科学、技术、工程、数学如何有效整合，培养孩子的“软技能”
本文将与大家讨论STEM教育与方案教学、创客教育的异同，并在寻找差异性的同时拓宽分析STEM教育是如何培养幼儿的“软技能”的。...
奕阳教育研究院 曹 霞
本文节选自《奕阳幼教评论》
2017年3月刊、总第40期
导语
近些年来随着中小学STEM教育的深入开展，幼儿教育界对其也越来越关注。本文将与大家讨论STEM教育与方案教学、创客教育的异同，并在寻找差异性的同时拓宽分析STEM教育是如何培养幼儿的“软技能”的。
一、STEM教育到底是什么？
STEM教育是由科学（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，S（Science）作为STEM的首字母，更突显出科学教育在STEM教育中的重要地位，纵观STEM教育的发展历史，有关STEM教育的报告和研究项目多数都是由科学机构提供赞助的，比如，美国国家科学委员会(NSB)、美国国家科学基金(NSF)、美国国家航天宇航局(NASA)，等等。可以说，STEM教育形成发展于科学教育，科学教育是STEM教育形成和发展的基础。STEM教育通常采用项目导向或问题导向的学习模式，在开展一个项目或者解决一个问题的过程中强调科学、技术、工程和数学多学科之间的交叉融合。我们可以这样理解这四个学科：
科学(S)是发现客观存在事实和规律的过程，用一个词概括就是“发现”。
技术(T)是关于“做什么”“怎么做”的知识，用一个词概括就是“发明”。
工程(E)是一个活动，它是制作产品的过程，用一个词概括就是“建造”。
数学(M)就不用多做解释了，它是对数量关系的研究。那如何融合在一起呢？
我来举一个简单的例子：比如我们拿到了一个项目，盖18层高的楼房，这是一个长期的过程，在这个过程里，我们先会去寻找发现一个方法，这个方法能让房子稳固地建到18层（科学），方法找到后，要发明一个东西实施这个方法（技术），其中必然还会用到数学，比如，面积测量，楼层高度测量等，而这个楼房要想盖的漂亮，盖的好，必然需要通过建造的思维与方式去解决盖房子过程中遇到的问题（工程），最后房子建造完成。这个例子可以帮助大家简单地理解STEM教育的跨学科融合。
二、幼儿的“软技能”有哪些
STEM教育出现的很大的一部分原因就是因为美国国际竞争力下降，学生在国际数学、科学中表现欠佳，因此国家希望通过STEM教育，培养适合未来发展需要的人才，提高国际竞争力。现今除了STEM教育外，还有很多热门的教育方式也希望达到这样的目标，比如，方案教学、创客(Maker)教育等，那到底幼儿需要哪些“软技能”才能成为未来的科学家呢？我们可以稍许了解一下这些教育方式,其与STEM教育之间或多或少地拥有结合的地方，而这些交集处背后所隐藏的正是大家一致认可的“软技能”。1.整体能力
如何用过去20年时间里的知识去教育下一代，使之在20后的世界里成功？这是很多教育者疑惑的，我们无法预知孩子长大以后将面临的困难，所以我们应培养幼儿的整体能力，即幼儿能够面对未来生活、应对未来挑战的基础能力。比如，“学会学习与终身学习（Learning Skills and Lifelong Learning）、“批判性思维”(Critical thinking)、“沟通与合作”(Communication and Collaboration)、“问题解决能力”（problem solving）等。
1[b]了解方案教学
在瑞吉欧·艾密莉亚的学前学校中，令人印象深刻的重要特色就是幼儿参与的、范畴深入而广泛的方案探索活动，我们称之为方案教学。“方案教学”是一个译名，“方案（Project）”一词还可译为“设计”“项目”“计划”等，是指一个或一群孩子针对某个主题所做的探索活动，主题主要来源于儿童的日常生活与经验，来源于儿童的兴趣，同时还利用各种不同的形似，如绘画、讨论、泥塑、游戏等表达他们对观察到的事物所产生的想法、记忆、想象及领悟。方案可由个人、小组或是全班儿童一起做，持续时间不等，可能是一周，也可能是几周，甚至是更长时间。总的来说方案教学有四个特点：
