整合、迁移、转型：幼儿STEM活动要素与实践探索

2023-08-31谢谦宇蔡迎旗马雯娟

基础教育研究 2023年9期

谢谦宇蔡迎旗马雯娟

【摘要】STEM活动是基于科学、技术、工程、数学相关领域整合科学教育的简称。其不仅仅是各学科的简单整合，而是知识内在融合的一种教学理念。文章阐述如何通过行动研究的形式参与STEM活动，在项目式整合、探究与迁移、教师的转型等要素的基础上，围绕相关主题活动实践探索，在主题预设中，促进项目的整合。在实践探究中，激发幼儿经验重构。在引导与支持中，找到教师角色定位。并最终发现整合项目式学习、幼儿知识迁移、教师队伍建设是幼儿STEM活动开展的关键。

【关键词】STEM 幼儿学前教育教学活动实践探索

【中图分类号】G61 【文献标识码】A 【文章编号】1002-3275（2023）09-94-06

谢谦宇 / 昆明城市学院教育学院，讲师，从事学前教育理论研究（昆明 650000）；蔡迎旗 / 华中师范大学早期教育学院，教授，博士生导师，从事幼儿园教师学习与教育研究（武汉 430079）；马雯娟 / 云南昆明市盘龙区茨坝幼儿园，教师，从事幼儿教育工作（昆明 650000）*通信作者，E-mail：yingqibo2@163.com

【基金项目】国家社会科学基金教育学重点课题“我国学前教育可持续发展的路径与对策研究”（AHA200010）

STEM教育发源于美国，是由科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四个相关领域整合的科学教育课程简称。1983年，美国颁布《教育美国人为21世纪做好准备》，标志着人们对STEM研究的开始。随后30多年，美国把STEM教育上升到国家战略地位，英国、澳大利亚、日本、芬兰、德国、法国等国家也纷纷响应。2016年，美国《STEM 2026：STEM教育创新愿景》中明确将“开展早期STEM教育”作为未来STEM教育的挑战之一。其间，格雷特·亚克门将A（Art）元素融入STEM教育，提出STEAM教育，“这里的A不单指的是艺术，还包括美术、人文、历史、哲学、宗教等学科”［1］。而我国，教育部在2016年《教育信息化“十三五”规划》中提到“有条件的地区要积极探索信息技术在‘众创空间、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等新的教育模式中的应用”。这里不管是STEM还是STEAM，都是基于跨学科视野下的学习者问题解决及思维训练的一种方式。为了更多地体现跨学科的思想，本文以STEM活动模式为主，在幼儿园开展实践活动探索。

“STEM教育的本質是在众多孤立的学科中建立一个新的桥梁，从而为学生提供整体认识世界的机会”，“培养学生综合解决问题能力是STEM教育的最重要的目标”［2］。随后国内掀起了STEM研究的热潮，幼儿STEM教育作为基本教育的起点越来越受到关注。此外，幼儿STEM教育以知识整合为核心，基于项目形式让幼儿面对真实问题情境，在问题解决的过程中获得批判性思维、创造性思维、合作交流等复合思维和能力，是指向21世纪公民素养的教育，这不仅与我国《3—6岁儿童学习与发展指南》（以下简称《指南》）五大领域的核心价值基本契合，而且还能在学习思维、课程设置和教学模式等方面为幼儿园科学教育提供借鉴。

当前幼儿园教学模式主要以领域教学为主，对整合教学关注较少，近年来，项目式学习、生成性课程、深度学习等逐渐进入幼儿园教学视野，例如有研究者从STEM教育的基本特征入手，理论上阐述了STEM教育的实施策略；［3］有研究者基于深度学习的角度构建了STEM活动的框架；［4］有研究者认为STEM教育与幼儿学习密切相关。［5］但是绝大部分相关研究主要基于理论探索阶段，缺乏系统整体实践路径的探索。而实践过程中还存在诸多问题，例如《中国STEM教育白皮书（精华版）》指出，“STEM教育目前在学校实施中面临的最大瓶颈就是教师问题”［6］。教师“缺乏系统的学科知识体系”“科学素养亟待提升”［7］，“以往的教学经验难以达到STEM课程的教学要求”［8］。在具体实践过程中，STEM活动处于碎片化、零散、割裂的状态，活动整合性不强［9］，因此，本研究基于项目、幼儿、教师三要素进行理论阐述，并在此基础上开展一学期的幼儿STEM活动实践探索。

