幼兒園STEM課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐

譚偉紅 肖化

STEM教育是指科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）多門學(xué)科交叉融合的教育。STEM教育于上世紀(jì)八十年代起源于美國(guó)。目前，在美國(guó)及歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家已上升為國(guó)家人才培養(yǎng)發(fā)展戰(zhàn)略。2018年美國(guó)聯(lián)邦政府推出了“北極星計(jì)劃”《制定成功課程：美國(guó)STEM教育戰(zhàn)略》，愿景是讓所有的美國(guó)公民都將終身受益于高質(zhì)量的STEM教育。[1]近幾年我國(guó)的STEM教育也得到了高度重視和蓬勃發(fā)展?！吨袊?guó)STEM教育白皮書(shū)》指出，STEM教育不僅僅是培養(yǎng)科學(xué)、技術(shù)、工程等方面的人才，同時(shí)也是讓每個(gè)公民都具有STEM素養(yǎng)，能夠適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的發(fā)展。[2]幼兒園教育是基礎(chǔ)教育的重要組成部分，學(xué)前兒童早期STEM教育已經(jīng)成為國(guó)際學(xué)前教育發(fā)展的重要趨勢(shì)。美國(guó)早期兒童STEM工作組發(fā)布的《早期STEM教育不容小覷：為所有幼兒提供高質(zhì)量STEM學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)》指出，高質(zhì)量的STEM教育能促進(jìn)幼兒批判性思維、動(dòng)手技能、解決問(wèn)題能力發(fā)展。而這些跨學(xué)科能力的發(fā)展也能夠支持兒童后續(xù)的學(xué)習(xí)成功。[3]

一、我國(guó)幼兒園STEM教育的現(xiàn)狀及問(wèn)題

目前STEM教育理念已在我國(guó)中小學(xué)獲廣泛認(rèn)可，已經(jīng)開(kāi)展了一些 STEM 教育的研究、實(shí)踐和探索。[4]但STEM教育在我國(guó)幼兒園尚屬于起步階段，主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

1. 對(duì)學(xué)前STEM教育的必要性和可行性認(rèn)識(shí)不足

有些幼兒園教師沒(méi)有意識(shí)到開(kāi)展學(xué)前STEM教育的必要性，也有一些教師認(rèn)為學(xué)前兒童并不具備學(xué)習(xí)STEM的能力。

2. 對(duì)STEM教育存在認(rèn)知上的誤區(qū)

有些幼兒園將科學(xué)教育與STEM教育混為一談，誤以為科學(xué)教育就是STEM教育，也有些幼兒園把STEM教育片面地理解成機(jī)器人教育。

3. 缺乏貫穿整個(gè)學(xué)年段的課程體系

比較規(guī)范和有條件的幼兒園都有較完整的科學(xué)教育課程體系，基本上可貫穿不同的學(xué)年段，但幼兒園STEM教育的完整課程體系尚未形成。

二、幼兒園STEM課程設(shè)計(jì)

幼兒園STEM教育可以說(shuō)是STEM的啟蒙教育，它融合科學(xué)的知識(shí)、工程的思想、技術(shù)的技能和數(shù)學(xué)的思維來(lái)解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題，讓兒童以STEM的視角認(rèn)識(shí)多姿多彩的現(xiàn)實(shí)世界。

1. 教育目標(biāo)

激發(fā)兒童對(duì)科學(xué)和工程技術(shù)的興趣和熱情，培養(yǎng)兒童具備終身學(xué)習(xí)的理念，為成為具有STEM素養(yǎng)的合格公民打下基礎(chǔ)。

STEM素養(yǎng)包括探究素養(yǎng)、科學(xué)素養(yǎng)、工程和技術(shù)素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)、數(shù)字素養(yǎng)等五個(gè)方面。

探究素養(yǎng)：初步具備針對(duì)事物提出問(wèn)題和質(zhì)疑的能力，以及運(yùn)用理性方法處理和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

科學(xué)素養(yǎng)：初步具備基本的理性思維和觀察、假設(shè)、驗(yàn)證、推論的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?初步了解物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)的基本屬性、現(xiàn)象、特征和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

工程和技術(shù)素養(yǎng)：初步具備基本的系統(tǒng)思維，以及根據(jù)任務(wù)，運(yùn)用科學(xué)知識(shí)，把構(gòu)思變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的技術(shù)能力，并初步了解和掌握基本的實(shí)驗(yàn)操作技能和操作方法。

