基于世界前沿真实问题的幼儿园STEAM项目开发

【摘要】教育要面向未来。以真实问题驱动、聚焦真实问题解决为本质的STEAM教育要着眼于世界前沿未决真实问题。本研究提出，应关注这类问题，并选择其中具有幼儿发展适宜性的问题，用以设计适宜幼儿探究的STEAM项目与活动。研究者结合实例，阐述了具体实践思路，包括：（1）精选前沿真实问题并分析其是否适宜幼儿探究；（2）挖掘真实问题背后的核心问题及其相应的递进性问题链；（3）展开聚焦问题的STEAM项目开发与活动设计。

【关键词】世界前沿真实问题；STEAM项目开发；幼儿园STEAM教育

【中图分类号】G612 【文献标识码】A   【文章编号】1004-4604（2023）03-0024-06

旨在培养创新人才的STEAM教育（Science， Technology， Engineering， Art， and Mathematics Education，即科学、技术、工程、艺术和数学教育）已成为全球范围内国家竞争与教育发展的重要战略。STEAM教育的本质是真实问题驱动、聚焦真实问题解决，根本目标是培养个体跨学科思维用以助其解决复杂真实问题。学界也一致强调，STEAM教育应与真实的世界紧密联系，〔1〕要提供给个体真实的问题、真实的挑战、真实的训练，〔2，3〕应基于现实世界的复杂和真实问题选择课程内容，〔4〕要在时代发展的背景下围绕热难点问题推进实施。〔5〕幼儿园STEAM教育也应源于生活中的真实问题。这些真实问题中，哪些具有长远的探索价值，能够引发幼儿持续兴趣与深度探索呢？

教育是面向未来的事业，应具有预见性和前瞻性。〔6〕有研究认为，科学教育改革应该着眼于当下和未来的实际问题，让儿童了解甚至探究气候变化、流行病、水安全、物种保护等社会环境问题解决的思路和方式。〔7〕以真实问题解决为本质特征的STEAM教育也应面向未来、面向世界、面向前沿。

本研究认为，关注世界前沿未决的、具有挑战性的真实问题并围绕其开展幼儿园STEAM教育，是一个值得关注的方向。世界前沿问题是指政府或相关学术机构发布的人类至今未决的科学问题，或一段时间内有挑战的重大科学、工程技术难题。如2021年上海交通大学携手《科学》（Science）杂志结合国际前沿、全球共需、科学发展，共同发布了125个人类当前与未来面临的重大科学问题，包括“我们可以阻止全球气候变化吗？”“我们如何更好地管理世界上的塑料废弃物？”等；〔8〕2022年我国科协发布了30个重大问题，如“如何利用遥感科技对地球健康开展有效诊断、识别与评估？”等。〔9〕这些问题或是全球尚未解决的重大科学问题，或是我国当前最棘手的科技工程难题，是真真实实存在的待解决的前沿问题。全体公民、教育者都有义务关注这些问题。幼儿对世界充满好奇，他们天马行空的想象有时可能比成人更能抵达问题/事物的本质与真相，给人类以宝贵的启发，他们的思考可能为问题的探索提供宝贵的视角。〔10〕更重要的是，在幼儿面前打开世界前沿领域的广阔视角，让他们感知、思考身边真实存在的前沿问题，可为其投入STEAM学习乃至未来投身STEAM领域研究播下兴趣的种子，可为培养幼儿掌握未来公民的必备生存本领——复杂真实问题解决能力铺垫基石。

一、世界前沿真实问题的探究适宜性分析

对于世界前沿未决的真实科学、工程与技术等问题，既要保持关注，也要基于幼儿的发展适宜性对其进行挑选，两者缺一不可。发展适宜性实践是学前教育界一直推崇的教育理念，强调幼儿园教育教学一方面要契合幼儿当下的认知发展与生活经验，另一方面要帮助每个幼儿实现有助于其持续发展和学习的具有挑战性的和可实现的目标。〔11〕下面主要从生活适宜性、年龄适宜性这两点来阐述如何分析世界前沿真实问题是否具有幼儿发展适宜性。

