基于課例分析幼兒STEM教師的專業素養

梁亭玉

◆摘? 要：幼兒教師作為 STEM 教育的實踐者，對幼兒的培養至關重要。然而在STEM教育實踐中，大多數的幼兒教師對于STEM教師應具備怎樣的素養要求并不清晰，難以較好地推行STEM教育。本研究通過對一個具有代表性的幼兒STEM課例的深入分析，提出了幼兒STEM教師需具備的五類專業素養：把握STEM教育內涵;掌握STEM四類學科知識;能進行STEM 學科知識整合，開展項目式教學;能獨立完成工程設計作品;具備科學家的意識，身體力行地傳遞科學精神。最后對幼兒教師提出研讀各類標準;通過項目式學習加強跨學科知識融合能力;通過科技史的學習強化科學精神;提高自主發展意識等建議以提升STEM教學能力。

◆關鍵詞：STEM;幼兒教師;專業素養;課例分析

STEM是Science、Technology、Engineering 和Mathematics 首字母的縮寫。其中科學是指讓人們客觀地認識世界，掌握自然界的客觀變化規律;技術和工程則是指建立在客觀規律上，能改造和利用環境以解決現實中的難題;數學是技術和工程的基石，它為人類改造世界提供了源源不斷的動力。STEM教育是將以上學科融合在一起，促使人們可以從多角度、多維度分析事物，認識世界，改造世界，有利于培養學生的學習技能、工程思維、問題解決和團隊合作能力，對學生個人及社會發展具有重要意義。

有人基于STEM學習的難度，認為STEM教育應該開始于小學，幼兒尚未具備學習STEM課程的能力。其實幼兒都是天生的科學家，他們對周圍的世界充滿好奇，樂意發現新事物，可能幼兒難以系統地掌握科學、工程等知識，但在幼兒階段STEM思維和處理問題能力的基礎是能得到很好的培養與發展。目前，越來越多的幼兒園加入到STEM教育改革和實踐中，關于STEM 教育研究方興未艾。在眾多研究課題中，“幼兒STEM 教師的專業發展”是研究焦點之一，理清幼兒STEM 教師專業素養的內涵是促進 STEM 教師的專業發展的重要方面。雖然已有一些研究對幼兒STEM教師的專業素養進行了描述，但較多地用“跨學科能力、創新能力、反思能力”等泛泛的“大詞”。這樣的描述無法指引幼兒STEM教師的專業培訓活動的開展及促進教師的專業成長。我們需要確定幼兒 STEM 教師專業素養的具體內容，從而為師范生的培養或一線教師的培訓提供一些更有價值的思考。本研究旨在通過分析一個具有代表性的幼兒STEM課例，在傳統教師的能力要素基礎之上加以 STEM 教育理念的特征，確定幼兒STEM教師需要具備哪些專業素養，從而為幼兒STEM 教師職業發展提供借鑒作用。

一、分析幼兒STEM教師專業素養的內涵

幼兒STEM教師需要掌握哪些知識，具備哪些能力呢？如果要求一個教師必須掌握科學、技術、工程、數學這四類學科的全部知識才是一個合格的幼兒STEM教師，這顯然不現實。為了能確定具有操作性的幼兒STEM教師素養，本研究將從某幼兒園設計的一個STEM課例----“三只小豬蓋房子”為例，通過分析該課例中“有什么”，“怎么完成”等，由此推斷出完成這個STEM課例幼兒STEM教師需要具備怎樣的專業素養。研究的基本思路是：分析該STEM課例的內涵----基于教師在實現課例內容基礎上分析出幼兒STEM教師的素養內容----提出提升幼兒STEM教師專業素養的建議。

（一）課例“三只小豬蓋房子”的內涵

該課例是由經典的童話故事《三只小豬》而引發的STEM課程設計，從故事中可以引發幼兒思考什么樣的房子能擋住大灰狼吹的風，進而分解問題、探索背后蘊含的科學規律，最終經過動手測試、改造等環節解決問題。

1.課例目標

本課例的目標有：①了解房子結構、不同材料的特點及風的規律;②能運用與數學、房子、材料、風的知識，按照工程設計的要求蓋房子;③欣賞不同房子的搭建所產生的獨特的美。

2.課例內容

本課例主要是讓幼兒解決一個核心問題----“怎樣的房子能擋住大灰狼吹的風”。該核心問題又可以分解為三個小問題----“房子長什么樣”、“什么樣的材料合適”、“怎樣知道它抗風程度”。通過對以上三個問題的探索來完成本課例的任務。

3.課程實施流程

本課例以項目式教學來展開，整個課程由4個學習活動組成，每個學習活動都需完成特定的任務。如果將每個任務看作一個教學環節，其具體流程為：了解背景、定義問題、分解問題、積累知識、發現規律、驗證規律、解決問題、反思總結。

