2018年3月至6月,我们参加了南京师范大学、鹤琴幼儿园园长张俊老师的STEM种子教师工作坊,学习了幼儿园STEM教育的有关内容并在实践中进行案例研究。经过一年多的实践,初步形成了以基于幼儿园一日活动开展STEM的课程模式。
一、基于一日活动的STEM体现了“活”课程理念
在工作坊学习期间,曾经热烈讨论过STEM的主题究竟应该是由教师发起还是由幼儿发起,其实由谁发起并不重要,重要的是内容本身具有教育价值,能够体现出科学、技术、工程、数学跨学科的固有的内在联系。
有些内容尽管是教师发起,但是并不能激发幼儿的探究兴趣,有些内容尽管是儿童发起,但是无法进行深入地持续性探究,也不适合成为STEM 的课程内容。因此,与其绞尽脑汁去思考什么内容可以做STEM,不如着眼于幼儿的一日活动,从生活中来寻找和发现值得探究的学习内容。
例如,合肥京狮·春暖花开幼儿园以乐高为特色课程,因此班班都有乐高区。幼儿在开展与马路有关活动的时候,发现以往的活动只是把汽车开来开去,跟真实的情况不同,真实的情况是车子如果走错了路可以绕回来,说明道路之间是相通相连的,因此生成了搭建循环马路的工程任务。
再经过实地考察马路,逐步了解马路上的交通标记、信号灯、车道划分、马路的连接,然后设计草图,尝试搭建,并不断调整,最终搭建完成了一个占地面积很大的可循环马路,幼儿真正实现了循环交通游戏。
可见,儿童在区域活动(如科学角、建构角、种植角等)和一日生活中遇到的切实问题为STEM活动主题的开发提供了丰富的生活资源,教师要具备STEM意识,敏锐发现并开发出具有研究价值的STEM活动主题。基于一日活动的STEM是基于幼儿认知需求、探究兴趣和学习价值的生成课程,具有灵活性、活动性。
二、基于一日生活的STEM教育蕴含在学习和游戏中
基于一日生活的STEM教育实践模式需要教师在观察幼儿游戏中发现STEM教育的元素,需要教师在研读教材中提炼STEM的存在,需要教师在解读文化过程中领悟STEM的合理性,并且需要幼儿园、园长、教科研人员为教师提供支持性环境与氛围。
在实施STEM教育过程中,通过有组织地培训学习,有目的地引导实践,有方向地反思研讨,有重点地归纳梳理,帮助教师厘清STEM教育中四门学科之间内在的、固有的联系,明确各学科的发展目标和教育价值;帮助教师学会有效提问,而且是针对幼儿的工程设计、工程制作、探究过程、综合经验、技术使用等进行有效的提问,从而推动幼儿的工程活动;帮助教师拓展思路,化身为学习者、质疑者,打破学科壁垒,转化师幼互动的模式。
一日活动场域中,最容易想到和实施的是已有课程,如教师在分享阅读备课过程中发现《熊小弟的栅栏》是一个有趣的绘本故事,蕴含了很多教育价值,包括种植胡萝卜的自然科学探究内容,也包含了制作栅栏的工程问题。
其中结合绘本内容,制作栅栏保护胡萝卜是很好的STEM教育素材,蕴含了四门学科的固有联系:数学方面包括测量栅栏的长度,确定栅栏的间隔距离;科学方面包括对不同材料的认识,对风力、摩擦力、稳定性的探究;技术方面包括对不同工具的使用,选择适合的工具来切断栅栏,运用恰当的材料固定和连接栅栏。
除此之外,该游戏还涉及检查与调整工程的结构和稳定性,经过一次制作并不能够实现栅栏的目的,需要返工两三次。在此过程中幼儿提出问题、分析问题、提出解决办法,进行工程设计,有步骤地实施栅栏工程,最后进行稳定性、防风性的检验,并且融入了社会规范的内容,即如何宣告这片土地的所有权。
图1:由绘本《熊小弟的栅栏》引发的STEM活动
游戏也是一日活动中的重要内容,因此发现游戏中的问题,解决游戏中的现实问题,对幼儿来说更具有学习意义。
(一)STEM教育活动案例——表演区的衣架
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问题聚焦
大三班的角色游戏新增加了“照相馆”,里面有摄影师、化妆师、销售员等等,每到游戏时间,孩子们都争先恐后地去玩,但最近“化妆师”遇到了比较头疼的问题——拍摄的服装每次用完比较乱,整理起来很麻烦。
于是在游戏评价时,教师将这个问题提出,孩子们对此纷纷议论:“叠一叠放在盒子里”“放在盒子里顾客选衣服看不到衣服的款式”“我妈妈是卖衣服的,她是把衣服都挂起来”“这是好办法,挂在哪里?”……孩子们瞬间有了许多新的想法。通过讨论,大家决定做个挂衣架。
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团体讨论
教师组织幼儿围绕两个问题进行了分析讨论,分别是:“用什么材料来做衣架?怎样让衣架能立住?”班上正好有几个木棍,小朋友准备用绳子把两根木棍捆起来尝试,发现怎么都站不住,小朋友开始着急和讨论起来……
幼儿1:“我乡下姥姥家的晾衣架就是用竹棍搭起来的。”
幼儿2:“怎么让棍子站住呢?”
