STEM一詞最初源自上世紀90年代美國國家科學基金會（US National Science Foundation，NSF），后來針對美國基礎教育中理工學科學生學業(yè)表現(xiàn)較差的問題，在諸如全美科學教育標準（National Science Education Standards，NSES）委員會和全美數(shù)學教師委員會（National Council of Teachers of Mathematics，NCTM）等專業(yè)委員會的幫助下，許多美國學者和一線教師開始關注STEM教育，并為相關學科建立了適宜的標準及綱要。

在全球化大潮中，美國對STEM教育的重視引起了全球教育界對STEM教育進行探索的熱潮，我國教育界也對其產(chǎn)生了廣泛的興趣。

上世紀末以來，“計算機”（computer）和“全球化”（globalization）成為改變世界運作方式的兩個關鍵詞。如今，“人工智能”（Artificial Intelligence, AI）開始占據(jù)人們的視野，成為引領未來社會變革的動力源之一。對此，培養(yǎng)具有個性和創(chuàng)造力、能應對人工智能挑戰(zhàn)（包括勞動力市場、生活方式等）的人，應成為當代教育者的追求。已有研究證實，童年時代是學習者形成自己的STEM認同和職業(yè)興趣的時期。〔1〕

STEM教育與學前教育有著諸多契合點，主要有：第一，都著眼于培養(yǎng)兒童良好的學習品質(zhì)，學會學習，成為終身學習者。第二，都強調(diào)學習內(nèi)容的整合，實現(xiàn)全人教育和遷移性學習。第三，都以兒童的興趣為導向，鼓勵兒童動手操作，在主動的活動參與中建構(gòu)知識、養(yǎng)成技能、探究發(fā)現(xiàn)，獲得直接經(jīng)驗，實現(xiàn)差異性學習。

蒙臺梭利的“敏感期”概念也可以用來佐證在幼兒園開展STEM教育的重要性。幼兒期是技術(shù)學習的敏感期，幼兒喜歡運用技術(shù)，只要有機會，他們就會抓緊相機、智能手機和其他技術(shù)工具，學習使用。因此，學前教育工作者必須重視幼兒的STEM學習潛能，必須變革已有的幼兒園課程實踐，以應對時代要求和未來挑戰(zhàn)。

在幼兒園開展STEM教育應該達成什么樣的目標呢？對此，美國著名幼兒教育家麗蓮·凱茨（Lilian Katz）認為，應該圍繞四種基本的學習目標進行，包括知識理解、技能、學習品質(zhì)以及感受?！?〕

STEM教育實際上是思考包括家長在內(nèi)的幼兒教育者應該如何幫助幼兒進行跨學科知識整合，鼓勵幼兒以更加連貫和整體的方式進行思考。有效的學習需要幼兒成為經(jīng)驗的中心，在跨學科和跨情境的背景中建立聯(lián)系。幼兒需要有機會在不同的環(huán)境和視角下去學習相同的材料。

因此，在STEM教育的培養(yǎng)目標上，應強調(diào)知識、操作技能、思維技能、態(tài)度、復雜性操作等多維目標：

（1）在知識維度上，應該包括物理系統(tǒng)、化學系統(tǒng)、生物系統(tǒng)、數(shù)學系統(tǒng)、技術(shù)系統(tǒng)等知識的初步認知及學習。

（2）在操作技能上，應該包括軟件使用、工具使用、材料使用、觀察和測量、建構(gòu)與解釋、圖表等方面的初步接觸。

（3）在思維技能上，應該包括分類、歸納和排序、變量式思維、關系解釋（原因和結(jié)果、功能和形式、過程和結(jié)果）、可視化、結(jié)構(gòu)化等的初步感受。

（4）在態(tài)度上，應該包括批判性思維、創(chuàng)造性思維、靈活及持續(xù)性學習、不確定性意識、倫理及道德意識、風險及條件意識等科學態(tài)度的萌發(fā)。

（5）在復雜性操作上，應該包括問題解決、決策制定、實證研究設計、數(shù)據(jù)收集及論證等方法的初步使用?！?〕

已有的STEM教育研究認為，要使STEM教育更有效、更有吸引力，其關鍵因素在于要讓兒童運用已有的興趣和經(jīng)驗，識別和建立自己的知識，并為其提供機會參與STEM學習的實踐，以維持他們的興趣。〔4〕

換句話說，兒童應該像科學家和數(shù)學家一樣，學習主動地去調(diào)查他們在日常生活中遇到的問題。也有學者認為，高質(zhì)量的互動是保證STEM教育有效性的重要因素，并將STEM教育中有效互動的特點總結(jié)為三個方面，即手動（hands on）、腦動（minds on）和嘴動（talk it over）?！?〕