1.它是一种要求师生共同合作计划的活动。
2.它是以一个问题为中心的活动。
3.它是一种生产的探索的活动。
4.它是一种评价的和有目的的练习。
1[b]比较方案教学与STEM教育
相似之处
Ⅰ.理论基础相同，都建立在建构主义的理论基础之上。两者都强调儿童在活动中的主动性，强调“情境”“协作”“交流”和“意义建构”，因此两者都围绕与幼儿有关的真实问题，采用小组合作的形式，通过协商、讨论、假设、验证等方式开展活动。整个活动的设计以及流程都以儿童自己设计、规划为主，教师更多的是观察与引导。Ⅱ.两者都打破学科界限，希望幼儿能够融合的运用所学知识去解决该问题。
Ⅲ.由于都是围绕一个主题（项目）展开的，因此两者的活动都会持续一段时间。
不同之处
Ⅰ.主题内容：虽然方案教学和STEM教育的主题都来源于生活，但STEM教育从一开始就要考虑其内容的综合性，希望系统地融合科学、技术、工程、数学四个领域的技术和知识，因此项目的选取更多的是偏向与日常生活有关科学探索。而方案教学在确定主题的时候综合性考虑相对较少，会通过小主题逐渐补充原有的主题，因此主题选取范围也相对较广。Ⅲ.技术：STEM 教育强调学生要具备一定技术素养，在教学中，它要求利用技术手段激发和简化学生的创新过程，并通过技术表现多样化成果，让创意得到分享和传播，从而激发学生的创新动力。而方案教学更希望幼儿通过自己的方式表现成果。
方案教学与STEM教育的异同
相同之处不同之处
STEM教育
1. 理论基础：建构主义
• 小组合作
• 问题的真实性
• 儿童的主动探究
…………
2.打破原有的学科界限
3.活动都会持续一段时间
…………
1.项目内容偏向科学探索
2.学科融合，偏科技理工素养
3.技术性较强
…………
方案教学
1.主题内容范围较广
2.发展领域融合
3.技术性较弱
…………
因此STEM教育跟方案教学还是有很大的不同的，STEM教育更希望培养幼儿的科技理工素养，活动偏向于科学探索，在活动中也会运用到较多的技术性手段，而方案教学相对于STEM教育就较为随意，并不执着于科技理工素养。但两者都建立在建构主义的理论基础之上，在鼓励幼儿探究学习的过程中对其合作沟通、问题解决、批判性思维等能力的培养起到了很大的帮助。
2.创新能力
所谓创新能力主要是指创新精神、创新人格以及动手实践能力，以往的创新能力更多的是偏向创新精神，即希望孩子拥有独立的大脑，独立的人格，能够积极主动地挖掘出一个新颖的想法与观点，但如今的教育者认为，创新精神只是基础，能把新颖的想法变为现实才是真正的创新能力。创客教育以及STEM教育都极其有助于培养这种能力，因此很多人会把两者等同起来，但其实他们是不一样的，在这里有必要比较一下它们的异同。
1[b]了解创客教育
创客一词来源于英文单词“Maker”或者“Hacker”，是指出于兴趣与爱好，努力把各种创意转变为现实的人。创客教育强调行动、分享与合作，并注重与新科技手段结合，现逐渐发展为跨学科创新能力培养的新途径。在创客教育中，学生被看作是知识的创造者而不是消费者，学校正从知识传授的中心转变成以实践应用和创造为中心的场所。
2[b]比较创客教育与STEM教育
创客教育与STEM教育的相似性主要体现在二者都属于跨学科教育，需要将原本孤立的学科进行有机整合，且采用项目化的教学方法。二者的不同之处在于，STEM教育是围绕科学、技术、工程与数学学科知识与能力开展的，以科学探索活动为出发点，着重提高学生的STEM素养，优化学业成绩，进而为创新人才的成长奠定基础。而创客教育旨在应用创客理念重塑教育，强调通过动手操作将创意的想法变成实实在在的作品，人们通常认为“造物”是创客的重要特征。与STEM教育相比，创客教育更直接的指向创新教育，具有更加明确的目的性和实施路径。
创客教育与STEM教育的异同
