從兩個(gè)案例解讀STEM教育的核心特征

仲惠驗(yàn)

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathe-matics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫，它是一種以項(xiàng)目學(xué)習(xí)、解決問題為導(dǎo)向的課程組織方式，將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)有機(jī)地融為一體，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。近年來，STEM教育進(jìn)入更多教育者的視野。下面，本文將依據(jù)兩個(gè)STEM案例來嘗試分析STEM的核心特征。

（一）案例背景

春游過后，孩子們饒有興致地帶回了一些網(wǎng)紅景點(diǎn)的照片，包括懸空寺、吊腳樓、中央電視臺(tái)總部大樓等，他們都說這是懸空的建筑，這點(diǎn)引發(fā)了筆者的思考?；诖?，筆者以跨學(xué)科的思維方式將STEM理念融入此次生活化活動(dòng)，讓幼兒在活動(dòng)中積極探索、細(xì)心體驗(yàn)，引導(dǎo)幼兒用STEM理念去觀察、分析、解決日常生活中的問題。

（二）問題與想法

孩子們所提出的問題是建筑為什么懸而不倒以及這種建筑背后有什么科學(xué)原理，這需要專業(yè)人士的解答。在咨詢專家后，筆者了解到，這些建筑其實(shí)叫懸挑式建筑。之后，針對(duì)如何挑選支持孩子們探索的材料、這些材料有多少種方法、如何讓搭建的建筑底部不完全著地以呈現(xiàn)懸挑式結(jié)構(gòu)等問題，筆者和其他教師經(jīng)過討論、調(diào)試、記錄、反思和再調(diào)試后，將探索的目標(biāo)定為：S（科學(xué)）——探索懸挑建筑的搭建方法;T（技術(shù)）——用手機(jī)記錄自己的設(shè)計(jì)，并分享成功的經(jīng)驗(yàn);E（工程）——多次嘗試并改進(jìn)，使建筑懸空部分的面積越來越大;M（數(shù)學(xué)）——能夠利用圖表呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行初步的分析和。

（三）實(shí)施過程

1.第一次嘗試。筆者組織孩子們進(jìn)行了討論，讓他們思考在材料區(qū)中選擇什么材料來進(jìn)行此次項(xiàng)目探索。經(jīng)過對(duì)材料形狀、材質(zhì)、輕重等特質(zhì)的觀察，我們最終選用了冰棒棍（形狀扁平且寬窄不一）、麻將（重量較大且大小不一）、一次性塑料杯（透明的）。

基于各人的前期經(jīng)驗(yàn)，有的幼兒在搭建的時(shí)候只選用了一種材料，這樣雖然能夠搭出部分不著地的建筑，但是不著地的部分不明顯。在搭建方法上，有的孩子用對(duì)稱的方法搭建，有的孩子用壘高的方法搭建。孩子們搭建的作品大多是兩邊都有支撐的建筑，而這不符合懸挑式結(jié)構(gòu)建筑的基本特征是只能一邊有支撐。

在搭建探索活動(dòng)結(jié)束后，筆者及時(shí)做出了教學(xué)反饋與支持。筆者利用原先激發(fā)孩子興趣的照片（一張?jiān)诖河螘r(shí)拍攝的公園觀景臺(tái)的照片）來分析建筑的結(jié)構(gòu)。這個(gè)建筑的特點(diǎn)是有一部分懸在半空中，只有一邊有支撐結(jié)構(gòu)。然后，筆者引導(dǎo)孩子用身體感受，嘗試用自己的身體呈現(xiàn)一個(gè)懸挑式結(jié)構(gòu)的建筑。經(jīng)過體驗(yàn)，孩子認(rèn)識(shí)到懸挑式的建筑既要有懸挑出去的部分，又要有穩(wěn)定的支撐。孩子還發(fā)現(xiàn)用身體呈現(xiàn)懸挑式建筑是有難度的，并認(rèn)為這類建筑的搭建也有一定的挑戰(zhàn)性。

2.第二次嘗試。在第二次動(dòng)手之前，筆者引導(dǎo)孩子們先認(rèn)真思考了以下問題：用哪一種材料作為支撐？用哪一種材料搭建懸挑部分？懸挑的部分可不可以承重？之后，筆者引導(dǎo)他們畫出了設(shè)計(jì)圖。