1.世界前沿真实问题与幼儿生活相关联的程度

在挑选世界前沿（未决的）真实问题作为STEAM项目载体时，首先要考虑该问题与幼儿生活相关联的程度，即是否与幼儿切身生活有关，是否是幼儿生活中有映射、有体现或幼儿有体会、有经历的问题。有研究者对市场上的幼儿STEAM学习材料（常被幼儿园直接购买用以开展STEAM教育）进行调查，发现其存在“融入生活、解决真实生活问题体现不明显”等问题。〔12〕事实上，教育必须以儿童现实生活为出发点和依据。许多知识和技能，只有在生活中才能真正地学到。〔13〕有质量的STEAM教育所探究的问题应直接来自幼儿真实的生活，回归幼儿真实的生活。

以“我们可以创造一种环保的塑料替代品吗？”问题为例。如前所述，塑料污染问题被列为人类当前与未来面临125个科学问题之一，〔14〕2022年2月第五届联合国环境大会续会上近200个会员国还在继续探讨该问题。如何更好地管理塑料垃圾、如何创造塑料替代品，无疑是当前人类面临的真实难题。而该真实问题在幼儿生活中有着广泛的映射，如家里的塑料袋、塑料饮料瓶，小区、公园路边的塑料垃圾，被塑料垃圾覆盖、污染的河面，关于大海中的鱼类受塑料垃圾威胁的新闻报道等。可以说，塑料与塑料垃圾在幼儿生活中已无处不见。这样的真实问题源自幼儿的生活，幼儿对之有着丰富的感性经验。

2.世界前沿真实问题与幼儿探究的年龄适宜性

探究的年龄适宜性是指所选真实问题及其探究方式与该年龄幼儿的认知水平、学习心理相适宜。幼儿通过亲身感知、直接体验、动手操作来学习。因此，在选择真实问题时，要考虑问题探究过程中有无幼儿直接动手操作探究的空间以及空间有多大。趣味性是挑选真实问题时需考虑的另一重要指标，即所选问题要能吸引幼儿的注意力，能引发其探究兴趣。科学教育代表性模式5E模式（投入→探索→解释→应用阐述→评价）〔15〕的首要环节就是注意投入——先把幼儿的注意力吸引过来，由此才能让幼儿主动、持续投入探究热情。

二、聚焦世界前沿问题的幼儿园STEAM项目开发

一个好的真实问题可以形成一个好的STEAM探究项目。幼儿园STEAM项目开发包括问题探究空间分析和项目设计两步。

1.问题探究空间分析

对选定的代表性或典型性前沿真实问题进行探究空间分析，即进一步分析问题背后蕴含的核心问题，以及核心问题背后的递进性分问题。幼儿园STEAM项目探究就是围绕一个个核心问题及其背后层层递进的具体分问题而逐步展开的深入探究。对问题进行探究空间分析有助于教师明确问题可探究的方面、可探究的变量、可探究的深度，进而明确如何连续性地推进探究等。分析时应注意以下几点：一是，核心问题应是充分体现和破解真实问题的问题，即紧扣和指向真实问题解决，而非偏离的或不重要的问题。以“如何延缓衰老，促进机体修复，提高人类寿命？”为例，“人衰老会有哪些症状？”“人为什么会变老？增加运动（或提高免疫力）等能延缓衰老吗？”等是紧扣该真实问题的核心问题，“动植物也会衰老吗？”“人与动物衰老有什么不同？”等问题则偏离了核心问题。可以采取“是什么”“为什么”“怎么样”的思路来分析真实问题背后的核心问题。二是，核心问题之间应有一定的递进关系，其表述宜易理解且具体。三是，每个递进性分问题应紧扣其上位的核心问题。四是，所有分问题应具有可操作探究性且难度适宜。

