STEM教育STEAM教育幼儿编程教育.docx

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1、STEM. STEAM 幼儿编程教育STEM 是科学(Science),技术(Technology),工程(Engineering),数学(Mathematics)四门学科英文首字母的缩写，其中科学在于认识世界、解释自然界的客观规律；技术和工程则是在尊重自然规律的基础上改造世界、实现与自然界的和谐共处、解决社会发展过程中遇到的难题；数学则作为技术与工程学科的基础工具。STEM课程重点是加强对学生四个方面的教育:一是科学素养,即运用科学知识(如物理、化学、生物科学和地球空间科学)理解自然界并参与影响自然界的过程;二是技术素养,也就是使用、管理、理解和评价技术的能力;三是工程素养,即对技术工程设计

2、与开发过程的理解;四是数学素养,也就是学生发现、表达、解释和解决多种情境下的数学问题的能力。STEM教育强调科学与工程、技术等领域的融合，STEAM教育则关注科学与人文领域的融合渗透，两者的目标指向和蕴含范围不同，在学前教育领域，具有各自存在的合理性和适切III的方向。STEM/STEAM教育具有学习内容的整合性与跨学科性、学习方式的探究性与实践性、学习背景的情境性与生活化等特点。少儿编程教育可理解为是一种智能化的STEM/STEAM教育。早期儿童编程启蒙课程的建构需要基于STEAM教育理念，将课程目标定位于通过编程发展儿童思维，培养儿童解决问题的兴趣和能力；课程内容的组织关注儿童经验，将编程

3、与其他领域的内容融合其中；课程实施的过程体现儿童中心，引导幼儿在情境中体验，在游戏中探索；同时需要选择适宜的实物编程套件而非图形化编程系统作为编程学习工具。（一）当前STEM/STEAM教育的两种形态当前的STEM/STEAM教育存在着两种形态。第一种形态是传统的、手做的、在真实学习情境中的、致力于解决真实生活中的问题的STEAM教育，也即在真实的、物理世界中的问题解决和创造。如STEAM教育实践中的一些融合了数学、技术、工程及美感的科学探究与动手类实验项目，在科学发现室、STEAM教室等空间中开展的强调“做中学” “体验式学习”的探索性实践项目等，甚至幼儿园积木建构区及户外游戏活动也可以成为

4、STEAM教育的情境和载体。第二种形态与当代科技的结合更加紧密，是当下“互联网+时代、数字化时代下借助智能化手段，建构与新一代数字化原住民的生活方式和未来发展需要相契合的智能化STEM/STEAM教育。这种智能化的STEM/STEAM教育以机器人教育、少儿编程教育为主要代表，其中少儿编程教育既可以借助可视化图形化的少儿编程软件如Scratch等来开展，也可以不依赖于电脑或平板，而通过使用智能化的实物编程机器人来达成。使用软件编程系统来进行的编程，是一种在虚拟的、数字化情境下的问题解决和创造，目前主要应用于中小学创新教育的课堂。而使用物理编程系统来进行的编程，则是一种既依托一定的智能化工具和手段

5、，又无需依赖虚拟的操作环境来进行的编程，是一种可以发生在真实生活场景中的问题解决，是在物理世界和数字世界的交互中的混合学习(Blended Learning) o与使用图形化编程系统相比，实物编程是一种更加具身化(Embodiment)的探索和思考活动。但实物编程只是一种初步的、特殊的编程形式，学习者在由实物构成的直观的、有形的、具象的活动情境中学习，从中习得初步的编程经验，并逐渐理解编程的抽象逻辑。它可以作为图形化编程的前置性学习内容,更适合应用于早期儿童的编程启蒙教育中。(二)幼儿编程教育作为一种智能化的STEM/STEAM教育在当下的早期儿童STEM教育实践中，以科学和数学融合的活动为主

6、流，技术和工程则是容易被忽视和相对缺失的部分。而在编程教育中，编程本身即是现代社会的新技术。在编程的过程中，孩子们需要经历“理解问题一分解任务一找出路径一形成算法”等一系列思考过程，需要涉及路线规划与设计、把大问题分解成小问题、按步骤逐一解决问题等工程思维能力的培养，因此，编程教育可以理解为是以工程和技术为核心开展的教育，恰恰可以弥补当下早期儿童STEM教育中的缺憾。在编程活动中，学习者需要调动整个思维，解决系统问题,通常可以指向STEAM教育所涉及的科学（如观察与探索、尝试与发现等科学能力）、技术（编程作为新技术、绘制路线图、操作机器人）、工程（如初步的系统思考和统筹能力）、数学（如空间方位

7、、长度、数量等）领域的核心要素以及艺术（如绘画、音乐、建构等）、社会文化（如场景背后的故事、生活中的问题、合作与协商）等元素。因此，编程教育中涵盖了STEM/STEAM教育所涉及的基本学科和领域，可以理解为是一种智能化的STEM/STEAM教育。如美国国家科学基金会为幼儿学习提供的可参考的STEM课程范例中，即包括了被视为是科技/编程学习的ScratchJr课程。基于STEAM教育理念的早期儿童编程启蒙课程的建构综上，我们可将早期儿童编程教育定位于是一种编程启蒙教育，属于上述STEAM教育的第二种形态即智能化的STEAM教育。早期儿童编程启蒙课程的建构，需要基于STEAM教育理念，既兼顾科学、