一、STEM活动构成要素

（一）项目式整合：STEM活动的基础

STEM活动具有课程的整合性，总目标以科学探究为核心，让幼儿自己思考且能通过使用工具解决问题，在实践操作中学会与小组成员进行合作。项目式学习主要来源于杜威的“做中学”理念，杜威认为真正的知识并不是让学习者被动地在学校学习而获得，而是要让知识通过社会真实活动进入课堂转化得到。“‘做中学教学法的基本要义在于，以学生活动来架构课程，以直接经验的获得为核心旨趣，在情境化的教学场域中，通过学生的各种‘做——观察、实验、探究、劳作、游戏等来组织实施教学。”［10］“做中学”“可以称之为从活动中学习，是基于学生兴趣与经验、源于日常生活的教学活动”［11］。并主张注重探究动态的、独特而不是“分类学的构建”的问题，现实中每件事情都有自己的独特性，是基于当下情景的事情，而不是一成不变的。STEM活动则是基于工程、技术、科学和数学的一种整合，一种聚焦于某一学科主题式的学科内的组合。学习者自己计划、运用已有知识经验，通过动手操作，在具体情境中解决实际问题。在这种学习方式中，参与者通常是以小组为单位，通过合作、探究提出自己的问题，紧密合作，深入思考。项目式学习是一种打破学科壁垒的学习模式。学习者切身参与其中，不仅可以获得直接经验和知识，而且利于提高综合能力素养。而项目式学习的核心就是知识整合、经验整合、学习者整合。

（二）探究与迁移：STEM活动的关键

情境探究是STEM活动核心之一，也是引发幼儿参与活动的关键，“教育即生活”中基于实际问题情境的学习任务更接近生活世界。探究是发现问题的前提，幼儿学习的核心是激发兴趣，体验探究过程，发展初步的探究能力。活动与体验是幼儿特有的学习方式，该学习方式并不适合分科教学，而在于经验体验。体验指幼儿全身心投入活动时所获得的亲身经验。由于“幼儿的思维发展有限，其学习必须以直接经验为基础，通过主动探索获取知识”［12］。“幼儿的内部动机往往来源于情境兴趣”［13］，幼儿在情境中产生新认知并同化自身已有的旧知识结构，当新知识与旧知识产生冲突时，引发已有认识结构的调整，即顺应。

“知识迁移是指学习者把理解的知识、形成的基本技能迁移到不同的情境中去，促进新知识的学习或解决不同情境中的问题。”［14］情境认知理论认为，知识就是在真实情境下与社会互动建構产生，学习只有进入相关的情境之中，学习才具有意义。这样，幼儿的认识的形成基于真实情境的有效迁移，进而解决现实中的问题。［15］STEM活动强调的是“真实情境化”，不断激发幼儿自主学习，构建自身知识的形成，并完成不同情境的知识迁移。

（三）教师的转型：STEM活动的保证

STEM活动强调学科之间的高度整合，对教师提出了全新的挑战。“胜任STEM教学任务的教师不仅需要具备良好的STEM学科知识，更重要的是掌握STEM整合教学的知识与技能，并且对STEM教育抱积极态度。”［16］STEM活动内容的建构需要教师多重角色定位，一方面需要坚持“儿童中心”，另一方面需要及时发现隐蕴的知识。STEM活动中的教师不仅仅通过指导完整的教学活动来呈现，而是在日常活动如教学活动、生活活动、游戏活动中不断挖掘STEM活动的要素，鼓励与引导幼儿去发现隐藏在真实情境下的问题。对教师而言，最重要的不是教会幼儿“事实性知识”，而是在遇到各种问题时，能引导幼儿不断思考、促进幼儿深度学习。

