(江蘇省教育科學(xué)研究院,江蘇 南京 210013)

1 什么是STEM教育

STEM中字母分別是科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)和數(shù)學(xué)(Mathematics)的簡稱，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合。其中科學(xué)是關(guān)于“是什么”的知識(shí)，技術(shù)是有關(guān)“怎樣做”的知識(shí)，工程是關(guān)于“如何進(jìn)行設(shè)計(jì)”的知識(shí)，而數(shù)學(xué)是解決以上問題的工具。

20世紀(jì)90年代美國國家科學(xué)基金會(huì)首次使用STEM一詞，STEM的設(shè)計(jì)理念是基于真實(shí)問題解決的探究學(xué)習(xí)(PBL，Problem-Based Learning)和基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)(DBL，Design-Based Learning)，注重學(xué)習(xí)的過程，培養(yǎng)學(xué)生在類似真實(shí)生活的學(xué)習(xí)情境中發(fā)展設(shè)計(jì)能力與問題解決能力。

STEM教育并不是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育的簡單疊加，而是要將四門學(xué)科內(nèi)容整合成為有機(jī)整體。STEM教育期望在活動(dòng)過程中，能激勵(lì)學(xué)生通過基于真實(shí)問題解決的探究學(xué)習(xí)，發(fā)展起探究真實(shí)世界的綜合能力，注重學(xué)科間的相互滲透與融合，注重對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與人文素養(yǎng)的培養(yǎng)，注重培養(yǎng)他們靈活運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)工具的能力，從而使學(xué)生具備一定的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力。通過STEM教育，我們不僅可以全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力，培養(yǎng)學(xué)生的STEM素養(yǎng)，而且可以幫助他們形成積極的生活態(tài)度，并勇于承擔(dān)一定的社會(huì)責(zé)任。

STEM教育凸顯出的是一種跨學(xué)科的取向，以工程思維為核心，強(qiáng)調(diào)實(shí)際生活、真實(shí)情境和整個(gè)問題的一攬子解決，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)在前和設(shè)計(jì)優(yōu)先，關(guān)注學(xué)習(xí)方法的形成和科學(xué)品質(zhì)的養(yǎng)成。

2 STEM教育的特點(diǎn)

2.1 強(qiáng)調(diào)方法的學(xué)習(xí)

STEM教育被稱為“元教育”(media-discipline)，其教育過程不是將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行簡單疊加，而是強(qiáng)調(diào)將原本分散的四門學(xué)科內(nèi)容自然組合形成整體。STEM教育強(qiáng)調(diào)方法的學(xué)習(xí)，是跨學(xué)科和跨領(lǐng)域的學(xué)習(xí)。

2.2 強(qiáng)調(diào)整個(gè)過程的學(xué)習(xí)

在STEM教育中，我們鼓勵(lì)兒童參與學(xué)習(xí)的整個(gè)過程，而不僅僅是參與某一個(gè)片段的學(xué)習(xí)。這樣做的好處就在于，能夠讓兒童站在整體的角度來思考問題，而且最大限度地激發(fā)起他們參與整個(gè)活動(dòng)的積極性，不僅增添了活動(dòng)的挑戰(zhàn)性，而且讓兒童能夠承擔(dān)起各種職責(zé)。著名的教育家陳鶴琴先生就非常明確地提出：“凡是兒童自己能夠做的，應(yīng)當(dāng)讓他自己做。凡是兒童自己能夠想的，應(yīng)當(dāng)讓他自己想?！币虼耍寖和瘏⑴c整個(gè)探究過程，就意味著給予兒童最大限度的空間，支持他們繼續(xù)保持和發(fā)展與生俱來的好奇心，鼓勵(lì)他們自己去想、自己去做，去面對(duì)盡可能多的挑戰(zhàn)。

2.3 強(qiáng)調(diào)真實(shí)問題情境下的學(xué)習(xí)

STEM教育強(qiáng)調(diào)要在真實(shí)或準(zhǔn)真實(shí)的生活情境中，以問題解決為導(dǎo)向，來培養(yǎng)兒童的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力。那么，真實(shí)的或準(zhǔn)真實(shí)的問題情境會(huì)有怎樣的益處？筆者認(rèn)為，其益處就在于讓兒童更加具有真實(shí)感和成就感，因?yàn)?，這樣的問題解決才最大限度地體現(xiàn)出他們?cè)趧?chuàng)造更加美好生活過程中的主動(dòng)性和積極性，能夠讓他們像科學(xué)家那樣親身經(jīng)歷科學(xué)研究的各個(gè)階段，思考如何在眾多的現(xiàn)象中選擇最為合適的研究話題，如何進(jìn)一步地縮小研究范圍，以及如何設(shè)計(jì)出可行的方案，并不斷地進(jìn)行修正和優(yōu)化。

