STEM教育与幼儿园科学教育结合的探析

文章来源:知网转载 发布时间:2021年02月25日 点击数:

【摘要】幼儿园阶段的科学教育是科学启蒙教育,与未来科技人才素质的早期培养和幼儿的身心全面和谐发展密切相关。STEM教育作为一种主动探究式的教育方式,具有综合性、情境性、合作性和趣味性等特点,它对于解决当前我国幼儿园科学教育实践中存在的轻视幼儿生活实际、忽视幼儿主动探究等问题有着重要的意义。为了更好地实现科学教育的价值,教师在借鉴STEM教育的理念和方法时,要注意以下几点:基于幼儿经验,将科学问题转换为STEM问题;创设STEM学习环境,鼓励幼儿探究;关注幼儿发展,坚持多元评价;提升STEM意识,抓住教育契机。

【关键词】STEM教育;幼儿园科学教育;幼儿经验;学习环境

【中图分类号】G612【文献标识码】A 【文章编号】1005-6017201805-0018-04

【作者简介】李喜元(1993-),女,山东青岛人,陕西师范大学教育学院硕士研究生;刘华(1963-),女,安徽怀宁人,陕西师范大学教育学院副教授,硕士生导师。


为了更好地培养创新型和实践型人才,我国各级各类学校纷纷践行科学课程的改革。幼儿园科学教育作为科学教育的基础,与科学素养的早期培养和人的身心全面和谐发展密切相关,更是一直备受关注。时至今日,我国幼儿园科学教育虽然在理论上和实践中取得了一定的成就,但幼儿园科学教育的实施却仍然存在许多问题,如忽视幼儿主动探究,轻视幼儿生活实际,忽视幼儿的理解能力,等等。[1]这些现象和做法与幼儿身心发展规律相悖,在一定程度上削弱了幼儿园科学教育的价值。

在此背景下,STEM教育进入教育工作者的视野。STEM是由科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)这四门学科的首字母组成的。STEM教育是一种基于活动、项目实践和问题解决的学习方式。实践证明,STEM教育应用于课程有利于提高学生科学探究的兴趣与能力、学业成绩、综合素质。[2][3]目前,国内STEM教育与科学教育结合的实践探索已经取得了一定的成果,但研究范围主要局限在中小学,[4][5]对作为科学教育起点的幼儿园科学教育却关注度不够。幼儿园的科学教育是科学启蒙教育,重在激发幼儿的探究兴趣和欲望,这与STEM教育中重视培养学生自主探究能力的诉求是一致的。

 

一、STEM教育介绍

(一)STEM教育的内涵

STEM源自美国国家科学基金会( NSF)于20世纪90年代提出的“SMET”,后来为了避免可能引起的粗俗问题(音同smut),于2001年被更名为STEM。此缩写刚开始使用时,不仅涵盖数学、自然科学、工程、计算机和信息科学等领域,还包括心理学、社会学和政治学等社会/行为科学。[6]后随着理论的不断发展与完善,STEM作为科学、技术、工程和数学四门学科的缩写逐渐被美国国家、州和地方各级所采用。

STEM教育主要是指导STEM学科领域教学和学习的方法,多是指数学、科学、工程和技术四门学科中至少两门的整合。[7]虽然目前关于STEM教育概念的界定尚是模糊的,但学者们一致认为:STEM教育并不是科学、数学、技术和工程这四门学科的简单相加, 而是一种跨多学科的教学理念,是建立在将四门学科知识整合到一个新整体上的教育方式,强调学科知识间的沟通与融合,旨在培养学生科学、技术、工程与数学的综合素养与真实问题解决的能力。

(二)STEM教育的特点

1.综合性

STEM教育的综合性特点首先体现在其教育目标上。STEM教育为学生架起了链接学校与现实世界之间的桥梁,[8]引导学生综合利用数学、科学、技术和工程四个领域的特定知识解决问题、完成任务,培养学生的逻辑思维和实践能力,强调了学生发展和社会发展的整合。STEM教育的综合性,为学生提供了理解、认识整个世界的机会,而不是只能学习孤立零碎的现象和知识。STEM教育的综合性特点还体现在其教育内容上。在教育实践中,STEM教育是以综合性的内容来组织教学的。比如,在建构区中,让幼儿为小鸟搭建过冬的房子,教师就可以引导幼儿综合运用科学、数学、工程与技术的知识与技能。

2.合作性

STEM教育强调合作性,强调在解决问题、完成任务时同伴间的相互帮助、相互启发。STEM教育中提供的问题往往是来自于真实生活的。问题的解决和任务的完成需要同伴之间的互帮互助。例如,在降落伞项目中,[9]学生需要先学习降落伞的相关知识,然后需要通过分析讨论寻找解决问题的方法,最终用工程的方式制作符合要求的样机。在完成此项任务的每一个环节,学生都需要与他人交流和讨论,进行项目的分工与合作;在不断的尝试与改进中,学生需要共同克服重重困难,商讨如何完成规定的任务。可见,合作性渗透在STEM课程项目完成的始终。

