幼兒園開展STEM-教育的途徑和方法

1、幼兒園開展 STEM 教育的途徑和方法STEM 是由科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology )、 工程(Engineer)和數(shù)學(xué)(Mathematics)這四個(gè)學(xué)科的英文 單詞第一個(gè)字母構(gòu)成。 STEM 教育在美國政府的大力推動(dòng)下， 已經(jīng)成為美國教育界的一個(gè)熱門課題。近年來隨著中小學(xué) STEM 教育的深入開展， 美國幼兒教育界也在關(guān)注 STEM 教 育。幼兒園如何開展 STEM 教育？辛辛那提大學(xué)莫牧教授提 出四個(gè)實(shí)施 STEM 教育的途徑和方法， 即通過建立 STEM 學(xué) 習(xí)中心，在日常教育活動(dòng)中、在戶外活動(dòng)中及在項(xiàng)目活動(dòng)中 開展 STEM 教育。一、建立 STEM 學(xué)習(xí)中心在教

2、室里設(shè)立 STEM 學(xué)習(xí)中心是開展 STEM 教育的一個(gè) 有效途徑。 STEM 學(xué)習(xí)中心由科學(xué)角改建而來，也可以根據(jù) STEM 的課題臨時(shí)連接建構(gòu)區(qū)與科學(xué)活動(dòng)區(qū)， 或美工活動(dòng)區(qū)。 除了科學(xué)和數(shù)學(xué)的材料， STEM 學(xué)習(xí)中心應(yīng)包含技術(shù)工具， 以方便學(xué)習(xí)，如放大鏡、天平以及用于測(cè)量長度的尺子。一 些技術(shù)設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、數(shù)碼相機(jī)以及投影儀，把它們放在 能夠得著的地方，以便在需要的時(shí)候，擴(kuò)展或記錄學(xué)習(xí)。還 可以提供一些與 STEM 課題有關(guān)的圖書和圖片， 如幼兒在開 展建筑工程活動(dòng)時(shí)，可以提供建筑工程的圖片，看工程師是 怎樣建造大樓的。 STEM 學(xué)習(xí)中心在教室內(nèi)的位置也很重要， 最好附近有窗口，因?yàn)?/p>

3、有些活動(dòng)需要自然光線。此外，輔助 物品，如喂鳥器、溫度計(jì)或窗盒花盆可以安裝在窗外，使室 內(nèi)和室外的課程連接起來。 明亮的 STEM 學(xué)習(xí)中心會(huì)吸引幼 兒來參與活動(dòng)。如果該中心設(shè)在教室的一個(gè)黑暗的角落里， 孩子不太可能去探索它。到目前為止， STEM 教育指的是至少科學(xué)、技術(shù)、工程 和數(shù)學(xué)四種學(xué)科中的兩種整合，一般多是科學(xué)和數(shù)學(xué)的結(jié) 合。建立 STEM 學(xué)習(xí)中心，教師要讓幼兒有機(jī)會(huì)考察與思考 科學(xué)和數(shù)學(xué)方面的概念，并把這兩個(gè)學(xué)科結(jié)合起來。計(jì)劃時(shí) 可以從科學(xué)或數(shù)學(xué)的課題開始，然后在目標(biāo)和材料層次上把 STEM 的其他學(xué)科結(jié)合進(jìn)來。其實(shí)很多幼兒園都有科學(xué)活動(dòng) 區(qū)（科學(xué)角，自然角等），在這些區(qū)角的基礎(chǔ)

4、上很容易就可 以改成 STEM 學(xué)習(xí)中心， 開展 STEM 的活動(dòng)。 比如在自然角 中放些測(cè)量的工具，如天平、量杯、尺子等，可以量量植物 長高了多少，澆了多少量杯的水等，記在紙上，就可以把數(shù) 學(xué)和科學(xué)自然地結(jié)合起來；也可以提供給幼兒數(shù)碼相機(jī)，讓 幼兒記錄植物的變化，并把照片傳到電腦里展示和討論，就 可以把技術(shù)結(jié)合進(jìn)來；也可以提供一些綠色工程師工作的圖 書，了解他們?nèi)绾伍_展美化城市的工程等。STEM 學(xué)習(xí)中心應(yīng)包括一個(gè)小的桌面或平臺(tái)來存放材 料，提供足夠的空間讓幼兒來探索。把科學(xué)角轉(zhuǎn)變成 STEM 學(xué)習(xí)中心的一個(gè)方法是引入一些易于整合 STEM 活動(dòng)的材 料。如提供一些斜面或斜板，幼兒想到的第一

