幼儿园开展STEM-教育的途径和方法.doc

幼儿园开展STEM 教育的途径和方法 STEM是由科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineer）和数学（Mathematics）这四个学科的英文单词第一个字母构成。STEM教育在美国政府的大力推动下，已经成为美国教育界的一个热门课题。近年来随着中小学STEM教育的深入开展，美国幼儿教育界也在关注STEM教育。幼儿园如何开展STEM教育？辛辛那提大学莫牧教授提出四个实施STEM教育的途径和方法，即通过建立STEM学习中心，在日常教育活动中、在户外活动中及在项目活动中开展STEM教育。 一、建立STEM学习中心 在教室里设立STEM学习中心是开展STEM教育的一个有效途径。STEM学习中心由科学角改建而来，也可以根据STEM的课题临时连接建构区与科学活动区，或美工活动区。除了科学和数学的材料，STEM学习中心应包含技术工具，以方便学习，如放大镜、天平以及用于测量长度的尺子。一些技术设备，如计算机、数码相机以及投影仪，把它们放在能够得着的地方，以便在需要的时候，扩展或记录学习。还可以提供一些与STEM课题有关的图书和图片，如幼儿在开展建筑工程活动时，可以提供建筑工程的图片，看工程师是怎样建造大楼的。STEM学习中心在教室内的位置也很重要，最好附近有窗口，因为有些活动需要自然光线。此外，辅助物品，如喂鸟器、温度计或窗盒花盆可以安装在窗外，使室内和室外的课程连接起来。明亮的STEM学习中心会吸引幼儿来参与活动。如果该中心设在教室的一个黑暗的角落里，孩子不太可能去探索它。 到目前为止，STEM教育指的是至少科学、技术、工程和数学四种学科中的两种整合，一般多是科学和数学的结合。建立STEM学习中心，教师要让幼儿有机会考察与思考科学和数学方面的概念，并把这两个学科结合起来。计划时可以从科学或数学的课题开始，然后在目标和材料层次上把STEM的其他学科结合进来。其实很多幼儿园都有科学活动区（科学角，自然角等），在这些区角的基础上很容易就可以改成STEM学习中心，开展STEM的活动。比如在自然角中放些测量的工具，如天平、量杯、尺子等，可以量量植物长高了多少，浇了多少量杯的水等，记在纸上，就可以把数学和科学自然地结合起来；也可以提供给幼儿数码相机，让幼儿记录植物的变化，并把照片传到电脑里展示和讨论，就可以把技术结合进来；也可以提供一些绿色工程师工作的图书，了解他们如何开展美化城市的工程等。 STEM学习中心应包括一个小的桌面或平台来存放材料，提供足够的空间让幼儿来探索。把科学角转变成STEM学习中心的一个方法是引入一些易于整合STEM活动的材料。如提供一些斜面或斜板，幼儿想到的第一个活动就是让东西从上面滚下来，这涉及到斜面的倾斜度与物体下滚速度的关系问题（物理），用几个斜板来比较，就可以看到速度快慢与倾斜度的关系，思考斜面一端的高度与速度的关系问题（数学）；幼儿接着可能做更多的尝试，如何连接几个斜面让物体滚动得更远，这可能遇到斜面路径的设计和斜面之间连接的技术问题和工程问题。可见，好的材料引入，可以让幼儿在科学角展开STEM活动。当然，这些活动也可与建构区结合起来，利用建构区的已有材料，加上若干斜面就可以开展STEM活动。 STEM学习中心通常围绕某个学科的课题。这些课题可以来自物理、生命科学、地球科学和数学代数、几何、数量和作业、测量和数据分析）。每个课题至少与一个其他的STEM学科整合，也有两个到三个的整合。通过探究来学习是每个STEM学习中心的主要目标。 