摘 要：工程教育在中國學(xué)前教育階段存在缺失，而工程思維中的比較權(quán)衡能力的培養(yǎng)也明顯缺失。文章通過說明在學(xué)前教育階段發(fā)展比較權(quán)衡能力的意義和可行性，分析了當(dāng)前科技制作活動對于幼兒比較權(quán)衡能力培養(yǎng)存在的問題及對應(yīng)策略。

關(guān)鍵詞：幼兒stem教育;工程思維;學(xué)科核心素養(yǎng);比較權(quán)衡;評價

一、 研究背景

近年來，中國學(xué)前教育對stem教育開展了大量的實(shí)踐研究。由于各種因素的影響，在實(shí)踐中出現(xiàn)了許多片面化的教學(xué)理念，如：片面地將幼兒園領(lǐng)域綜合活動、主題活動等視作stem教育活動;片面認(rèn)為制作活動就是工程活動，忽略了工程思維的發(fā)展等。

造成上述問題的主要原因，一是《3～6歲兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展指南》沒有工程的相關(guān)子領(lǐng)域，教師在實(shí)踐中缺乏抓手;二是從事學(xué)前教育工作的教師多為文科背景，缺乏理工學(xué)科的本體性知識，難以區(qū)分工程的內(nèi)容與教育價值。

可見，中國幼兒工程教育開展和工程思維培養(yǎng)存在較大缺失。

二、 概念界定

（一）工程活動

《漢典》對“工程”一詞的解釋為：“將自然科學(xué)的理論應(yīng)用到具體工農(nóng)業(yè)市生產(chǎn)部門中形成的各學(xué)科的總稱。”美國國家教育進(jìn)步評估機(jī)構(gòu)發(fā)布的《技術(shù)與工程素養(yǎng)框架》將工程定義為：“為滿足人類需求和愿望而系統(tǒng)、反復(fù)地設(shè)計(jì)對象、過程和系統(tǒng)的一種途徑?！?/p>

文章中的工程活動指的是幼兒為滿足自己的需求或愿望，系統(tǒng)、反復(fù)地設(shè)計(jì)、制作、試驗(yàn)和改造事物的過程。

（二）比較權(quán)衡能力

權(quán)衡，即稱量物體輕重的器具。權(quán)，秤砣;衡，秤桿，衡器的通稱。司馬遷（漢代）在《史記》提到：“平權(quán)衡，正度量，調(diào)輕重。”比較權(quán)衡即意味著對事物的比較與測量。

中國2017版高中學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)《通用技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)》（2018）提到，“工程思維是以系統(tǒng)分析和比較權(quán)衡為核心的一種籌劃性思維。”包括“能運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法，針對某一具體技術(shù)領(lǐng)域的問題進(jìn)行要素分析、方案構(gòu)思及比較權(quán)衡;能領(lǐng)悟結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)、控制基本思想和方法的實(shí)際運(yùn)用，并能用其進(jìn)行簡單的決策分析和性能評估”。

文章中的比較權(quán)衡能力是指構(gòu)成工程思維的一種必要能力，即從多個方面對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合的決策分析與性能評估的能力。

三、 文獻(xiàn)綜述

當(dāng)前關(guān)于幼兒工程思維教育的研究較少，在中國知網(wǎng)上檢索主題詞“工程思維”，在其結(jié)果中檢索“幼兒”，得到7篇相關(guān)文章。

（一）關(guān)于工程思維的研究

趙輝、賀騰飛等提到“工程思維是在工程的設(shè)計(jì)、研究和實(shí)踐中形成的思維”。可見其將工程思維的形成來源拓展至項(xiàng)目的整個流程。然而，項(xiàng)目中的制作活動屬于技術(shù)領(lǐng)域，試驗(yàn)活動屬于科學(xué)與數(shù)學(xué)領(lǐng)域，其中形成的思維內(nèi)容必然含有其他領(lǐng)域的學(xué)科思維。因此，該研究未實(shí)現(xiàn)學(xué)科分離，使工程思維的定義模糊化。