5、個(gè)活動(dòng)就是讓 東西從上面滾下來，這涉及到斜面的傾斜度與物體下滾速度 的關(guān)系問題（物理），用幾個(gè)斜板來比較，就可以看到速度 快慢與傾斜度的關(guān)系，思考斜面一端的高度與速度的關(guān)系問 題（數(shù)學(xué)）；幼兒接著可能做更多的嘗試，如何連接幾個(gè)斜 面讓物體滾動(dòng)得更遠(yuǎn)，這可能遇到斜面路徑的設(shè)計(jì)和斜面之 間連接的技術(shù)問題和工程問題?？梢?，好的材料引入，可以 讓幼兒在科學(xué)角展開 STEM 活動(dòng)。當(dāng)然，這些活動(dòng)也可與建 構(gòu)區(qū)結(jié)合起來，利用建構(gòu)區(qū)的已有材料，加上若干斜面就可 以開展 STEM 活動(dòng)。STEM 學(xué)習(xí)中心通常圍繞某個(gè)學(xué)科的課題。這些課題可 以來自物理、生命科學(xué)、地球科學(xué)和數(shù)學(xué)代數(shù)、幾何、數(shù)量 和作業(yè)、測(cè)量和數(shù)

6、據(jù)分析）。每個(gè)課題至少與一個(gè)其他的 STEM 學(xué)科整合，也有兩個(gè)到三個(gè)的整合。通過探究來學(xué)習(xí) 是每個(gè) STEM 學(xué)習(xí)中心的主要目標(biāo)。二、在日常教育活動(dòng)中開展 STEM 教育 在日常教育活動(dòng)中進(jìn)行科學(xué)和數(shù)學(xué)教育的機(jī)會(huì)比比皆 是，有些孩子發(fā)現(xiàn)有的課程活動(dòng)特別有趣，所以教師要有意 隨機(jī)展開科學(xué)和數(shù)學(xué)教育，這是很重要的。增加精心所選的 材料可以擴(kuò)展 STEM 的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，促進(jìn)高層次思維，并讓孩 子們把科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)納入到他們的創(chuàng)造性活動(dòng)之 中。如滑輪是被廣泛應(yīng)用的一個(gè)歷史悠久的技術(shù)發(fā)明，幼兒 可以通過玩滑輪構(gòu)建重要的科學(xué)關(guān)系，包括認(rèn)識(shí)滑輪的扭轉(zhuǎn) 方向的能力。在一個(gè)建造的工程活動(dòng)中，幼兒試圖在兩

7、座樓 之間傳送材料，采用滑輪來運(yùn)輸，這時(shí)，他們不僅要考慮滑 輪的運(yùn)動(dòng)方向，也要考慮繩子的長度，這樣，既涉及到物理 問題（運(yùn)動(dòng)），又涉及到數(shù)學(xué)問題（長度）。這四個(gè) STEM 領(lǐng)域的內(nèi)容都可以被整合到這個(gè)活動(dòng)中。莫牧教授以烹飪、 搭積木、感官探索桌、藝術(shù)和音樂活動(dòng)為例闡述了在日常的 教育活動(dòng)中加強(qiáng) STEM 學(xué)習(xí)的方法。1.在烹飪活動(dòng)中開展 STEM 教育 在烹飪過程中，兒童需要攪拌、混合、鋪展、傾倒并測(cè) 量，用到一些簡單的工具，可以自然地把技術(shù)引入活動(dòng)。使 用簡單的機(jī)械也可以把烹飪活動(dòng)與物理學(xué)聯(lián)系起來。而原材 料的混合可以使幼兒看到材料混合后發(fā)生的變化，其中有些 變化是可逆的，有些變化是不可逆的