幼儿3:“哎!真着急,我们用胶枪把棍子粘在地上吧。”
幼儿4:“行,粘在地上我们怎么移动它呢?”
老师:“两根棍子不行,我们再加一根试试。”
幼儿5:“对了,我家单反相机的架子是三根柱子。”
幼儿3:“我上科学活动时发现了三角形的稳定性。”
图2
图3
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带着问题引发进一步思考
基于第一次尝试的失败,教师启发提问:你们想做一个怎样的衣架?用什么材料做比较合适?
幼儿1:“不能用木头的棍子,我家用的钢的(其实是铝合金)。”
幼儿2:“用绳子绑好像不牢固。”
幼儿3:“我们用其他的材料绑一绑。”
幼儿4:“我有办法了,我们用我们玩的扭扭棒(是里面有细铁丝的玩具)。”
教师帮助幼儿梳理提升经验:“孩子们,你们的想法都很棒,我们都想设计一个既好看,又很牢固、站得稳的衣架,那这样的衣架可以怎么做呢?选用什么材料更好呢?”
虽然孩子们的初次尝试——制作简易衣服架失败了,但是在这个过程中,通过孩子们亲自参与活动体验,获得了许多宝贵的经验,对衣架的构造功能以及材料的选择已经有了初步的思考,为后面活动的顺利开展作了很好的铺垫。
(二)调查分析与图纸设计
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前期经验准备和绘制晾衣架设计图
教师组织幼儿欣赏成品晾衣架。通过欣赏成品晾衣架,孩子们对衣架的功能、构造和所需材料有了进一步的认知和了解。随后教师进一步围绕以下问题进行了梳理:
(1)你想设计一个什么形状的衣架?
(2)需要用到哪些材料和制作工具?
(3)在制作的过程中你觉得需要注意哪些问题?
