奕阳教育研究院 冉甜
本文选自第40期《奕阳幼教评论》
当前，全国上下都掀起了学习和实施STEM教育的风潮。无论是在教育装备展会，还是学校课程讨论，我们都能发现实施STEM教育已然成为课程改革中的一种趋势。它最初由中小学实施，如今延伸至幼儿园。由于幼儿园教育的特殊性，幼儿园又当如何实施STEM教育呢？
一、幼儿园STEM教育实施现状
当前STEM教育实施过程中呈现几种典型状态：
1. 将STEM教育泛化，弱化学科特点，实施的STEM教育与传统的主题课程并无任何区别。
虽然STEM教育强调整合各领域知识内容进行综合教育，但这种综合教育是建立在它是科学工程教育基础上的。案例中的“ 建造飞机场”“ 飞机遇到了气流”“ 建立太空站”等几个活动显然是将STEM教育当作传统的主题课程或综合课程来实施，弱化了STEM教育的科学、工程的学科特点。更有甚者居然将“ 你怎么看？”这个活动归于STEM教育。其实，“ 你怎么看？”这类活动不是一个科学类的活动，而是一个社会活动或者培养学习品质的活动。
2.STEM教育是科学探究的过程，而“探究”过程中却带有“表演”的性质，没有理解STEAM教育或者STEM+教育的本质。
在STEM教育的基础上，学界之后又提出了“STEM+”教育，如STEAM，其实，它有这样两层意思：一是在运用科学技术的过程中，需要有艺术审美等方面的才能；二是科学与艺术在很多时候是相通的，科学探索的过程应像艺术创造一样，发挥创造力、想象力。当前，还有人将社会、语言等纳入STEM教育中，意在发展儿童的多种能力。但是，这种无限的整合在实践中却经常出现偏差。例如，案例“ 飞机遇到了气流”就是典型的偏离了科学探究的本质的“表演”活动。
3. 将STEM教育与创客教育混淆。
STEM教育更强调科学、工程、技术、数学领域的学科性，创客教育则更强调“做”出实物，不局限于某一领域。但是，实践中却经常将创客教育归于STEM教育，例如，案例“ 建立太空站”活动就是披着“STEM教育外衣”的创客教育，整个活动强调的是“做”，对于科学领域的内容涉及得却较少。
4．STEM教育活动是碎片化的。
STEM教育活动特别强调连续、整合的深度游戏与学习。从儿童认知的角度来说，要想深入理解某些概念与原理，并学会迁移、评价、创造，则是需要连续的、整合的游戏与学习的。但是，实践中常常会有人拿着一个教育活动方案说“这是STEM教育”。很显然，这是将STEM教育窄化了、碎片化了。
这是幼儿园STEM教育实施过程中存在的四种典型问题。
二、导致幼儿园实施STEM教育出现偏差的原因
1. 学科化、整合化和生活化三者之间的分歧与冲突。
造成这三者冲突的原因有两个：
（1）分科教育与综合教育历来就存在分歧与冲突。
由于受苏联教育理论和实践的影响，我国传统的幼儿教育采用的是分科教学，因此，特别强调数学、科学的学科特点。但是这种分科教育容易导致学习内容之间以及学习内容与生活体验之间相互割裂的现象。因此，为了培养“完整”的幼儿，二十世纪八九十年代，我国开始实施综合课程、主题课程的改革，试图规避学科教学中“重某一方面知识传授”的弊端，注重培养幼儿的整体能力。但是，综合课程、主题课程在实施过程中却常常忽略学科特点，导致一些“似是而非”“伪科学”的内容存在。所以，当这种具有跨学科特点的STEM教育进入幼儿园时，就很容易被做成综合课程。
（2）STEM教育学科的特点与幼儿学习特点的分歧。
一方面，科学、技术、工程、数学研究的是事物之间的逻辑内在联系。与其他学科相比，这几个学科有独特的学科特点——抽象性和逻辑性，且其内容之间形成了紧密联系的知识网络。虽然幼儿园STEM教育不如中小学STEM教育那么深奥、复杂，但幼儿所接触的STEM教育内容也应该都带有这个领域的学科特点。
另一方面，幼儿的学习是在游戏、生活中进行的，其系统性历来不强。而如何将严谨的、系统的STEM学科内容与幼儿的学习特点相结合，则是幼儿园在运用STEM教育时，要解决的关键问题之一。