4.所需工具材料

因為本課例面向的對象是幼兒，所使用的工具與材料會相對簡單易操作，因此本課例提供的材料主要有橡皮泥、扭扭棒紙片、雪糕棒及有不同風擋的吹風機等。

（二）幼兒STEM教師的素養內涵

幼兒STEM教師的基本任務就是設計與實施STEM課程，借助課例“三只小豬蓋房子”的設計與實施要求，可以梳理出作為一名幼兒STEM教師應該具備的素養。

1.把握STEM教育內涵，有效挖掘教學因素

對STEM教育價值的理解是幼兒STEM教師設計與實施課程的前提與保障，貫穿于課程的始終。STEM教育強調的是培養幼兒自主探究的精神、問題解決的能力及思維方式，讓幼兒嘗試不同的想法，在不斷試錯中發現問題，分析問題和解決問題。STEM教育更注重學習的過程，而不是結果。例如，完成本課例的目標之一“了解房子結構、不同材料的特點及風的規律”的方法有很多，作為一名幼兒STEM教師，其應該是以幼兒為中心，把目標拆解成一個個開放性問題，讓孩子在獨立解決完成每個問題的過程中掌握房子的結構及風的規律。如果缺乏了這一步，STEM教學的意義便缺失了最根本的基礎。所以在課例中，如果教師深諳STEM教育的內涵，那教師在實施過程中就會更關注如何設計更多開放性的問題引導幼兒思考，如提出“房子的結構是怎樣的？”、“你準備用什么材料建房子？為什么？”、“怎樣可以讓這些材料立起來？”、“如何產生風？”、“如何能讓風力達到最大？”、“如何測試不同房子的抗風等級？”等一系列問題幫助幼兒搭建支架，讓幼兒一步步解決問題。在此過程中教師應重點評價幼兒的團隊合作能力、溝通交流能力、創新想象力及動手操作能力，關注幼兒學習 STEM活動的成長變化，而不只是關注幼兒最終是否完成“房子”這個作品。

2.掌握S.T.E.M四類學科知識

科學、技術、工程、數學這四門學科知識是幼兒STEM教師設計STEM課程的基礎，因此STEM教師必須掌握這四門學科的相關知識。但是這里的掌握不是指把這四門學科包含的知識全部習得，因為STEM這四門學科包含的知識非常廣泛，作為一名幼兒教師不可能掌握這四門科的全部內容，教師需要做的是能在STEM 四門學科內以及跨學科方面的教學知識和技能的不斷增長。例如，在“三只小豬蓋房子”這個課例中涉及到的數學知識有“立體形狀”、“測量”、“點數”等;建筑的知識有“形狀”、“結構特點”、“功能”等;材料的知識有“重量”、“粘合程度”、“穩定性”等;風的知識有“產生的方式”、“風力的比較”等。課例涉及到的知識點較多，但不難。教師在實施課程前，必須全部掌握這些知識點，如果教師之前沒有了解過，但可以通過自主學習，把相關的知識補上。另外，教師不止需要掌握這些知識點，還要知道在實施過程中，哪些地方會用到這些知識點，這樣才能有效實現目標。如在討論房子結構時會涉及到“立體形狀”、“結構特點”;在討論如何驗證房子的穩定性會涉及到“風的產生”、“風力的比較”，教師能在不同的時機引入合適的知識與技能，支持幼兒完成學習任務，傳遞知識。因此，這里的“掌握”強調的是教師必須愿意根據標準主動學習必要的知識，做到課前把課程包含的知識點全部搞懂，并能清晰地知道何時何地運用所包含的知識。作為一名幼兒STEM 教師保持“終身學習的態度，一邊教學一邊學習”是基本的教學態度。

