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摘要:在全球信息化迅猛發展的大背景下，各國教育改革開始著眼于培養核心素養和跨學科、具有創新能力的人才。習近平總書記在2035年遠景目標建議中將“創新”一詞貫穿始終。STEM是跨學科教育理念，倡導問題解決，重實踐操作，重視培養學生科學素養、技術素養、工程素養和數學素養，彰顯了一種學習文化。STEM教育旨在培養復合式創新人才，早期教育是人發展的奠基階段，創新素養的培養應從早期教育抓起。
一、STEM教育的內涵及特征
STEM是由科學(Science)、技術(Technology)、工程(En-gineer)和數學(Mathematics)這四個學科的英文單詞首字母構成。這四門不同領域的學科整合在一起，構建一個全新的STEM教育模式。STEM教育是基于這四門學科的跨學科教育。科學主要是解決“是什么?為什么?”的問題;技術是改造自然界的方法，主要解決“做什么?如何做”的問題，其目標是制定解決問題的方案;工程的主要任務是實施方案和制造的過程;數學是使用技術與實施工程的基礎工具。STEM教育具有以下主要特征:第一，強調實踐性，解決真實問題。創新能力的培養需要重視問題解決的情境性和真實性。STEM教育是基于真實問題和真實情境的學習，強調通過動手實踐并運用相關知識探討產生問題的原因，探討如何更好地解決問題;強調充分發揮學生的主觀能動性，鼓勵學生參與討論，動手動腦質疑碰撞，激發學習潛能，提高學習興趣，培養發散性思維。在STEM教育中學生面臨的真實問題往往是復雜的，解決問題時涉及到觀察、推理，收集整理，分析研究等一系列能力的養成。第二，強調個性化，關注所有學生。STEM教育關注的是不同認知水平、不同能力、不同文化背景和特殊需求的所有學生，是多樣化和多維度的教育。STEM教育強調創設個性化的學習環境，體現以學生為中心的教育理念，由于每個學生的認知發展水平不同，要根據學習需要和興趣創設環境，包括學什么，怎么學等做出個性化選擇，使學習具有針對性和趣味性，第三，強調合作性，注重團隊能力提高。STEM教育鼓勵學生立足實際問題通過協作互助，互相啟發探究等解決問題，當然問題的解決還需要教師與專家的支持與引領。第四，強調融合性，整合多學科知識應用。基于對培養學生實踐創新能力的要求，STEM教育強調科學、技術、工程、數學四門學科的相互融合，以及在此基礎上融入藝術等多領域知識，體現了“STEM+”的教育模式，融會貫通分科的零碎知識，實現完整認識世界的目標，有利于創新素養的形成。
二、國內外STEM教育研究綜述
20世紀80年代，美國為了提高對世界的領導地位，建議加強K-12教育階段的各門學科素養，尤其強調應更多關注技術素養和工程素養在K-12教育階段的滲透，更新了對STEM教育的認識，美國國家科學委員會為此發表了被視為STEM教育開端的《本科的科學、數學和工程教育》報告，該報告對“科學、數學、工程和技術教育”提出總體性建議，同時也為美國STEM教育未來的發展奠定了基礎［1］。美國政府十分重視STEM教育，在各層面部門都提出了與STEM教育相關的法案報告和行動綱領，美國國會、國家科學基金會、國家科學委員會、能源部等部門，都相繼設立了STEM教育項目，并通過政策與財政兩個方面著手推動STEM教育的發展，通過政策調控系統培養STEM教師，通過組建教育聯盟共同促進STEM教育的發展。近年來，英國、韓國等高度重視STEM教育，并且教育的多學科整合度朝“STEM+”的方向發展，整合度更寬更廣。相對于美國的STEM教育研究，我國STEM教育研究起步晚，文獻量和實踐都很少。2016年教育部在教育信息化”十三五”規劃中要求:“有條件的地區要積極探索信息技術，在眾創空間、跨學科學習(STEM教育)、創客教育等新的教育模式的應用”。2017年6月，中國教育科學院正式成立了STEM教育研究中心，并連續發布《中國STEM教育白皮書》和《STEM教師能力等級標準(試行)》，白皮書中明確提出STEM教育應該納入國家創新型人才培養戰略，是跨學科跨學段的連貫課程群［2］。2014年9月，達沃斯論壇首次倡導“大眾創業，萬眾創新”以來，STEM教育開始被廣泛關注，研究數量大幅上升，由于STEM教育具有多學科融合性并且整合的取向寬廣，在STEM教育的基礎上，不僅出現了加入藝術(Arts)后的STEAM教育，還出現了強調讀(Read)和寫(Write)的STREAM教育，朝“STEM+”的方向發展，成為我國教育研究的新熱點［3］。
