浅析幼儿园STEM教育的理念与实践

杨燕

近年来，我国许多幼儿园开展了STEM教育的探索，一些教师在实践过程中也产生了不少问题和困惑。比如，STEM教育和科学教育的区别是什么？STEM教育就是科技小制作或机器人编程吗？基于幼儿园的现有条件怎样开展STEM教育？笔者认为，要解决这些实践中的问题和困惑，需要我们追根溯源，从STEM教育的概念与核心理念出发进行思考和辨析。

一、STEM教育和科学教育的区别是什么？

目前，STEM教育并没有一个公认的定义。最初人们只是把STEM看作科学、技术、工程和数学这四个学科的缩略词，甚至有人直接把STEM教育等同于科学教育。美国科学教育的权威专家Johnson认为，STEM教育是以现实问题解决为导向，通过工程与相关技术设计实现数学、科学等学科知识与技能学习的有意义整合。可以说，STEM教育是以“工程”为框架的“黏合剂”，将科学、数学以及其他学科整合起来[1]。有研究者概括了STEM教育的四个特点，即综合性、合作性、趣味性和情境性[2]。

由此可见，STEM教育与我国《3-6岁儿童学习与发展指南》（以下简称《指南》）所说的科学教育相比，既有共同点，也有不同点：两者都强调与现实生活的联系、强调有意义的整合、重视活动设计的情境性和趣味性，但STEM教育的内容还包含工程和技术，而且是以工程为框架来整合科学、数学等学科，这方面是我们当前的科学教育较少涉及的，也是幼儿园STEM教育需要着力探索的方向。

二、STEM教育与科技小制作、机器人编程是何关系？

在实践中，对STEM教育的理解存在两种误区：一种是“贬低”，把STEM教育等同于科技小制作;另一种则是“抬高”，认为只有使用机器人编程等“高精尖”技术和设备的活动才算是STEM教育活动。笔者认为，这两种看法都是对STEM教育中“工程”和“技术”的理解不准确所致。

工程、技术是STEM教育的重要组成部分。其中，技术是有关“做什么”“怎样做”的方法和技巧（例如螺丝钉的用法、手机拍照的方法、运用语音搜索在线查找资料的技巧），以及相应的工具和产品（例如螺丝刀、手机、平板电脑）;工程则是运用技术进行设计、解决问题、制作产品的过程（例如用废纸箱制作收纳柜，为班上的小兔子搭一个窝）。

从以上的定义不难看出，虽然机器人编程属于STEM教育活动，但STEM教育活动并不一定需要复杂的技术、昂贵的设备，依靠幼儿日常生活中的各种常见工具和材料同样可以开展STEM教育活动。另外，我们过去的大部分科技小制作都算不上STEM教育活动，因为幼儿在这些活动中是按照给定的方法和步骤完成制作，缺少主动的思考和设计，而STEM教育活动则需要幼儿“想”在“做”前，自主设计问题解决方案并付诸实施。

三、基于幼儿园现有条件怎样开展STEM教育？

幼儿园开展STEM教育时，经常出现以下两种现象：一种是“泛化”，把传统的科学活动、数学活动都冠以“STEM教育活动”的名义，新瓶装旧酒;一种是“散装”，以主题的形式将多个活动拼凑在一起，看似科学、数学、工程、技术俱全，实则缺乏有意义的联系。

由于STEM教育在幼儿园教育实践中仍属新鲜事物，上述现象即便在国外的幼儿园中也并不少见。笔者认为，幼儿园有效开展STEM教育活动需注意以下几点。

1.从幼儿的生活和游戏中，寻找STEM教育活动的契机

STEM教育活动以解决现实问题为导向、以“工程”为框架，而工程往往体现为制作产品，所以我们应该留心观察：在幼儿的生活和游戏中，有没有需要通过“制作”来解决的问题。有了这个意识，我们就会发现，STEM教育活动的契机可以说无处不在：科学区，幼儿玩自制陀螺时，可鼓励他们做一做、比一比，看谁的陀螺个头大、转得久;建构区，幼儿搭建楼房时，可以提出挑战，看谁能用最少的积木搭出牢固的高楼;美术区，当画春天的幼儿把绿颜料用完时，可提醒他们“试一试，用其他颜料能不能配出你们需要的那种绿色”;户外游戏区，当幼儿抱怨小三轮车停得到处都是、影响游戏时，可引导他们讨论解决方案（如规划停车场）……

