基于幼儿深度学习的STEM教育模型与实践路径

［摘 要］ 强调真实问题解决、注重多学科整合学习与持续合作探究的STEM教育活动本质上就是促进幼儿深度学习的学习活动。建构基于幼儿深度学习的STEM教育模型，必然要以幼儿学习品质和高阶思维的发展为其目标，以STEM活动、环境、教师和同伴为其实践构成要素，以家庭和社区为其外在支持力量，以项目式活动为其主要实践形式与路径。我们应通过完善顶层设计，优化实践机制，深入开展园本实践活动，注重支持资源的整合等措施，促进基于幼儿深度学习的STEM教育的推广和应用。

［关键词］ 深度学习；STEM教育；学习品质；高阶思维

积极探究教育新实践，促进幼儿有意义的深度学习，是21世纪核心素养教育的价值追求。STEM（Science，Technology，Engineering，Mathematics）教育作为美国率先提出并实施的一种教育模式，已在劳动就业、技术创新、社会经济、国民素养等领域发挥显著作用。[1]STEM项目蕴涵的好奇心、兴趣、注意力、创造力、主动性、坚韧性等重要特征和幼儿学习与构建知识的方式直接相关，[2][3]因此STEM教育作为科技快速发展时代的一种新的教育形态，也可以作为一种促进幼儿深度学习的重要实践形式。本研究以幼儿深度学习为基点，探索具有可操作性的STEM教育理论模型与实践路径，以促进幼儿学习力的内在提升，推动信息化时代幼儿教育融合新生态。

一、基于幼儿深度学习的STEM教育的价值

（一）幼儿深度学习：整合性的学习概念

深度学习（deep learning）和浅层学习（surface learning）的概念最早由瑞典学者弗伦斯·马顿和罗杰·萨尔乔提出。[4]何玲等人于2005年将深度学习的概念引入国内，并对之进行了界定。[5]幼儿深度学习是有意义的持续探究过程，[6]是幼儿主动调动感知觉、注意、想象、记忆、思维、情感等各种心理因素展开的一种学习活动，[7]是幼儿基于自身兴趣和已有经验，主动地、批判地在活动中建构新知识与新技能，并有效迁移和应用新知识、新技能，解决各种复杂问题的学习活动。[8]王小英等学者提出了幼儿深度学习包括问题解决、积极情绪、动手制作、同伴合作、评价反思等要素在内的逻辑框架，[9]为幼儿深度学习实践提供了思路。本研究主要采用叶平枝等学者对幼儿深度学习的定义，认为幼儿深度学习是一种幼儿在兴趣和问题解决的内在动机驱动下，主动积极地探究并解决问题，丰富和发展其认知、情感、能力和个性，并将学习所得迁移到新情境中的学习活动。[10]

（二）STEM教育：指向幼儿的终身发展

STEM教育是科学、技术、工程和数学4门学科在各自知识体系和系统的基础上有机整合的教育，是学生在真实的问题情境中为解决具有趣味性、挑战性的问题而进行的探究学习，是一种开放的、动态的教育模式，具有跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性、技术增强性等特征。[11]早期STEM教育模式将幼儿置身于真实的、非良构的学习任务和情境中，在教师的指导下制订计划、开展行动、进行评价，在重要他人的帮助下发现和解决问题。[12]幼儿参与的高质量STEM教育活动，是一种由幼儿的兴趣和需要驱动的学习活动，具有深入探究和整合实践的特点。因此，STEM教育能够让幼儿从不同角度探究事物与事物之间的联系，把幼儿已有的及新学习到的各学科经验与以设计为核心的工程制作结合起来，以具体的方式有效促进幼儿对抽象概念的了解和掌握，进而为幼儿今后的学习和发展打下坚实的基础。幼儿园STEM教育在课程设置上具有整合性和设计性，在教育内容上具有启蒙性和经验性，在教育过程上具有调控性和灵活性，在教育环境上具有真实性和趣味性。[13]目前国内幼儿园开展的STEM教育活动从借鉴国外STEM教育的课程资源和体系开始，到教师依据经验直接开发，总体实施水平有所提升，但还缺乏系统的、全面的STEM教育理论模式与实践路径方面的探讨。