以下，以“我们可以创造一种环保的塑料替代品吗？”（简称真实问题1）为例进行阐释。对该问题的探究空间进行分析，如表1所示。基于真实问题1，分析得出3个核心问题、8个一级递进性分问题和若干二级递进性分问题。每一个核心问题都是对解决真实问题1的回应，每一个分问题又是对解决所对应的核心问题的回应。教师结合两条路线确定问题的多少及问题递进的程度：自上而下的逻辑分析和自下而上的倾听记录。即教师先自上而下地分析问题脉络，再在具体活动开展前向幼儿呈现真实问题表现出的典型现象，倾听并记录幼儿的疑问，进而结合幼儿兴趣和关注点整理、调整核心问题及其递进性问题链（如图1所示），由此实现静态预设与动态生成的有机结合。具体活动中，不论幼儿的探究围绕哪几个核心问题展开，或在哪几个一级或二级递进性分问题上具体展开，教师可先跟随幼儿的兴趣、疑问和关注点组织开展活动，并记录幼儿提及的其他相关或不相关问题，再根据具体情况将这些问题整理纳入本项目或下一个项目中。如此，教师既能明确STEAM项目如何启蒙幼儿思维、引领幼儿深度学习，又能在动态开放性的问题链上跟随幼儿，选择或生成适宜的问题进行探究。由此，幼儿园STEAM项目探究既体现出聚焦真实问题的问题探究性，又呈现出动态生成的灵活性与机智性。

2.项目设计

幼儿园STEAM项目重在提供具体的问题情境，让幼儿充分感知、体验与反思自身周围的世界，借助操作、体验的方式，积极并持续探索，在真实的问题情境和真实的问题解决过程中，培养幼儿的想象创新力、高阶思维能力、真实问题解决能力等。幼儿园STEAM项目设计就是围绕具体的核心问题及其递进性分问题，设计适宜的、针对性的、有趣的、具体的项目及其相应的探究活动。每一个真实问题即一个STEAM项目，真实问题背后的每一个核心问题对应一个STEAM分项目，核心问题下分解的递进性分问题则可形成一个个具体的探究活动。STEAM探究项目的设计开发包括了分项目设计、项目活动设计、可探究的STEAM元素以及涉及的核心概念/跨学科概念等（如表2所示）。

表2在表1的基础上，围绕真实问题1初步设计了3个分项目、8个以上的项目探究活动（8个命名的项目活动内有的包含了多个并列或递进的探究活动）。表2对探究活动中融入了哪些STEAM元素、核心概念/跨学科概念等也进行了简要分析。幼儿园教师在组织和支持幼儿开展项目探究活动时，要尽可能放开——动态生成，也要使活动有所指——指向思维、指向学习、指向过程。究竟哪个活动开展，哪个活动不开展，哪些活动在哪个年龄班开展，可以跟随幼儿的节奏，如幼儿提出过哪些问题、对哪些问题感兴趣、有哪些疑问等来决定。STEAM项目探究的目的不在于问题解决的结果，不追求获得唯一的或封闭性的标准答案，更不追求幼儿对概念或知识点的掌握。探究的问题是具体明确的，解决问题的方法途径是开放多样、灵活生成的。尤其是对于世界前沿未解的真实问题而言，教师自身可能也不知道标准答案。这样反而有助于促使教师由重知识答案和结果转向重探究过程与思维活动。

三、小结与展望

关注世界前沿未决真实难题，选择适合幼儿探索的真实问题，是幼儿园STEAM项目探究的活水源头，是开发STEAM课程的重要策略。本研究尝试基于世界前沿真实问题，对幼儿园STEAM项目开发与活动设计进行了前期理念与实践思路探讨。对于具体如何展开活动、需要怎样的有效活动模式等问题，还有待进一步探索。如对于幼儿而言，基于真实问题的项目探究最初应始于现象的呈现，可结合视频、声音、画面、实物、模型、绘本等多模态、多通道地呈现真实问题表现出的真实现象，由此吸引幼儿的注意和好奇心，让其在感知、感叹、惊奇、震撼、困惑等真切体会中激活注意与认知、兴趣与热情、疑问与思考。这是幼儿主动探究的前提。未来实践及研究可重点探索如何让STEAM教育理念在幼儿园高质量地落地生根，并在理论与实践之间搭建坚实的桥梁，促进幼儿的科学启蒙，培养幼儿的探究兴趣、学习品质以及创新创造与问题解决能力等。

参考文献：

〔1〕HU C C，YEH H C，CHEN N S.Enhancing STEM competence by making electronic musical pencil for non？鄄engineering students〔J〕.Computers & Education，2020（103840）：1-13.

〔2〕STROBEL J，WANG J，WEBER N R.et al.The role of authenticity in design？鄄based learning environments：The case of engineering education〔J〕.Computers & Education，2013（64）：143-152.