基于工程思維培養(yǎng)的幼兒園木工區(qū)活動組織與實施研究

謝曉鵬 朱毅誠

STEM教育包含科學（Science）、技術（Technolo？ gy）、工程（Engineering）、數(shù)學（Mathematics）四個學科，除工程學科以外，其余三個學科在學前教育課程中早已存在，其在早期兒童教育中的重要作用已有大量的理論研究和實證研究。相比之下，對于工程教育是什么、如何把工程教育融入幼兒園教育等相關研究較為缺乏[1]。近年來，隨著STEM教育的不斷發(fā)展，工程教育開始受到學前教育研究者的關注。工程思維是工程教育中的一個新的探究領域，特別是幼兒的探索、求知和創(chuàng)造性行為與其工程思維的發(fā)展有著緊密聯(lián)系。幼兒天生對木頭這種自然材料以及敲敲打打有著強烈的好奇心，木工區(qū)活動能夠將設計、研究和實踐相結合，是培養(yǎng)幼兒工程思維的理想載體。目前已有的相關研究更多地聚焦于木工區(qū)活動的價值，強調木工區(qū)活動能夠發(fā)展幼兒的動手能力、解決問題的能力、合作能力及安全意識等，對于木工區(qū)活動能夠促進幼兒工程思維發(fā)展的相關研究較少。鑒于此，本研究通過對兩個班級的木工區(qū)活動進行非參與式觀察以及對教師進行深度訪談，分析教師在組織與開展木工區(qū)活動中可能存在的問題，并提出培養(yǎng)幼兒工程思維的木工區(qū)活動組織與實施路徑，以期為幼兒園科學開展木工區(qū)活動提供借鑒。

一、研究設計

（一）研究對象

本研究選取某省一級公立幼兒園，該園采用混齡編班模式。研究場域是該園兩個班級的木工區(qū)，研究對象是這兩個班級的帶班教師和幼兒。其中，帶班教師分別為A教師和B教師，幼兒共77名（男孩36名，女孩41名）。

（二）研究方法

本研究采用非參與式觀察法和訪談法。筆者以旁觀者的身份進入研究現(xiàn)場，對幼兒在木工區(qū)的活動表現(xiàn)和教師的指導策略進行觀察記錄，并填寫在觀察記錄表中。觀察記錄表主要包括幼兒的姓名、性別、班級、年齡、觀察日期、幼兒行為表現(xiàn)、教師指導策略等，觀察時間是每周三、周四的區(qū)域活動時間，為期兩個月。采用半結構式訪談，筆者與A教師和B教師進行面對面的深度交流，主要圍繞教師對工程思維的理解、教師如何組織木工區(qū)活動、如何指導幼兒等問題展開。

（三）資料整理

筆者收集并整理幼兒的木工作品、觀察記錄表、活動的錄像或照片、訪談內容稿及其錄音等資料，通過歸納、比較、分析、總結的方式得出研究結果。

二、研究結果與分析

（一）教師對幼兒工程思維認識不足

研究發(fā)現(xiàn)，教師認為幼兒具有工程思維，也肯定了在幼兒園階段發(fā)展幼兒工程思維是有必要的，但是教師對于幼兒工程思維的認知比較模糊，具體表現(xiàn)在以下兩個方面：第一，對幼兒工程思維的理解不到位。如A教師認為“工程思維就是像工程師一樣，先有一個目標或問題，然后形成初步的想法，再根據問題去解決問題，還有后續(xù)的一些步驟?！盉教師則認為“工程思維就是開展一系列的活動，從開頭、過程再到最后的結果，應該包括很多內容，不只是單一的學科內容?！钡诙?，對木工區(qū)活動中蘊含的幼兒工程思維認識較為泛化。A教師和B教師均認為，木工區(qū)活動的過程全都蘊含了幼兒工程思維。由于對幼兒工程思維認識不足，筆者在觀察教師組織木工區(qū)活動時，發(fā)現(xiàn)教師在操作技能以及安全指導上的比重達一半以上。這種指導重點的傾斜容易讓教師走向技術主義取向、安全主義取向，錯失了很多發(fā)展幼兒工程思維的契機。