二、STEM活动实践探索

基于以上活动要素，本文以云南省S幼儿园大班开展一学期的STEM活动为研究对象，通过行动研究的形式，展开STEM活动的一系列完整的实践探索。

《幼儿园教育指导纲要（试行）》（以下简称《纲要》）中指出，要“引导幼儿对身边常见事物和现象的特点、变化规律产生兴趣和探究的欲望”。一些教师的教学活动主要基于教师的选题，基于《指南》内容，制订符合幼儿发展的教学目标，较少考虑幼儿发展真实经验，缺乏幼儿自身兴趣的体现。而幼儿学习的核心是激发兴趣，体验探究过程，发展初步的探究能力。幼儿园里充满着各种STEM教育机会，无论是户外、教室、区角各类活动中。因此STEM活动基于幼儿中心的项目式活动更适合幼儿的发展规律，STEM活动注重学习者学习与实际生活之间的联系，要立足于生活，从真实生活中的问题出发。

本次活动主题来源于幼儿在小花园里发现的一只蜗牛，蜗牛引发全班幼儿的注意，幼儿纷纷围着蜗牛讨论，这时有幼儿提议将这只蜗牛带回教室里饲养，甚至想要继续寻找出第二只蜗牛。借此机会，将这次STEM活动主题定为“我和蜗牛的故事”。

（一）虚拟与真实：STEM活动主题起源

本次研究主题选择主要遵循以下三个方面：第一，以幼儿的兴趣为主，抓住幼儿感兴趣的事物确定主题。第二，鼓励幼儿有一定的探索性，STEM活动要求能培养幼儿发现和解决问题的能力。第三，以真实情境为主。STEM活动是“教师在没有预设教学路径的前提下让幼儿‘遭遇STEM课程，不是让幼儿为‘做而‘做，而是在‘做的过程中，让幼儿与STEM课程偶然‘相遇”［17］。这样的“相遇”不仅激发了幼儿动手和动脑的欲望，而且幼儿的无知被用作知识生成的灵感。本次活动主题的确定基于户外活动与幼儿的主动探索发现，一只蜗牛的出现，引发全体幼儿的关注，因此，将本学期的STEM活动主题定为“我和蜗牛的故事”。这样的活动的展开“推进儿童的学习进阶，确保儿童探究的持续性、动态性和生成性”［18］。真实情境是STEM活动的核心之一，也是引发幼儿参与活动的关键，教育及生活基于实际问题情境的学习任务更接近“生活世界”，有助于幼儿转化自身经验。

（二）预设与生成：STEM活动目标设计

培养学生综合解决问题能力是STEM教育的重要目标，无论是科学问题，还是工程与技术问题，抑或如何运用数学的问题，在STEM活动的课程中“这些问题都被一个或一组具体的、与学生日常生活相关的情境或问题连贯起来呈现在学生面前，再通过学生的科学和工程实践发现解决问题的方法、实践解决问题的途径、分析解决问题的结果、评价解决问题的方案；因此，在‘动手做和‘动脑思考中才能实现STEM素养的培养，实践是其主要的学习途径”［19］。

STEM活动“我和蜗牛的故事”主题中围绕蜗牛分出三个主线探索：寻找蜗牛、饲养蜗牛、蜗牛乐趣。围绕每个部分提前预设，过程中根据幼儿的思考和兴趣走向不断地生成新的目标。对STEM活动内容选择应从幼儿兴趣出发，最终目标的确定基于幼儿为主的探索发现，从实际生活中发现关注点，跟随幼儿的探索寻找教育的内容，这样的主题活动真正回应STEM活动元素。“我和蜗牛的故事”活动框架见图1。

（三）实践与交互：STEM活动实践开展

STEM活动注重幼儿活动中的学习，鼓励幼儿在学习中发现问题并能够找到方法解决问题，从学习中获得知识。本研究的STEM活动实践主要是通过项目活动开展，依据克伯屈的设计教学法：决定目的—拟定计划—实施计划—评定结果四个阶段。STEM活动实践见表1。