二、在日常教育活动中开展STEM教育 在日常教育活动中进行科学和数学教育的机会比比皆是，有些孩子发现有的课程活动特别有趣，所以教师要有意随机展开科学和数学教育，这是很重要的。增加精心所选的材料可以扩展STEM的学习机会，促进高层次思维，并让孩子们把科学、数学、工程和技术纳入到他们的创造性活动之中。如滑轮是被广泛应用的一个历史悠久的技术发明，幼儿可以通过玩滑轮构建重要的科学关系，包括认识滑轮的扭转方向的能力。在一个建造的工程活动中，幼儿试图在两座楼之间传送材料，采用滑轮来运输，这时，他们不仅要考虑滑轮的运动方向，也要考虑绳子的长度，这样，既涉及到物理问题（运动），又涉及到数学问题（长度）。这四个STEM领域的内容都可以被整合到这个活动中。莫牧教授以烹饪、搭积木、感官探索桌、艺术和音乐活动为例阐述了在日常的教育活动中加强STEM学习的方法。 1.在烹饪活动中开展STEM教育 在烹饪过程中，儿童需要搅拌、混合、铺展、倾倒并测量，用到一些简单的工具，可以自然地把技术引入活动。使用简单的机械也可以把烹饪活动与物理学联系起来。而原材料的混合可以使幼儿看到材料混合后发生的变化，其中有些变化是可逆的，有些变化是不可逆的。例如，葡萄干和谷物的混合物可以被分离回其组成部分，一个打碎的鸡蛋就不能返回到其原始状态。加热或制冷还会引起物质的变化，幼儿可以通过观察，获得许多经验，对于孩子来说，烹调是化学的开端。数学也可以整合在烹饪活动中，如使用量筒来提供一定数量的成分，幼儿可能需要数多少汤匙（或杯）来满足食物混合的需要。 2.在积木建构区开展STEM教育 积木建构区有丰富的STEM学习的机会。首先，孩子们可以像建筑工程师那样体验设计和创建各种建筑，它提供幼儿无数的机会来建构物理知识。幼儿在建构活动中会发现，宽的、平的底座要更稳定；四个圆柱定位在一个长方形的结构提供了平屋顶或地板的强有力的支持。许多幼儿可以发现两个矩形板放置在顶部和垂直于那两个板的四角撑起另两个平行板的结构，在这个结构上可以构建更高、更稳定的塔。在建构活动中，教师可以鼓励幼儿建造斜面来试验玩具汽车在斜面上的运动，这可以引入许多物理的概念，包括斜面的陡峭程度与运动速度的关系等。 几何和测量也在积木建构区随处可以利用。孩子可以探索几何体的性质与功能，如圆柱体和长方体，用这些几何形状来满足不同结构的需要。教师可以和幼儿一起直接关注这些关系，使用一些有关的词汇，如教师可以评论幼儿的建筑，“你有圆柱体在结构底部，中间是长的矩形块，小的矩形块在上面。”让幼儿注意到位置和方向。积木区也是建立测量概念的绝佳场所，幼儿会发现长的长方形板是短的两个长，短的又是更短的两个长。教师可以在幼儿没有特定长度的板时，提醒他们可以用两块短的拼起来。 3.通过感官探索桌开展STEM教育 感官探索桌提供了一个研究地球科学的试验环境。幼儿喜欢玩水，着迷于把水盛满容器，看其形状的变化。他们会把水倒入一个瓶子，看着水首先覆盖容器的底部，然后开始向上移动，直到它充满整个瓶子，紧接着，水漫过瓶口，从瓶子的口沿流下，幼儿可以不停地玩和观看。当试管被加入到水桌来，幼儿会发现水集中在管子的下部，倾斜试管，水的形态会发生变化。提高和降低试管的端部，水会重新定位自身。在教师的引导下，幼儿可以发现流动的水有动力，可以让水轮的齿轮转动。水的运动与性质是地质学的重要概念。感官探索桌也可以试验其他的材料，如沙子，来和水的性质比较。幼儿可以把沙子倒在漏斗里，下面形成一个沙堆，而水就做不到。孩子们也发现沙子将不再通过漏斗，因为沙堆的顶端堵住了孔。当孩子把沙子倒进试管，它在试管的移动和水不一样，它趋向于聚集在底部。