麗蓮·凱茨（Lilian Katz）曾經(jīng)論述過以方案教學法（即主動的項目探究）來開展STEM教育的可行性。〔6〕方案教學法是基于經(jīng)典的科學程序，從一組感興趣的現(xiàn)象或問題開始，繼續(xù)對可能的答案進行預測，然后收集可以回答問題的數(shù)據(jù)。

實際上，方案教學只是達成STEM教育的途徑之一。但無論用什么方法，幼兒園開展STEM教育活動應以支持、引導并鼓勵幼兒的個別化、探究性學習為主要的課程方法，凸顯STEM學習的生活性、探索性和操作性。

在課程組織形式上，區(qū)域活動和主題活動并舉，既為幼兒提供豐富、多層次、有吸引力、有引導性的科技操作材料（全開放、半封閉、全封閉的“資源盒”），也為幼兒提供系統(tǒng)的主題活動，在預設與生成中讓幼兒親歷科技探索，在經(jīng)歷經(jīng)驗中當一名“小小科學家”“小小發(fā)明家”，獲得對科學（science）——技術(shù)（technology）——社會（society）（簡稱S-T-S）較為全面的初步認知和理解。幼兒操作過程中的記錄與成果，應成為課程實施的評價依據(jù)。

STEM教育與兒童的個別化、探究性學習之間有著天然的緊密聯(lián)系。我們旨在通過兒童的個別化、探究性學習，培養(yǎng)其復述、比較、分類、歸納、評估和實驗等關鍵思維能力，以及創(chuàng)造性、問題解決、協(xié)同合作等學習品質(zhì)。基于已有文獻及長期的實踐經(jīng)驗，我們認為，幼兒個別化、探究性學習應遵循以下五大原則。

（一）以問題為導向進行主動探究

幼兒的好奇心會引導其提出有關STEM的問題，比如“怎么才能讓我搭的摩天大樓特別高又不會倒下？”“為什么水上的木頭不會沉下去，它不是很重嗎？”……問題導向的主題探究，能將幼兒已有的知識、技能和概念問題化，通過問題將課程目標融入幼兒所處的學習環(huán)境之中。

與此同時，以問題為導向的學習方式也促進了教師對教學的理解，讓其能在不同情境下對不同的學習過程給予引導和延伸。

當然，有效的以問題為導向的學習方式，應基于幼兒預先存在的知識來保證內(nèi)容適應幼兒的實際水平，并具有一定的挑戰(zhàn)性，通過允許幼兒參與問題、實例和環(huán)境，將個人相關的新想法聯(lián)系起來，從而支持幼兒的發(fā)展。

（二）開展平衡預設與生成的項目活動

探究性學習不等于放棄教學計劃，預設與生成的平衡是幼兒探究性學習活動開展的關鍵性因素。在活動之前，教師需要對活動過程進行預設，根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”理論預設適宜幼兒的發(fā)展性目標，從而制訂出相應的計劃?！?〕

然而，如果教師只按照預設機械地開展學習活動，則難以實現(xiàn)幼兒學習的差異性和探究性。因此，教師要接納幼兒在活動過程中生成的新內(nèi)容，并引導幼兒進行探究。〔8〕

在平衡預設與生成時，應遵循STEM教育探究性學習循環(huán)：提出問題——討論——設計實驗或制訂計劃——實施實驗或提出目標得出結(jié)論或檢驗目標——展示分享——深化和延伸。〔9〕

在實際教學中，這個過程可能因為問題的調(diào)整而需要反復進行，而且教師對于問題的提出、計劃的制訂、實驗的設計等都需要提前進行準備和預設，并為幼兒提供適宜的引導、反饋、強化等，提升兒童個別化、探究性學習的成效。

（三）以個別、小組和集體的形式進行問題解決

個別化學習不等于獨自完成學習或一對一進行教學。個別化學習強調(diào)的是課程及教學能夠給予幼兒差異化的學習目標、學習內(nèi)容、學習節(jié)奏，保證學習形式的靈活性和多元性，保證課程對幼兒多元智能的覆蓋和發(fā)揮，從而培養(yǎng)獨立自主、善于合作、主動創(chuàng)造的兒童。比如，在區(qū)域性的個別化學習中，要以具備豐富性、吸引性、引導性和層次性的學習材料來支持幼兒的操作和探究?！?0〕

而在主題性的合作學習中，教師應該通過問題探究和解決，充分發(fā)展幼兒的創(chuàng)造性、合作性、問題解決能力、合理的冒險精神等，關注幼兒之間的互動，為幼兒提供分工合作、互相幫助、互相分享的機會?！?1〕