三、早期STEM教育的應用價值和實踐基礎
(一)理論價值
科學素養、創新意識和創新能力，是STEM教育培養綜合性人才的核心，在中小學以及幼兒園實施STEM教育能夠實現創新能力的培養，對于基礎教育改革具有重要的啟示與指導意義。STEM教育以建造主義為指導思想，強調實踐性，解決真實問題;強調個性化，關注所有學生;強調知識融合，整合多學科知識應用，力求達到心智學習和實踐學習的協同發展，幼兒在真實有趣的問題情境中進行多角度多方式的探索，既是問題的發現者又是問題的解決者，是真正意義上的學習主體，能充分獲得個性化發展，實現多種自我能力培養。由于每個國家的國情和經濟體制不同，對于STEM教育的推動方式和目標不同，但從研究結果來看，全球(特別是發達國家)都在加速推進早期STEM教育，為國家發展儲備人才。當前，我國正處于轉型升級的關鍵時刻，教育理念應走在改革創新的前列，引領其他領域的發展。
(二)實踐基礎
從STEM教育的內涵和特征來看，以培養探究能力和科學精神為目標的早期科學教育，與STEM教育具有天然的相似性和緊密的聯系，幼兒每天在園都會涉及科學、技術、工程和數學單一領域知識的學習，如探索“玻璃和金屬”“砂石和泥土”的不同，認識簡單的器械等自然材料，而STEM教育呈現的是多維度和復雜的真實情境，幼兒可以從不同角度探尋獲得創新能力、合作能力、實踐能力和個性化發展。就幼兒本身而言，他們具有學習STEM的能力，目前的幼兒園教育已經包括科學和數學兩方面的教育，融入技術和工程教育，就使科學與數學之間的關聯“看得見、摸得著”;從課程內容的組織方式看，幼兒園教育活動是以綜合的方式來組織的，幼兒園具有豐富的綜合教育和項目活動的開展經驗。因此，在幼兒園實施STEM教育研究十分必要且可行。
四、早期STEM教育的實施策略
(一)研究制定可行的實施方案
1.我國是教育大國，教育質量是增強我國綜合國力和推動社會穩步發展的重要途徑，教育管理部門應制定頂層規劃和完善的STEM教育政策，搭建早期STEM教育平臺，消除可能阻止早期STEM教育發展的限制，充分了解應用情況，不斷反思遇到的問題，與基礎教育研究機構合作交流，不斷優化早期STEM教育政策，明確教育定位，科學規范早期STEM教育體系，有效提高實施方案的科學性，同時保障項目資金的落實，確保早期STEM教育健康穩定發展。
2.我國剛開始推行早期STEM教育概念，需要體系完整的早期STEM教育課程，尤其需要專業的幼兒教育機構和專業幼兒教師，需要制定科學規范的教師培訓方案，提供早期STEM教師專項培養和系統化專業指南，為幼兒教師提供持續有效的專業發展機會，支持一線幼兒教師與高校專家研究合作，以科研帶教研，支持并引導幼兒教師有效運用STEM教育技巧和活動材料，使教師能夠整合使用與STEM教育活動相關的主題和內容，有效解決教育活動中遇到的困惑和實際問題，為我國培養復合型創新人才奠定堅實的基礎。
(二)研究制定實施范圍和實施策略
1.幼兒園STEM教育的實施范圍優質的幼兒教育是兒童在幼兒園和生活中茁壯成長的基礎，幼兒園科學教育融入STEM教育，將使幼兒教育目標、教學活動設計、幼兒學習方式以及評價模式發生變革。研究范圍主要應確定為以下幾個方面。
(1)整合性研究。早期STEM教育和傳統的獨立的學科領域不同，特別強調跨越學科界限的整合學習，強調利用科學、數學、工程、技術等相關聯學科的知識解決問題，重視幼兒創新能力的培養，重視培養幼兒用綜合的思維方式解決問題的能力，重視孩子知識體系的充實和完整。
(2)體驗性研究。STEM教育強調幼兒動手做的學習體驗，強調在真實情境中觀察思考、描述對比、假設推理、討論探究。真實情景往往是多維度的和復雜的，能夠激發幼兒的興趣，滿足幼兒的探求需要，幼兒在真實情境中可以多角度學習、自主活動、自由探索，應用所學的數學和科學知識自主解決遇到的問題，在學習知識和解決問題的過程中獲得新的技能，同時獲得成功的快樂體驗。