幼儿可以用筛子玩沙子和石子，经过摇动，沙子漏下了，石子却留在上面。材料在自然界中的这种过滤是地质学的一个重要过程。 数学也可以围绕感官探索桌的活动进行，那些海贝、矿石都可以提供给幼儿分类的机会。幼儿可以根据它们的各种属性：大小、颜色、结构、纹理、形状和壳的类型等进行分类。分类是建立数学概念的一个重要组成部分。幼儿必须制定和遵循一定的标准，并根据这个标准来进行分类，这有助于培养逻辑推理能力。感官探索桌还为幼儿提供了数学建模和解决问题的机会。教师可以提出问题，刺激幼儿的数学思维，如是否有足够多的人来放在每艘船里？每艘船里放几个人就可以使每艘船上的人一样多？如果每艘船上有5个人，船会沉吗有经验的教师经常提出各种问题来刺激幼儿的数学思维。 4.在艺术活动中开展STEM教育 艺术与科学中的生命科学、地球科学和物理学相联系。与生命科学的联系，教师可以引入植物材料，让孩子们融入自己的作品中。例如，树叶、干草、各种种子和坚果，可以用于做拼贴。松针、冬青叶和松果可加入冬季活动。羽毛、花瓣和彩色蛋壳可以创作春天的作品。利用植物来增强艺术体验，不仅提高了孩子的创造力，也给幼儿提供了更仔细考察这些材料的机会。 许多幼儿经常使用的美术材料都与地球科学有关。最明显的例子是黏土，它是天然存在的矿物质，可以让幼儿发现湿润黏土是柔韧的，可以被改变成许多不同的形状，但是，一旦黏土干燥后，它就会变硬并保持其形状。 幼儿在艺术活动中使用的工具也与物理学有关。如剪刀就是杠杆原理的一种应用，要是被切割的东西厚，就要把切割的对象移动更靠近支点，使机械效益增加，使得即使厚的材料，如硬纸板，也可被切割。铅笔、蜡笔和颜料是美工活动中常用的工具，幼儿会发现H数高的，颜色越浅。红、蓝、黄三原色，结合可产生橙色、绿色和紫色等。 在美工活动中有许多数学教育的机会，如各种图案、对称和形状都可能开展数学教育，如让孩子们注意到他们的艺术作品中存在的一些模式。教师可能会说：“我看到你纸上的图案，红色、绿色和蓝色，然后又是这样排列的条纹，红、绿、蓝，红、绿、蓝。”在幼儿的绘画中，可以发现许多不同的几何形状，如房顶的三角形，墙的长方形等，教师有意识地和幼儿谈论这些，有助于幼儿建立形状的概念。 5.在音乐活动中开展STEM教育 音乐的许多方面都与物理学有关，它的声音乐器的制作等。如制作乐器的材料与发出的声音有关，弦乐器上，按在不同的位置可以发出不同的声音，仔细看弦在振动等，这都与物理学是密切相关的。幼儿在使用三角铁、木块、风铃、罐、木琴等打击乐器时，可以做许多与物理有关的实验，如在打击乐器后，用手按住，可以让声音停止（停止振动）。音乐的节拍是可以测量的，如数数几个拍子，一个音有多长，等等，可以自然地引入数学教育。也可以提供材料让幼儿制作简单的乐器，如用纸盒与牛皮筋来制作“弦乐器”，用竹筒制作可以吹的管等，进一步探索声音的特性。 三、在户外活动中开展STEM教育 户外活动中有很多进行STEM教育的机会，莫牧教授举了一个例子：幼儿甲和幼儿乙各拿一个南瓜从教室出来到户外，走到跷跷板旁边，把南瓜放到事先准备好的盒子里，这两个盒子分别放在跷跷板的两端。幼儿乙那边沉下去，“我的南瓜重！”幼儿乙惊呼。“不，不是这样”，幼儿甲不同意，“我这边重，它翘起来了”。教师觉得这是一个进行STEM教育的好机会，就问：“要是幼儿甲坐上去，这边重还是轻？”两个幼儿都认为重，于是他们就做了个试验，幼儿甲这边沉下去了。他们立刻明白，跷跷板向哪边沉下就是哪边重。幼儿甲现在同意幼儿乙这边的南瓜重。跷跷板本质上是一个天平，幼儿常常感到困惑，到底哪边较重。孩子们习惯的想法是高大的东西，比如大人，较重。 