数字时代幼儿园大班STEAM课程建构研究

2024-12-31方美红

文教资料 2024年12期

摘要：当前社会已进入数字时代，习近平总书记多次强调要加快建设数字中国。为了应对数字时代对复合型科技创新人才的需求，STEAM教育在中国盛行。幼儿园STEAM教育契合当前我国的科技强国道路，具有良好的教育价值和儿童发展价值。大班儿童的认知、逻辑思维和探究能力已有所发展，针对儿童开展STEAM课程更具适切性。本文提出构建幼儿园大班STEAM课程，在课程结构设计上，要关注课程目标、课程主题的设计原则，设计课程结构框架；在教学活动设计上，遵循逆向设计理论依据，创建STEAM教学活动设计框架，并对教学活动组织原则加以阐述。

关键词：幼儿园STEAM课程；课程结构设计；教学活动设计；数字时代

STEAM是英文表达“Science，Technology，Engineering，Art and Mathematics”的缩写，即“科学、技术、工程、艺术和数学”。STEAM教育历经了“STEM教育”到“STEM教育＋”再到“STEAM教育”的内涵式发展过程，从STEM教育关注项目及项目的运作，而缺乏对人本身的关心，到“Art”的加入给予STEAM教育更多的人文性关注，在培养学生创造性思维的同时平衡STEAM教育中的科学追求与人文精神。STEAM教育的始创者格雷特·亚克门（Georgette Yakman）将STEAM教育分为九个主要方面，包括社会研究、科学、数学、语言艺术、技术、工程、音乐、美术和体育。［1］可见，这里的“A”不仅是简单的艺术，而且包含了社会、语言、音体美等能促进人交流表达、支持全人发展的技能。STEAM教育并不是简单的“S＋T＋E＋A＋M”的教育，而是“五位一体”、多方融合的教育。STEAM教育以问题解决和项目学习为主要学习方式。学生通过科学与技术完成工程设计流程。数学是工程推进中的通用语言，用数字和形状为符号来表达数量、空间关系；艺术则以广义的形式贯穿STEAM教育活动中，使得整个活动更加充满趣味性、审美性和人文性。

总的来说，STEAM教育在STEM教育基础上增加了（Art）人文艺术，以项目学习、问题学习为主要学习方式，通过融合工程、技术、数学与人文艺术，通过技术驱动的教学创新促进学生创造力和跨学科创造性思维能力的培养。［2］

一、数字时代呼唤幼儿园STEAM教育

数字时代，科技发展一日千里，对复合型、创新型人才的需求与日俱增，而这种人才应该从学前阶段就开始培养。大班幼儿在认知经验、行为能力、思维品质等方面的发展已经相对成熟，能进行自主探究和基本的人际交往，针对他们开展STEAM教育更具有适切性。［3］

（一）幼儿园大班STEAM教育契合当前我国的科技强国道路

人类从农业文明走向工业文明，科学技术的进步大大解放了劳动力，互联网的诞生推动世界走向数字时代，“大数据”“信息化”“人工智能”等科技新词不断涌现，国家经济的发展不能延续依靠劳动力成本或人口红利的老路，科技创新才能促进国家持续发展，STEAM教育正契合当前我国的科技发展道路。幼儿园大班STEAM教育是近年来STEAM教育的热点，有研究表明，幼儿园和小学是对STEAM产生兴趣和形成相应身份意识的最好年级阶段。［4］2016 年 9 月，美国研究所与美国教育部联合发布的《STEM 2026：STEM 教育创新愿景》中也将“开展早期 STEM 教育”列为未来 STEM 教育创新的八大挑战之一。［5］从幼儿期就开展以培养创新型、复合型的跨学科人才为核心目标的STEAM教育，是对我国科技强国道路的重要支持。

（二）数字时代幼儿园大班开展STEAM教育的教育价值

幼儿园大班STEAM教育的教育价值可以从科学研究的证据和STEAM教育实践的经验两方面加以证实。首先，认知科学与脑科学的研究为儿童进行STEAM学习提供了支持。认知科学研究表明，3～4个月的婴儿就已储备了许多知识，并且在早期建构、语言及数学领域都有一定能力［6］；脑科学研究发现，人脑中一旦形成错误的科学和数学概念，在未来的学习中只能抑制错误概念而不能消除。［7］因此，在学前期就给予儿童正确的STEAM教育理念至关重要且切实可行。其次，我国在不断实践与创新学前STEAM教育项目。中国教育部与中国科学技术协会于2001年启动了面向5～12岁儿童的“做中学”科学改革项目；2016年至今，中国科学技术协会与上海奉贤学院联合推行了幼儿园阶段的STEAM教育项目，这些实践与改革都印证了幼儿园大班STEAM教育的可行性教育价值。