(3)協作性研究。在幼兒園傳統的教育活動中，教師是活動的主要設計者，幼兒的活動基本是在教師的引導下完成，然而成人的設計思路往往難以與兒童的視角完全吻合，幼兒在活動中整體能力的發揮會受到限制，難以達到高質量的教育目標。STEM教育強調幼兒在活動中的主體地位，強調環境創設和活動設計以兒童為主體，強調師幼之間、幼兒與幼兒之間互相啟發、互相幫助、互相激發學習潛能，有效促進幼兒深度學習和整體能力發展。
(4)趣味性研究。STEM教育為幼兒的認知發展和科學素養奠定了基礎，然而單一枯燥的、遠離幼兒生活的教育活動不利于幼兒核心素養養成，STEM教育要求把多學科知識融于具挑戰性、趣味性的活動中，活動設計以趣味性為源點，強調最大限度地激發幼兒內在的動機，要求教師給幼兒創設更大的操作空間，營造更加寬松有趣的操作氛圍，讓幼兒積極主動參與活動全過程，并不斷反思、探究、解決自己面臨的問題，讓幼兒在分享和創造中體驗成功的喜悅。
2.教師在教育活動中的實施策略
(1)構建園本課程，促進STEM教育本土化。首先，教師要掌握STEM教育的核心理念和教育方法，STEM概念的提出并不是取代幼兒教育原有各個領域，而是與幼兒園科學教育相融合。因此，需要正確理解STEM與原有科學領域、數學領域的關系，將STEM教育落實在幼兒教育實踐中，建立一個標準的、科學的、可以不斷完善的早期STEM教育體系，并圍繞這一體系不斷加強STEM教育實踐應用，讓幼兒的學習變得直觀具體、可觸摸，變被動學習為主動探究;其次，教師要重新構建幼兒園的學習空間，促進幼兒更有效地使用活動資源和玩具教具，打造靈活并具有包容性的學習環境。另外，教師還要創新活動設計與活動區域建設，為STEM教育提供自然世界和虛擬空間，讓幼兒感受真實的問題情境。
(2)研究活動變化，促進幼兒發展。一是主題活動的變化;二是集體教學活動的變化，在集體教學活動中，尤其是一些科學領域的活動，如何將幼兒的興趣點延伸拓展為STEM教育;三是幼兒園區域活動的變化，在區域活動中探索STEM教育，讓幼兒不受區域和內容資源的限制，能夠運用多種知識整合經驗，自我嘗試解決問題;四是創設STEM學習區，投放跨區域材料，讓STEM區域中的孩子能在更加豐富的材料中探索。
(3)開展實踐活動，激發孩子創造欲望。在早期STEM教育中“做中學”起著關鍵作用，在幼兒園各階段的活動中教師要有意識地引入特別設計的游戲活動，從多領域的角度去思考活動的設計和實施，可以將競技類的活動整合到活動中，此類活動門檻低容易掌握，適合所有孩子學習(包括特殊孩子和雙語學習者)。在各類STEM實踐活動中，教師要注重幼兒解決問題的能力和創新能力的培養，讓幼兒動口、動手、動腦親身體驗親自探索，并堅持長期訓練發展孩子的各項能力;教師要重視孩子的堅持性，引領孩子深入探究“為什么?”鼓勵他們在探索失敗時不退縮不灰心，幫助幼兒思考確定新的探究思路和目標，以保持幼兒對活動的持續興趣和持續探究的動力，激發創造欲望，通過對未知領域的實踐探索獲得知識、應用知識，發展邏輯思考、復合思維和創新能力。
(4)創設真實情境，解決實際問題。培養孩子的核心素養與創新素養，最重要的是要提高孩子綜合解決問題的能力。STEM教育是基于真實問題的學習，重視問題解決的真實性情境性，在STEM教育活動中教師要搭建良好的教育平臺，為幼兒提供內容豐富的探究活動資源，讓孩子能自由開放地獲得學習所需要的各項資源，包括技術支撐和教師引領;教師要善于構建個性化學習環境，支持幼兒持續進行細節觀察;鼓勵孩子交流、記錄，明確表達自己的想法;支持孩子發現問題、表達自己的觀點、表述自己得出的結論;鼓勵孩子以繪畫、書寫、測量等各種方法表達他們的思想。另外，教師要善于設計趣味性和風險性強的教育活動，這類活動能夠激發孩子的興趣，培養孩子的好奇心、進取心和發現能力，風險性活動的引入能讓幼兒在“試誤”中學習，不怕失敗，學會承擔。孩子在真實而復雜情境中不斷提高觀察推理、收集整理、分析歸納、糾錯創新、總結表達等各種能力，有利于核心素養與創新素養的養成。
五、結論和展望
科技的發展影響未來，但真正決定未來的是掌握創新科技的人才，技術與工程素養是科技進步和社會發展對人類提出的必然要求。STEM教育應立足中國，以科學性、時代性和民族性為原則，在關注早期STEM教育面臨的挑戰的同時關注現實問題，建構并發展具有中國本土特色的早期STEM教育體系。STEM教育任重道遠，基礎教育需要協同社會多方力量，包括科研工作者、家長、政府以及教育管理部門眾志成城地提升我國技術工程教育(STEM教育)水平。
作者：李慶云 單位：黑龍江教師發展學院