（二）木工區(qū)活動形式簡單化

筆者通過現(xiàn)場觀察兩個班級的木工區(qū)活動，并結合教師的訪談結果，發(fā)現(xiàn)木工區(qū)的活動形式存在簡單化傾向。如B教師認為“小班組幼兒的操作經驗較少，我會提供一些小任務讓他們在區(qū)域中操作，幫助他們掌握一些基礎技能。中大班組幼兒的合作性活動較多，我會引導他們根據主題進行討論、設計、操作，或者繼續(xù)操作未完成的作品?！贝送?，筆者還發(fā)現(xiàn)，雖然教師會依據不同年齡段幼兒的動作發(fā)展水平引導他們進行小組合作，但是小組成員之間各自制作木工作品的現(xiàn)象較多，作品架上呈現(xiàn)的也是整齊劃一的木工作品或者是未完工的作品。究其原因，是因為教師缺乏對木工區(qū)活動的良好組織和規(guī)劃。這種零散的、碎片化的活動看似風風火火，幼兒忙忙碌碌，卻容易變成完成教師布置的任務，修修補補木工作品或者制作一個簡單的物品。幼兒的興趣和好奇是滿足了，但是他們卻難以在“最近發(fā)展區(qū)”得到提升，木工區(qū)活動也沒能充分發(fā)揮出最大教育價值，這勢必會影響幼兒工程思維的發(fā)展。

（三）缺乏教師的有效指導

幼兒工程思維的發(fā)展有賴于教師積極有效的指導。筆者在觀察中發(fā)現(xiàn)，教師的指導存在以下問題：第一，由于木工區(qū)活動本身的特殊性，使用的工具有熱熔膠槍、羊角錘、鋸子等比較危險的工具，所以教師在指導內容上會更多從安全角度出發(fā)，對幼兒操作工具的指導較多，最大限度避免安全事故的發(fā)生。第二，教師還未形成STEM理念，在指導方式上易忽略知識之間的整合，特別是工程知識。例如，幼兒在設計“美味的小餅干”時，需要根據“餅干”上的點點，綜合使用橡皮錘和工字釘打點，這當中滲透了“一一對應”和“模式”的數(shù)學概念，但是教師卻沒有意識到這是數(shù)學知識和工程知識進行整合的契機，僅把關注的焦點放在工具使用上。第三，教師在指導過程中缺乏經驗的反思，無效的指導現(xiàn)象重復出現(xiàn)。筆者訪談教師在“指導上遇到的問題和困難”時，A教師和B教師提到了“專業(yè)素養(yǎng)不足，對工程思維的認識和理解不夠深刻”“思路不夠開闊，經驗不夠，難以把控活動中的教育契機”等，同時也表示希望能夠獲得專業(yè)支持，以改善和提升她們的指導水平。

三、培養(yǎng)幼兒工程思維的木工區(qū)活動組織與實施路徑

（一）轉變教育觀念，加深對工程思維內涵的理解

事實上，絕大部分的幼兒教師并沒有工程知識的學習經驗或者參與過相關的培訓。因此，轉變教育觀念是教師能夠更好地組織木工區(qū)活動來培養(yǎng)幼兒工程思維的前提和首要任務。近年來，隨著STEM教育的日漸普及，教師需要轉變教育觀念，摒棄過去的單一認知思維，以“跨學科”“整合”的思維和態(tài)度對待幼兒學習方式的轉變。

