STEM+在幼儿园 | 域外视野：早期教育情境下的三维教学模式

全球教育正面临如何培养创新人才的挑战。STEM教育不仅是跨越四门学科的整合行动，更是一个需要付出长期的努力去培养人才的过程。STEM教育像是在开辟一条连接未来的通道，助力今日世界的学生成长为明日世界的公民。但面对STEM教育，教师们也会感觉很难整合，困惑于怎样才能让幼儿获得更全面更现代的科学活动经验与经历，如何帮助儿童获得质疑性思维、创新性思维和合作性思维能力。本期，我们与大家分享STEM教育前沿信息——“早期教育情境下的三维教学模式”，希望为您拓宽视野助力并带来启发。

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“如何让行李箱动起来？”

幼儿搭建斜坡、带滚轴的轨道或履带等。

当幼儿发现把行李箱放到轨道、斜坡和履带上，却没有达到他们想要的效果，他们必须通过观察、思考、讨论来找出原因。

幼儿搭建了一个斜面，很快他们发现了一个现象：不同重量或大小的行李箱滑下去的速度不一样。于是，他们开展了一项“箱子滑坡比赛”，看看哪个箱子在斜坡上滑得最快。为了完成这项比赛，他们搭建不同高度的斜坡，测量不同箱子的尺寸和重量，进行了多组平行比赛。他们把每一次的数据和结果记录在科学记录本上。比赛结束后，他们就有根据地建构解释，也解答了自己的疑问，有的说小而重的箱子滑得更快，有的说光滑的箱子滑得更快。

随着活动的推进，幼儿发现真实机场传送带“长距离运送，有转角、有分叉道、有上下坡……”他们想要进一步升级行李传送装置，这时他们将面对一个多重因素共同起作用的复杂问题。要解决这些问题，就需要分别界定问题，并针对性地提出解决方案。当幼儿决定把传送轨道接长一些，就面临了一个材料拼接的问题——“行李箱经常会卡在拼接处”。当幼儿决定做一个带直角转弯的斜坡轨道，他们发现“平缓的坡道行李箱滑不远”“陡峭的坡道行李箱会沿着同一个方向冲出轨道，不会转弯”等。

为了解决这些问题，幼儿会一遍一遍地尝试不同的想法，反复改变设计、试错，直至成功地让行李箱长距离滑行后顺利转弯。

活动：你认识的车

每天，太阳东升西落，树影在一天中从长到短再到长。（地球科学）路上车水马龙，交通信号灯按照绿灯、黄灯、红灯顺序循环闪烁，（工程、技术）车子相应走走停停。（社会科学）公交车上有圆圆的轮子、方方的窗户，车厢里有三人一排的座位，也有两人一排的座位，还有一人一排的座位，每隔一段距离还有供乘客拉手的吊环。

活动：建立配件仓库

幼儿会将形状和尺寸一模一样的配件整理在一起。有的幼儿用很多个长方体堆叠配件货架，有的幼儿用六面体堆叠蜂巢货架，有的幼儿用圆管堆叠圆形货架。

活动：橡筋小车动起来

幼儿在一次又一次释放橡筋后，发现橡筋拉得越紧，小车弹得越远。他们还发现在光滑的大理石地面上，小车行进得远；在粗糙的地毯上，小车行进得近。“是什么让小车跑起来的？”“小车为什么跑得快（跑得慢）？”此类活动为幼儿提供了大量的因果推理的机会。

活动：制作自动洗车机

使用和理解测量、比例和数量概念对幼儿来说是很抽象的。幼儿在活动中开始类比推理和关注这些概念。活动中，幼儿利用教师提供的不同长短的PVC管，他们首先使用PVC管作为测量工具来测量汽车的长、宽、高，确定需要多少根PVC管连接起来才能搭建一个汽车可以自由进出的洗车机。然后，在选用四通、三通、内牙弯头和盖帽连接PVC管时，他们决定先搭12个正方形，再把这12个正方形拼成一个长方体。

活动：制作汽车车身——汽车的“骨骼与皮肤”

汽车是离幼儿生活经验很近的一个系统。汽车本身就是一个系统，其各个部分互相作用，一个部分的改变会引起其他部分的改变。

汽车在方便我们生活的同时，需要消耗油、气、电等能源，会造成交通拥堵，喇叭会产生噪声污染，尾气排放会污染空气等，它和生物环境之间的关系又是一个更大的系统。

活动：能量转化——汽车的“血管和肌肉”