3.趣味性

兴趣是最好的老师,是学生产生学习动机的基础,可以促使学生进行积极地认识和探索活动。STEM课程实施的过程也处处遵循着趣味性的原则。在课程计划过程中,教师选择的问题和设置的任务要具有一定的趣味性,能够吸引学生参与,使学生集中精力去获得知识;同时又要具有一定的挑战性,能够使学生获得一定的成就感。STEM教育把抽象的知识与真实的生活联系在一起,可以使学生理论联系实际,体验到知识迁移的乐趣。STEM教育还强调分享和评价,可以使学生在成果展示、自评与他评中获得表达、交流学习结果的乐趣。

4.情境性

STEM教育一般是围绕真实情境和真实问题解决来展开的,[10]强调把抽象、枯燥的知识与学生的现实生活结合在一起。STEM教育为学生提供了动手动脑、自主参与学习过程的机会,使学生在一个真实的问题背景中,产生学习的需要,并通过成员间的分工、交流与合作,凭借自己的主动学习、动手操作, 亲身体验从洞察问题到寻找方案再到解决问题的全过程。在STEM教育中,教师通过呈现真实的、富有挑战性的学习情境,可以使学生体验到学习知识的有用和有趣。

 

二、STEM教育与幼儿园科学教育结合的价值体现

从广义上来说,幼儿园科学教育应该包括一切知识体系的教育,但为了与STEM教育中科学学科的概念与范围保持一致,本文提到的幼儿园科学教育特指自然科学方面的教育,即幼儿在教师的指导下,通过自身的活动,对周围的自然进行感知、观察、操作, 发现问题,寻求答案的探索过程。[11]基于对STEM教育内涵、特点的讨论,STEM教育与幼儿园科学教育相结合,是对传统的幼儿园科学教育的挑战,有助于促使我国幼儿园科学教育的目标、内容、教学方法和评价回归幼儿精神、回归幼儿经验、回归自然。

(一)教育目标

多数教师已能够认识到幼儿园科学教育的最终目的是培养幼儿的探究兴趣和能力。然而,在具体实践中,幼儿园科学教育发展良好的却仍是科学知识的传授。[12]也就是说,在教育活动中,教师仍然将幼儿了解科学事实和既定答案作为主要的目标追求,这显然不利于幼儿问题意识与科学思考能力的培养; STEM教育注重教育目标的综合性,希望学生能够通过STEM课程的学习,不仅仅是习得科学、数学等学科的基本知识,更要掌握解决问题的经验和方法,具有逻辑思维和有效解决问题的能力。这种综合性的目标,关注到了学生全面发展的需要。可以认为,STEM教育理念的引入,有利于促进幼儿园科学教育中科学知识,科学态度、情感与科学探究能力、方法三维目标的有机整合与统一。

(二)教育内容

在当前的幼儿园科学实践中,科学活动的设计和组织主要是依靠现有的科学教材,而无法建立在了解和满足每一个幼儿兴趣、需要的基础之上。仅仅依照现有教材开展科学活动,往往会导致教育教学脱离幼儿兴趣需要和实际生活,不利于幼儿科学探索兴趣的激发和知识的应用迁移;STEM教育是基于真实情境和现实生活中的问题开展的,主张让学生运用实际材料进行感知、体验、操作和探索,更符合幼儿具体形象思维的年龄特点。科学教育应来源于生活,在生活中取材,促进探究能力的培养。但在实际教学活动中, 教师往往会忽视引导幼儿对身边科学现象的感知与观察。因此,STEM教育理念的引入,对促使幼儿园科学教育内容回归自然、回归儿童经验有一定益处。

1.教学方法

多数教师已能够在理论上认同主动探究在幼儿学习与发展中的重要性。但是,在科学课堂中,这种主动探究往往是被限制在教师的控制范围。幼儿只不过是教师的执行者和模仿者,只是简单地按照教师的要求和标准机械操作,并没有获得真正的动手操作和探索的机会。同时,操作步骤的固定性和同一性也在一定程度上禁锢了幼儿创造性思维和逻辑思维的发展;STEM学习是带着问题去探索,在课程实施的过程中,教师需要围绕真实且客观存在的问题创设一个支持的环境,包括充分的材料、明确的问题、等待的时间、及时的支持等,让学生按照自己的需要和意愿自主选择材料,进行发现学习。STEM教育为学生建构了一个能够自主学习、自主探索的环境,有利于幼儿科学思维方式的培养和科学探究技能的习得。