董文俊設(shè)計(jì)的幼兒工程思維能力觀察評分表中，將幼兒的工程思維分為“參與問題界定、開發(fā)和測試潛在的解決方案和基于證據(jù)的推理交流解決方案”等三個能力維度，并以多個項(xiàng)目進(jìn)行細(xì)化。從細(xì)化項(xiàng)目中可以發(fā)現(xiàn)，該評分表中系統(tǒng)分析的相關(guān)內(nèi)容較為完善，但比較權(quán)衡的相關(guān)內(nèi)容較多指向性能評估，包括“滿足用戶需求與否”“根據(jù)科學(xué)和數(shù)學(xué)證明方案正確性”和“闡明方案的局限性”，缺失“綜合除性能指標(biāo)以外的其他要素，進(jìn)行比較權(quán)衡”的相關(guān)內(nèi)容。

（二）關(guān)于教育策略的研究

在教師支持層面，張璐提出教師應(yīng)為幼兒提供創(chuàng)設(shè)適宜問題情境、提供適宜材料和適時提出啟發(fā)性問題等發(fā)展支架。但具體內(nèi)容較為寬泛，如“材料的種類應(yīng)盡可能豐富，包括主要材料和輔助材料等。材料的性質(zhì)與功能應(yīng)當(dāng)豐富多樣，能在組合使用時發(fā)揮整體大于部分之和的效果?！蔽茨芡癸@幼兒工程學(xué)習(xí)的獨(dú)特性需求。

（三）關(guān)于活動設(shè)計(jì)的研究

李輝、吳丹丹在《美國幼兒園stem教育最新研究成果》中列舉了工程活動的六個階段，將工程活動《設(shè)計(jì)紙花籃》和藝術(shù)活動《折紙花籃》進(jìn)行對比，闡明了工程活動與藝術(shù)活動間的聯(lián)系與轉(zhuǎn)換。

國內(nèi)外當(dāng)前對于幼兒工程思維培養(yǎng)的研究總體較少，雖然已有系統(tǒng)分析和指向性能的比較權(quán)衡的相關(guān)研究，但缺乏綜合性比較權(quán)衡的相關(guān)研究;已有工程活動設(shè)計(jì)、活動轉(zhuǎn)化和發(fā)展支架的相關(guān)研究，但內(nèi)容較泛。

四、 學(xué)前幼兒發(fā)展比較權(quán)衡能力的意義與可行性

思維發(fā)展是一個由簡單到復(fù)雜的過程。工程思維中的比較權(quán)衡能力，體現(xiàn)的是思維的綜合性，即能從結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)、控制等方面，對方案產(chǎn)品進(jìn)行綜合的性能評估，又要結(jié)合效率、成本、環(huán)保等，反映人類社會追求的觀念要素，并對其進(jìn)行綜合的決策分析。發(fā)展比較權(quán)衡能力，有利于幼兒學(xué)習(xí)全面系統(tǒng)地分析問題和選擇最優(yōu)方案的方法。

《3～6歲兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展指南》科學(xué)探究中的幼兒4～5歲的學(xué)習(xí)與發(fā)展目標(biāo)提到“初步感知常用科技產(chǎn)品與自己生活的關(guān)系，知道科技產(chǎn)品有利也有弊?！笨梢娪變壕哂羞M(jìn)行辯證思考問題的能力基礎(chǔ);大班數(shù)學(xué)活動《層級分類》作為經(jīng)典領(lǐng)域活動，說明大班幼兒具備初步解決層級式、程序式問題的思維能力。因而在3～6歲學(xué)前幼兒階段發(fā)展比較權(quán)衡能力是可行的。

五、 科技制作活動中，促進(jìn)幼兒比較權(quán)衡能力發(fā)展存在的問題

（一）性能指標(biāo)缺乏

工程活動不等同于技術(shù)活動，兩者雖然都要借助科學(xué)的知識與方法，但工程活動是為了解決真實(shí)問題情景中人們對產(chǎn)品的功能或性能的需求，而技術(shù)活動則是研究如何將產(chǎn)品的功能或性能進(jìn)行提升。兩者的差別在于工程活動中的設(shè)計(jì)造物要滿足特定的現(xiàn)實(shí)需要，有準(zhǔn)確的性能指標(biāo)，而技術(shù)活動則是研究提升產(chǎn)品性能的具體方法，沒有準(zhǔn)確的性能指標(biāo)。如“設(shè)計(jì)制作一個可以承重十本繪本的紙橋”就是工程活動，“承重十本繪本”是準(zhǔn)確的性能指標(biāo);“設(shè)計(jì)制作一個紙橋，盡可能提高它的承重力”就是技術(shù)活動，“盡可能提升承重力”并不是準(zhǔn)確的性能指標(biāo)。當(dāng)前較多的科技制作活動都不具備性能指標(biāo)，屬于技術(shù)活動，并非工程活動。