數(shù)學(xué)素養(yǎng)：初步具備基本的邏輯思維、數(shù)字、形狀和空間概念。

數(shù)字素養(yǎng)：初步具備使用基本數(shù)字設(shè)備和數(shù)據(jù)解決問(wèn)題的能力。

2. 課程設(shè)計(jì)原則

要包含S、T、E、M四個(gè)要素;要引導(dǎo)兒童在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中了解科學(xué)知識(shí)、原理及其在工程實(shí)踐中的應(yīng)用;要注重兒童技能和方法的掌握;要以問(wèn)題解決為核心，方法多樣，成果多元。

3. 課程設(shè)計(jì)依據(jù)

STEM課程與科學(xué)課程的知識(shí)內(nèi)容具有高度相關(guān)性，幼兒園STEM課程的設(shè)計(jì)主要以科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)為參考，主要依據(jù)中國(guó)《幼兒園教育指導(dǎo)綱要》（科學(xué)領(lǐng)域）、《3-6歲兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展指南》（科學(xué)領(lǐng)域）、美國(guó)《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（Next Generation Science Standards： For States， By States）（幼兒園）（2013版）。

4. 課程內(nèi)容

STEM課程中的科學(xué)（S）涉及物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)和地球與宇宙科學(xué)三大領(lǐng)域;技術(shù)（T）包含簡(jiǎn)單工具的使用、基本實(shí)驗(yàn)方法的了解和基本技能的掌握;工程（E）包含根據(jù)任務(wù)選擇材料、設(shè)計(jì)方案、完成制作、進(jìn)行檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)與反饋等;數(shù)學(xué)（M）包含簡(jiǎn)單分類、排序、量的比較、認(rèn)識(shí)空間方位等。

5. 課程設(shè)計(jì)

STEM課程以項(xiàng)目的形式體現(xiàn)，每個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)為四個(gè)環(huán)節(jié)，即問(wèn)題啟發(fā)、體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)、討論交流、創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)。

問(wèn)題啟發(fā)：通過(guò)音頻、視頻、圖片等吸引兒童的注意力，從而引入主題，提出問(wèn)題，引導(dǎo)他們開(kāi)始STEM學(xué)習(xí)之旅。

體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)：幫助兒童了解或?qū)W習(xí)這個(gè)項(xiàng)目或者解決這個(gè)問(wèn)題所需要的科學(xué)知識(shí)，以及學(xué)習(xí)基本的實(shí)驗(yàn)方法和操作技能。在體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中，兒童在教師的指導(dǎo)下逐步完成實(shí)驗(yàn)探究，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加深對(duì)知識(shí)的理解。體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)與手工課有本質(zhì)的區(qū)別，注重培養(yǎng)兒童的實(shí)踐動(dòng)手能力，為進(jìn)入解決實(shí)際問(wèn)題的創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)打下基礎(chǔ)。

討論交流：讓兒童就前面所學(xué)習(xí)的知識(shí)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行討論，以加深對(duì)知識(shí)的理解并拓展自己的思維。這部分體現(xiàn)STEM教育的多元主體參與性，培養(yǎng)兒童的科技語(yǔ)言的表達(dá)能力。

創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)：STEM項(xiàng)目的核心部分，引導(dǎo)兒童針對(duì)要解決的問(wèn)題，利用已學(xué)的科學(xué)知識(shí)，選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料，通過(guò)工程技術(shù)完成作品。

三、STEM課程設(shè)計(jì)實(shí)例

以《啟迪智慧的STEM課程（幼兒園）》中的“認(rèn)識(shí)液體”項(xiàng)目為例。[5]

1. 項(xiàng)目說(shuō)明

該項(xiàng)目以認(rèn)識(shí)液體為主題，從液體與生活密切相關(guān)的情境開(kāi)始，讓兒童通過(guò)感官感知并且描述液體的特征，認(rèn)識(shí)到液體對(duì)于我們生活的重要性。體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)讓兒童了解水的流動(dòng)性及溶解性等特性。創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)以解決實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向，使兒童能夠利用液體的流動(dòng)性、溶解性以及液體從高往低流等知識(shí)，圍繞澆灌花園這個(gè)問(wèn)題，從工程上進(jìn)行澆灌裝置的選材、設(shè)計(jì)、制作和檢驗(yàn)。