在認知層面，教師可以多接觸工程教育相關的知識，了解一些簡單的工程教育概念及其要素，特別是工程思維的內涵。通過文獻梳理，不同學者對工程思維有不同的界定，袁曉靜從學生應具備的工程思維出發(fā)，總結了工程思維的構成要素，即工程決策思維、工程設計思維、工程實施思維、工程評價思維[2]。美國國家研究委員會在《K-12教育中的工程：理解現(xiàn)狀和提升未來》報告中強調工程思維習慣的培養(yǎng)，指出工程思維習慣包括系統(tǒng)思維、創(chuàng)造力、樂觀主義、協(xié)作、溝通交流、倫理考慮[3]。

在實踐層面，教師可以通過幼兒園木工區(qū)的體驗式學習，在體驗學習中“扮演”幼兒，以幼兒的視角設計圖紙、選擇材料和工具、制作和分享作品等參與木工區(qū)活動，不斷提高和加深對工程思維的認識和敏感性。在工程知識的學習和體驗基礎上，教師可以圍繞工程思維要素或工程思維習慣，針對性地指導幼兒活動。這不僅幫助幼兒發(fā)展了自身的工程思維，逐步養(yǎng)成工程思維習慣，也在無形中增強了教師自身的工程思維意識。

（二）合理建構木工區(qū)工程設計流程

美國幼兒教育協(xié)會在《關于修補、制造和工程你所需要知道的》一文中指出了修補、制造和工程之間的區(qū)別，即修補是使用東西（Using stuff），制作是使用東西去制作物品（Using stuff to make stuff），工程則是使用東西去制作能起作用的物品（Using stuff to make stuff that does stuff）。幼兒園木工區(qū)活動本質上并不僅僅是簡單的修補活動（Tinkering）或制作活動（Making），而是典型的工程活動（Engineering）。工程活動是一項系統(tǒng)的活動，需要按照一定的工程流程進行設計。只有按照一定的工程設計流程進行組織和實施，在木工區(qū)活動中幼兒的工程思維才能夠真正形成并得到不斷發(fā)展。

關于工程設計流程，彭杜宏提出了學前STEM教育模式（簡稱“PPOD”模式），即“基于典型生活現(xiàn)象（P）—聚焦問題深度探究（P）—親自動手操作與設計（O）—觀察記錄與總結交流（D）”模式[4]?；诮嬛髁x理論，美國生物學課程研究會提出了“5E”探究式教學法，即參與（Engage）—探究（Explore）—解釋（Explain）—精致（Elaborate）—評價（Evaluate）五個環(huán)節(jié)[5]。波士頓科學博物館開發(fā)的EiE（Engineering is Elementary）項目倡導為兒童提供五步工程設計流程，即提問（Ask）—想象（Imagine）—計劃（Plan）—創(chuàng)造（Create）—改進（Improve）。教師在組織木工區(qū)活動時，以上的工程設計流程并不是固定不變的，它只是一個指向適宜工程設計的方向性引導，并非是一個藥方或者食譜。所以，教師可根據活動目標的需要靈活選擇工程設計流程，甚至可以跳過當中的某個或者某些步驟。例如，為了促進幼兒的工程思維發(fā)展，教師在木工區(qū)活動中設計了“提問—想象—計劃—制作—測試—分享”的工程設計流程，并和幼兒共同制作了“木工思維工具”循環(huán)圖。

值得注意的是，只有教師持續(xù)地關注幼兒，注重工程設計流程的使用，幼兒才能在木工區(qū)活動中科學地發(fā)展系統(tǒng)思維、創(chuàng)造力、協(xié)作、溝通交流等工程思維習慣。

（三）提升教師指導水平

幼兒園木工區(qū)活動蘊含著發(fā)展幼兒工程思維的教育契機，若在組織和實施過程中離開了教師的有效指導，將會錯失很多發(fā)展幼兒工程思維的契機。從觀察和訪談的結果來看，造成教師指導存在問題可以歸結到以下原因：STEM相關的跨學科知識和指導實踐知識欠缺；教師指導經驗和反思不足。因此，要提升教師木工區(qū)活動的指導水平，重點應該放在教師的知識學習和指導水平的提升上。

