幼儿园STEM教育中工程教育存在的问题及对策研究
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【摘要】在幼儿园STEM教育中，工程教育存在将动手操作等同于工程教育;重作品呈现，轻探索过程;教师指导失当等问题。教师应当审视并重新定位工程教育，系统规划幼儿工程学习经验，为幼儿提供适宜的发展支架。
【关键词】幼儿园;STEM教育;工程教育;工程思维
【中图分类号】G612 【文献标识码】A 【文章编号】1004-4604（2019）1/2-0012-03
STEM教育是集科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）于一体的综合理科教育，强调跨学科内容的整合与运用，重视提高学习者解决真实问题的能力和创新、合作的能力。然而，在具体的幼儿园教育实践中，STEM教育更多是指代科学（S）和数学（M）教育，“‘E（工程）’基本是沉默无声的”。〔1〕美国国家教育进步评估机构（National Assessment of Educational Progress）发布的《技术与工程素养框架》（Technology and Engineering Literacy Framework）将工程定义为“为满足人类需求和愿望而系统、反复地设计对象、过程和系统的一种途径”。〔2〕通过这一途径，学习者可以基于真实的问题情境，融会科学、技术、数学等学科内容去解决问题。可以说，在STEM教育中，工程教育不仅有效联接了理论世界和现实世界，更是通过手、脑的协调实现了跨学科内容的理解与应用。因此，本文着眼于分析幼儿园STEM教育中工程教育存在的问题，并据此提出相应对策，以推进幼儿园STEM教育实践。
一、工程教育存在的问题
1.将动手操作等同于工程教育
工程教育不等同于动手操作，它是将动手操作作为解决问题的一种途径，其目的在于验证假设、猜想或通过设计与建构直接解决问题。然而，在幼儿园STEM教育实践中，部分教师将动手操作等同于工程教育，表现为将建构区作为实施工程教育的主要场域，重视建构区内材料投放种类、难度层级等问題，却忽视了问题情境创设等工程教育所应关注的重点。常见的结果是幼儿在建构区忙忙碌碌，却缺乏问题意识及对材料的思考和质疑。这类活动充其量是建构游戏，而非工程学习。
2.重作品呈现，轻探索过程
在开展工程教育时，部分教师的问题意识较弱，因此会忽视工程教育的精髓，即不重视幼儿探索解决问题的过程，而是更重视作品呈现，认为这样才是“学有所成”。基于这一理念，幼儿在活动过程中所经历的尝试、检验、调整等重要的工程学习行为被忽略甚至是被无视了，那些无法呈现实物作品的工程教育资源也被丢弃了。例如，在“环保小创客”活动中，幼儿尝试用纸箱搭建“房屋”。其中一组幼儿使用了大小不一的纸箱搭建“房屋”，导致墙面凹凸不平。于是，有幼儿提议改用尺寸统一的纸箱。改造后的“房屋”虽墙壁平整，但面积较小。于是，幼儿决定改用大纸箱，但尝试后发现大纸箱盖出的“房屋”面积更小。幼儿又换回小纸箱……由于纸箱材质较软，“房屋”经常塌陷，幼儿便在纸箱里塞了纸团、毛绒玩具、娃娃衣服等材料。幼儿千方百计地探索解决各种问题。然而，在一周后的交流分享环节，教师只是让幼儿介绍、展示自己的“房屋”，并让幼儿投票选出“最漂亮”“最牢固”的“房屋”，却很少提及“为什么”“怎么做”等问题。在为期一周的活动中，幼儿表现出的丰富的探究行为及贯穿其中的合作学习、解决问题的能力等均未得到教师充分关注。
3.教师指导失当
在工程教育中，幼儿的有效学习有赖于教师积极有效的引导。然而，在幼儿园STEM教育实践中，由于受传统教育观念影响及对STEM教育本身的不自信等原因，部分教师在实施工程教育时会出现指导失当的问题，表现为教师无法准确把握指导的时机和方法，强势介入幼儿的自主探究过程。例如，教师习惯走马观花地在活动室内扫视一圈，随意向幼儿提问工作进程、搭建物名称、搭建动机等，而非仔细观察幼儿整体的探究过程，并有针对性地给予支持，如适时提醒幼儿关注过程中“是什么”“如何做”等问题，以致幼儿的工程学习最终成了“手工活动”或“科学活动”。
二、改进工程教育的对策
1.审视并重新定位工程教育
美国K-12工程教育委员会在《K-12教育中的工程》报告中强调要重视工程思维习惯的培养，包括系统思维、创造力、乐观主义、合作、沟通交流、伦理考虑。〔3〕教师应当认识到，在幼儿园STEM教育中，工程教育不等同于动手操作，也不只体现为某一具体的作品，而是一种跨学科的项目活动，旨在为幼儿提供丰富的科学探究及解决问题的机会。
2.系统规划幼儿工程学习经验
工程原意是指设计或发明，其流程一般包括识别需求、定义问题、头脑风暴、进行调查、理解限制条件、提出多种解决方案、评估并选择最优方案、制作模型、交流想法、测试改进、制作成品。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，还在每个环节附加若干参考问题（见下表），有助于教师引导幼儿系统规划工程学习经验。
当然，在工程教育中，根据特定项目需要，各环节可以灵活组合。教师在引导幼儿进行工程学习时，不必刻板遵循上述工作路径。〔4〕教师应当准确区分工程思维和科学思维，引导幼儿将归纳、演绎、类比、推理等科学思维应用于解决工程教育项目活动中的实际问题。
3.为幼儿提供适宜的发展支架
工程教育注重培养幼儿的工程思维，〔5〕而幼儿工程思维的形成有赖于教师为其提供适宜的发展支架。首先，教师要具备一定的教育敏感性，帮助幼儿提炼生活中的问题，为幼儿创设适宜的问题情境。并非所有问题都适用于开展工程教育。教师引导幼儿选择的问题应具备以下特征：一是开放性，即该问题包含多种可能的解决方案;二是可操作性，即上述解决方案契合幼儿的能力水平，有被付诸实践的可能;三是生长性，即该问题能够持续引发新问题，促进幼儿不断更新已有经验。其次，教师要基于问题情境和幼儿实际的操作水平提供适宜的材料。材料的种类应尽可能丰富，包括主要材料和辅助材料等。材料的性质与功能应当丰富多样，能在组合使用时发挥整体大于部分之和的效果，从而最大限度激发幼儿探究的兴趣。最后，幼儿的工程学习是不断试误的过程，教师要在细心观察的基础上因人、因势提出启发性问题，引发幼儿的认知冲突，进而促进幼儿提升工程思维能力。
参考文献：
〔1〕〔3〕〔5〕National Research Council.Standards for K-12 engineering education〔M〕.Washington，DC：National Academies Press，2010.
〔2〕赵中建.美国中小学工程教育及技术与工程素养评估〔J〕.全球教育展望，2016，（12）：3-24.
〔4〕MICHAEL A，CATHY P L，CAROLYN D，et al.Catching the wind：Designing windmills〔M〕.Boston，MA：Museum of Science，2008.
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