（三）基于幼儿深度学习开展STEM教育的价值

第一，基于幼儿深度学习开展STEM教育能够有效地落实深度学习的目标。幼儿能够解决何种复杂程度的问题，既受到自身发展水平的制约，又受到外界情境的影响。STEM 教育致力于“创新本位”和“能力本位”，可以为幼儿提供复杂的学习情境，支持幼儿以跨学科思维解决真实问题，从而为幼儿深度学习的实现提供可能。在STEM教育活动中，知识的习得不再是传统意义上的死记硬背和浅层理解，而需要深度剖判和基于现实境脉的意义考量，以知识创生与价值达成为指引，[14]这正是深度学习的显著特征。

第二，基于幼儿深度学习开展STEM教育有助于幼儿高阶思维和高水平认知加工的养成。深度学习重在培养幼儿的高阶思维能力和创新能力，重视从幼儿的实践活动过程中发现问题，挖掘学习内容；注重建立同伴合作小组，对问题进行反复探究、实验，最终解决现存问题，并将获得的经验应用于新问题的解决。STEM教育活动同样非常注重激活幼儿的高阶思维，促进幼儿认知的主动建构、学习的积极投入与思维的灵活发散，着重帮助幼儿理解知识本质，批判性地吸收和利用知识，其本质就是一种高投入性的深度学习。

二、基于幼儿深度学习的STEM教育模型的构建

（一）理论构建

威廉和弗洛拉·休利特基金会把深度学习阐释为6个核心竞争力，[15]包括掌握学科核心内容、批判性思维与复杂问题解决、协作能力、有效沟通、学会学习与学术心志。美国国家研究委员会将深度学习划分为认知、人际和自我三大领域。[16]美国研究学会将两者加以匹配，由此得到了深度学习在能力与领域两个维度上的兼容性框架。[17]深度—浅层学习关系理论则在学习动机、学习目标、知识体系、思维层次、迁移能力、元认知等方面区分了深层学习和浅层学习。[18]

以上关于深度学习的理论表明，批判性思维与复杂问题解决以及元认知体现的就是深度学习的核心——高阶思维，而结合STEM教育的内在特点，可以发现幼儿的兴趣好奇、积极主动、探索欲望、目标意识、坚持抗挫、认真专注等学习品质也在这个过程中得到了充分的体现。由此，我们确定了基于幼儿深度学习的STEM教育就是以幼儿的学习品质和高阶思维为核心发展目标。

而如何实现该目标，首先要关注的就是幼儿园的STEM教育活动，其各个环节都应渗透对幼儿学习品质和高阶思维的培养。由于教师的观察、支持与师幼互动有力地支持了幼儿的学习品质和高阶思维的发展，所以教师也是重要的影响因素。与此同时，幼儿同伴也起着不可替代的作用，如前面提到的协作能力、有效沟通能力正是幼儿在与同伴交流、合作中获得的。[19][20]此外，学习是合法的边缘性参与，是社会实践的参与，是与外部环境相互作用的过程，也是文化适应的社会性过程。[21]因此，还应考虑环境的特殊作用，将环境作为基于幼儿深度学习的STEM教育的主要影响因素之一。

有研究者基于生态系统理论和社会资本理论提出了重叠领域理论，强调家校协同在幼儿发展中发挥的累积作用，即当家校协同支持幼儿的学习和发展时，幼儿会获得更大程度的成功。[22]在STEM教育活动持续的探究过程中，家长与幼儿之间基于此活动的高质量亲子互动，对STEM活动中幼儿深度学习的发生与延续起着合力的推动作用。此外，社区作为一种开放、包容、接纳的环境，能够体现文化传承、多元文化交流的氛围，并为基于幼儿深度学习的STEM教育的顺利开展做好后援性保障。

（二）教师访谈

在理论构建的基础上，本研究团队对参与STEM活动的26名幼儿园教师进行了深度访谈。访谈分为两部分，一部分围绕STEM活动的开展，一部分围绕STEM活动中的深度学习。本研究对访谈资料进行了转录分析，进而提取出了基于幼儿深度学习的STEM教育实践的关键环节及要素，并将研究成果运用于幼儿园STEM教育实践中。

（三）教育模型与实践

本研究团队与3所省级示范幼儿园建立了合作关系，开展了为期5年的实践探索，经过几轮的行动研究与实践反思，最后逐步探索出了该教育模型的主要实践路径及每一个环节的实践要点，最终形成了基于幼儿深度学习的STEM教育模型。