在室外环境中，孩子们可以观察和研究植物的生长。他们可能会在玩蒲公英时，注意到植物的各个部分；也可能会看到苔藓和各种花草之间的差异。在游戏场地里没有空间做小花园，孩子们可以种容易搬运的盆栽植物。他们还可以观赏附近的动物，如鸟、松鼠和昆虫，并可以用喂鸟器装食与它们进行互动，或观察哪些食物蚂蚁喜欢吃。花时间在操场上进行科学调查能够帮助幼儿理解衰退和生长。 大动作探索：户外游乐设备往往是大到足以让孩子们用整个身体来探索。孩子们可以从轮胎秋千上摆动，像钟摆一样；体验向上和向下像天平的跷跷板运动。这些经验可以帮助他们更好地理解他们在课室中使用的装置，如钟摆和天平。在户外，幼儿可以用滑轮把物体高高吊起，也可以在更大的斜面上观看物体的滚动，或者在三轮车后面拖一个小车，感受要使的力气。户外给予幼儿更多的空间，及和自然界接触的机会，给予幼儿在课室里所不能获得的经验，也给教师提供不同的整合STEM教育的机会。 四、在项目活动中开展STEM教育 许多幼儿园采用项目或主题活动，项目和主题活动本身就是综合性的，整合不同科目展开。项目活动通常根据幼儿的兴趣展开，都有考察的重点，存在很多机会来进行STEM教育，如在一个戏剧项目中，需要搭一个架子放幕布，这可能会涉及科学、数学、工程等有关的问题，如选择怎样的材料做支撑物，不让幕布倒下来，这需要解决平衡问题（物理），了解材料的特性（科学），要测量幕布的长短并选用合适长度的材料（数学），还要做一个计划来做一个放幕布的架子（工程）等。 莫牧教授以一个南瓜的项目为例说明如何在项目活动中进行STEM教育。这个项目是由教师把一个南瓜带到教室开始的，当幼儿看见一个大南瓜摆在科学桌子中央，就很兴奋。“你们知道南瓜里面有什么呢？”教师问。有些孩子之前在杂货店看到过南瓜，但他们大多未见过南瓜的里面。“你们可以花一周来想想南瓜里可能有什么”，教师说，“然后把你们的猜测告诉我，我替你们写到剪贴板上。到周五，我们将打开南瓜，看看到底什么在里面。”到了周五，有各种各样的预测，有少数儿童猜到里面是“种子”，或“黏糊糊的东西”。几个幼儿认为里面有可能是“糖果”，因为他们通常在万圣节看到南瓜。当打开后，幼儿惊奇地发现了南瓜里面的种子。他们帮助教师把种子取出来，用水洗干净的同时对种子产生了浓厚的兴趣。当教师问幼儿想要用种子做什么，几个孩子马上说，他们希望种下它们。“你现在不能栽培它们”，一个幼儿说，“外面太冷了。”教师建议说：“我们可以将它们保存好，明年春天再种。”另一个幼儿说：“我们能不能栽在花盆里，把它们放到窗口呢？”教师认为这个建议不错，教室的后墙是窗，有很多阳光。“我们为什么不尝试呢？”他建议说，“我们现在种一些种子，看看它们的生长；我们甚至可以种到外面，看看太冷会不会妨碍它们成长；我们也可以保留一些，等到春天再种，看看那时种会怎样。”幼儿热衷于此想法，很快就开始了“南瓜的植物是什么样子”的谈话。 有的幼儿说种子将长成大树，然后树木生长出南瓜。有的幼儿说会看到绿色的叶子长出来，但南瓜会长在地下，像土豆一样，看不到它们，因为它们在地下成长。也有幼儿说可能长得像一朵花，然后变成南瓜，这个说法遭到其他幼儿的质疑，他们认为南瓜太大了，会把植物压垮。在这个谈话中，幼儿即在把做的与他们已经知道的联系了起来。这个南瓜项目的发展并不在教师的计划之中，后来的发展完全是由南瓜的种子引起的，但教师很快找到了整合STEM教育的机会，并沿着幼儿的兴趣发展南瓜的主题，他让幼儿画出他们认为南瓜子会长成什么样子，开始思考他们的栽培计划，并加以实施。在实施过程中，教师让幼儿关注种子的种植、照看、浇水等（