STEM教育STEAM教育幼兒編程教育

1、STEM. STEAM 教育幼兒編程教育STEM 是科學(xué)(Science)，技術(shù)(Technology),工程 (Engineering),數(shù)學(xué)(Mathematics)四門學(xué)科英文首字母的 縮寫，其中科學(xué)在于認(rèn)識(shí)世界、解釋自然界的客觀規(guī)律；技術(shù) 和工程那么是在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上改造世界、實(shí)現(xiàn)與自然界 的和諧共處、解決社會(huì)開展過程中遇到的難題；數(shù)學(xué)那么作為技 術(shù)與工程學(xué)科的基礎(chǔ)工具。STEM課程重點(diǎn)是加強(qiáng)對(duì)學(xué)生四個(gè)方面的教育:一是科學(xué)素養(yǎng)，即運(yùn)用科學(xué)知識(shí)(如物理、化學(xué)、生物科學(xué)和地球空間科學(xué))理解自然界并參與影響自然界的過程;二是技術(shù)素養(yǎng)，也就是使用、管理、理解和評(píng)價(jià)技術(shù)的能力;三是工程素養(yǎng)

2、，即對(duì)技術(shù)工程設(shè)計(jì)與開發(fā)過程的理解；四是數(shù)學(xué)素養(yǎng)，也就是學(xué)生發(fā)現(xiàn)、表達(dá)、解釋和解決多種情境下的數(shù)學(xué)問題的能力。STEM教育強(qiáng)調(diào)科學(xué)與工程、技術(shù)等領(lǐng)域的融合，STEAM 教育那么關(guān)注科學(xué)與人文領(lǐng)域的融合滲透，兩者的目標(biāo)指向和蘊(yùn) 含范圍不同，在學(xué)前教育領(lǐng)域，具有各自存在的合理性和適切的方向。STEM/STEAM教育具有學(xué)習(xí)內(nèi)容的整合性與跨學(xué)科 性、學(xué)習(xí)方式的探究性與實(shí)踐性、學(xué)習(xí)背景的情境性與生活化 等特點(diǎn)。少兒編程教育可理解為是一種智能化的STEM/STEAM 教育。早期兒童編程啟蒙課程的建構(gòu)需要基于STEAM教育理 念，將課程目標(biāo)定位于通過編程開展兒童思維，培養(yǎng)兒童解決 問題的興趣和能力；課程內(nèi)

3、容的組織關(guān)注兒童經(jīng)驗(yàn)，將編程與 其他領(lǐng)域的內(nèi)容融合其中；課程實(shí)施的過程表達(dá)兒童中心，引 導(dǎo)幼兒在情境中體驗(yàn)，在游戲中探索；同時(shí)需要選擇適宜的實(shí) 物編程套件而非圖形化編程系統(tǒng)作為編程學(xué)習(xí)工具。（一）當(dāng)前STEM/STEAM教育的兩種形態(tài)當(dāng)前的STEM/STEAM教育存在著兩種形態(tài)。第一種形態(tài) 是傳統(tǒng)的、手做的、在真實(shí)學(xué)習(xí)情境中的、致力于解決真實(shí)生 活中的問題的STEAM教育，也即在真實(shí)的、物理世界中的問 題解決和創(chuàng)造。如STEAM教育實(shí)踐中的一些融合了數(shù)學(xué)、技 術(shù)、工程及美感的科學(xué)探究與動(dòng)手類實(shí)驗(yàn)工程，在科學(xué)發(fā)現(xiàn)室、 STEAM教室等空間中開展的強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)” “體驗(yàn)式學(xué)習(xí)” 的探索性實(shí)踐工程等

4、，甚至幼兒園積木建構(gòu)區(qū)及戶外游戲活動(dòng) 也可以成為STEAM教育的情境和載體。第二種形態(tài)與當(dāng)代科技的結(jié)合更加緊密，是當(dāng)下“互聯(lián)網(wǎng)+ 時(shí)代、數(shù)字化時(shí)代下借助智能化手段，建構(gòu)與新一代數(shù)字化原住民的生活方式和未來開展需要相契合的智能化 STEM/STEAM教育。這種智能化的STEM/STEAM教育以機(jī)器 人教育、少兒編程教育為主要代表，其中少兒編程教育既可以 借助可視化圖形化的少兒編程軟件如Scratch等來開展，也可以 不依賴于電腦或平板，而通過使用智能化的實(shí)物編程機(jī)器人來 達(dá)成。使用軟件編程系統(tǒng)來進(jìn)行的編程，是一種在虛擬的、數(shù)字 化情境下的問題解決和創(chuàng)造，目前主要應(yīng)用于中小學(xué)創(chuàng)新教育 的課堂。而使