2.4 強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)與記錄的學(xué)習(xí)

STEM教育強(qiáng)調(diào)在學(xué)習(xí)的過程中要凸顯設(shè)計(jì)理念，也就是說STEM學(xué)習(xí)是一種基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)(DBL)?；谠O(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)和過去的學(xué)習(xí)有什么不一樣呢？基于設(shè)計(jì)就意味著在研究之前，研究者就已經(jīng)充分地考慮到了各種可能性，意味著要最大限度地優(yōu)化研究的方案，意味著一旦有了明確的計(jì)劃，就要嚴(yán)格地按照計(jì)劃去執(zhí)行。這樣的研究能夠很好地發(fā)展兒童的邏輯思維能力和溝通能力。

同時(shí)，STEM為兒童的高階思維學(xué)習(xí)提供了機(jī)會(huì)。郝京華教授指出：分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造這三個(gè)認(rèn)知目標(biāo)對(duì)應(yīng)的是分析性思維、批判性思維和創(chuàng)造性思維，它們都屬于高階思維。而我們長期以來都較為忽視，而高階思維正是工程思維的靈魂。在工程設(shè)計(jì)的很多環(huán)節(jié)，高階思維隨處可見：在設(shè)計(jì)解決方案環(huán)節(jié)，有和創(chuàng)造性思維息息相關(guān)的“頭腦風(fēng)暴”；在權(quán)衡環(huán)節(jié)，需要用到的是分析、綜合等思維；批判性思維更是貫穿在工程設(shè)計(jì)的諸多環(huán)節(jié)。所以，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力和強(qiáng)調(diào)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力越來越成為一種共識(shí)。

在整個(gè)研究的過程中，記錄也發(fā)揮著積極的作用。通過記錄，可以清晰地看出研究者的設(shè)計(jì)意圖，把握研究者的研究思路，凸顯出實(shí)事求是的精神，能夠讓研究的過程更具有科學(xué)性和可驗(yàn)證性。不同年齡階段的學(xué)生在記錄上的要求和特征是不一樣的，學(xué)齡前兒童可以嘗試用繪畫的方式進(jìn)行科學(xué)探究的記錄，而且也可以請(qǐng)成年人用文字的方式幫助幼兒進(jìn)行記錄，可以不加修飾地把幼兒當(dāng)時(shí)的原話記錄下來。

3 設(shè)計(jì)和實(shí)施幼兒園STEM教育活動(dòng)的建議

3.1 明確自身的優(yōu)勢和劣勢

幼兒園階段開展STEM教育具有一定的劣勢，具體在于：(1) 幼兒年齡較小，讀、寫、算能力有限，抽象思維能力不足，獨(dú)立探究的能力不強(qiáng)，很難開展有真正價(jià)值的、能解決現(xiàn)實(shí)中真實(shí)有挑戰(zhàn)性的問題的活動(dòng)。(2) 幼兒自我保護(hù)能力不夠，經(jīng)驗(yàn)缺乏，在進(jìn)行科學(xué)探究類活動(dòng)過程中面臨一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。(3) 幼兒面臨的一個(gè)主要任務(wù)是形成完善的人格，需要發(fā)展起幼兒良好的社會(huì)適應(yīng)能力和良好的品格，因此，幼兒需要在各個(gè)方面都積累大量的活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，而過于強(qiáng)調(diào)某一方面的學(xué)習(xí)，或者說過于強(qiáng)調(diào)讓幼兒積累科學(xué)方面的經(jīng)驗(yàn)會(huì)讓兒童發(fā)展陷入不均衡的危險(xiǎn)；(4) 幼兒園教師的科學(xué)素養(yǎng)普遍不高，幼兒園在科學(xué)探究上物質(zhì)資源支持普遍顯得不足。

當(dāng)然，幼兒園在開展STEM教育方面，也有一定的優(yōu)勢：(1) STEM教育所提倡的注重生活和整體發(fā)展的理念，與當(dāng)前幼兒園教育的整體趨勢相一致；(2) 幼兒園的科學(xué)區(qū)角和戶外園地以及種植地等資源有利于開展STEM教育；(3) 一些幼兒園有一定的開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)。