1．发现探索：问题的浮现

发现第一只蜗牛后，教师组织幼儿在户外活动继续寻找蜗牛。寻找蜗牛是为了让幼儿了解蜗牛的生存环境，并结合小组合作，互相讨论培养幼儿发现问题的能力。预先告知不是目的，幼儿在自由探究中学习理性精神才是应有的追求，给予幼儿自由探索的空间，才能促进幼儿的成长与思考。

幼儿找到了三种“蜗牛”，一部分幼儿认为蛞蝓是没有壳的蜗牛，另一部分幼儿认为蜗牛不会生活在水中。为了进一步了解三种动物是不是蜗牛，从而引出下一个子项目活动“了解蜗牛的种类”。通过自主探索，幼儿了解蜗牛的类别，在小组分享讨论中得知蜗牛喜欢阴暗潮湿、疏松、腐殖化的生存环境，从而为后面饲养蜗牛的活动提供知识储备。

2．融会贯通：能力的整合

开展饲养蜗牛活动是为了了解蜗牛的习性，教师鼓励幼儿在实践中思考蜗牛的生活情况，并结合家园共育，鼓励幼儿在家中继续观察蜗牛，并进一步了解蜗牛的饮食喜好和居住环境。

实践过程中，教师并没有预设建造蜗牛房子的活动，直到一只蜗牛的出逃引发了幼儿的讨论，并且幼儿提出重新为蜗牛搭建合适的房子。教师抓住了此次机会，鼓励幼儿自主思考如何为蜗牛建造一个房子。“蜗牛房”活动見表2。

由表2可以看到，教师引导幼儿讨论，幼儿自主思考，小组合作，并整合多种知识能力，谈论什么材料才适合蜗牛的居住与成长，面对幼儿的各种各样问题，教师更是一个引导者，从众多问题中整合出一套完整的探索路径。本次活动对于幼儿独立思考提供了真实情境，强化了幼儿自主能力建设，并运用到多种资源整合与协调，有效促进了幼儿整体解决问题的能力。

3．深入思考：知识的迁移

“乐蜗”活动的开展基于幼儿的争论，关于蜗牛和蛞蝓谁爬得快？教师决定组织幼儿举办一场比赛。活动中教师没有指定组长，由小组自行商量成员分工，目的是增强小组成员的自主协调与合作能力。教师只负责调节，对组内工作不明确的问题或赛道制作的问题进行简单指导。“‘做中学不仅能培养儿童的科学精神和动手能力，也能培养儿童的团队合作精神，是儿童科学启蒙教育的重要形式。”［20］“蜗牛赛道制作”活动见表3。

小组互评和教师评价让各小组找到自己赛道的优缺点，随后进行二次改良。在小组展示交流中，有小组能将之前所学的知识迁移到本次赛道设计中，例如然然组的赛道是纸筒横向拼接结构，在纸筒的表面粘贴了一层透明胶带，并解释到这层胶带可以在比赛时喷上水，并有两个作用：一是防止纸筒变得潮而软，二是湿润的赛道可以保护蜗牛。幼儿可以把知识迁移到不同情境当中，回应了STEM活动的核心精髓，活动并不是外在形式的组合，而是幼儿内在对知识的深度理解与应用。

（四）反思与重构：STEM活动评价

STEM活动的核心就是学科之间整合，这种整合不是单一将科学、技术、工程、数学内容放在一个活动当中，而是学科素养之间有效融合，组成一个有机整体，并以真实问题解决为任务驱动，在实践中应用知识、获得知识，培养学生的问题解决能力、复合思维和创新思维的教育形式。［21］

技术主要是通过幼儿使用工具与科学、数学的内容结合起来，例如幼儿观察蜗牛的活动中放大镜的使用，观察蜗牛的身体构造，通过让幼儿反复使用放大镜，增加学习科学的机会，同时学习技术的过程本身也可以促进幼儿对科学的理解。在数学领域幼儿也有部分技术的使用，在购买“蜗牛房”之前使用尺子测量观察柜的长、宽、高来判断“蜗牛房”的大小，在蜗牛比赛中使用沙漏记录比赛时间。这些都是数学和科学领域中技术的体现。

