，是复杂的科学概念和科学原理的学习，缺少了科学素养和科学精神的渗透。其次，对科学教育的目标定位把握不准确。幼儿园认为科学教育是开展幼小衔接课程的主要载体，学习各种相关科学课本和教材，不断加强其科学教育内容的难度。在这样错误的目标定位的培养模式下，幼儿的好奇心和求知欲很难得到发展。幼儿园科学教育成为了死板的常识性教育、幼儿的动手探究能力得不到满足，幼儿的问题解决能力也得不到发展。

(二)内容来源：偏离真实生活情境

对幼儿园科学教育的内涵和目标的错误定位后所带来的便是幼儿园科学教育内容来源的单一化和死板化。[9]首先，幼儿园科学教育的内容大多数是成型的科学教材，缺少对实际生活中所遇到的感兴趣的问题和现象的学习。其次，幼儿园科学教育所开展的活动大多数是正式的集体活动，忽视了真实生活情境的有效渗透。幼儿园科学教育并不仅指正式的科学原理的学习，也并不是要安排在固定的课程时间里，在一日生活中都能够有效地渗透科学教育。例如，在植物角中教师引导幼儿掌握植物生长的原理，让幼儿通过日常生活中所接触到的感兴趣的事物来激发对科学现象和科学原理的探究等。偏离情境的科学教育内容，不仅造成了所开展的科学教育的形式单一，还很难激发起幼儿的探究欲望，幼儿的学习品质得不到发展。

(三)指导方式：过度高控的教师指导

在幼儿园的科学教育中，教师的指导并不是讲述科学原理，而是调动幼儿的好奇心和求知欲，让幼儿在主动探索中培养自主探究能力、激发幼儿的科学探索精神。在当今的幼儿园科学教育中，教师的指导方式存在一些问题。首先，教师在活动中留给幼儿自主探究的时间和空间不多。教师关注幼儿对于科学原理和科学概念的掌握，在幼儿无法准确概括出原理后，没有给幼儿独立充足的自主探究空间，就直接将答案告知于幼儿。其次，在涉及一些科学活动中的实验操作时，教师出于安全的考虑，给幼儿亲自动手操作的机会不多。教师的过于高控的指导方式，打乱了幼儿的自主探究和小组合作讨论，让幼儿体验不到科学探究中自主解决问题的乐趣。

四、STEM教育视域下幼儿园科学教育体系的重构

STEM教育强调的跨学科性、基于真实的问题情境、注重探究能力的培养等，提高了美国科学教育的质量。因此，本文从STEM的教育理念出发来对幼儿园科学教育体系进行重构，借鉴STEM教育的特征对我国幼儿园科学教育提出如下改进意见：

(一)精准目标定位：注重科学素养的培养

在幼儿园科学教育中，目标体系的定位关系到幼儿园科学教育的内涵的认识、幼儿科学教育的培养模式和组织形式。从STEM教育的视角出发，幼儿园科学教育应该注重幼儿科学素养的培养。科学素养是指在日常生活、社会事务以及个人决策中所需要的科学概念和科学方法的认识和理解，并在此基础上形成稳定的心理品质。科学素养有四个核心因素，分别是科学知识、科学方法、科学态度、科学精神。[10]

首先，凸显幼儿的整合性思维、创造性思维等高阶思维的发展。STEM教育一个显著的特征是注重整合性思维的培养，即在幼儿园科学教育中，教师引导幼儿用一种更加全域的视角来看待问题，综合以往的知识经验解决实际问题。其次，注重幼儿自主探究能力的发展。在幼儿园科学教育中，教师要给幼儿提供充足的时间和空间进行有效探究，让幼儿通过自主探究、小组合作探究等方式来促进其创造性思维、批判新思维等的发展。再次，培养幼儿的科学探索精神。在STEM教育中，强调的是通过一系列灵活多样的活动开展来培养幼儿对科学、工程、技术等活动的兴趣，发展幼儿的科学探索精神，培养勇于探究、敢于尝试创造的良好学习品质。在幼儿园科学教育中，教师应注重幼儿科学精神的培养，利用谈话交流、小组讨论等方式来鼓励幼儿进行尝试和探究，及时鼓励幼儿的探究表现，激发幼儿对科学现象的兴趣。

(二)多样内容选择：回归生活情境的处理

STEM教育的关键特征之一是回归性，强调回归真实的生活情境，注重利用生活中的真实事物开展探究活动。在幼儿园科学教育中，其教育主题的内容建构主要遵循趣味性、发展性、探究性、生活性等原则。[11]在幼儿园科学教育中，教师应该拓展思维，开启多元化的幼儿园科学教育活动，将科学教育与真实的生活情境结合在一起。

首先，教师在确定幼儿园科学教育的活动主题时，可以考虑到与幼儿生活贴近的、幼儿感兴趣的现象或事物。例如，教师可以更有效地发挥出生活中植物角的作用，让幼儿通过花朵的开放与枯萎等更加形象地理解光合作用的原理等。同时，这种来源于实际生活的主题还更能够使幼儿运用已有经验，发展经验迁移能力。其次，教师利用真实的生活情境发展幼儿的问题解决能力。STEM教育面向真实的问题情境，注重幼儿通过科学活动、项目活动等培养问题解决能力。教师在确定科学教育活动的主题时，可以灵活地渗透问题意识，让幼儿利用科学原理和科学概念来解决生活中的实际问题。

(三)适度教师指导：有效利用合作共同体

STEM教育注重学习共同体的建立，强调通过协作互动来解决实际问题。教师、家长、幼儿、社区等有效合作，建立学习合作共同体。在STEM教育中，教师的角色定位发生了转变，不再是传统的指导者，而是合作者。

在幼儿园科学教育中，教师应该转变传统的角色定位，做幼儿在科学探索活动中的合作者。首先，教师在幼儿进行科学探索时，把握好指导的尺度和时机，留给幼儿自主探究、自主思考的空间。教师不能高控整个探究活动，也不能放任幼儿自主活动，可以巧妙利用谈话、讨论等方式给幼儿适当提示。其次，教师组织幼儿建立合作小组，利用同伴间的交流和互动推进整个科学教育活动的流程。这样的合作互动方式不会让幼儿感受到压力和束缚，更加激发幼儿对活动的兴趣。

高质量的幼儿园科学教育不仅能够让幼儿掌握科学知识与科学原理，还能激发幼儿对科学探究的兴趣、发展幼儿的好奇心与创造力。STEM教育作为教育的新视角，对我国当今的幼儿园科学教育有一定的启示，应基于STEM教育理念重建幼儿园科学教育体系，正确定位幼儿园科学教育活动，丰富幼儿园科学教育活动的形式。