2.评价方式

在幼儿园科学活动实践中,教师往往过分关注终结性评价,忽视形成性和诊断性评价。具体表现为:在活动开始之前,对幼儿现有的知识、技能以及态度、情感等方面的准备了解不够;在科学探索过程中,对幼儿当下所取得的成绩、掌握的科学知识以及获得的能力发展关注不够。这种评价方式既没有关注到幼儿的评价主体地位,也忽视了幼儿的个体差异性。STEM教育注重课程评价的综合性,关注学习者过程性技能的获得,要求教师需要在课堂观察和记录方面多下功夫,通过自己的观察和记录来考核学生对核心概念和原理的理解。[13]此外,STEM教育提倡学生之间的合作交流,学习成果的评价以小组的共同表现为依据,而不是只评价个别学生的表现。所以说, STEM教育理念的引入,有助于使科学教育评价的主体回归到幼儿。

 

三、STEM教育与幼儿园科学教育结合的建议

(一)基于幼儿经验,将科学问题转换为STEM问题

幼儿关注的是与他们相关的周围事物和现象,且其思维是直觉行动的、具体形象的,所以贴近幼儿生活实际的、容易理解的和接纳的探究材料和内容更易激发他们的探究兴趣和欲望。这就要求教师基于幼儿生活和兴趣开展STEM活动,通过解决问题或完成任务的方法将科学、技术、工程和数学结合起来。如在做巨型肥皂泡的活动中,[14]如果只是让幼儿按照要求配置泡泡液吹出泡泡,仅仅涉及科学与技术。但如果进一步启发幼儿调整泡泡液配方,吹出更大的泡泡,就又融入了工程教育的元素,将科学活动转变为一个STEM活动。由于一个STEM活动往往需要多次活动才能完成,所以教师需要处理好教学时间与教学内容的矛盾,每次活动需要完成哪些任务、解决哪些问题,需要事先进行一定的规划。

(二)创设STEM学习环境,鼓励幼儿探究

创设STEM学习环境,适宜的材料支持是关键。

探究材料和探究工具是幼儿进行探究必不可少的物质条件。对于探究材料,应该是日常生活中可见的,可以是由教师投放到区角中的,也可以是幼儿在一日生活中自主发现和选择的;对于探究工具,比如容器、放大镜、温度计等,每一种工具都应具有实用功能,都能够帮助幼儿更顺利地进行科学探究,以得出更准确的科学结论。条件许可的幼儿园可以在教室里专门设立一个STEM活动区,也可以在自然角或科学角的基础上改建STEM学习中心。通过引入能整合STEM 活动的材料,实现科学与其他学科的整合。[15]比如, 在自然角中投放一些测量、记录的工具,如尺子、量杯、笔和纸等,幼儿在观察、测量、记录植物生长情况的过程之中,就可以综合运用数学和科学的知识。

(三)关注幼儿发展,坚持多元评价

除了传统意义上的由教师主导的对活动本身的评价和对幼儿发展的评价,STEM课堂中还重视以幼儿为主体的自评与互评。每个STEM活动都是一项系统工程,要综合各种因素进行评估。在STEM活动中, 教师需要密切观察、灵活应对,对幼儿的探究活动进行积极、适时的反馈和评价,也可以综合使用谈话、作品分析法、档案袋记录法等多种方法。在每次活动结束之后,教师需要参照STEM教育共识,反思自己在活动过程中是否关注了幼儿过程性技能的获得,是否为幼儿提供了足够的支持等,以便为下次活动更好地开展积累经验。同时,也要组织幼儿进行自评与互评,鼓励幼儿就探究过程和结论与同伴和教师进行相互交流。在多种声音和观点的碰撞中,幼儿可以更好地感受与体会到已有科学知识和结论之间的关系,巩固新发现、新知识。

(四)提升STEM意识,抓住教育契机

生活中有大量幼儿未知和好奇的事物和现象,处处存在着科学探究活动的可能和STEM教育的机会。这就需要教师具备敏锐的观察力,在了解幼儿探究兴趣后做出正确的判断、把握探究的动向。比如,在户外活动时,教师发现大班幼儿对流浪猫比较感兴趣。教师就可以通过启发性的提问和物质材料的提供,开展一个主题为为流浪猫送温暖STEM活动,引导幼儿综合利用数学、科学、工程等学科知识进行深入思考和探究。在活动中,教师要习惯于用“what” 代替“why”,即多问孩子做了什么”“发生了什么变化,而不是问为什么。相对于数学和科学,工程和技术往往是幼儿教师所不熟悉的领域,所以在科学探究中就会忽略掉将科学活动转换为STEM 活动的机会和契机。这就要求教师能通过学习不断提升STEM意识,以便更好地抓住教育的契机。

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