工程主要是幼儿分析各种材料、图纸与工程的搭建相结合的内容。例如在搭建“蜗牛房”前对塑料瓶、纸筒、纸盒等不同材料结合蜗牛饲养进行分析如何搭建，搭建中幼儿对搭建图纸的分析和“蜗牛房”零件的拼接，制作赛道时黏合材料的测试，例如透明胶、双面胶、订书钉等材料的使用。“蜗牛房”中的STEM内容见表4。

由表4看到，整个活动将科学、技术、工程、数学四个方面整合到一起，并不是为了整合而去整合。“蜗牛房”的活动重点是在科学方面，语音搜索技术是寻找“蜗牛房”的辅助，活扣拼接的技术是搭建“蜗牛房”时连接亚克力板要用到的技术方法，数学方面的测量是幼儿前期在数学领域活动中单独学习到的知识，事物分类是“蜗牛房”搭建完毕后需要将蛞蝓和蜗牛分配到不同的房间。“蜗牛比赛”中的STEM内容见表5。

由表5可以看出，蜗牛比赛的活动主要内容是在数学方面，幼儿在设计赛道的长度时，结合蜗牛爬行速度思考赛道长度的适宜性。幼儿制作赛道用到的纸筒属于圆柱体，如何将多个圆柱体组合拼接就是数学中几何体的组合，拼接后的黏合材料选择透明胶、双面胶或白乳胶，粘连时如何保持赛道的平衡和稳定都体现了整合性，使用沙漏计时在此次活动中是技术工具，同时，时间计时方法也属于数学方面知识。

由以上STEM活动可以看到，活动中四门学科的整合并不是对四门学科的静态整合，而是要彼此借力，互相渗透，最终不仅看到操作层面的整合，更可以培养幼儿思维的整合与知识迁移。

三、结论

（一）体系构建：推进项目式整合STEM开展

STEM不仅仅是技术的整合，而是基于建构主义学习理论，强调知识蕴含在真实情境当中，学习者通过实际操作达到对知识的掌握。STEM教学的核心不是工程而是问题的解决。为学习者提供亲身实践的机会，并探索这些实践多学科学习的核心，是STEM过程至关重要的一环。研究表明，基于项目式的STEM活动有助于提升幼儿的学习动机、学习情感及学习效果。本次活动从起始阶段就重视活动的整体性，基于整合式的理念，从蜗牛的发现、了解、体验等层层递进的关系中，结合科学、数学、工程、技术、艺术等多学科知识，系统的展示活动的整体思维。因此在学科整合的项目下，开展幼儿活动的设计与实践，不仅是形式的整合，而且能够促进幼儿内在知识经验的获得。经过一学期的项目式活动开展，让幼儿从感性经验过渡到理性认知，并基于自身不断地探索，衍生出与“蜗牛”主题相关的多样化活动，自发地在此基础上，不断升华活动本身，从被动接受学习转为主动思考问题，以上诸多变化正是项目式学习的结果。自主、合作、探究成为幼儿学习的主要方式，学科融合的问题解决模式提高了幼儿复杂问题的解决能力。STEM教育从多学科的视角来培养学习者解决实际问题的能力，提高STEM素养，实现跨学科教育。［22］可以说，跨学科式教学展现了STEM教育的核心价值取向。

（二）知识迁移：全方位促进幼儿STEM素养

本研究中，幼儿通过STEM活动学习，各领域中均有明显成长。在科学领域，学会观察周围事物并进行记录，对周围事物感兴趣；技术领域，会使用各种工具（测量工具、观察工具、实验工具），例如放大镜、天平、沙漏、量杯等；工程领域，能够自己设计图纸，根据简单的图纸进行搭建操作，学会运用各种工具制作产品；数学领域，具备简单的数量、测量、运算、分类能力，对简单的方位、空间能够进行转化。最后独立制作宣传海报，到其他班级分享。以上成长基于活动的逐步开展，并基于自我探索的内化。STEM活动正是基于对传统教学模式的突破，鼓励幼儿自主探索学习，充分尊重幼儿的学习与发现，引导幼儿走出低认知结构的“事实性知识”，促进高级思维与元认知的发展。对于认识发展及知识问题教育，不能简单地把知识作为人类认知的成果来进行传递［23］，而是需要在幼儿发展的过程中，看成一种与幼儿生长、生成和发展相关联的意义系统。“蜗牛比赛”活动中幼儿能够想到在赛道上面喷水，避免在比赛中蜗牛受伤害，说明幼儿将前期“养蜗”活动中蜗牛生活环境的知识迁移到制作比赛赛道上。这种经验的生成并不是来自教师的灌输，而是幼儿在自我探索与实践中对知识的转化与迁移。