相同之处不同之处
STEM教育
1.项目导向学习模式
2.跨学科教育
…………
注重学科素养的培养（过程）
…………
创客教育核心是“创作”（结果）
…………
总的来说，二者是相辅相成的，创客教育为STEM教育提供了新的有效方式，而STEM教育又为创客人才的培养提供知识和能力，二者分别作为学科基础和实施手段实现学生源源不断的创意，有效的培养了学生的创新精神和创新人格。
三、STEM教育如何培养幼儿的“软技能”
选择什么样的教育，就能培养出什么样的人才，STEM教育主要通过以下手段帮助幼儿在潜移默化中获得“软技能”，从而为未来而学习。这些手段其实也是STEM教育的核心特点。1.提倡跨学科间的融合
STEM教育是一种“后设学科”，即这一学科的建立是基于不同学科之间的融合然后形成一个新的整体，重点是在培养学生的科技理工素养。进入二十一世纪以后，国家经济中所占比重较多的是科学和工程所带来的财富，科学技术和工程更加受到人们的重视。
经济基础决定上层建筑，一个国家的社会发展和经济水平越来越多的依赖于科学技术的水平,而科学和技术水平的提高又需要国家教育，因此，STEM教育越来越被重视。STEM教育不仅仅是科学、技术、工程和数学的简单结合，而是作为一个跨学科的课程及应用方法。跨学科意味着教育工作者在STEM教育中，不再将重点放在某个特定学科或者过于关注学科界限，而是将重心放在特定问题或者特定的项目上。幼儿面对该问题或项目会以小组合作的方式，利用科学、技术、工程和数学等学科相互关联的知识去解决问题，在小组合作中，小组成员之间会彼此协作与交流，共同想出解决的方法，并通过亲自实践以确保方法的可行性。整个过程可以有效地培养幼儿的合作与沟通、问题解决以及批判性思维等能力。
2.强调问题的真实性
STEM教育采用的是基于项目或问题的教学方法，其处理的问题通常是日常生活中的问题或者人类面临的重大问题。真实的问题在心理学中有一个定义，称之为“定义不良问题”，那与之相反的就是“定义优良问题”，在这里我们简单的了解一下何为“定义优良问题”。心理学上把有明显的边界条件和操作路径的这种问题称之为“定义优良问题”。
比如说一道简单的数学题：一个苹果1元钱，小明想买3个苹果，他给了老板5元钱，找他多少钱？像此类型的问题，实际上就是我们说的定义优良的问题，它有明显的边界和解决的方法，只要把已知的每一个条件都用上就能马上解决，并不需要我们做过多的思考，这样的问题在走出学校以后，在社会生活中是很难遇到的，真实的问题是劣构、错构的问题，解决方法往往需要在杂乱无章的情境中去发现、寻找。
但如今随着经济的发展、科技的发展、信息的多元化，批量加工的方法显然已经不适合，我们需要看到是孩子的独特性，以及解决“定义不良问题”的能力，所以STEM教育并不是教授幼儿孤立、抽象的知识，而是强调将知识蕴含于情境化的真实问题中。当给幼儿设置的问题就存在于现实生活中时，抽象的科学知识就具备了丰沛的实际意义，更容易帮助幼儿理解以及激发幼儿探究的兴趣。
同时，由于是来自于生活中的真实问题，幼儿在探究的过程中又可以重新回到实际生活中去观察、试验、验证，这种融入真实情景的体验，辅助了幼儿学习，帮助其对科学、技术、工程、数学各领域里的抽象知识形成有力而逼真的理解，同时融汇贯通，发挥想象力，找到问题解决方案。
3.注重学习过程
STEM教育虽然最终能够“造物”，但制作的成果远没有体验的过程重要，所以STEM较为注重学习过程。
1[b]注重探究的过程
美国国家科学教育标准中提出探究应该是科学教育的重点，由于受到建构主义理论的影响，在STEM教育中鼓励幼儿探究是一个基本的原则，其注重实践、注重动手。皮亚杰的认知发展理论就认为，人的认知发展需要经历4个连续的阶段：感知运动阶段、前运算阶段、具体运算阶段、形式运算阶段，简单的说就是幼儿需要通过感知觉来了解外界，需要通过自己动手，自己实践才能建构知识。