3.能進行STEM 學科知識整合，開展項目式教學

很多教師清楚科學、技術、數學與工程存在的聯系，也明白跨學科及綜合性屬于典型的 STEM 教育特點，可是針對這幾個方面如何整合到具體教學中通常難說清楚。STEM教育中的科學、技術、工程與數學之間存在著一種相互支撐、相互補充、共同發展的關系。STEM教育絕不能夠獨立其中任何一個部分，只有在交互運用中，在相互的碰撞中，才能實現深層次的學習、理解性學習，也才能真正培養幼兒各個方面的技能和認識。所以，讓孩子自己動手完成他們感興趣的，與他們生活相關聯的項目，在項目學習過程中學習進行知識整合?；陧椖康膶W習是 STEM 教育的主要方式，STEM活動一般以項目的形式圍繞問題解決而展開。因此，要實現STEM學科知識整合，其中最核心、最重要的工作是項目及問題的設計?！盎陧椖康膶W習”中的“項目”由管理學科延伸來教學領域的，因此基于項目的學習一般認為由內容、活動、情境和結果等要素構成?；陧椖康膶W習為幼兒提供真實情境中需要解決的諸多問題的集合，將知識蘊含于情境化的真實問題中，強調調動幼兒主動積極地利用各學科的相關知識設計解決方案，提高幼兒解決實際問題的能力。如果沒有良好的結構化項目設計，會導致學習困難、效率不高、挫折感強、學習收獲不大等系列問題。例如，在“三只小豬蓋房子”的課例中，教師基于一個幼兒非常熟悉的童話故事而提出問題，創設問題情境----“怎樣的房子能擋住大灰狼吹的風呢？”，然后讓幼兒通過選擇材料、搭建房子、設計風的來源、測試驗證、改造房子、再次測試、展示交流。這一系列的活動構成一個學習項目，在該項目中有機地整合了相關內容，讓幼兒有機會利用不同學科的知識解決問題，實現不同學科的整合，并且項目中關注到了幼兒的發展水平，符合幼兒的最近發展區。因此，教師要學會借助項目式學習整合各學科的內容，讓項目成為學習的載體，促進幼兒綜合運用知識的能力。

4.能獨立完成工程設計作品

幼兒STEM教師在開展STEM活動前，必須要親自獨立地對本活動的產品進行設計、制作，并且能清晰地解釋其功能原理，排除可能出現的問題。只有這樣，STEM教師才能體會幼兒在創作的過程可能遭遇的困境和麻煩，才能及時給予幫助和引導。很多工程的步驟沒有經過嚴密的實踐檢驗，很多細節問題都會被忽視，從而導致活動失敗，因此，教師不能把工程停留在設計層面，而是一定要親自實踐檢驗過，再開展教學。在“三只小豬蓋房子”課例中，教師必須先提前使用材料獨立搭建一座房子，并能根據材料特性和相應知識將房子調整到最能抗風的狀態。這樣教師才知道選用的材料是否合適，在搭建時哪些是重難點，需要提供怎樣的幫助幫助幼兒攻破重難點，應該在何時提出問題引導幼兒思考。只有教師親自完成一次工程創制，才能更好地把握課程，調控教學環節，給予幼兒正確有效的引導。

5.具備科學家的意識，身體力行地傳遞科學精神

STEM教育非常強調幼兒的思維習慣，特別是對于幼兒來說，STEM教育不是要求幼兒掌握多少的科學、數學的知識與技術技能，而更多地讓幼兒學會像科學家一樣思考。如幼兒在活動中表現出的好奇心、對新現象的敏感，尊重新解釋，勇于質疑，區分事實與觀點，喜歡奇思妙想，重視設計、講究規范等等的態度與精神，正是作為一名科學家所必備的。要想幼兒擁有這樣的科學精神，教師必須做榜樣，身體力行地傳遞科學精神。例如，在“三只小豬蓋房子”課例中，幼兒在建造房子時必然會有失敗的時候，此時教師應該接受幼兒的失敗并鼓勵幼兒后退及再次嘗試，讓幼兒懂得當有些事情沒有一次成功時，這并不是個大問題，這意味著需要再反思并且尋找問題。再如，幼兒在搭建房子時，會提出各種各樣的想法，有些可能并不合理，但教師應該尊重每個孩子想法，并提供機會去驗證他的想法。

二、提升幼兒STEM教師專業素養建議

（一）研讀各類STEM教師標準及STEM教育標準

幼兒STEM教育正處于探索階段，很多幼兒教師對STEM教育的理解是較模糊的，因此，為了提高自身的專業素養，幼兒教師必須要研究各類文獻，提高自己的理論水平，用理論來武裝自己，特別是要研究各類STEM教師標準及STEM教育標準。例如，中國教育科學研究院 STEM 教育研究中心2018年5月發布了《STEM教師能力等級標準（試行）》，該標準基于國際 STEM 發展經驗，結合我國教育發展現狀建立了包含5個維度、14個類別、35條內容的 STEM 教師能力指標體系。五個維度分別為 STEM 教育價值理解、STEM 學科基礎、STEM 跨學科理解與實踐、STEM 課程開發與整合以及 STEM 教學實施與評價，編碼后的能力標準。幼兒STEM教師可以通過研讀該標準，加深對STEM教育及STEM教師專業素養的理解，促進STEM教學能力的提升。