2. 幼儿教师的科学素养是影响STEM教育实施效果的重要因素之一。
一直以来，科学教育是我国幼儿园教育领域的薄弱环节，而造成这一现状的原因则是由于幼儿教师普遍缺乏科学素养，且幼儿园科学教育的实施又有其独特性（在生活、游戏中进行），如何将“高冷”的STEM教育以一种极其简约、幼儿易理解的方式表现出来，并保证内容的科学性，对幼儿教师来说，则是一种挑战。因此，幼儿园STEM教育实践常常会出现缺乏核心概念，泛化STEM教育，或者“教STEM课”的倾向。
解决上述实践难题的关键，仍在于我们对幼儿园STEM教育的理解——把握STEM教育的本质，在以学科（科学、数学、工程等）为支撑的情况下实施综合教育，然后思考和探索幼儿园应当如何根据幼儿的年龄特点实施STEM教育，发展幼儿的科学、技术与工程核心素养。STEM教育实施的效果最关键在于教师的科学素养。STEM教育的进入或许会成为幼儿园、教师提高科学素养水平的转机。
三、幼儿园到底如何实施STEM教育
（一）正确处理STEM教育中的三对关键关系
1. 学科化与整合化的共存与融合。
STEM教育强调在科学工程教育的基础上实施跨学科教育，这就决定了STEM教育的属性是学科性、整合性。而要将这两者属性融合，则需要实践核心概念与跨学科概念的融合。
“核心概念”指学科中非常重要的关键性概念，它们能为理解或研究更复杂的概念和解决问题提供工具与支持，且是STEM教育学习的主线。（谢绍平、董秀红，2015）例如，数学的核心概念是数、量、形、时间、空间等，科学的核心概念则有物体的结构与性质、力与运动、力的相互作用、生物的成长与发展等。
“跨学科概念”是指那些能应用于所有科学与工程领域的通用概念，它们都具有解释的价值。（谢绍平、董秀红，2015）例如，跨学科概念“平衡”可以融入建构活动中，也可能融入数学活动“称重”活动中。通过在不同学科中反复运用同一跨学科概念，幼儿对该跨学科概念会有更深的理解，且能逐步实现知识的迁移。
实践核心概念与跨学科概念的融合，能促进幼儿进行深度学习和有意义的学习，促进幼儿以高级思维的发展和实际问题的解决为目标，以整合的知识为内容，积极主动地、批判性地学习新的知识和思想，并将它们融入原有的认知结构中，且能将已有的知识迁移到新的情境中的一种学习。
在实施STEM教育中，我们首先需要有一条主线，思考到底要让幼儿理解哪些核心概念，围绕核心概念，再思考它可能涉及的跨学科概念，以及能辐散到其他学科内容，最后将核心概念与跨学科概念、内容进行梳理、整合，制定一个主线明确、系统性强、连续的、偏科学工程教育的系统，然后逐步推进。
这里以建构区的STEM教育活动为例。建构区所涉及的科学、工程内容主要是建筑结构力学，如建筑基本部件（如基座、板、梁、柱、墙、屋顶、窗户等）、建筑结构力学（如平衡、稳定、重力、负荷、张力、压缩、扭转、弯曲等）、建筑造型、影响建筑结构的因素（如材料属性、受力面大小、连接情况），这些是建构区的核心概念（具体见下图1），是我们在进行建构区STEM教育活动时要明确的主线，围绕该条主线，我们需要思考要完成这些建筑结构，需要哪些建构技能，如重叠（完全重叠、部分重叠）、排列（阶梯排列、平铺）、连接（架空、围合）等。
除此之外，建构区STEM活动所涉及的跨学科内容主要有数学内容，如分类、点数、模式认知等，技术内容主要有互联网研究如查找建筑信息等，这些内容是渗透于建构活动中的。根据以上核心概念、跨学科概念，我们就能制定一个建构区的STEM教育活动方案，促进幼儿有意义的、能产生长远效果的深度学习：积极主动解决真实问题、运用已有经验、获得与迁移新经验、批判与反思、建构与理解有关概念（重心、平衡、对称等）和原理等。
图1：建构活动的核心概念
虽然STEM教育强调跨学科的整合，当前也有STEAM、STEM+的理念，但是，无论哪种整合，它首先必须是建立在科学工程基础上的，是理科综合教育。因此，为避免走偏，建议幼儿园先做STEM教育，等完全把握STEM教育系统之后，再实施STEM+教育。