三、模型诠释与要素分析

本研究构建了“三层次八要素”的基于幼儿深度学习的STEM教育模型。如图1所示，该教育模型包括了目标层、实践层和支持层。

（一）目标层：开展STEM活动的目标

幼儿是深度学习和STEM教育的主体，幼儿的学习与发展是STEM教育的核心目标，所以幼儿在STEM教育中形成的学习品质和高阶思维构成了模型的目标层。其中，学习品质能够反映幼儿对待学习的态度、投入学习的主动性与坚持性、学习风格等，这些品质都对幼儿的学习产生了重要的影响。[23]高阶思维是一种较为综合的能力，体现了高层次的认知水平，具备元认知、阐释建构、多元标准、合理判断、心智努力等特点。[24]深度学习就是要让幼儿达到“四个学会”：学会知识建构、学会问题解决、学会身份建构、学会高阶思维。学会高阶思维又是其他“三个学会”的核心。[25]进行深度学习的学习者更容易获得高阶思维以及积极的学业体验。[26]幼儿的高阶思维虽然处于较低水平，但是也出现了高阶思维的萌芽，且从5岁开始随着思维的发展而发展。STEM教育活动可以为幼儿提供大量适宜的基于真实情境的问题解决机会，支持幼儿灵活采用高阶思维能力去解决问题，培养有利于其未来学习的思维品质。

要素1：学习品质。国内外相关研究表明，早期学习品质好的幼儿能够更好地适应小学的学习与生活，且学习品质能够显著预测幼儿进入小学后的数学、语言、科学、阅读成就。[27]学习品质主要包括好奇心与兴趣、主动性、坚持与注意、创造与发明、反思与解释。[28]基于幼儿深度学习的STEM教育活动能够为幼儿学习品质的培养提供丰富的锻炼机会，使幼儿在活动过程中保持较强的兴趣、好奇心，获得较高的自我效能感，并能保持较强的主动性、坚持性、独立性、专注性和清晰的目标意识。

要素2：高阶思维。高阶思维主要包括批判性思维、创造性思维、问题解决、决策和元认知。[29]批判性思维是指对所接触到的信息的真实性、属性、价值意义进行个人判断，为接下来的决策提供合理选择的依据。[30]对STEM活动中的幼儿来讲，主要是拥有对问题的质疑能力、分辨能力和表达能力。创造性思维具有独创和新颖性、开拓和辩证性、综合性等特点，[31]直接影响着STEM活动中的问题解决。问题解决能力是幼儿在面对非良构的问题时，能够综合运用已有知识经验，调动自己的认知来解决问题的能力，[32]在STEM活动中表现为幼儿能够进行问题的表征，提出多种解决问题的方案，然后选择最优方案，实施方案，评价效果，对方案进行修正。决策是个体在结果不确定的条件下，基于自身所处环境和已有信息对未来发展目标和手段的选择、探索、判定、评价，[33]它决定了幼儿如何根据STEM活动中的具体任务情境，自主地产生决策、评估决策和调节决策。元认知是关于认知的认知，包括元认知知识和元认知调节与监控。[34]在STEM活动中，幼儿元认知水平会影响深度学习过程中的自我监测、调控、理解和反思。

（二）实践层：开展STEM活动的依托

基于幼儿深度学习的STEM教育的具体实践形式就是幼儿园开展的STEM教育活动，它与活动的环境及活动中的教师和同伴共同构成了模型的实践层。幼儿园的STEM教育活动包括项目式活动、设计活动、区域STEM活动、混合式活动、5E学习环、STEM学习中心等多种形式。其中，项目式活动是幼儿园STEM教育开展的最优载体，因为项目式活动的特点是有驱动性的问题、真实情境、融合多学科的知识、强调操作、最终产品的交流与展示、重视学习技术的支持，能够促进幼儿投入到以问题为核心的STEM活动中，激发他们以自身的方式学习，创造出高质量的产品，并以各种方式展示自己学习的结果。幼儿园的环境包括幼儿园的大环境以及班级小环境，其作用是支持幼儿在真实的游戏情境、生活情境中体验、发现、质疑、探究、交流、表征，通过与材料、同伴、问题的持续深度互动，帮助幼儿建立起知识与真实生活的联系。教师在STEM活动的问题提出、活动计划、活动实施以及活动评价过程中都起着引导和支持作用。STEM活动中，同伴之间的交流沟通、相互之间的想法和经验分享以及在活动过程中的分工合作，可以更有效地促进STEM活动中幼儿深度学习的发生。