8、。例如，葡萄干和谷物 的混合物可以被分離回其組成部分，一個(gè)打碎的雞蛋就不能 返回到其原始狀態(tài)。加熱或制冷還會(huì)引起物質(zhì)的變化，幼兒 可以通過觀察，獲得許多經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于孩子來說，烹調(diào)是化學(xué) 的開端。數(shù)學(xué)也可以整合在烹飪活動(dòng)中，如使用量筒來提供 一定數(shù)量的成分，幼兒可能需要數(shù)多少湯匙（或杯）來滿足 食物混合的需要。2.在積木建構(gòu)區(qū)開展 STEM 教育 積木建構(gòu)區(qū)有豐富的 STEM 學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。首先，孩子們可以像建筑工程師那樣體驗(yàn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)建各種建筑，它提供幼 兒無數(shù)的機(jī)會(huì)來建構(gòu)物理知識(shí)。幼兒在建構(gòu)活動(dòng)中會(huì)發(fā)現(xiàn)， 寬的、平的底座要更穩(wěn)定；四個(gè)圓柱定位在一個(gè)長方形的結(jié) 構(gòu)提供了平屋頂或地板的強(qiáng)有力的支持。許

9、多幼兒可以發(fā)現(xiàn) 兩個(gè)矩形板放置在頂部和垂直于那兩個(gè)板的四角撐起另兩 個(gè)平行板的結(jié)構(gòu)， 在這個(gè)結(jié)構(gòu)上可以構(gòu)建更高、 更穩(wěn)定的塔。 在建構(gòu)活動(dòng)中，教師可以鼓勵(lì)幼兒建造斜面來試驗(yàn)玩具汽車 在斜面上的運(yùn)動(dòng)，這可以引入許多物理的概念，包括斜面的 陡峭程度與運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系等。幾何和測(cè)量也在積木建構(gòu)區(qū)隨處可以利用。孩子可以探 索幾何體的性質(zhì)與功能，如圓柱體和長方體，用這些幾何形 狀來滿足不同結(jié)構(gòu)的需要。教師可以和幼兒一起直接關(guān)注這 些關(guān)系， 使用一些有關(guān)的詞匯， 如教師可以評(píng)論幼兒的建筑， “你有圓柱體在結(jié)構(gòu)底部，中間是長的矩形塊，小的矩形塊 在上面?！弊層變鹤⒁獾轿恢煤头较颉７e木區(qū)也是建立測(cè)量 概念的絕佳

10、場所，幼兒會(huì)發(fā)現(xiàn)長的長方形板是短的兩個(gè)長， 短的又是更短的兩個(gè)長。教師可以在幼兒沒有特定長度的板 時(shí)，提醒他們可以用兩塊短的拼起來。 3.通過感官探 索桌開展 STEM 教育感官探索桌提供了一個(gè)研究地球科學(xué)的試驗(yàn)環(huán)境。幼兒 喜歡玩水，著迷于把水盛滿容器，看其形狀的變化。他們會(huì) 把水倒入一個(gè)瓶子，看著水首先覆蓋容器的底部，然后開始 向上移動(dòng)，直到它充滿整個(gè)瓶子，緊接著，水漫過瓶口，從 瓶子的口沿流下，幼兒可以不停地玩和觀看。當(dāng)試管被加入 到水桌來，幼兒會(huì)發(fā)現(xiàn)水集中在管子的下部，傾斜試管，水 的形態(tài)會(huì)發(fā)生變化。提高和降低試管的端部，水會(huì)重新定位 自身。在教師的引導(dǎo)下，幼兒可以發(fā)現(xiàn)流動(dòng)的水有動(dòng)力，可