與前一次操作相比，孩子們大多選用了兩種以上的材料。他們發(fā)現(xiàn)用麻將作為支撐能更好地找到平衡點(diǎn)，麻將還可以壓住冰棒棍，這樣就能呈現(xiàn)出懸挑式的建筑結(jié)構(gòu)。

（四）教師分析與評(píng)價(jià)

“懸空的建筑”活動(dòng)緣起于孩子在生活中發(fā)現(xiàn)的問題。有的孩子在探索如何讓建筑懸而不倒的過程中，反復(fù)調(diào)整麻將與冰棒棍的位置，有些孩子為了讓建筑保持平衡而學(xué)會(huì)與他人合作。在思考和動(dòng)手的過程中，孩子不僅掌握了新知識(shí)，還鍛煉了發(fā)散思維的能力。STEM教育對(duì)教師的挑戰(zhàn)在于，教師不僅要關(guān)注生活，關(guān)注問題，更要具備工程（設(shè)計(jì)）思維、技術(shù)思維，并將其與科學(xué)思維、數(shù)學(xué)思維相結(jié)合，讓孩子在解決問題的過程中經(jīng)歷跨學(xué)科的學(xué)習(xí)，提高綜合素質(zhì)。

（一）案例背景

面條是我們生活中的主食之一，也是孩子們熟悉的物品。孩子們的好奇心很強(qiáng)，愿意挑戰(zhàn)一些看似不可能完成的事情。于是，筆者讓孩子們思考細(xì)細(xì)的生面條能否撐起一本書的問題。新的研究活動(dòng)就此拉開了帷幕，孩子們?cè)诨顒?dòng)中，共同探索生意大利面撐起書本的多種可能性。

（二）問題與想法

首先，筆者組織了一次談話活動(dòng)，孩子們就“熟意大利面的特性”“生意大利面的特點(diǎn)”“生意大利面能不能撐起一本書”這三個(gè)話題，發(fā)表了自己的想法。筆者在融合STEM教育理念的基礎(chǔ)上，將探究的目標(biāo)定為：S（科學(xué)）——感知意大利面的特性;T（技術(shù)）——嘗試用生意大利面撐起書本的不同方法;E（工程）——解決如何用更少數(shù)量的生意大利面撐起書本的問題;M（數(shù)學(xué)）——能夠利用圖表呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行初步的分析和解釋。

（三）實(shí)施過程

筆者先組織孩子們進(jìn)行了討論，有的孩子認(rèn)為用多根生意大利面能撐起一本書，有的孩子認(rèn)為用一捆生意大利面能撐起一本書，有的孩子認(rèn)為撐不起來。經(jīng)過不斷的嘗試，孩子們發(fā)現(xiàn)，要想撐起一本書，需要調(diào)整生意大利面的長(zhǎng)短和位置。

（四）教師分析與評(píng)價(jià)

與STEM教育中的其他三個(gè)學(xué)科相比，工程教育有其獨(dú)特性。工程教育是為了解決某一社會(huì)問題、滿足人類的需求，運(yùn)用工程設(shè)計(jì)在已有的資源和限制條件下設(shè)計(jì)出最佳的解決方案的過程。

“能撐起來嗎？”這個(gè)游戲緣起于幼兒的生活，筆者從孩子們的興趣入手，鼓勵(lì)孩子們挑戰(zhàn)不可能，讓孩子去猜想、設(shè)計(jì)、探索、改進(jìn)、再探索……孩子們?cè)谔剿鬟^程中不斷地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并通過與同伴分享經(jīng)驗(yàn)，了解生意大利面撐起一本書的所需要素。孩子們通過探索發(fā)現(xiàn)，生意大利面的長(zhǎng)短和所插的位置直接影響支撐書本所需要的面條根數(shù)。孩子們?cè)诤献髦胁粩鄬W(xué)習(xí)，在每次探索之前繪制設(shè)計(jì)圖，逐漸有了設(shè)計(jì)的思路。