（三）队伍建设：提升幼儿教师的STEM素质

在STEM活动中，教师与幼儿是学习共同体，教师引导幼儿学习同时也参与到幼儿的活动中，与幼儿一同发现新事物。对于教师的角色需要进一步重构，从前台到后台，给予幼儿更多的空间与自由，让幼儿去感受自主探索的兴趣，这不是放手不管，而是一种对幼儿信任的体现，一种儿童观的呈现，回归真正的“儿童中心”，是强调回归教师本位和儿童本位主体间共同成长的互助关系。“任何教学方法背后都有相应的知识观基础，不管教师是否意识到，其教学活动都有一个怎么看待知识的问题。”［24］虽然STEM活动给予幼儿一定的自由，但这也成了设计和开展STEM活动的难点所在，本活动中，从活动设计到活动评价，教师随时保持着“非参与”角色，通过引导幼儿的探索，鼓励小组合作等方式，给予幼儿充分学习空间，共同完成合作式学习新体验。不断鼓励幼儿探索生活中的STEM要素，激发幼儿思考，回归教育初心。本次活动从主题选择开始，基于幼儿的自主探索与发现，教师一直为引导者的角色，激发幼儿的兴趣，鼓励幼儿的参与，通過幼儿的自主探索与发现，逐渐了解了蜗牛的生活习性，正是这样的学习方式，让幼儿真正地掌握了关于“蜗牛”的知识。由于STEM活动的开放性、复杂性等特点，如何平衡幼儿自主探索与教师指导之间的经验价值才是真正的挑战，既要尊重幼儿自主探索的主动性，又要把握教学目标的积极经验生成，而不是放任自流，如何明确教师角色定位，如何识别有价值的经验，对于教师来说至关重要。

【参考文献】

［1］秦瑾若，傅钢善．STEM教育：基于真实问题情景的跨学科式教育［J］．中国电化教育，2017（4）：68．

［2］叶兆宁，杨元魁．集成式STEM教育：破解综合能力培养难题［J］．人民教育，2015（17）：62-66．

［3］韦倩倩，陈时见．幼儿园STEM教育的基本特征与实施策略［J］．河北师范大学学报（教育科学版），2021，23（6）：121-126．

［4］雷有光，史大胜，陈雅川，等．探究、整合、迁移：基于深度学习的幼儿STEM教育活动构建研究［J］．中国电化教育，2021（3）：117-124．

［5］俞莉．在早期STEM教育中促进幼儿主动学习［J］．学前教育研究，2019（1）：85-88．

［6］中国教育科学研究院．中国STEM教育白皮书（精华版）［R/OL］．（2017-06-20）［2023-02-01］．https：//ict.edu.cn/uploadfile/2018/0507/20180507033914363.pdf.

［7］林静，石晓玉，韦文婷．小学科学课程中开展STEM教育的问题与对策［J］．课程．教材．教法，2019，39（3）：109．

［8］杨开城，窦玲玉，李波，等．STEM教育的困境及出路［J］．现代远程教育研究，2020，32（2）：22．

［9］高翔，胡露．STEM教育：幼儿园活动开展的新探索——以成都市金牛区机关第三幼儿园的实践为例［J］．中国教育学刊，2019（9）：97-100．

［10］屠锦红，李如密．“做中学”教学法之百年演进述评［J］．课程．教材．教法，2014，34（4）：95．

［11］田友谊，姬冰澌．重识中小学创客教育：基于杜威“做中学”思想的审视［J］．教育科学研究，2019（12）：55．