（二）方案設(shè)計(jì)局限

當(dāng)提出性能指標(biāo)和工程任務(wù)后，作品本身使用的材料、結(jié)構(gòu)、造型等要素是沒有限制的，因此可以產(chǎn)生多樣化的產(chǎn)品方案。只有出現(xiàn)多樣化的方案，才有進(jìn)行比較權(quán)衡的必要，如果只是單一方案，也就沒有比較權(quán)衡的對象了。但現(xiàn)今較多的科技制作活動，基本都是幼兒參照教師提供的說明書、步驟圖或目標(biāo)實(shí)物進(jìn)行制作的，較少自主設(shè)計(jì)的成分，難以出現(xiàn)多樣化的方案以進(jìn)行比較權(quán)衡。

（三）評價維度單一

要進(jìn)行綜合的比較權(quán)衡，就需要有兩個以上的評價要素。但目前較多的科技制作活動都是以性能指標(biāo)作為唯一的評價要素，來進(jìn)行比較權(quán)衡的，其目的是為了找出影響產(chǎn)品功能或性能的結(jié)構(gòu)要素和提升產(chǎn)品的功能或性能，并非在滿足性能指標(biāo)的方案中根據(jù)其他觀念要素，找出相對最優(yōu)方案。如福建省教師教育用書《領(lǐng)域活動指導(dǎo)》中的大班科學(xué)活動《風(fēng)車》，教師組織幼兒分享的內(nèi)容為：“你們的風(fēng)車轉(zhuǎn)起來了嗎？你用了哪些材料？是什么原因影響它轉(zhuǎn)動呢？”

（四）觀念形成較被動

在科技制作活動中，教師能夠關(guān)注到幼兒存在材料浪費(fèi)的現(xiàn)象，希望幫助幼兒樹立節(jié)約材料的意識，但教師較多是在幼兒制作過程中進(jìn)行個別提醒，或提供現(xiàn)成的、處理過的材料，如剪成條狀的紙、剪成線段的繩子等，從而使幼兒在使用時，不至于過多浪費(fèi)。但這些的做法，并沒有使幼兒自主形成節(jié)約材料的觀念，哪怕幼兒知道要節(jié)約材料，也不知道如何做才能節(jié)約材料，幼兒甚至?xí)驗(yàn)楣?jié)約材料而導(dǎo)致作品的功能或性能不佳。

六、 工程活動中，促進(jìn)兒比較權(quán)衡能力發(fā)展的支持策略

（一）以情景創(chuàng)設(shè)設(shè)置性能指標(biāo)

教師要發(fā)展幼兒工程思維的比較權(quán)衡能力，首先要創(chuàng)設(shè)情景，設(shè)置一個有明確性能指標(biāo)的工程任務(wù)。

這種情景創(chuàng)設(shè)，可以來源于幼兒在游戲或生活中產(chǎn)生的真實(shí)問題情景，如冬季幼兒在衣架上掛外套時，發(fā)現(xiàn)厚重的外套會滑落，進(jìn)而提出任務(wù)：“設(shè)計(jì)制作一個不會使厚重的外套滑落的衣架”;也可以來源于教師創(chuàng)設(shè)的情景，如通過故事《小熊過橋》，結(jié)合自制玩教具小熊（可加重物），提出任務(wù)：“設(shè)計(jì)制作一個可以讓小熊穩(wěn)穩(wěn)站立不會倒塌的紙橋”。

（二）以開放態(tài)度支持多元方案

教師應(yīng)以開放性的態(tài)度，支持幼兒運(yùn)用已有經(jīng)驗(yàn)或獲取新經(jīng)驗(yàn)的方式產(chǎn)生多元的設(shè)計(jì)方案，并通過收集必要的材料工具，將設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)化成多元的產(chǎn)品實(shí)物。