一是跨學(xué)科?？鐚W(xué)科意味著在STEM教育中，教師不再將重點(diǎn)放在某個(gè)特定學(xué)科上或者過于關(guān)注學(xué)科界限，而是將重心放在某個(gè)特定問題上，引導(dǎo)孩子利用綜合知識(shí)去解決問題。

二是趣味性。STEM教育強(qiáng)調(diào)分享、創(chuàng)造，強(qiáng)調(diào)讓孩子在體驗(yàn)和分享中獲得快樂感和成就感，強(qiáng)調(diào)所有的探究過程都必須是基于興趣的，要將學(xué)習(xí)融入游戲活動(dòng)。

三是體驗(yàn)性。STEM教育更強(qiáng)調(diào)教育者要為孩子提供能夠讓其動(dòng)手、動(dòng)腦的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)過程。教師應(yīng)提供有效的低結(jié)構(gòu)材料讓孩子利用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、建構(gòu)、合作并解決問題。

四是協(xié)作性。STEM教育特別強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)群體協(xié)同、相互幫助、相互啟發(fā)。

五是設(shè)計(jì)性。STEM教育主張通過設(shè)計(jì)促進(jìn)知識(shí)的融合、遷移與運(yùn)用，通過作品外顯學(xué)習(xí)的結(jié)果。以上的兩個(gè)案例中就分別出現(xiàn)了“懸空的建筑是什么樣的”和“如何用意大利面撐起書本”的設(shè)計(jì)圖紙。

六是藝術(shù)性。STEM教育的藝術(shù)性要在孩子多樣化的作品中呈現(xiàn)。因?yàn)镾TEM本身就強(qiáng)調(diào)不一樣的思維方式和不一樣的解決方法，所以同一個(gè)任務(wù)中往往會(huì)誕生不同的作品，這也要求教師具備較高的審美能力。

七是實(shí)證性。STEM教育不僅注重科學(xué)的實(shí)證性，更強(qiáng)調(diào)教師要在跨學(xué)科情景中通過對(duì)問題或項(xiàng)目的探索，培養(yǎng)孩子向真實(shí)生活遷移的科學(xué)精神和科學(xué)理性。

（一）培養(yǎng)孩子的邏輯思維

一個(gè)人的辦事能力很大程度上取決于他的邏輯思維。而STEM的教育的精髓就是通過觀察、比較、分析、推理等，培養(yǎng)孩子的邏輯思維能力，讓孩子能準(zhǔn)確而有條理地展現(xiàn)自己的思維過程。

（二）培養(yǎng)孩子的辯證性思維

擁有辯證性思維的孩子能基于對(duì)事實(shí)的分析，形成自己的判斷。而STEM教育就提倡對(duì)任何事物都保持懷疑的態(tài)度，要求孩子通過對(duì)證據(jù)和事實(shí)的分析論證來形成自己的觀念。

（三）培養(yǎng)孩子的創(chuàng)造力

孩子的創(chuàng)造力可以通過合理的培養(yǎng)有效提升。而STEM教育理念完美對(duì)應(yīng)創(chuàng)造力培養(yǎng)的五要素：想象、創(chuàng)造、實(shí)施、分享和反思。

（四）增強(qiáng)孩子的合作能力

STEM項(xiàng)目的完成需要孩子們積極討論、相互幫助和密切合作。因此，孩子參與STEM教育項(xiàng)目，能極大提升自身的團(tuán)隊(duì)協(xié)作力、領(lǐng)導(dǎo)力和溝通力。同時(shí)，項(xiàng)目完成后的自我成果展示還能增強(qiáng)孩子的勇氣和自信心。

STEM教育的機(jī)會(huì)無處不在，其不僅是一種跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方式，更是一種跨學(xué)科、綜合性的思維方式。STEM教育具有跨學(xué)科、趣味性、體驗(yàn)性、協(xié)作性、設(shè)計(jì)性、藝術(shù)性和實(shí)證性等特征，能有效激發(fā)孩子探究世界的探索欲和求知欲。STEM教育將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)各學(xué)科有機(jī)融合，促使孩子像科學(xué)家一樣思考問題，像工程師一樣解決問題。

（作者單位：常州市勤業(yè)新村幼兒園）