幼儿制作了能动起来的“太阳能小车”，小车本来是不动的，灯泡本来是不亮的，直到幼儿加上了太阳能板。

教师：小车动了，是因为太阳的照射。

幼儿：不是的，这和阳光照射有什么关系？它动了，是因为我把开关打开了。

教师：小朋友，你是怎么有力气打开开关的呢？

幼儿：妈妈说，我吃东西就会有力气。

教师：你吃了什么东西？

幼儿：我吃饭和菜。

教师：饭和菜离不开农作物，它们是怎么生长起来的？

幼儿：因为阳光、水和空气。

动物也是这样。汽油呢？也是太阳能的积累：植物吸收太阳能，然后把它储存在地下。我们看到的所有运动着的东西，它们之所以运动，都是因为阳光的照射。

当孩子观察到小车越跑越慢，他们还会问：“小车为什么停下来了？它们没有能量了。小车的能量去哪里了？”

活动：认识汽车

幼儿从不同的角度仔细观察汽车，发现汽车身上有各种各样的材料，金属（钢铁）很坚硬，用来造车身；玻璃是透明的，用来造前挡风和车窗；橡胶软软的，有弹性，用来包在钢铁外面做轮胎；尼龙、布或者皮革柔软耐磨、有弹性，用来做座椅。

活动：建立维修区

维修工具大多数是硬的，如锤子。木槌和金属锤不同，尽管木槌也能把物体敲进另一些物体中（如把木刀敲进南瓜中），但是要把钉子敲进一块木头中，木槌就不起作用了。

在搭建过程中，幼儿还能发现，积木比纸板更能提供稳固的地基，三角支撑会对结构的稳固性产生影响。

结构和功能是传统幼儿教学中比较容易被教师忽略的概念。生活中，幼儿很容易理解物体的特征和材料会影响它的功能，不同的材料和结构对其稳定性、使用的目的都会产生影响。

活动：维修活动角色包

幼儿在喷漆、检查底盘、更换轮胎、更换灯泡，以及制作一辆拖车等一系列活动中，逐渐会产生思考，新汽车经过一段稳定的运行后，一些部件会损坏，产生了故障，经过维修后，它们有的又能变好，有的无法回到原来的状态，只能被替换掉。

世界上所有的事物都能用稳定和变化二词来描述。幼儿会经历自己身体的变化，大自然一年四季生物的变化，有的变化很明显，有的变化十分微小，有的要经历很长的时间才能被感知到。

通过以上案例， 我们可以看到跨领域概念在一个STEM项目中是如何体现的。在STEM项目活动中， 教师或家长可以通过一些问题引导幼儿理解这些跨领域概念， 问题举例如下：

核心概念：不同材料的属性及用途

驱动问题：是什么让一个球如此有弹性？

几名幼儿在操场上玩弹弹球，他们试图让球尽可能弹得更高。球弹走了，幼儿飞奔着去追，试图抓住球，球越弹越远。幼儿的惊叫和欢笑声吸引了教师。这是一个现象。教师决定用“弹弹球”来推动关于材料特性的学习。

教师把操场上的这一现象带到教室里。教师在课桌上弹一个球来介绍这种现象。“球弹得好高啊！都碰到天花板了。”观察到这一现象，教师请幼儿想一想：“对于弹弹球，你有什么问题吗？”请幼儿将问题记录在科学笔记本上，然后与同伴分享自己的问题。幼儿有一个共同的问题：是什么让弹弹球如此有弹性？

教师提出问题：“这个球的弹性有多大？它是最有弹性的球吗？如果想要测量‘弹性’，能怎么做呢？”

一名幼儿建议测量球的弹跳高度。另一名幼儿建议计算弹跳次数（即球在停止前弹跳多少次）。教师把球拿到肩膀高度，用身体做测量棒，球掉到地上，球弹回肩膀位置。然后又重复了一次实验，同样在教师的肩膀位置落球，这次球弹跳了18次才停！

教师向幼儿展示了一个装满体育器材的篮子，包括篮球、棒球、高尔夫球、网球等等。“怎么能收集证据来检验一个球是不是最有弹性的球呢？我们可以像科学家一样设计一个实验进行调查。”

为了做好计划，教师提供了一张“公平测试组织图”。幼儿与同伴一起选择一件可改变的事情（不同的球），一个要测量的东西（弹跳数量），以及三件保持相同的事情来让这个测试成为一个公平的测试。为了帮助幼儿理解“公平测试”，教师没有直接举例，而是不断提问：“如果我们把一个球弹到地毯上，把一个球弹在瓷砖上，这是公平的测试吗？如果我们从肩部高度扔下一个球，从楼梯顶部扔下另一个球，这是公平的测试吗？……”通过问题，幼儿完全能够理解做一个公平测试的计划的意义。