8、技术、工程、数学，也关注和融入艺术；既传承STEAM教育的精髓，也创新运用智能化的教育载体；既关注STEAM中的各要素，更关注儿童的兴趣、经验和生活世界，关注儿童的游戏和游戏中的探索，让幼儿基于游戏化的情境，尝试解决现实生活或虚拟世界中的问题，以提升幼儿的逻辑思维、问题解决、合作共情和自我实现等学习能力与品质。具体而言，早期儿童编程启蒙课程的建构需考虑以下几点:(一)课程目标定位于通过编程发展儿童思维，培养儿童解决问题的兴趣和能力正如米切尔雷斯尼克所言，儿童不是在“学编程(Learnto Code) ”，而是“用编程学(Code to Learn) ”和“通过编程学(Learn through

9、 Coding)“。早期儿童编程教育作为一种编程启蒙教育，可以使儿童获得初步的编程经验，但课程所指向的真正目的并不是让儿童掌握某种关于编程的知识或技能，成为未来世界的储备程序员或算法工程师，而在于使儿童获得初步的信息素养、媒介素养及识读能力的同时，发展儿童初步的计算思维、空间思维等思维能力，及在面对问题和任务时能够带着兴趣、充满信心地去发现问题、分解问题和解决问题的能力，逐渐形成一种更具逻辑性和条理性的思维方式，学会如何运用这种思维方式来更好地解决将来学习和生活中遇到的更加复杂的问题。（二）课程内容的组织关注儿童经验，将编程与其他领域内容的学习融合其中作为一种对早期儿童进行的编程启蒙教育，课程

10、内容首先要注重与儿童已有经验、与现实生活场景的联系。儿童在自己熟悉的主题或场景中,会更具有根据情境的要求解决面临问题的动力，也会更有兴趣并能够坚持按照一定的步骤和规则来排列和拼接编程指令，完成特定的任务或解决某些问题。作为STEAM教育的一种样态，早期儿童编程教育还要体现学科或领域整合的特点，一般可采取将编程与数学、科学、艺术等多个学科相结合的方式组织课程，引导幼儿在探索性的编程活动中，学习和复习相关学科或领域的内容，解决相关学科或领域的问题。以“幼儿园数理思维与编程游戏课程”为例，课程内容的组织即涉及儿童生活经验、数理核心经验、早期编程经验等三类经验，以儿童生活、儿童经验、儿童感兴趣的情境与

11、任务为活动主题，顺着编程思维与早期编程经验、数理思维与数理经验两条由易到难的、相互交织的线索，同时有机自然地融入艺术、语言、社会等领域的元素，体现了各类经验的连续性和STEAM教育学科、领域融合的理念。（三）课程实施的过程体现儿童中心，引导幼儿在情境中体验，在游戏中探索对早期儿童进行的编程启蒙教育需要以适宜的方式来开展。适宜的方式，即是游戏的方式、情境的方式、活动的方式、探索的方式、鼓励的方式、手脑并用的方式、体验到乐趣和成就感的方式。早期儿童编程启蒙课程的实施过程应以问题解决为导向，以学习者为中心，注重幼儿在游戏化的学习情境中的自主学习和主动探究。活动过程以幼儿在情境中的体验、观察与思考，在

12、游戏或游戏状态下的探索、动手、验证、交流为主，教师提供适当的指导和支持，帮助幼儿通过自主探究和建构，达成各自在已有基础上的发展和进步。（四）早期儿童编程启蒙课程宜选择适宜的实物编程套件作为编程工具与图形化编程工具相比，实物编程工具的使用具有操作直接、编程简单、交互性强等特征，是更适宜于在幼儿阶段开展编程教育的工具。如Sapounidis等在一项跨年龄研究中发现，相较于图形化编程，年幼的儿童在实体编程过程中能够更快地完成程序，且错误率更低，体现出了更高的探索精神。使用实物编程工具可搭建起一个有益的、在现实空间中的人人互动、人机交互的游戏化学习场景，更加有助于增强幼儿之间的交流与合作，有助于创设具

13、体的问题情境和学习情境，激发幼儿的学习兴趣，提升学习效率，使幼儿在与同伴及实物机器人的有趣游戏、互动中学习和解决问题。仍以“幼儿园数理思维与编程游戏课程”为例，幼儿在使用实物编程工具进行探索的过程中通常会有着强烈的兴趣与好奇心，表现出专注、投入、聚精会神地思考与迎接挑战的状态。在这种令人愉快的、充满游戏性的活动过程中，幼儿既可以获得初步的数学核心经验与数理逻辑思维能力，也能够接触和学习到基本的编程技术，使幼儿从小就具备一定的计算思维能力。总之，适宜的早期儿童编程启蒙课程既是幼儿有关编程及相关内容的游戏化学习，又远不只是编程游戏，它还应该是自由探索、动手操作、试错纠错、问题解决、创意想象、艺术表现、团队合作、生活体验、了解世界