以“制造物”活动为幼儿园主题课程中实施SETM教育切入平台的研究

何少魏

【摘要】本质上具有探究特性和融合性的幼儿园主题课程，可以作为落实STEM教育的切入平台。本研究在主题课程开展过程中加入以工程为核心的设计和“制造物”活动以解决活动过程中的问题，明确了发展导向，分析了课程中所蕴含的STEM教育元素，为STEM教育理念融入主题课程提供路径。本研究促进了STEM教育理念在幼儿园教育阶段的贯彻落实，在主题课程中开展STEM教育能为教师提供有效路径，具有一定的借鉴意义。

【关键词】STEM教育;幼儿园主题课程;工程学习;制造物

近十几年来，STEM教育在国际教育界备受关注，在人工智能盛行的二十一世纪末，大力推行STEM教育成为各国科学教育发展的新趋势。美国政府于2018年12月3日发布了STEM教育的五年战略计划——“北极星计划”以驱动创新型人才培养。2016年我国教育部在教育信息化“十三五”规划中明确提出STEM教育;2017年又印发《义务教育小学科学课程标准》，倡导跨学科学习方式，建议在教学实践中尝试STEM教育。2017年6月，中国教育科学研究院在成立STEM 教育研究中心的基础上，召开第一届中国STEM教育发展大会，并发表《2017年中国STEM教育白皮书》及启动《中国STEM教育2029创新行动计划》。总之，开展STEM教育已成为面对新时代、强化竞争力的教育改革与创新政策的发展趋势。下文通过认识、梳理STEM教育理念的含义及其特性，探索在幼儿园主题课程开展中加入以问题为导向的“制作物”研究等系列活动，让主题课程趋向问题导向型、探究性课程，从而促进幼儿科学素养的养成，发展幼儿初步的探究能力、发现问题及解决问题的能力。

一、STEM教育理念的含义及其特性的理解

（一）STEM教育理念的含义

STEM是英文单词Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）与Mathematics（数学）第一个字母的缩写。STEM教育最早起源于美国，简单来说它是把科学、技术、工程、数学作为学科领域（定义参考详见表1）并相互融合的教育课程。周淑惠教授曾综合相关文献，提出STEM教育的涵义为：针对生活中的问题，透过工程的设计、制作与精进的核心活动，以课程与教学为主轴，历程中整合运用科学与科学探究、数学与数学思考、技术与工具等，以产生制作物且解决实际的问题。

（二）STEM教育的特性

在前面周淑惠教授综合相关文献提出STEM教育的涵义中，可以分析出探究、解决问题、工程与整合课程是其主要的特性。STEM强调跨学科整合，即科学、技术、工程、数学四门学科通过相互渗透来解决生活中的问题，而“解决问题”正是这四门学科涉及到的共同之处，此外，解决问题需要以探究学习为手段。同时，《3-6岁儿童学习与发展指南》（以下简称《指南》）的科学领域明确解释到幼儿的科学学习是在探究具体事物和解决问题中，尝试发现事物间的异同和联系的过程。因此，从《指南》对幼儿园实施科学教育的解释中，我们可以发现它和STEM教育的特性一样，都强调“探究和解决问题”，幼儿园将STEM教育与科学教育紧密连接是有必要的。

二、STEM教育理念下幼儿园主题课程的定位与思考

（一）幼儿园主题课程的含义

幼儿园主题课程是师生共同选定与生活有关且涉及多学科的议题或概念，作为学习的探讨主题，并涉及相关的学习经验，试图“探索”“理解”该主题，且“解决”探究过程中相关的问题，以统整该主题脉络相关的知识与经验。简单来说，主题课程就是持续进行一段时间围绕幼儿感兴趣的议题，所展开的一系列学习活动，而它具有和STEM教育同样的特征：整合性和探究性。

（二）STEM教育与幼儿园主题课程的密切关系

因为STEM教育理念和主题课程本质上都强调“整合性”和“探究性”，因此其理念常以幼儿园主题课程为载体实施活动。本质上具有“整合性”和“探究性”的主题课程其实是充满了STEM经验。当幼儿需要探究、解决某一问题时，运用的正是“探究能力”中的“科学程序能力”（如，观察、查数據、验证、推论、比较、沟通等）与各大领域中的相关知识整合应用，以获得与主题有关的知识经验和技能。