图4
图5
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分享交流
画好衣架草图后,教师及时组织孩子们分享交流,大家畅所欲言,向同伴介绍自己设计的衣架,最后通过大家的投票选出了两组大家认为比较优秀的作品,并阐述理由,左远小朋友的作品用PVC管子做立柱和横梁,用三通做连接,设计的草图和使用的工具很合适,而且材料很容易收集;点点小朋友在衣架中间设计了小横梁,这样可以多放点衣服。
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材料准备与设计制作步骤图
画好衣架的草图后,孩子们讨论:那我们需要哪些材料呢?按什么步骤来实现自己的想法呢?孩子们决定在制作之前先记录所需要的材料,然后根据自己的草图来设计操作步骤图。
教师鼓励幼儿把所需材料和设计图上的步骤与想法表达出来,并尽量让大家能看懂自己的设计,最后同伴之间交流了自己的设计步骤图。如图6、图7所示。
图6:制作步骤图
图7:制作步骤图
设计衣架草图和步骤图可以帮助孩子们理清自己的制作思路,有了计划才能按步骤实施,有的放矢。在幼儿画好自己的设计图和步骤图后,教师鼓励幼儿用语言向同伴介绍自己的想法和意图,借此提升幼儿的语言表达能力。同时,让幼儿通过欣赏同伴作品投票表决,并说出投票的理由,有效地帮助幼儿进一步了解和优化衣架的构造与功能。
(三)制作与探索实践
步骤一:寻找同等长的杆子——长短与粗细
左右两边看似简单的立柱,实际涉及到数学领域中对称知识的运用。在此过程中,孩子们通过第一次操作发现,由于两边杆子不对称,导致横梁倾斜往一边倒,从而引发孩子们的反思:必须要让两根杆子一样长,才能让横梁保持平衡。
步骤二:两头按上三通——牢固
孩子们根据自己设计的图纸在操作时,遇到了一系列技术层面的问题。例如,如何连接立柱和下面的底座,如何确定棍子的长短和粗细等。如图8、图9所示。
图8:制作衣架
图9:制作衣架
在此过程中,孩子们通过寻找连接点,既能连接下面的底座又能连接上面立柱,并根据三通的大小找到粗细适宜的杆子,同时孩子能选择合适的工具,如剪刀、锯子等,运用测量、比对等方法来尝试解决问题。
步骤三:底座的杆子要长一些才够稳
当孩子们找到利用三通的原理来解决立柱和底座连接的方法时,非常开心,但在制作的过程中有一个底座的杆子长,一个底座的杆子短,于是孩子们发现长点的底座会更稳当一些。
步骤四:调整每个连接的位置
由于衣架三通和杆子材料质地比较坚硬,因此在连接的时候对于孩子们来说是个难题,于是,孩子根据已有的经验,寻求老师的帮助。老师和保育老师合作,轻而易举地解决这个难题,帮助幼儿体验了成功的喜悦,同时也融洽了师幼的关系。如图10、图11所示。
图10:制作衣架
图11:制作衣架
测试与改进是STEM项目学习中成败攸关的一环,在这个过程中,孩子们针对出现的问题积极寻找原因,再联系以往的经验,运用身边的资源和工具,想方设法解决问题,并对作品进行不断地优化,使之美观而实用,这也是STEM项目学习中的精髓所在。该STEM活动基于孩子的实际需求,由孩子自发提出,是基于幼儿一日生活中的需求而衍生的一个STEM活动。
教师在活动中能尊重幼儿的想法,支持幼儿的操作和探索,创设“做幼儿专业玩伴”的心理环境,和孩子们共同收集材料,当幼儿在活动中遇到困惑时,教师能及时帮助幼儿梳理和提升核心经验,运用获得的新经验尝试解决当下活动中遇到的问题,并适时地抛出发散性的问题进行有效推进,从而激发幼儿持续探究、遇到问题不轻易放弃的信念,最终幼儿让想法变成了现实,获得了成功的体验。
三、基于一日生活的STEM教育需要家园共育
有许多教师曾经提出“多大的孩子可以学习STEM”的问题,很多人回答大班才可以,最少也要中班,而小班的孩子无法实现,原因在于小班幼儿对科学原理理解尚欠,解决问题的能力不足。因此,基于一日活动的STEM教育实践还需要结合幼儿的年龄特征。
我们认为,针对小班幼儿开展STEM教育,可以借助家园共育的方式开展,把经验准备与交流、设计图纸等步骤转移到家庭中进行,这样每个孩子都可以得到更充分的学习与探究。这也体现了亲子互动、师幼互动、同伴互动等多种学习途径。
(一)STEM 教育活动案例——娃娃家的小床
1
问题的由来
小班的角色游戏开始了,雯雯小朋友给娃娃家里添置了新成员“小娃娃”,她说这是“宝宝”。小朋友们都很开心,可是“宝宝”没有地方睡觉,因为娃娃家里只有一张小床。
于是带着问题,孩子们找到了叶老师,老师提出:“你们有什么办法能让‘宝宝’有床睡呢?”