5、用物理編程系統(tǒng)來進(jìn)行的編程，那么是一種既依托 一定的智能化工具和手段，又無(wú)需依賴虛擬的操作環(huán)境來進(jìn)行 的編程，是一種可以發(fā)生在真實(shí)生活場(chǎng)景中的問題解決，是在 物理世界和數(shù)字世界的交互中的混合學(xué)習(xí)(Blended Learning)。 與使用圖形化編程系統(tǒng)相比，實(shí)物編程是一種更加具身化 (Embodiment)的探索和思考活動(dòng)。但實(shí)物編程只是一種初步 的、特殊的編程形式，學(xué)習(xí)者在由實(shí)物構(gòu)成的直觀的、有形的、 具象的活動(dòng)情境中學(xué)習(xí)，從中習(xí)得初步的編程經(jīng)驗(yàn)，并逐漸理 解編程的抽象邏輯。它可以作為圖形化編程的前置性學(xué)習(xí)內(nèi)容, 更適合應(yīng)用于早期兒童的編程啟蒙教育中。(二)幼兒編程教育作為一種智能化的ST

6、EM/STEAM教育在當(dāng)下的早期兒童STEM教育實(shí)踐中，以科學(xué)和數(shù)學(xué)融合的活動(dòng)為主流，技術(shù)和工程那么是容易被忽視和相對(duì)缺失的局部。 而在編程教育中，編程本身即是現(xiàn)代社會(huì)的新技術(shù)。在編程的 過程中，孩子們需要經(jīng)歷“理解問題一分解任務(wù)一找出路徑一 形成算法”等一系列思考過程，需要涉及路線規(guī)劃與設(shè)計(jì)、把 大問題分解成小問題、按步驟逐一解決問題等工程思維能力的 培養(yǎng)，因此，編程教育可以理解為是以工程和技術(shù)為核心開展 的教育，恰恰可以彌補(bǔ)當(dāng)下早期兒童STEM教育中的缺憾。在編程活動(dòng)中，學(xué)習(xí)者需要調(diào)動(dòng)整個(gè)思維，解決系統(tǒng)問題, 通常可以指向STEAM教育所涉及的科學(xué)（如觀察與探索、嘗 試與發(fā)現(xiàn)等科學(xué)能力）、

7、技術(shù)（編程作為新技術(shù)、繪制路線圖、 操作機(jī)器人）、工程（如初步的系統(tǒng)思考和統(tǒng)籌能力）、數(shù)學(xué) （如空間方位、長(zhǎng)度、數(shù)量等）領(lǐng)域的核心要素以及藝術(shù)（如 繪畫、音樂、建構(gòu)等）、社會(huì)文化（如場(chǎng)景背后的故事、生活 中的問題、合作與協(xié)商）等元素。因此，編程教育中涵蓋了 STEM/STEAM教育所涉及的基本學(xué)科和領(lǐng)域，可以理解為是 一種智能化的STEM/STEAM教育。如美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)為 幼兒學(xué)習(xí)提供的可參考的STEM課程范例中，即包括了被視為 是科技/編程學(xué)習(xí)的ScratchJr課程?；赟TEAM教育理念的早期兒童編程啟蒙課程的建構(gòu) 綜上，我們可將早期兒童編程教育定位于是一種編程啟蒙教育，屬于上述S

8、TEAM教育的第二種形態(tài)即智能化的STEAM 教育。早期兒童編程啟蒙課程的建構(gòu)，需要基于STEAM教育 理念，既兼顧科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)，也關(guān)注和融入藝術(shù)； 既傳承STEAM教育的精髓，也創(chuàng)新運(yùn)用智能化的教育載體； 既關(guān)注STEAM中的各要素，更關(guān)注兒童的興趣、經(jīng)驗(yàn)和生活 世界，關(guān)注兒童的游戲和游戲中的探索，讓幼兒基于游戲化的 情境，嘗試解決現(xiàn)實(shí)生活或虛擬世界中的問題，以提升幼兒的 邏輯思維、問題解決、合作共情和自我實(shí)現(xiàn)等學(xué)習(xí)能力與品質(zhì)。具體而言，早期兒童編程啟蒙課程的建構(gòu)需考慮以下幾點(diǎn)：(一)課程目標(biāo)定位于通過編程開展兒童思維，培養(yǎng)兒童 解決問題的興趣和能力正如米切爾雷斯尼克所言，兒童不是

9、在“學(xué)編程(Learn to Code) ”，而是“用編程學(xué)(Code to Learn) ”和“通過編 程學(xué)(Learn through Coding) ”。早期兒童編程教育作為一種 編程啟蒙教育，可以使兒童獲得初步的編程經(jīng)驗(yàn)，但課程所指 向的真正目的并不是讓兒童掌握某種關(guān)于編程的知識(shí)或技能， 成為未來世界的儲(chǔ)藏程序員或算法工程師，而在于使兒童獲得 初步的信息素養(yǎng)、媒介素養(yǎng)及識(shí)讀能力的同時(shí)，開展兒童初步 的計(jì)算思維、空間思維等思維能力，及在面對(duì)問題和任務(wù)時(shí)能 夠帶著興趣、充滿信心地去發(fā)現(xiàn)問題、分解問題和解決問題的能力，逐漸形成一種更具邏輯性和條理性的思維方式，學(xué)會(huì)如 何運(yùn)用這種思維方式來更好