2.STEM教育活动中的学科整合不必刻意求全

STEM教育活动是对相关学科知识与技能的有意义的整合，所以不必追求每个STEM教育活动都涉及科学、技术、工程和数学四个学科，而应该是“按需整合”：幼儿在解决问题的过程中用到哪些学科的知识与技能，就自然而然地实现了这些学科的整合。例如，幼儿在解决前述“调配绿色”的问题时，需要知道“黄色和蓝色混合会变成绿色”这一知识（科学），掌握将两种颜色混合均匀的方法（技术），尝试不同的配比（数学），最终配出自己所需要的绿色（工程、艺术）。再如，幼儿在制作陀螺时，可能会探索不同材料（如纸板、雪花片等）的特性（科学），尝试将各组件连接牢固的方法（技术），最终做出个头大、转得起来的陀螺（工程），但如果陀螺做好以后一起转、比一比哪个转得久，则并不需要用到数学。

由此可见，不同的STEM教育活动，涉及的学科、每个学科所占的比重、幼儿能获得的相关经验都有可能各不相同，但只要是“按需整合”，它们都有可能是高质量的STEM教育活动。

3.引导幼儿设计和改进解决方案

工程是STEM教育活动中各学科的“黏合剂”，而工程问题的解决是一个设计、制作和不断改进的过程。因此，STEM教育活动在明确了要解决的“工程问题”后，并不是直接动手尝试，而是根据现有条件设计解决方案。

工程问题的解决方案有几个突出特点：解决方案往往不止一个;解决方案的可行性受到现实条件的制约（如可用的资源、工期、预算等）;解决方案付诸实施后，还可以不断改进，努力做出最优方案。在STEM教育活动中，有意识地引导幼儿体验设计解决方案并不断改进的过程，能帮助幼儿体验工程不同于科学的独特之处，初步形成“工程思维”。

当然，幼儿的年龄较小，他们的目的性和计划性不强，设计能力也有限，STEM教育活动中的方案设计环节应根据幼儿年龄特点进行相应的调整[3]。《指南》指出：“5～6岁幼儿在成人的帮助下能制订简单的计划并执行，也能与他人合作与交流。”所以，我们可以引导大班幼儿分组思考和讨论：要解决这个问题，我们可以用什么方法，会用到哪些材料。在思考和讨论的基础上，请各组设计解决方案并画出来。小中班幼儿还难以理解“设计”和“想象”的区别，也相对缺乏执行计划的意识。所以，中小班STEM教育活動的方案设计环节，鼓励幼儿大胆表达自己的想法、说一说自己准备怎么做即可，重在引导幼儿养成“做之前先想一想”的习惯，为大班初步发展设计能力奠定基础。

还需要注意的是，工程问题的解决过程往往不是一次搞定，而是要迭代优化。因此，幼儿在完成制作后，我们还需要引导幼儿对照一开始的“工程问题”评价自己的作品，思考还有哪些可以改进的地方，鼓励他们继续尝试、做得更好。例如，幼儿做好陀螺、进行比赛后，可以鼓励他们思考和探索：怎么能让陀螺做得更大、转得更久？对年龄大的幼儿，还可以引导他们相互学习、借鉴，共同分析问题、优化设计方案。有时，幼儿在按照方案进行制作时，还会不断遇到新的问题，教师可抓住时机引导幼儿思考和解决新的问题，相应地调整自己的设计。

4.教师要调整心态，与幼儿共同探索

教师在开展幼儿STEM教育活动的过程中，常有两种误区：一种是“越位”，过于积极地代替幼儿解决问题;一种是“缺位”，担心自己知识储备不足、教错幼儿，因而束手束脚、不敢介入。笔者认为，这两种做法都源自教师的角色定位不当。在STEM教育活动中，教师的作用不是“传授者”，不需要全知全能，教师要做“支持者”“引导者”，在创设适宜的情境、提供必要的材料后，以更有经验的“大儿童”身份参与活动，与幼儿共同探索未知、收获成长。

【参考文献】

[1] 杜文彬，刘登珲. 美国整合式STEM 教育的发展历程与实施策略：与Carla Johnson 教授的对话[J]. 全球教育展望，2019，48（10）：3-12.

[2] 李喜元， 刘华. STEM教育与幼儿园科学教育结合的探析[J]. 早期教育（教育科研）， 2018，5：18-21.

[3] 陈晓娟. 幼儿园STEM 教育活动中的困惑与解答[J].早期教育（教育教学），2019，10：16-18.