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前期探索
幼1:“和娃娃睡在一起吧?”(娃娃大,床较小,)经过实践证明“娃娃容易掉下来”,这个办法无效。
幼2:“放在柜子上睡觉吧。”“不行”雯雯第一个反对,因为柜子太凉了……是的,是的,柜子窄容易掉下来。其他小朋友都开始参与讨论。这个方法也不行。
教师帮助幼儿梳理提升经验:经过举手投票,大家决定做个小床。
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拓展经验
(1)通过图片,幼儿认识各类床,如木床、吊床、上下铺。
(2)调查问卷。教师设计了亲子活动单,让家长带着孩子一起设计小床,思考使用的材料。
(3)亲子制作小床小样。活动单完成之后,家长带着孩子一起制作和完成小样,由于小班幼儿的会话表征能力比较弱,因此这一步的设计转化为开放性的亲自制作。
(4)介绍作品,幼儿将各自制作的设计小样带到幼儿园分享交流。
(5)最后,经过投票,选出了大家最喜欢的、最想给“宝宝”做的小床。如图12。
图12:投票
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寻找材料工具
教师鼓励幼儿在美工区、美工活动室等寻找工具和材料,还鼓励幼儿礼貌地借用物品。
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制作小床
(1)第一步:挑选合适尺寸的床身和床头——匹配一个小女孩选择了一个比较小的盒子当床板,雯雯见状,着急地说:“不行不行,宝宝的脚都露出来了,这个小床太小了,不合适。”于是刘浩博又拿来一个大一点儿的纸箱子把“宝宝”放在上面一对比,发现这个尺寸适合做小床。
(2)第二步:床头和床身的尺寸要对应上——一一对应做床身的材料找好了,浩宇急忙说:“没有床头,我们要找东西做床头。”
幼儿1:“还是用纸盒子吧。”
幼儿2:“要跟床身尺寸一样大,我家的床头就是这样的。”
于是带着问题,大家开始寻找能做床头的材料。博文寻找到了一个小点儿的正方形的纸盒,和床身对应了一下,发现尺寸是刚刚好的。于是大家决定用这个方形的盒子做床头。
图13:床头和床身对应
(3)第三步:如何将床头固定在床身上?——粘贴工具的探索使用幼儿发现固体胶易操作,但黏性不够……孩子们发现小透明胶也可以粘住物体,但由于接触面积小,还是粘不住物体。他们最后发现大透明胶接触面大、黏性强,能粘住物体。如图14所示。
图14:粘贴工具和技术
(4)第四步:怎么让床舒适——纸板、布材质的特点孩子们铺上床单,并且提出床头也要铺上,这样“宝宝”靠在床头会很柔软。如图15所示。
图15:孩子们合作制作的小床
(二)活动案例分析
对于小班幼儿来说,这是一个典型的工程活动。这个活动中,包含的学科联系有:数学涉及大小;形状一一对应;科学涉及材料科学(各类胶的属性,纸板和布的材质);技术包括使用废旧材料、胶布、剪刀等工具的技能,而工程任务则是设计、规划小床,让“宝宝”在娃娃家里有床可以睡。在此过程中,教师并没有急躁,而是让幼儿成为活动的中心,教师成为了学习者。
在遇到挑战和困难时,他们和同伴商量,寻求老师、家长的帮助,通过查阅资料,询问成人等办法解决问题并尝试操作探索,培养了解决问题的能力以及动手操作的能力。
在介绍自己小样时,孩子们大胆表达,培养了语言表达能力及大胆表述的能力;在床头如何固定在床身的过程中,他们与同伴分工合作、反复观察对比、选择最佳材料工具等,培养了他们的合作意识以及遇到问题不轻易放弃的优秀学习品质,从而真正做到了科学、技术、工程、数学,及其他学科的有机融合。
综上所述,在一日活动中皆有STEM教育的课程和活动,活动过程尊重、支持幼儿的想法,不急于看到结果,而是要看到在这个过程中孩子的全面发展,通过探究过程、工程活动过程,来梳理幼儿的学习与发展。
因此,要着眼于幼儿真实的生活、真实的问题、真实的感受,实事求是,以同伴协作、动手操作等方式培养幼儿的科学素养,以项目活动、主题项目等方式为抓手,开展STEM教育活动。
教师的有效提问驱动STEM活动的不断发展和问题解决。此外,STEM 教育实践还离不开家园共育,因此,幼儿园要充分运用家长的优势和价值,鼓励家长参与幼儿的探究和学习,引导家长作出个性化的支持。
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