10、地解決將來學(xué)習(xí)和生活中遇到的更 加復(fù)雜的問題。（二）課程內(nèi)容的組織關(guān)注兒童經(jīng)驗(yàn)，將編程與其他領(lǐng)域內(nèi)容的學(xué)習(xí)融合其中作為一種對(duì)早期兒童進(jìn)行的編程啟蒙教育，課程內(nèi)容首先 要注重與兒童已有經(jīng)驗(yàn)、與現(xiàn)實(shí)生活場(chǎng)景的聯(lián)系。兒童在自己 熟悉的主題或場(chǎng)景中，會(huì)更具有根據(jù)情境的要求解決面臨問題 的動(dòng)力，也會(huì)更有興趣并能夠堅(jiān)持按照一定的步驟和規(guī)那么來排 列和拼接編程指令，完成特定的任務(wù)或解決某些問題。作為 STEAM教育的一種樣態(tài)，早期兒童編程教育還要表達(dá)學(xué)科或 領(lǐng)域整合的特點(diǎn)，一般可采取將編程與數(shù)學(xué)、科學(xué)、藝術(shù)等多 個(gè)學(xué)科相結(jié)合的方式組織課程，引導(dǎo)幼兒在探索性的編程活動(dòng) 中，學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)相關(guān)學(xué)科或領(lǐng)域的內(nèi)容，解決

11、相關(guān)學(xué)科或領(lǐng)域 的問題。以“幼兒園數(shù)理思維與編程游戲課程”為例，課程內(nèi)容的 組織即涉及兒童生活經(jīng)驗(yàn)、數(shù)理核心經(jīng)驗(yàn)、早期編程經(jīng)驗(yàn)等三 類經(jīng)驗(yàn)，以兒童生活、兒童經(jīng)驗(yàn)、兒童感興趣的情境與任務(wù)為 活動(dòng)主題，順著編程思維與早期編程經(jīng)驗(yàn)、數(shù)理思維與數(shù)理經(jīng) 驗(yàn)兩條由易到難的、相互交織的線索，同時(shí)有機(jī)自然地融入藝術(shù)、語(yǔ)言、社會(huì)等領(lǐng)域的元素，表達(dá)了各類經(jīng)驗(yàn)的連續(xù)性和 STEAM教育學(xué)科、領(lǐng)域融合的理念。（三）課程實(shí)施的過程表達(dá)兒童中心，引導(dǎo)幼兒在情境中體驗(yàn)，在游戲中探索對(duì)早期兒童進(jìn)行的編程啟蒙教育需要以適宜的方式來開 展。適宜的方式，即是游戲的方式、情境的方式、活動(dòng)的方式、 探索的方式、鼓勵(lì)的方式、手腦并用的方

12、式、體驗(yàn)到樂趣和成 就感的方式。早期兒童編程啟蒙課程的實(shí)施過程應(yīng)以問題解決為導(dǎo)向， 以學(xué)習(xí)者為中心，注重幼兒在游戲化的學(xué)習(xí)情境中的自主學(xué)習(xí) 和主動(dòng)探究?；顒?dòng)過程以幼兒在情境中的體驗(yàn)、觀察與思考， 在游戲或游戲狀態(tài)下的探索、動(dòng)手、驗(yàn)證、交流為主，教師提 供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和支持，幫助幼兒通過自主探究和建構(gòu)，達(dá)成各 自在已有基礎(chǔ)上的開展和進(jìn)步。（四）早期兒童編程啟蒙課程宜選擇適宜的實(shí)物編程套件作為編程工具與圖形化編程工具相比，實(shí)物編程工具的使用具有操作直 接、編程簡(jiǎn)單、交互性強(qiáng)等特征，是更適宜于在幼兒階段開展 編程教育的工具。如Sapounidis等在一項(xiàng)跨年齡研究中發(fā)現(xiàn)， 相較于圖形化編程，年幼的兒童在實(shí)體編程過程中能夠更快地完成程序，且錯(cuò)誤率更低，表達(dá)出了更高的探索精神。使用實(shí) 物編程工具可搭建起一個(gè)有益的、在現(xiàn)實(shí)空間中的人人互動(dòng)、 人機(jī)交互的游戲化學(xué)習(xí)場(chǎng)景，更加有助于增強(qiáng)幼兒之間的交流 與合作，有助于創(chuàng)設(shè)具體的問題情境和學(xué)習(xí)情境，激發(fā)幼兒的 學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)效率，使幼兒在與同伴及實(shí)物機(jī)器人的有 趣游戲、互動(dòng)中學(xué)習(xí)和解決問題。仍以“幼兒園數(shù)理思維與編程游戲課程”為例，幼兒在使 用實(shí)物編程工具進(jìn)行探索的過程中通常會(huì)有著強(qiáng)烈的興趣與好 奇心，表現(xiàn)出專注、投