（三）数字时代幼儿园大班开展STEAM教育的儿童发展价值

在幼儿期就开展早期科学教育，帮助幼儿建构正确的科学概念与模型，能为以后进行更为复杂的STEAM学习打好基础。有研究表明，高质量的STEAM经验能发展儿童的批判性思维、动手能力，以及解决问题的能力，这些跨学科的能力可以支持儿童后续学习的成功。［8］STEAM教育的价值还体现为儿童在学习的共同体场域中与他者互动交流、协商合作，体现为儿童在独立思考、大胆质疑和创造性想象的过程中个性化地去理解问题与诠释其背后所蕴含的知识体系。［9］早期STEAM教育不仅契合数字时代对人才的需求，而且契合儿童的发展，激发儿童好奇的天性，在带着问题主动探索的过程中培养儿童的创新意识。在跨学科交互运用下，儿童能很好地实现深度学习，获得各方面技能与认知能力的提升。

二、幼儿园大班STEAM课程结构设计

课程结构反映了课程知识的组织及其相互关系［10］，教学活动设计是师幼之间教与学的蓝图。本文将从课程结构设计与教学活动设计两个板块对幼儿园STEAM课程设计展开讨论。

（一）课程目标设计原则

由于年龄和发展水平的限制，儿童的学习多以游戏化的方式融入日常生活，通过感官体验与动手操作获得对事物的认识，提升操作技能。与较为成熟的大中小学生的STEAM课程不同，幼儿园大班STEAM课程的目标不能生硬地定为知识技能的获得，而要围绕儿童对周围事物的好奇、设计的创想、制作的兴趣，挖掘其中所蕴含的STEAM素养。

一是STEAM课程目标不能单纯考虑科学、技术、工程、艺术和数学五个方面的综合培养，而应以艺术为基础，通过在各种艺术创作与欣赏活动中获得丰富的感官体验和感性认识，逐渐上升到理性认识与逻辑思维的高度，以激发儿童对世界的好奇与探究欲望为首要目标。

二是课程目标要紧密结合科学与技术两个基本点。STEAM课程以艺术和游戏的形式开展，其中一直贯穿着科学与技术的要求，绘画、手工、搭建等艺术活动的背后是一系列工作原理和技术细节的学习，掌握一定的科学知识与操作技能的目标是在开展STEAM课程中自然而然达成的。

三是STEAM课程目标对数学与工程的要求应该被弱化。这里的弱化是指对超过儿童学习能力的高难度数学与工程技能不强求，转而培养儿童的工程思维和数学逻辑，帮助儿童养成从问题出发的思维。STEAM课程通过真实的计划和设计，将数学、科学和工程等有机整合到问题解决的过程中，更高效合理地解决现实问题。因此，培养逻辑与工程思维才是STEAM课程的主要目标。

（二）课程主题选择原则

STEAM教育是融合科学、技术、工程、艺术和数学为一体的跨学科教育模式。鉴于儿童学习的综合性与生活性，幼儿园STEAM课程主题的设计要遵循以下两个原则。

一是课程主题要源于儿童的生活。以现实问题唤醒幼儿的探究热情，引发认知冲突，以促使儿童进一步通过同化与顺序获得认知平衡。理论上，能引发儿童关注的问题都可被纳入课程主题的选择范围，但考虑到课程的可行性，教师要在其中起主导作用。但教师对主题的选择必须基于儿童的有价值发现，在此基础上设计、加工出有价值的课程内容。

二是课程内容要围绕STEAM各学科的核心概念和儿童需要学习的关键技能来设计。教师围绕核心概念和关键技能设计项目主题能够串联碎片化的知识，使学生通过对客体的直接经验理解概念和提高技能。［11］我国《3～6岁儿童学习与发展指南》中幼儿在五大领域发展的要求［12］，以及美国《下一代科学教育标准》（NGSS）中提出的学科核心概念，涉及四个领域：物质科学，生命科学，地球与指南空间科学，工程、技术和科学运用。［13］我们尝试筛选出幼儿园STEAM课程主题内容中可包含的核心概念与关键能力（见表1）。需要注意的是，基于学前儿童身心发展特点和学习特点，表1中指出的STEAM课程核心概念都是初级的，具有启蒙性。

（三）课程结构框架设计

我国的幼儿园大班STEAM课程研究尚处于起始阶段，还没有形成一个成熟的课程结构体系。我们借鉴美国国家科学基金会设计的、经过实证验证的课程，如“Peep and the Big Wide World”（小写趣事多系列动画，面向3～5岁儿童的科学与数学学习方案）、ScratchJr（科技/编程学习方案）等，尝试为儿童STEAM课程结构提出设想。课程结构框架可以遵循“课程板块—主题课程—课程目标—课程内容”的设计模式。针对儿童学习特点，STEAM课程可大致分为四大板块，一是“生存系统板块”，包含人体、动植物、生命成长、安全防护等主题课程；二是“物质系统板块”，包含物体、物体的运动、物体的应用、物体的制作等主题课程；三是“地球与空间系统板块”，包含地球、太空、保护地球、环保等主题课程；四是“技术与生活系统板块”，包含军事武器、信息传输、生活中的科技等主题课程。［14］课程目标要结合该主题课程中所包含的核心概念与关键技能加以确定。教师要将儿童的已有经验与STEAM课程的预设目标相结合，明确在儿童最近发展区内的目标才是合适的、能够达成的目标。