2. 学科化与生活化的共存与融合。
虽然STEM教育强调学科化，强调概念，但是，它是建立在具体事物、真实问题基础上的，例如，建构活动中的建构结构力学核心概念就是建立在具体积木活动的基础上的。
可以说，现实生活是幼儿学习STEM教育的源泉。但是，生活中的学习是零散的，如果完全以生活化的方式来引导幼儿学STEM教育，也会产生幼儿的学习缺乏系统性、深入性，教师的指导往往无的放矢等问题。
因此，我们不能将生活看成是包裹STEM教育的一件美丽外衣，我们需要从生活中跳出来，注重STEM教育的理性价值，通过系列科学探究活动，发展幼儿的逻辑思维、促进幼儿了解基本的科学概念和原理。
例如，案例中的“场景四：温度高还是低？”的活动就打破当前幼儿园常用的让幼儿在生活中触摸水杯感知温度高低的方式，让幼儿通过传感器观察、记录水温变化时，水分子运动的速度，促进幼儿更深入地了解温度变化的状态，这就是STEM教育的理性价值。
3. 学科化与游戏化的共存与融合。
STEM教育特别强调通过“做”来学习科学，解决问题。“做”“游戏”“活动”是幼儿实施STEM教育的主要方式。因为幼儿的思维发展主要来源于动作。但是这种“做”不是零散的，也不是随意地做个手工就是学习STEM教育。STEM教育强调的“做”是指探究、解决问题的过程，其强调的“游戏”“活动”也是系统的、连续的、偏科学工程类的。
如案例中的“ 建造飞机场“” 建立太空站”活动就是简单地用“游戏化”的形式来包装系统化的课程，泯灭了STEM教育的学科特点。因此STEM教育的学科化与游戏化的共存与融合应是这样一种状态，即围绕核心概念和跨学科概念，组织幼儿通过系列科学探究活动，开展连续性的游戏，进行深度学习，实现知识经验的建构，培养自主解决问题、自主学习的能力。
（二） STEM教育活动的实施
1. STEM教育的实施是有指导的活动与小组自由活动的联结。
STEM教育是以核心概念为基础的跨学科系统。而在具体实施过程中则采用小组活动的方式进行，这样有利于幼儿共同解决问题。在这一过程中，需要有教师的指导，如识别幼儿的需要，确定所涉及的核心概念与跨学科概念，与幼儿共同定义问题，制定计划，寻找解决问题的方法，讨论分析方法，明晰存在的约束和困难，决定可选择的解决方案，创建实施，交流协商，解决问题，这一流程是迭代推进的。在这一过程中，如果幼儿对某些事物还存在一些疑问，则可以开始又一轮的探索。
图2: STEM教育活动实施流程
虽然STEM教育有明晰的流程，需要教师的指导，但在具体探索过程中，鼓励幼儿自由进行探索，制定计划，寻找解决方法等，只有在关键环节或者幼儿出现困难时，教师予以适当的引导和推进。
2. 采用“学习进阶”理论循序渐进实施STEM教育
对STEM教育的学习是一个循序渐进、不断深入的长期过程。为了理解基本的科学概念与规律，幼儿需要通过不断地思考、操作，理解它们之间的关系，进行工程设计，最终解决问题，这一过程可能要持续数周甚至数月。因此，STEM教育教学需要持续不断地为这种循序渐进的深度学习过程提供支持与引导，即“学习进阶”。
“学习进阶”理论强调学习的连贯性与渐进性，认为科学教学应该从学生对周围世界的好奇心以及对自然运行规律的初始概念开始，帮助他们在原来的基础上逐渐建构知识和发展能力。为此，我们在实施STEM教育时，应该抓住核心概念，确定清晰主线，保持学科内容连贯、一致和逐步深入的系统化特征，促进幼儿持续不断地得到发展。
01
幼儿园STEM教育活动的实施路径——制作活动
02
美国早期STEM教育愿景：为所有幼儿提供高质量的STEM经验
03
以工程设计为中心的STEM活动，美国幼儿园是这样做的
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