因此，我們要最大限度地發(fā)揮好幼兒園的優(yōu)勢，切實(shí)考慮到幼兒園在開展STEM教育時(shí)所面臨的困難，因地制宜地思考問題，創(chuàng)造性地開展適宜的STEM教育。

3.2 深刻理解STEM的基本理念和幼兒園教育的基本屬性

幼兒園在開展STEM教育時(shí)，需要進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)習(xí)。老師需要對(duì)STEM教育的理念和基本精神有深入的了解，也需要進(jìn)一步把握幼兒園教育的根本目標(biāo)和基本屬性，進(jìn)一步明確學(xué)前教育的重要性和特殊性，注重幼兒園教育的生活性、趣味性、整體性和社會(huì)性。教師們要努力實(shí)踐，讓幼兒在豐富的活動(dòng)中形成良好的生活習(xí)慣、學(xué)習(xí)習(xí)慣和行為習(xí)慣。

3.3 謹(jǐn)慎確定STEM教育的內(nèi)容

在幼兒園中許多活動(dòng)都是綜合的活動(dòng)，是兒童親身參與的活動(dòng)，很多活動(dòng)具有一定STEM教育的屬性。例如，在幼兒園中普遍存在的搭建類活動(dòng)就和STEM非常類似。在幼兒園中，教師們既可以開展專門的STEM教育活動(dòng)，也可以在各個(gè)科學(xué)活動(dòng)區(qū)或其他活動(dòng)區(qū)中開展科學(xué)探究類活動(dòng)。教師們需要和幼兒共同探討，選擇出適合于幼兒的STEM教育活動(dòng)。在選擇的過程中，需要遵循的原則有：安全性原則、可行性原則、科學(xué)原則、可操作原則、趣味性原則。在幼兒園中，老師們可以不斷地豐富環(huán)境中的科學(xué)探究資源，可以對(duì)原先就經(jīng)常開展的科學(xué)探究活動(dòng)按照STEM的理念進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，例如各種測量活動(dòng)和搭建活動(dòng)，另外，還可以結(jié)合園所具體情況，開展各類種植活動(dòng)等。

3.4 遵循設(shè)計(jì)STEM案例的基本流程

一般來說，幼兒園階段在設(shè)計(jì)STEM教育案例時(shí)，兒童將經(jīng)歷以下幾個(gè)流程：(1) 確定研究課題；(2) 界定具體研究目標(biāo)；(3) 搜集相關(guān)信息；(4) 提出可能的方案；(5) 分析方案的可行性；(6) 選擇最合理的方案；(7) 實(shí)施研究方案；(8) 優(yōu)化研究方案；(9) 交流和展示研究結(jié)果。

在這個(gè)過程中，教師要發(fā)揮好引導(dǎo)、鼓勵(lì)和監(jiān)督的作用，確?；顒?dòng)的順利進(jìn)行。教師也要不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)，提高自身的科學(xué)素養(yǎng)，和幼兒共同確定既有趣味、又有一定的挑戰(zhàn)性的科學(xué)探究問題，并陪伴幼兒共同經(jīng)歷研究的過程。

3.5 多采用小組式的研究方式，并凸顯記錄的作用

幼兒園的STEM教育可以小組式的項(xiàng)目學(xué)習(xí)為主，充分發(fā)揮幼兒的主動(dòng)性和積極性。在老師的引導(dǎo)和組織下，孩子們可以共同討論確定研究的課題，感興趣的孩子可以組織起來成立項(xiàng)目研究小組，按照項(xiàng)目開展程序，形成可行的研究方案，并逐步落實(shí)方案。在這個(gè)過程中，要注意凸顯出個(gè)別化記錄的作用，鼓勵(lì)幼兒用繪畫等多種方式進(jìn)行記錄，有自己的科學(xué)記錄，形成自己的繪畫式記錄本，并且可以借助記錄交流墻等平臺(tái)進(jìn)行充分的交流、討論和展示。這樣，幼兒就可以在整個(gè)研究過程中充分地體驗(yàn)到研究所帶來的挑戰(zhàn)，使幼兒初步形成尊重事實(shí)和證據(jù)、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度，并逐漸養(yǎng)成大膽質(zhì)疑和敢于創(chuàng)新的科學(xué)精神，從而發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)。