首先，教師應當提升STEM相關的跨學科知識和指導實踐知識的理論學習。目前，無論是教師的職前教育還是職后培訓，都較少涉及STEM相關的跨學科知識。STEM教育強調跨學科的整合學習，將工程知識與科學、技術、數(shù)學有機地融為一體，這與當下倡導的“促進幼兒整體性、全面性發(fā)展”不謀而合。教師要樹立終身學習的理念，讓學習成為自身發(fā)展的動力，通過網絡、書籍等資源，積極主動地學習STEM相關知識，提升自身整合性學習的能力。同時，教師還要深入學習指導實踐的相關知識，明確自身在幼兒活動中扮演的角色和作用，特別是要把握好區(qū)域活動中指導的“度”，此方面的相關研究成果較為豐富，教師可充分深入地學習。對于幼兒活動中的指導，教師應對指導時機、指導角色、指導方式、指導內容、指導效果等方面做到心中有數(shù)，只有這樣，才有可能在木工區(qū)活動中對幼兒行為進行適時適度的指導，從而進一步培養(yǎng)幼兒的工程思維。

其次，教師要在實踐中積累更多的指導經驗并進行反思提升。教師在木工區(qū)的指導不是通過理論學習就能得到提升的，必須通過不斷的實踐歷練并成為“會反思的實踐者”。有研究提出了區(qū)域活動中教師指導的四項原則，即跟隨原則、賦能原則、支架原則和導引原則[6]。在幼兒園木工區(qū)活動中，跟隨原則要求教師學會“看”和“等”，尋找最適合和適時的指導時機，從而發(fā)現(xiàn)幼兒可能得到發(fā)展的契機并及時給予支持。賦能原則更多涉及指導幼兒工程思維習慣中的“樂觀主義”，即激發(fā)幼兒在木工區(qū)活動中的興趣、勇敢、堅持、探索和冒險等品質。這就需要教師要相信幼兒的力量，相信幼兒能夠在木工區(qū)活動中獨立自主地完成作品。支架原則有賴于教師的教育敏感性，在幼兒的“最近發(fā)展區(qū)”提供支架，以幫助他們在原有水平上獲得提升，促進幼兒工程思維的發(fā)展。導引原則要求教師能夠根據木工區(qū)活動中幼兒的年齡差異、經驗水平差異、個性差異等進行針對性的指導，讓每個幼兒都能得到發(fā)展。特別是對于混齡編班的木工區(qū)活動，教師在同一時空維度上更要考慮幼兒的各種差異，依據這四項原則，再圍繞幼兒工程思維構成要素中的薄弱要素，提供必要的指導策略，從而更好地發(fā)展幼兒的工程思維。

本文系廣東省教育研究院第二批STEM教育專項研究（重點）立項課題“STEM教育在幼兒園區(qū)域活動中的組織與實施研究”（課題編號：GDJY-2020-S-a004）、廣東省教育研究院“新時代廣東省中小學幼兒園科創(chuàng)和STEM教育課程教材構建與實施”教改實驗學校（第二批，2020年7月—2023年6月）立項課題“科創(chuàng)和STEM教育在幼兒園區(qū)域活動中的組織與實施研究”（GDJY-2020-Aa-085）的研究成果。

【參考文獻】

[1][3]Linda Katehi，Greg Pearson，Michael Feder.En？ gineering in K-12 Education： Understanding the Status and Improving the Prospects[M]. Washington，DC： Nation？ al Academies Press，2009.

[2]袁曉靜.面向工程思維培養(yǎng)的小學機器人教學研究[D].上海：上海師范大學，2020.

[4]彭杜宏.學前STEM教育的核心目標與高質量模式探析[J].蘇州科技大學學報（社會科學版），2019（5）：93-100.

[5]董文俊.大班STEAM教育活動中幼兒工程思維發(fā)展的行動研究[D].上海：上海師范大學，2020.

[6]薛婷婷.幼兒園區(qū)域活動中教師指導的必要性與基本原則[J].學前教育研究，2018（4）：70-72.