如自制防滑衣架時，幼兒將麻繩、防滑墊、毛巾布黏貼在衣架上，以提升衣架的防滑性能時，會產(chǎn)生多種不同的改造方案：有的幼兒會將整個衣架都貼上材料，而有的幼兒可能只會在衣架上方貼上材料;有的幼兒會在靠近衣領(lǐng)的衣架位置貼上材料，有的幼兒則會在靠近肩部的衣架位置貼上材料;有的幼兒會使用麻繩進(jìn)行纏繞，有的幼兒則會組合使用麻繩和毛巾兩種不同的材料。教師要做的就是支持幼兒的不同方案，讓幼兒通過后期的試驗(yàn)來證明方案的可行性，不能直接打斷幼兒明顯不合理的設(shè)計(jì)與制作行為。

（三）以試驗(yàn)活動篩選合格方案

在試驗(yàn)活動中，幼兒只需記錄不同的方案產(chǎn)品性能是否滿足性能指標(biāo)即可，不必將每個方案產(chǎn)品的具體性能情況進(jìn)行記錄或表征——當(dāng)出現(xiàn)了滿足性能指標(biāo)的多個方案產(chǎn)品時，才有必要結(jié)合成本、環(huán)保、效率其他的評價要素進(jìn)行綜合的比較權(quán)衡，若方案產(chǎn)品未能滿足性能指標(biāo)，也就沒必要進(jìn)行綜合的比較權(quán)衡了。

如對不同防滑衣架進(jìn)行試驗(yàn)時，只需套上統(tǒng)一的厚重的外套進(jìn)行嘗試，記錄是否會滑落即可;對不同紙橋的試驗(yàn)，只需將小熊玩教具放到紙橋上進(jìn)行觀察，記錄坍塌情況即可。這個過程，看似簡單，其實(shí)也蘊(yùn)含了豐富的學(xué)習(xí)契機(jī)：如教師可以引導(dǎo)幼兒給不同的方案進(jìn)行編碼再進(jìn)行記錄，使記錄簡單明了，發(fā)展幼兒的觀測記錄能力;如放小熊到紙橋測試承重力時，有的幼兒可能會用力下壓，有的幼兒可能會拋，有的幼兒可能會放，教師可以組織幼兒討論準(zhǔn)確試驗(yàn)的方法，以提升試驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性。

（四）以測量活動權(quán)衡最優(yōu)方案

教師要引導(dǎo)幼兒對不同合格方案進(jìn)行成本評價，以權(quán)衡出最優(yōu)方案，可以借助測量活動，測算不同方案的材料使用情況，將其作為評價最優(yōu)方案的依據(jù)。這樣既可以發(fā)展幼兒的測量能力和數(shù)據(jù)分析能力，又可以使幼兒在權(quán)衡最優(yōu)方案的活動中，逐漸主動形成節(jié)約成本的環(huán)保觀念。

如制作防滑衣架活動中，幼兒通過試驗(yàn)選出不會讓衣服滑落的成功衣架方案后，教師可以引導(dǎo)幼兒比一比“哪個衣架運(yùn)用的防滑材料是最少的”，通過測量記錄不同成功衣架使用的麻繩長度、防滑墊塊數(shù)、毛巾布面積等情況，

從諸多方案中選出用材最少的最優(yōu)的方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙中建.美國中小學(xué)工程教育及技術(shù)與工程素養(yǎng)評估[J].全球教育展望，2016（12）：3-24.

[2]趙輝，賀騰飛，王全旺.STEM教育理念下幼兒基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的模式探究：以“制作滑輪喂鳥器”為例[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報：教育科學(xué)版，2019（1）：63-68.

[3]董文俊.大班steam教育活動中幼兒工程思維發(fā)展的行動研究[D].上海：上海師范大學(xué)，2020.

[4]張璐.幼兒園stem教育中工程教育存在的問題及對策研究[J].幼兒教育：教育科學(xué)，2019（1、2）：12-13.

[5]李輝、吳丹丹.美國幼兒園stem教育最新研究成果[J].幼兒教育：教育科學(xué)，2019（1、2）：8-11.

作者簡介：陳旻，福建省廈門市，廈門康樂新村幼兒園。