（二）通過項目式學習加強跨學科知識融合能力

幼兒綜合能力的提高需借助項目式學習，同樣，教師也可以通過項目式學習提高跨學科知識融合能力。在對幼兒STEM教師進行培訓培養時，應該多設計一些項目式的學習任務，讓教師在項目中獲得知識技能、學會創新、懂得跨領域溝通、團隊協作能力，同時獲得實踐鍛煉經驗，并將項目式學習經驗傳授給幼兒。例如，《三只小豬》是幼兒學習的STEM課例，但也可以讓教師以幼兒的身份親自學習一次，教師在這個過程中既可以學習到相關的科學、工程等知識，同時也清楚知道幼兒在學習該課例可能會遇到什么問題，以便于教師設計出更合理的方案。

另外，提高跨學科知識融合能力，還可以通過培養良好的協作能力，與其他教師合作，在合作中探討經驗，相互交流學習，進行 STEM知識整合。同時可借鑒“教師學習共同體”的理念精神，打造“跨學科教師學習與教學共同體”。教師可與相近領域不同學科的教師共同上課、共編教材、共做研究、共同指導幼兒，將跨學科教學視為提升課程質量和專業質量的基本新常態，實現實質性的升級。

（三）通過科技史的學習強化科學精神

科學史含有豐富的科學精神、人文精神和哲學思想。應挖掘自然科學史中的教育因素，充分發揮自然科學史的教育價值，引導幼兒STEM教師分析科學家的研究實例，跟蹤科學家的研究足跡，探究科學家的研究方法。如在引導幼兒STEM教師在認識伽利略的自由落體定律時，針對伽利略的研究過程引導幼兒STEM教師思考：伽利略對自然現象進行探究的研究方法是什么？他在驗證自由落地時體現了怎樣的研究精神？你對伽利略的評價是什么？通過對科學家研究過程進行考察和思考有利于幼兒STEM教師形成實證意識。

（四）強化學習意識，勇于開發課程

作為一名現代的教育工作者，教師需要具備較高的學習意識與自學能力。要想提高STEM課程教學效果，首先，教師要有扎實的 STEM 教育理論知識基礎，教師可以通過培訓或者自學等途徑，深入理解 STEM 的本質和基本內涵;也可以在日常教學過程中積極進行自我反思與評價，主動參與教學教研和相關培訓活動中，進行經驗交流溝通，從而通過努力學習切實提高自身水平;教師還應不斷學習多學科知識，提高STEM教學設計與實踐能力，將科學、技術、工程與數學滲透進課堂，最大限度地發掘幼兒的潛能，致力于幼兒的全面發展。其次，教師應積極融入到開發 STEM 課程的過程，結合幼兒的實際情況，設計出符合不同年齡幼兒的課程。而且敢于實踐，敢于嘗試使用新的教育模式、評價方法，通過在具體的教學實踐過程中形成的反饋，不斷的改善與優化STEM 課程。因此，教師要加強自身的學習意識，樹立終身學習的教學理念。

（五）提升現代技術水平

我國的教育現代化正在突飛猛進地發展，在“互聯網+ ”的背景下，智能手機、平板、電腦等電子設備隨著教育技術的發展已成為教學的輔助工具而延伸至課堂，信息化時代的教與學的方式正在悄然改變。

STEM 教育與互聯網的聯系越來越緊密，現在很多理念超前的幼兒園已經開始設置“創客空間”、“3D 打印實驗室”、“虛擬VR情景”等活動。對于幼兒教師而言，必須面對這一巨變并且努力將信息意識帶入到對幼兒的教育教學中，通過 STEM 教育培養幼兒的信息意識。在 STEM 課程教學開展的過程中，多種新型現代化教育技術融入到教學當中，能夠優化傳統教學模式存在的問題，提高教育教學效果。因此，在實際開展教育教學工作時，教師需要注重提高自身的現代教育技術水平，確保能夠靈活的運用多樣化教學技術，結合不同幼兒的學習程度差異，不斷調整教學方案。

三、結語

STEM教育作為一種培養個人實踐、解決問題能力及創新能力的教育形式，為我國教育事業的改革和創新注入了新的生機與活力。幼兒STEM教師作為STEM教育的傳播者和實踐者，影響著 STEM教育的整體成效。本研究借助幼兒園課例“三只小豬蓋房子”深入剖析STEM教師專業素養，并提出相應的建議，對幼兒STEM教師的培養和幼兒STEM教育的開展起到了一定借鑒作用。本研究也存在不足之處：首先，由于只選取一個課例進行研究分析，因此所得結論的科學性和普適性有待考證。其次，所得出的專業素養要素尚未進行實踐驗證，還需對此進行長期的實踐驗證及修改?？偠灾?，在 STEM 教育理念穩定發展的背景下，每個幼兒教師都應及時轉變教學理念，不斷自我學習、提升，為促進幼兒綜合能力奠定基礎，推動教育教學健康發展。

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課題項目：2020年度廣東省教育研究院STEM教育專項研究課題“幼兒園教師STEM教學能力職前職后一體化研究”（GDJY-2020-S-b015）