例如，我园大班主题课程《水的探秘》中，幼儿开放性地从多角度探究“水”的形态及特征后，将关注点逐步聚焦到“浮与沉”系列问题上。教师通过让幼儿制作“小船”鼓励幼儿应用调查、讨论、设计、验证、统计、测量、对比、猜测等的探究方式，把科学概念、数学能力、使用工具的技术等自然而然地整合在系列活动中，让STEM教育理念在主题课程中得到充分体现。

（三）主题课程是实施STEM教育的切入平台

主题课程是开展STEM教育的良好切入平台。首先，两者有着共同的特性：“整合型”和“探究性”;其次，在实施主题课程的时候其主要目标是探究和理解与主题相关的概念问题。不难发现，主题课程在实际开展的过程中也是在自然而然地的情况下解决相关问题的，而且这些问题往往来源于生活。由此可见，从课程目标来看，“解决问题”也是STEM教育中含有的成分。另外，从课程内容来看也涉及到STEM教育所提到的“来源于生活中的问题”。

主题课程是我园落实《幼儿园教育指导纲要》与《3-6岁儿童学习与发展指南》教育目标的园本课程重要模式。教师对主题课程的开展已经有了一定的基础，因此，以主题课程为STEM教育切入平台，有利于我园STEM教育理念的落实。

三、加入以工程为核心的“制造物”活动，让主题课程趋向STEM教育

（一）主题课程中加入“制造物”为探究的系列活动

既然主题课程是实施STEM教育的切入平台，顾名思义就是与主题有关。在主题开展的课程中，要解决以主题脉络整合概念等相关的问题（见图1）。根据STEM的含义理解，主题开展的过程中一些具有探究性的活动是可以以制造某个实物来解决问题并作为主题课程发展的导向（见图2），“手推车”就是制造物，针对制作“手推车”而展开的系列探究活动就是在实施STEM教育。

在STEM教育活动中，注重以工程思维解决实际问题，鼓励幼儿通过动手操作，进行探究学习。这种“做中学”的方式旨在让幼儿在动手实践中发现问题、进行调整，最终形成工程作品。它不仅让幼儿学习制作了某一作品，获得了某项技能，更重要的是通过工程进行探究，以更生动、更灵活、更深入的方式发展幼儿的思维能力与创造性解决问题的能力。可以说，在STEM教育中，工程活动不仅有效连接了理论世界和现实生活，更是通过手、脑的协调实现了跨学科内容的理解与应用。

（二）以工程学习为核心的“制造物”活动开展步骤

美国波士顿儿童博物馆设计出幼儿工程学习的五个环节，包括问题辨识、想象、计划、探究、改进。参考这五个环节，在主题课程中教师可以按以下三个步骤开展“制造物”活动，以此部分来让主题课程趋向STEM教育。

步骤一：“制作物”的引入

首先，要确定“研究的目标”，也就是问题是什么、其他人对这个问题做了什么研究或有什么样的挑战。然后，在进行深入探究时，发散思维想想可能有什么解决方案，而这个解决方案就需要制作“制造物”来实施。

例如，我园教师雷纯洁开展的大班主题《调皮的水》——制作物“自制简易净水器”的由来：现阶段幼儿正围绕着“水在生活中是如何循环的？”进行相关的探讨。在课程活动中，他们了解到原来家家户户用的自来水都是通过自来水厂的过滤和净化而来，很多幼儿还在活动中反馈家里安装了净水器，其中有幼儿提出了疑问“净水器真的能净水吗？”“净水器是如何净水的？”因而大家萌发了利用生活材料“自制简易净水器”探索水的净化过程的想法，以满足幼儿进行探究的愿望，培养幼儿解决实际问题的能力。

其次，在探究“制造物”的前期，教师需要引导幼儿针对“制造物”所涉及的原理、关键要素、外形特征，功能、制作的方法，材料，技术与工具、需要的数量等问题展开一系列的探究计划，与幼儿构建“制造物”的探究网络图（如图3）。