11、 以讓水輪的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。水的運(yùn)動(dòng)與性質(zhì)是地質(zhì)學(xué)的重要概 念。感官探索桌也可以試驗(yàn)其他的材料，如沙子，來和水的 性質(zhì)比較。幼兒可以把沙子倒在漏斗里， 下面形成一個(gè)沙堆， 而水就做不到。孩子們也發(fā)現(xiàn)沙子將不再通過漏斗，因?yàn)樯?堆的頂端堵住了孔。當(dāng)孩子把沙子倒進(jìn)試管，它在試管的移 動(dòng)和水不一樣，它趨向于聚集在底部。幼兒可以用篩子玩沙 子和石子，經(jīng)過搖動(dòng)，沙子漏下了，石子卻留在上面。材料 在自然界中的這種過濾是地質(zhì)學(xué)的一個(gè)重要過程。數(shù)學(xué)也可以圍繞感官探索桌的活動(dòng)進(jìn)行，那些海貝、礦 石都可以提供給幼兒分類的機(jī)會(huì)。幼兒可以根據(jù)它們的各種 屬性：大小、顏色、結(jié)構(gòu)、紋理、形狀和殼的類型等進(jìn)行分 類。分類是建立數(shù)

12、學(xué)概念的一個(gè)重要組成部分。幼兒必須制 定和遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行分類，這有助 于培養(yǎng)邏輯推理能力。感官探索桌還為幼兒提供了數(shù)學(xué)建模 和解決問題的機(jī)會(huì)。教師可以提出問題，刺激幼兒的數(shù)學(xué)思 維，如是否有足夠多的人來放在每艘船里？每艘船里放幾個(gè)人就可以使每艘船上的人一樣多？如果每艘船上有5 個(gè)人，船會(huì)沉嗎有經(jīng)驗(yàn)的教師經(jīng)常提出各種問題來刺激幼兒 的數(shù)學(xué)思維。4.在藝術(shù)活動(dòng)中開展 STEM 教育 藝術(shù)與科學(xué)中的生命科學(xué)、地球科學(xué)和物理學(xué)相聯(lián)系。與生命科學(xué)的聯(lián)系，教師可以引入植物材料，讓孩子們?nèi)谌胱约旱淖髌分小＠?，樹葉、干草、各種種子和堅(jiān)果，可以用于做拼貼。松針、冬青葉和松果可加入冬季活動(dòng)

13、。羽毛、花瓣和彩色蛋殼可以創(chuàng)作春天的作品。利用植物來增強(qiáng)藝術(shù)體驗(yàn)，不僅提高了孩子的創(chuàng)造力，也給幼兒提供了更仔細(xì)考 察這些材料的機(jī)會(huì)。許多幼兒經(jīng)常使用的美術(shù)材料都與地球科學(xué)有關(guān)。最明 顯的例子是黏土，它是天然存在的礦物質(zhì)，可以讓幼兒發(fā)現(xiàn) 濕潤黏土是柔韌的，可以被改變成許多不同的形狀，但是， 一旦黏土干燥后，它就會(huì)變硬并保持其形狀。幼兒在藝術(shù)活動(dòng)中使用的工具也與物理學(xué)有關(guān)。如剪刀 就是杠桿原理的一種應(yīng)用，要是被切割的東西厚，就要把切 割的對(duì)象移動(dòng)更靠近支點(diǎn)，使機(jī)械效益增加，使得即使厚的 材料，如硬紙板，也可被切割。鉛筆、蠟筆和顏料是美工活 動(dòng)中常用的工具， 幼兒會(huì)發(fā)現(xiàn) H 數(shù)高的，顏色越淺。 紅、

14、藍(lán)、 黃三原色，結(jié)合可產(chǎn)生橙色、綠色和紫色等。在美工活動(dòng)中有許多數(shù)學(xué)教育的機(jī)會(huì)，如各種圖案、對(duì) 稱和形狀都可能開展數(shù)學(xué)教育，如讓孩子們注意到他們的藝 術(shù)作品中存在的一些模式。教師可能會(huì)說：“我看到你紙上 的圖案， 紅色、 綠色和藍(lán)色， 然后又是這樣排列的條紋， 紅、 綠、藍(lán)，紅、綠、藍(lán)?！痹谟變旱睦L畫中，可以發(fā)現(xiàn)許多不 同的幾何形狀，如房頂?shù)娜切?，墻的長方形等，教師有意 識(shí)地和幼兒談?wù)撨@些，有助于幼兒建立形狀的概念。5.在音樂活動(dòng)中開展 STEM 教育 音樂的許多方面都與物理學(xué)有關(guān)，它的聲音樂器的制作 等。如制作樂器的材料與發(fā)出的聲音有關(guān)，弦樂器上，按在 不同的位置可以發(fā)出不同的聲音，仔細(xì)看

