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(jù)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(jīng)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(jù)主題進行討論、設計、操作，或者繼續(xù)操作未完成的作品?！贝送猓P者還發(fā)現(xiàn)，雖然教師會依據(jù)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(jù)“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(jīng)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(jīng)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(jīng)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(jù)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(jīng)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(wǎng)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(jīng)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(jù)木工區(qū)活動中幼兒的年齡差異、經(jīng)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(jù)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.