2. 課程知識(shí)目標(biāo)

S：知道液體是沒(méi)有固定形狀，可以流動(dòng)的物質(zhì)，它的形狀取決于裝它的容器的形狀;了解液體的流動(dòng)原理是液體兩端的位置具有高度差;認(rèn)識(shí)液體可以溶解某些固體。

T：了解實(shí)驗(yàn)的基本操作和方法，會(huì)使用工具并利用合適的材料來(lái)完成裝置的制作。

E：會(huì)設(shè)計(jì)和構(gòu)建一個(gè)能用山頂水池的水澆灌花園的裝置。

M：對(duì)花園和山頂?shù)木嚯x有基本了解后，會(huì)選取灌溉渠道的長(zhǎng)度。

3. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

問(wèn)題啟發(fā)：通過(guò)相關(guān)圖片和視頻吸引兒童的注意力，引入液體的主題，提出有關(guān)液體的問(wèn)題，開(kāi)始STEM探索之旅。

體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)讓兒童通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)了解液體的形狀、流動(dòng)性及溶解性等。

討論交流：讓兒童通過(guò)小組討論和交流鞏固有關(guān)液體的相關(guān)知識(shí)。

創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)：通過(guò)設(shè)置一個(gè)具體的情境，要求兒童能利用所學(xué)的液體相關(guān)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題（見(jiàn)下頁(yè)圖1）。

兒童針對(duì)任務(wù)要求，根據(jù)所提供的材料，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)把自己想要制作的裝置以圖畫(huà)的形式呈現(xiàn)出來(lái)。設(shè)計(jì)完成后，兒童開(kāi)始制作完成灌溉裝置，并對(duì)裝置進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)存在問(wèn)題時(shí)，重新進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作。經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)，兒童最終成功完成制作，并通過(guò)相互交流和評(píng)價(jià)進(jìn)一步掌握了相關(guān)知識(shí)。

幼兒園STEM課程的設(shè)計(jì)對(duì)推進(jìn)幼兒園STEM教育的開(kāi)展起著舉足輕重的作用。幼兒園STEM課程設(shè)計(jì)中項(xiàng)目的選取十分重要，項(xiàng)目的內(nèi)容應(yīng)涉及物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙三大領(lǐng)域，其中的科學(xué)知識(shí)應(yīng)符合該學(xué)齡段兒童的認(rèn)知發(fā)展水平。項(xiàng)目要以解決簡(jiǎn)單問(wèn)題作為主導(dǎo)來(lái)進(jìn)行科學(xué)知識(shí)、工程設(shè)計(jì)、技術(shù)操作以及數(shù)學(xué)概念等的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，以達(dá)到STEM啟蒙教育的目的，進(jìn)而從小培養(yǎng)兒童的STEM素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]The committee on STEM education. Charting A Course For Success： Americas Strategy For STEM Education [EB/OL]. https：//www. whitehouse.gov/wp-content/uploads/2018/12/STEM-Education-Strategic-Plan-2018.pdf， 2019-01-10.

[2]田慧生，王素，曹培杰，康建朝，等. 中國(guó)STEM教育白皮書(shū)[R]. 北京：中國(guó)教育科學(xué)研究院STEM教育研究中心，2017.

[3]Early childhood STEM working group. Early STEM Matters： Providing High-Quality STEM Experiences for All Young Learners[R]. Uchicago， 2017.

[4]中國(guó)STEM教育2029行動(dòng)計(jì)劃課題組. 我國(guó)中小學(xué)STEM教育現(xiàn)狀的調(diào)研與分析——基于STEM教育大型調(diào)研的主要發(fā)現(xiàn)與核心結(jié)論[J]. 中小學(xué)數(shù)字化教學(xué)，2019，（10）.

[5]肖化. 啟迪智慧的STEM課程（幼兒園）[M]. 濟(jì)南：明天出版社，2019.

注：本文系2018 年度教育部人文社會(huì)科學(xué)研究規(guī)劃基金項(xiàng)目“基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的小學(xué)STEM 課程分層整合模式研究”（項(xiàng)目編號(hào)： 18YJA880096）研究成果之一。