15、弦在振動(dòng)等，這都 與物理學(xué)是密切相關(guān)的。幼兒在使用三角鐵、木塊、風(fēng)鈴、 罐、木琴等打擊樂器時(shí)，可以做許多與物理有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，如 在打擊樂器后，用手按住，可以讓聲音停止（停止振動(dòng)）。 音樂的節(jié)拍是可以測(cè)量的， 如數(shù)數(shù)幾個(gè)拍子， 一個(gè)音有多長， 等等，可以自然地引入數(shù)學(xué)教育。也可以提供材料讓幼兒制 作簡單的樂器，如用紙盒與牛皮筋來制作“弦樂器”，用竹 筒制作可以吹的管等，進(jìn)一步探索聲音的特性。三、在戶外活動(dòng)中開展 STEM 教育 戶外活動(dòng)中有很多進(jìn)行 STEM 教育的機(jī)會(huì)， 莫牧教授舉 了一個(gè)例子：幼兒甲和幼兒乙各拿一個(gè)南瓜從教室出來到戶 外，走到蹺蹺板旁邊，把南瓜放到事先準(zhǔn)備好的盒子里，這 兩個(gè)盒

16、子分別放在蹺蹺板的兩端。幼兒乙那邊沉下去，“我 的南瓜重！”幼兒乙驚呼?！安?，不是這樣”，幼兒甲不同 意，“我這邊重， 它翹起來了” 。教師覺得這是一個(gè)進(jìn)行 STEM 教育的好機(jī)會(huì)， 就問：“要是幼兒甲坐上去， 這邊重還是輕？” 兩個(gè)幼兒都認(rèn)為重，于是他們就做了個(gè)試驗(yàn)，幼兒甲這邊沉 下去了。他們立刻明白，蹺蹺板向哪邊沉下就是哪邊重。幼 兒甲現(xiàn)在同意幼兒乙這邊的南瓜重。蹺蹺板本質(zhì)上是一個(gè)天 平，幼兒常常感到困惑，到底哪邊較重。孩子們習(xí)慣的想法 是高大的東西，比如大人，較重。在室外環(huán)境中，孩子們可以觀察和研究植物的生長。他 們可能會(huì)在玩蒲公英時(shí)，注意到植物的各個(gè)部分；也可能會(huì) 看到苔蘚和各種花草之

17、間的差異。在游戲場地里沒有空間做 小花園，孩子們可以種容易搬運(yùn)的盆栽植物。他們還可以觀 賞附近的動(dòng)物，如鳥、松鼠和昆蟲，并可以用喂鳥器裝食與 它們進(jìn)行互動(dòng)，或觀察哪些食物螞蟻喜歡吃?；〞r(shí)間在操場 上進(jìn)行科學(xué)調(diào)查能夠幫助幼兒理解衰退和生長。大動(dòng)作探索：戶外游樂設(shè)備往往是大到足以讓孩子們用 整個(gè)身體來探索。孩子們可以從輪胎秋千上擺動(dòng)，像鐘擺一 樣；體驗(yàn)向上和向下像天平的蹺蹺板運(yùn)動(dòng)。這些經(jīng)驗(yàn)可以幫 助他們更好地理解他們?cè)谡n室中使用的裝置，如鐘擺和天 平。在戶外，幼兒可以用滑輪把物體高高吊起，也可以在更 大的斜面上觀看物體的滾動(dòng)，或者在三輪車后面拖一個(gè)小 車，感受要使的力氣。戶外給予幼兒更多的空間，及