在《3~6歲兒童學習與發(fā)展指南（試行）》的“說明”中，明確提出“幼兒的學習是以直接經(jīng)驗為基礎……最大限度地支持和滿足幼兒通過直接感知、實際操作和親身體驗獲取經(jīng)驗的需要”“重視幼兒的學習品質(zhì)……要充分尊重和保護幼兒的好奇心和學習興趣，幫助幼兒逐步養(yǎng)成積極主動、認真專注、不怕困難、敢于探究和嘗試、樂于想象和創(chuàng)造等良好學習品質(zhì)”。

高質(zhì)量的STEM探究活動，既激發(fā)幼兒思維參與，又鼓勵他們表達與溝通。在幼兒的個別化、探究性學習中，提倡貼近幼兒生活經(jīng)驗的活動，在操作過程中，幼兒增長知識技能；在探究和問題解決中，幼兒學習合作、發(fā)展情感，養(yǎng)成良好的學習品質(zhì)。

經(jīng)驗遷移是STEM教育的重要方面。在遷移性學習時，幼兒能在新的場景，經(jīng)歷新一輪的探究性學習，在先決條件類似的情況下，重復語言輸入、積極參與、內(nèi)容提供和反饋的過程，強化和提升已有經(jīng)驗。

比如在“聲音”的主題中，幼兒通過探索有關聲音的問題，嘗試制作電話，在做中學習科學制作，從中獲取新知識。而這種新知識不僅僅是瑣碎的事實，而且是蘊含其中的概念，包括“聲音”“波浪”“空氣”“振動”，等等。

同時，幼兒在“聲音”的學習中使用復雜的認知思維，如推理、因果和條件判斷等，自主建立探究路線，并積極地、互相合作地參與調(diào)查、表達和分享?！?2〕

因此，通過作品制作和展示、經(jīng)驗分享、技能遷移、社會交往等相關活動，幼兒在生活中運用已有STEM方面的經(jīng)驗和能力，獲取新的經(jīng)驗，從而得到更好的發(fā)展。

對于STEM教育的學科劃分，我們認為，科學、技術(shù)、工程和數(shù)學之間不是割裂的，而是互相聯(lián)系的。正如數(shù)學所涉及到的幾何、測量、統(tǒng)計、公式和圖表，都在科學、技術(shù)和工程中被廣泛使用；而科學知識常常被應用到技術(shù)實現(xiàn)和工程之中，技術(shù)與工程之間也有緊密的聯(lián)系?？紤]到幼兒學習的綜合性和生活性，我們更傾向于將STEM看作一個整體，而非不同學科的統(tǒng)稱。幼兒園STEM教育的內(nèi)容應根據(jù)幼兒學習內(nèi)容的特點進行細化。

在實際教學中，我們可以將幼兒園STEM教育的課程內(nèi)容大致劃分為四大部分。一是“生存系統(tǒng)”，包含人體、動植物、生命成長、安全防護等主題；二是“物質(zhì)系統(tǒng)”，包含物體、物體的運動、物體的應用、物體的制作等主題；三是“地球與空間系統(tǒng)”，包含地球、太空、保護地球、環(huán)保等主題；四是“技術(shù)與生活系統(tǒng)”，包含軍事武器、信息傳輸、生活中的科技等主題。

另外，美國國家科學基金會為幼兒的學習提供了可供參考的STEM課程范例，這些課程都經(jīng)過了實證論證，具有較為全面的內(nèi)容體系，包括Building Blocks（數(shù)學學習方案）、〔13〕Peep and the Big Wide World（科學與數(shù)學學習方案）、〔14〕ScratchJr（科技/編程學習）等。〔15〕

幼兒園中的STEM課程不是單純開展科學、數(shù)學領域的活動，而是以STEM為主，融合語言、健康、社會、藝術(shù)和科學等方面的學習目標及內(nèi)容，全面支持兒童的主動學習。

我們認為，幼兒學習活動的開展應該遵循以下原則：幼兒能積極參與其中，結(jié)合自主探究和有目標的教學，新活動應該建立在幼兒的前期學習和經(jīng)驗之上，著眼于幼兒的綜合性學習，將活動建立在已有的專業(yè)標準或相關的有效學習的研究證據(jù)之上。

在倡導開展幼兒園STEM教育時，我們希望教師能有意識地安排STEM學習的關鍵經(jīng)驗和關鍵思維能力，提出重點概念和技巧，允許幼兒主動提出問題、引發(fā)探究；要善于拋出開放式的問題，引導幼兒思考，形成假設、收集數(shù)據(jù)、解決問題。

與此同時，包含直接教學成分的幼兒園課程，也是建立幼兒STEM知識和技能的關鍵，這種教學方式能夠保證STEM學習的系統(tǒng)性，為幼兒提供探索的經(jīng)驗和能力基礎。當這兩種教學方式得到整合時，我們將其視為基于研究的學習，將自主獲取知識、他人傳授知識兩者結(jié)合起來，促進幼兒更為全面的發(fā)展。