三、幼儿园STEAM教学活动设计

（一）理论依据

STEAM教育是以结果为导向的跨学科学习模式，具有学习过程模糊性、学习环境流动性、学习结果明确性的特点。而按照传统课程设计模式设计的STEAM课程遵循演绎的方式，设计目的性和方向性不强，容易在具体实施过程中受到不确定因素的影响，导致目前幼儿园STEAM课程的“活动导向”，即儿童玩得热热闹闹，却没能进行深度学习。

逆向设计（UbD）是美国课程专家格兰特·威金斯（Grant Wiggins）和杰伊·麦克泰格（Jay Mc Tighe）首创的课程设计模式，它把教学设计进行了一个大翻转，在设计教学活动时就明确学生的预期表现、教学目标，以及如何评价教学成果，在这种宏观框架的指导下，教师和学生都能得到准确的定位，教学活动的开展也能有一个指向标。［15］逆向设计法分为三个阶段：一是确定预期结果，即教学目标，可以通过课程标准以明确学习内容的次序等级；二是确定合适的评估证据，根据收集的评估证据来思考单元或课程，而不是简单地根据教材或一系列学习活动来思考单元或课程；三是设计学习体验和教学，有了明确的预期结果和合适的评估证据后，还要考虑教学活动的细节，具体包括目标—兴趣—探究—反思—评价—设计—组织。［16］

（二）教学活动设计框架

幼儿园大班STEAM课程的特征与逆向设计的原理相契合。在预期目标与预设的评估证据下开展教学活动设计，教师与儿童都需要主动投入。教师通过观察儿童的有价值反馈进一步设计课程，以获得STEAM课程的不断优化。参考逆向教学设计的模板，表2呈现出的是STEAM教学活动设计模板。

（三）教学活动的组织原则

幼儿能否在STEAM学习中获得更好的学习效果，关键在于让其运用已有经验来识别和建立自己的认知结构，并为其提供机会参与STEAM学习的实践，以维持学习兴趣。为此，幼儿园大班STEAM教学活动组织要遵循以下原则。

一是以真实问题和定制化的评价作为活动开展的向导。儿童好奇的天性让他们对世界充满了探究欲，他们在与周围环境的相处中会自然而然地提出STEAM问题，如有关物质系统的疑惑，“为什么泡沫不会沉入水里？我的楼房怎样才能搭得更高？”问题导向下，儿童主动探索，并通过解决问题将教学目标融入学习环境。在以问题为导向的前提下，教师也能更好地理解儿童的学习特点，并为其定制符合个体最近发展区的STEAM 学习评价方式，以帮助儿童习得认知化、经验化的有效经验。

二是个性化深度学习与集体合作学习相结合。STEAM教育得以开展的基础是儿童原有的学习经验，然后在整合的学习中获得更深层次的学习经验。深度学习是儿童形成逻辑思维、工程思维、制作思维的重要方式。STEAM教育面对经济全球化和数字时代的挑战，强调培养儿童的团队合作精神、跨文化协作能力，故而以集体合作学习的方式开展STEAM教育活动也是有必要的。

三是重视STEAM教育的经验迁移。STEAM课程主题源于实际生活，在STEAM课程中习得的各种认知经验与技能也要指向实际生活中的应用。STEAM教学活动设计应以核心概念和关键技能为支撑，在情景导入中，通过作品制作和成果展示的方式训练儿童的推理、条件、因果等复杂思维模式。儿童在生活中遇到类似情境时，就能通过迁移经历新一轮的探究学习，强化和提升已有的认知与经验水平。

四、结语

数字时代背景下，以跨学科整合式学习为核心的STEAM教育契合我国当前的教育发展要求，并被提升到政策层面。《教育信息化“十三五”规划》《中国STEM教育白皮书》《新一代人工智能发展规划》中都对STEAM教育在提高学生信息素养、创新意识和创新能力、工程思维方面的作用加以肯定。STEAM教育延伸到学前教育是必然趋势，抓住儿童成长过程中技术学习的关键期，为培养具备高STEAM素养的科技人才打下基础。

数字时代，STEAM教育的后续研究和未来发展大致有以下几个走向。首先，儿童阶段的STEAM教育有着基于项目的STEAM教学模式，同时具有低门槛、教师开展课程易操作、成本低、教学环境与资源易获得、普惠性、面向所有入园儿童的优势，开发适应本土文化的幼儿园STEAM课程是STEAM教育研究与发展的重要课题。其次，基于当前有关STEAM 研究多为翻译国外的研究成果，缺乏实证的、个案的、本土的STEAM教育实践与改革，未来的发展方向应发挥科技创新的优势，借助信息技术、人工智能技术创生符合我国儿童的本土化STEAM课程，并且要集合政府、高校、幼儿园的力量，力倡多方协同合作的“幼儿园STEAM教育本土化的行动研究”。再次，STEAM教师培训是STEAM教育未来发展的重要举措。最终我们要建立起完善的、系统化的STEAM教师培养体系。

参考文献

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