为了进行公平的测试，大家决定都采用测量“每个球在停止前弹跳多少次”来计数，会让球从相同高度掉落（而不是投掷），然后掉到同一表面上。

第二天，教师和幼儿一起根据计划开展了调查。全班分成了三个小组，小组内的每名幼儿都被分配了特定的任务，有人负责落球，有人负责统计弹跳次数，有人负责在表格中记录数据。回到教室，教师向幼儿展示如何绘制图表来分析他们收集的数据。现在大家有了可观察的、可衡量的证据，证明弹力球是这些球中最有弹性的球。

调查之后，大家一起集思广益，思考是什么原因让球如此有弹性。幼儿想出了很多可以测试的因素，例如球的大小或重量可能很重要；也许是球内的空气使它有弹性；或者不能是一个很硬的球；一名幼儿提出球的弹性跟材料有关系。

为了帮助大家探究这些想法，教师建议把球进行分类，一组是弹跳得“高高”的球，一组是弹跳得“低低”的球，然后寻找特点和规律。“高高”组包括网球、乒乓球、足球、篮球，当然还有弹弹球。“低低”组包括棒球、高尔夫球、钢球和玻璃球。为了寻找特点和规律，大家一起来发现两组球之间的相似与不同。

幼儿发现，大多数弹得高的球是松软的，大多数弹得低的球是硬的，高尔夫球是唯一的例外。幼儿还注意到，弹得高的球的材料种类比弹得低的球多。

一名幼儿说：“这个弹弹球是橡胶做的。我想知道，橡胶对球的弹跳很重要吗？其他球里面也有橡胶吗？我们怎么能发现呢？”

然后，一名幼儿建议把球切成两半，看看里面是什么。必须支持他！教师拿出切割工具帮幼儿把球一切为二。

科学家用感官进行观察。教师同样鼓励幼儿摸一摸、闻一闻，并使用放大镜来仔细看一看每个球的不同材料。大家一起生成了一份观察到的不同材料的列表，包括毛毡、皮革、木材、纱线、塑料和橡胶。教师指导幼儿如何绘制图表来描述每个球的材料组成。幼儿发现所有的弹得高高的球里面都有某种橡胶。其中一个高尔夫球里充满了绿色的小橡皮筋。弹弹球是实心的，里面没有空气。

每一名幼儿都在自己的科学笔记本上画下“球是由什么材料组成的”。他们得出结论，不同的球由不同的材料组成，不同的球有不同的目的和用途。

教师找到了一些关于材料的书，包括一本名为《橡胶》的书。教师向学生展示了书籍，并解释说，每个材料有不同的属性，这使得它们有不同的用途。材料由肉眼看不到的很小的原子组成。然后，一起读《橡胶》这本书，特别读一读作者是如何描述橡胶，大家找到了五个词：柔性、弹性、可拉伸性、防水性和坚固性。

读完图书，幼儿们用“气泡图”将橡胶的五个特性列在科学笔记本上。

然后，教师要求幼儿解释：“橡胶的哪个属性对于球的反弹最重要？”大多数幼儿认为是弹性和可拉伸性。因为拉伸橡胶，它会弹回原来的形状。

问题1：如何测量材料的弹性和拉伸性？幼儿用尺测量了橡皮筋拉伸前后的长度。他们还发现，有些材料一点也没有拉伸性（例如木材、金属）。有些材料伸展了一点（例如毛毡、皮革和纱线）。塑料袋很有弹性，但它不像弹簧，不能回到原来的形状。只有橡皮筋既有弹性又有拉伸性。

问题2：拉伸性是否对球弹跳很重要？教师拍摄了一个球弹跳的慢动作，还从互联网上找了一些球在慢动作中弹跳的视频。果然，大家观察到每个球伸展，击中地面，然后返回到其原始形状。根据这些观察，幼儿得出结论：拉伸性对于使球弹跳很重要。

幼儿在科学笔记本上画下了这个观察过程。具体来说，教师鼓励幼儿绘制球的形状在弹跳之前、弹跳中和之后如何变化。

然后，幼儿回顾他们在科学笔记本上记录下的所有内容，和同伴分享他们的解释。评估经过这一系列的项目活动，教师注意到幼儿开始问很多关于“东西是由什么做的”的问题。教师把关于材料特性的系列丛书放在了教室图书角，这个系列的图书连续几周成了阅读率最高的书。

为了测试幼儿对材料特性的理解，教师让幼儿调查各种各样的物品，每次都把调查发现写在科学笔记本上。用教师提供的句型来撰写解释，发展幼儿的文字能力。或者用图形和图表来分析和总结他们收集的证据。

总结

接下来，我们将与您分享“域外视野：小孩子，大数据”。敬请期待！

指导：怡然、如一