为什么这么说呢？大家可以回想一下你们班上的小朋友，对于烫这个概念的理解，最开始的时候，我们可能会告诉他，这个火会烫不要去碰它，但是很多孩子还是会去碰那个东西，被烫了一下就知道原来这就是“烫”，接下来他又会通过更多的实践探究丰富“烫”的概念，比如，去吃饭发现铁板没有火苗也会“烫”，去医院发现液氮温度很低也会“烫”，所以说孩子本身就具有科学的精神，他一定要去实践、去探究。
1.同化，把新知识纳入自己的原有知识网络图，这需要用原有的知识去理解新知识。
2.顺应，把头脑中的知识网络图进行修改和重建，从而去理解新的东西。
3.平衡，有了全新的较为稳定的知识网络图。
2[b]注重协作（合作）的过程
STEM教育具有协作性，强调在群体协同中相互帮助、相互启发，进行群体性知识建构。STEM教育中的问题往往是真实的，真实任务的解决离不开其他同伴、教师的合作。在完成任务的过程中，幼儿需要在发表自己的意见同时要与他人交流和讨论。建构主义指出，学习环境的4大要素包括“情境”“协作”“交流”和“意义建构”，“协作”应该贯穿于整个学习活动过程中，而“交流”是“协作”最基本的方式或环节。
3[b]注重创造力培养的过程
很多人对STEM教育最初的认识就是它能培养幼儿的创造力，那什么是创造力呢？创造力就是只要有一个想法吗？我们可以通过斯滕伯格的创造力三元理论来了解一下。
首先，创造力必须有一个综合的能力。这个综合的能力是能够从一个全新的视角看待问题，或者重新界定问题，也是就是说幼儿要有发现问题的能力。
其次，创造力是分析能力。这个分析能力就是他必须要去思考该如何解决问题，排除不可行的方法，留下可行的方法。
最后，创造力也是实践能力。实践能力就是你前面思考了很多，你能不能把它呈现和展现出来？能不能把它变为现实。
STEM教育采用的探究性教学——5E教学模式就体现出了创造力的三个阶段。所谓5E教学模式，就是由5个首字母是E的教学阶段组成的，分别是：参与（Engagement）、探索（Exploration）、解释（Explanation）、阐释和延伸(Elaboration or Extension)、评价(Evaluation)。
探索（Exploration）是指幼儿根据自己所想的方案去思考、搜集、交流信息。
解释（Explanation）是指幼儿对自己的发现进行解释、澄清与小组成员之间进行信息分享。
阐释和延伸(Elaboration or Extension)是指小组成员彼此交流过后，需要修改原有的方案，从而优化方案，进行进一步的探索。所以，探索、解释、阐释和延伸其实就是创造的第二个阶段，分析问题的能力。
评估(Evaluation)贯穿于整个过程中，即对探究的过程进行评价，也对探究的结果进行评价，所以它涉及到创造力的第三个阶段，实践能力的评价。这里单独把创造力拿出来讲，并不是说5E教学模式只是培养了幼儿的创造力，更多的是希望大家了解，幼儿的“软技能”都是在整个学习过程中被逐渐培养起来的。
STEM教育最初的关注更集中于高等教育，后来才被逐渐下移至中小学乃至幼儿园活动，所以有关STEM教育在幼儿园的资料相对较少。但毋容置疑的是，推动STEM教育是未来教育的重点，其强调跨学科知识的融合，强调问题的真实性、强调学习的过程，能够让幼儿在探究的过程中，在合作的过程中不仅知其然，而且知其所以然，真正的理解知识，并加以灵活的运用，从而富有创造性的去解决生活中真实的问题。
“问题解决能力”（problem solving）、“批判性思维”(Critical thinking)、“沟通与合作”(Communication and Collaboration)、“创造性”（Creative）等“软技能”，就是在幼儿积极主动地参与STEM教育的过程中，一点一滴被积累起来的。希望我们的孩子能像科学家一样探索，像艺术家一样创造，“Building minds for the future”。
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