步骤二：按计划对“制造物”进行探究、制作

《3-6岁儿童学习与发展指南》中提出：要最大限度地支持和满足幼儿通过直接感知、实际操作和亲身体验获取经验的需要。依据《指南》这一要求，在进入制作阶段时，应让幼儿在“动手做”的过程中解决制作过程中出现的各种问题，让幼儿在实际操作过程中不断地思考、验证、测试自己的想法。

例如，我园主题“水的奥秘”在探究浮与沉的实验中，到底什么东西会沉，什么东西会浮呢？为什么有的东西有时候会沉有时候又会浮呢？幼儿对这些问题展开了激烈的讨论。看到幼儿对沉浮这一实验有这么多问题，教师决定通过为弟弟妹妹制作一艘船来帮助幼儿验证他们的各种想法。弟弟妹妹需要什么样的船呢？针对这问题，幼儿开展了一次调查。在得知弟妹妹需要一艘像龙舟一样可以坐在上面划的船后，幼儿开始对制作船的材料、大小及经费筹集、制作小船等展开了一系列的活动。在整个过程中均需要幼儿运用探究能力，如，在选用什么材料的问题中，幼儿通过“观察”“对比”“验证”等方式把收集回来的材料都一一去操作、分析，在第一次的制作中選用木板来做船身的主要材料。

步骤三：对“制造物”进行优化、改进

“制造物”的主体完成后，教师需要引导幼儿检视其效果并进行调整和改进。例如，在制作小船的活动中，用木板做船身的船尝试下水，结果遭遇失败，小船不能载人，一载人就会沉下去。为什么木板是浮的，载人就沉下去呢？幼儿开始分析原因，他们根据自己的生活经验再次展开“讨论”“比较”“分析”“观察”“设计”等，最终在材料上作调整，在木板下面加了厨房叔叔不要的洗洁精桶。在这过程中，幼儿探究浮沉的条件及关系的问题。整个不断优化、改进的过程脱离不了幼儿探究能力的运用。

以上三个步骤中都非常强调探究，而在工程的学习中探究则是重点。幼儿不断地运用探究能力去计划、制作与优化改良的过程，就是在实施STEM教育。

四、分析STEM领域元素与调整

教师在预设主题课程计划后，需要分析课程中蕴含了哪些STEM教育元素，例如，“自制净水器”的STEM元素分析（见表2）。若发现有不足的或比较少涉及到的，可以在接下来的课程发展中去调整或加强。另外，在实施主题课程的过程中，当问题产生时，教师要及时关注STEM教育元素的融入，引导幼儿应用探究能力去解决问题，让STEM教育更好地在主题课程中落实。

五、结论

用教师熟悉的主题课程在幼儿园实施STEM教育是最适合的路径之一。因为，在特性上两者都具有“整合性”和“探究性”，而且实施的内容主要也是解决生活中的问题。教师在开展主题课程时，可以加入以工程为核心的“制造物”活动，并在活动中分析、融入相对应的STEM元素的教学策略，让幼儿应用探究能力解决问题。此策略的研究实施，帮助教师梳理了STEM教育与主题课程的关系，促进了基于STEM教育理念下的主题课程设计及实施能力。随着课程的发展、问题的产生，教师关注STEM元素的渗透、整合，幼儿应用不同的探究能力解决问题，两者的科学素养都能获得提升。同时，能发展幼儿的好奇心、创造力、专注性等良好的学习品质。

参考文献：

[1]周淑惠.面向二十一世纪的幼儿教育：探究取向主题课程[M].崇文书局，2018.

[2]（美）谢莉·林恩·康塞尔，贝蒂·赞，等.与幼儿一起学习STEM：用斜坡和轨道开展探究性教学[M].南京师范大学出版社，2019.

[3]（美）莎莉·穆莫（Sally Moomaw）.早期STEM教学：科学、技术、工程与数学的整合活动[M].南京师范大学出版社，2017.

[4]周淑惠.幼儿STEM教育：课程与教学指引[M].南京师范大学出版社，2021.

[5]教育部.3-6岁儿童学习与发展指南[OL].https：//baike.so.com/doc/6723882-6938021.html.

责任编辑  罗燕燕