18、和自然 界接觸的機(jī)會(huì)，給予幼兒在課室里所不能獲得的經(jīng)驗(yàn)，也給 教師提供不同的整合 STEM 教育的機(jī)會(huì)。四、在項(xiàng)目活動(dòng)中開展 STEM 教育 許多幼兒園采用項(xiàng)目或主題活動(dòng)，項(xiàng)目和主題活動(dòng)本身 就是綜合性的，整合不同科目展開。項(xiàng)目活動(dòng)通常根據(jù)幼兒 的興趣展開，都有考察的重點(diǎn)，存在很多機(jī)會(huì)來進(jìn)行 STEM 教育，如在一個(gè)戲劇項(xiàng)目中，需要搭一個(gè)架子放幕布，這可 能會(huì)涉及科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程等有關(guān)的問題，如選擇怎樣的材 料做支撐物， 不讓幕布倒下來， 這需要解決平衡問題 （物理）， 了解材料的特性（科學(xué)），要測(cè)量幕布的長短并選用合適長 度的材料（數(shù)學(xué)），還要做一個(gè)計(jì)劃來做一個(gè)放幕布的架子 （工程）等。 莫

19、牧教授以一個(gè)南瓜的項(xiàng)目為例說明 如何在項(xiàng)目活動(dòng)中進(jìn)行 STEM 教育。 這個(gè)項(xiàng)目是由教師把一 個(gè)南瓜帶到教室開始的，當(dāng)幼兒看見一個(gè)大南瓜擺在科學(xué)桌 子中央，就很興奮?！澳銈冎滥瞎侠锩嬗惺裁茨?？”教師 問。有些孩子之前在雜貨店看到過南瓜，但他們大多未見過 南瓜的里面。 “你們可以花一周來想想南瓜里可能有什么” ， 教師說，“然后把你們的猜測(cè)告訴我，我替你們寫到剪貼板 上。到周五，我們將打開南瓜，看看到底什么在里面?！钡?了周五，有各種各樣的預(yù)測(cè)， 有少數(shù)兒童猜到里面是 “種子”， 或“黏糊糊的東西”。幾個(gè)幼兒認(rèn)為里面有可能是“糖果”， 因?yàn)樗麄兺ǔＴ谌f圣節(jié)看到南瓜。當(dāng)打開后，幼兒驚奇地發(fā) 現(xiàn)了

20、南瓜里面的種子。他們幫助教師把種子取出來，用水洗 干凈的同時(shí)對(duì)種子產(chǎn)生了濃厚的興趣。當(dāng)教師問幼兒想要用 種子做什么，幾個(gè)孩子馬上說，他們希望種下它們。“你現(xiàn) 在不能栽培它們”，一個(gè)幼兒說，“外面太冷了?！苯處熃?議說：“我們可以將它們保存好，明年春天再種?！绷硪粋€(gè) 幼兒說：“我們能不能栽在花盆里，把它們放到窗口呢？” 教師認(rèn)為這個(gè)建議不錯(cuò)， 教室的后墻是窗， 有很多陽光。 “我 們?yōu)槭裁床粐L試呢？”他建議說，“我們現(xiàn)在種一些種子， 看看它們的生長；我們甚至可以種到外面，看看太冷會(huì)不會(huì) 妨礙它們成長；我們也可以保留一些，等到春天再種，看看 那時(shí)種會(huì)怎樣?！庇變簾嶂杂诖讼敕?，很快就開始了“南瓜 的

21、植物是什么樣子”的談話。有的幼兒說種子將長成大樹，然后樹木生長出南瓜。有 的幼兒說會(huì)看到綠色的葉子長出來，但南瓜會(huì)長在地下，像 土豆一樣，看不到它們，因?yàn)樗鼈冊(cè)诘叵鲁砷L。也有幼兒說 可能長得像一朵花，然后變成南瓜，這個(gè)說法遭到其他幼兒 的質(zhì)疑，他們認(rèn)為南瓜太大了，會(huì)把植物壓垮。在這個(gè)談話 中，幼兒即在把做的與他們已經(jīng)知道的聯(lián)系了起來。這個(gè)南 瓜項(xiàng)目的發(fā)展并不在教師的計(jì)劃之中，后來的發(fā)展完全是由 南瓜的種子引起的， 但教師很快找到了整合 STEM 教育的機(jī) 會(huì)，并沿著幼兒的興趣發(fā)展南瓜的主題，他讓幼兒畫出他們 認(rèn)為南瓜子會(huì)長成什么樣子，開始思考他們的栽培計(jì)劃，并 加以實(shí)施。在實(shí)施過程中，教師讓幼兒關(guān)注種子的種植、照 看、