淺談STEM理念下的電子積木活動
作者：巫莉
來源：《動漫界·幼教365(管理)》2021年第12期
隨著社會的發展，傳統能力本位的概念不斷發生著改變，人們開始提出將知識、能力、態度相互融合的概念——素養。基于對創新型人才培養的需求，STEM教育理念應運而生。STEM教育的核心概念是通過科學、技術、工程、數學等多學科之間的整合來解決現實生活中存在的問題，不僅強調培養幼兒的跨學科知識技能，更關注對幼兒創新能力、解決問題能力、團隊協作能力等核心素養的培養。
幼兒園出現了一種新型玩具——電子積木，就是將導線、燈泡、二極管、電阻、電容、各種開關、電表、電機、喇叭、集成塊等電子元器件固定在塑料片（塊）上，用獨特的子母扣做成獨立可拼裝的配件，在產品配置的安裝底板上像拼積木一樣拼裝電路組合。孩子們需要一起設計、編程、合作搭建，嘗試將自己設計搭建的作品通過藍牙技術、電動馬達等動起來，發展各方面能力。可見，電子積木活動較好地體現了STEM教育理念的精髓和培養目標。
一、運用STEM理念開展電子積木活動的優勢
電子積木具有靈活性、適應性、創造性、探索性等特點。幼兒的思維方式以具體形象思維為主，并通過親手操作的方式來提高自己的認識。結合幼兒的思維特點，教師讓幼兒設計、搭建、實驗、調整、再實驗電子積木，較好地發揮了電子積木的教育價值。該理念與STEM教育理念不謀而合。我園經過一段時間的研究發現，電子積木與STEM相結合存在以下優勢：
（一）激發幼兒好奇的天性
幼兒對色彩鮮艷、不斷運動的事物充滿了好奇。他們不停地擺弄電子積木零部件，嘗試運用藍牙技術拼搭出物體，然后在操作板上通過藍牙筆點一點的方式，就能讓作品完成旋轉、前進、后退、左轉、右轉等動作。這種新穎的電子積木能夠激發幼兒好奇的天性，引發幼兒積極主動探究材料，感受其中的樂趣。
（二）培養幼兒各方面技能
科學、技術、工程、數學之間存在著一種相互支撐、相互補充、共同發展的關系。ST
EM教育理念認為，只有在交互作用和碰撞的過程中，才能實現基于理解和思考基礎上的深層次學習，也才能真正培養并強化幼兒多方面技能與認知。電子積木活動是一種非常經典的跨學科活動，強調手腦并用，在設計中培養幼兒的創新能力，在操作中培養幼兒的動手能力，在實驗中培養幼兒的調試能力，在審視和調整中培養幼兒的整體工程建構能力，等等。
例如，幼兒利用電子積木搭建“龍骨水車”（見下圖）。搭建車輪時，幼兒要用對稱的方式數出上下左右相同數量的積木顆粒;搭建底座時，幼兒要考慮到底座高度和水車高度，還要考慮顏色搭配、造型美觀等方方面面，相互滲透;另外，幼兒還要考慮到馬達的位置，保證馬達能夠帶動水車轉起來。所以，在教學活動中，教師要讓幼兒自己動手完成感興趣的、與日常生活相關聯的搭建項目，學習各種學科和跨學科知識。
（三）引發幼兒對新技術、新設備的探究興趣
電子積木能夠通過新技術手段讓原本靜止的玩具動起來。孩子們搭建完作品發現，只要通過一支筆在紙上點一點，作品就會自己動起來。此時，他們會提出很多個“為什么”。教師及時引導幼兒關注新技術、新設備的發展，讓幼兒通過與家長、教師共同查閱資料，
發現一些粗淺的科學道理，從而更加細致地觀察我們的日常生活，發現新技術、新設備的運用，積極交流和分享。
二、運用STEM理念開展電子積木活動的方式
（一）開展電子積木活動的理論依據
STEM理念根植于科學、技術、工程、數學等學科概念，遵循幼兒的已有經驗和認知發展規律，綜合運用跨學科知識和技能解決問題，同時強調團隊合作等學習品質的培養。在開展電子積木活動時，我們主要基于以下兩個理論：
1.建構主義學習理論。建構主義關注學習者如何構建某種認知方面或情感方面的素質，其基本觀點是學習是一個意義建構的過程，學生不是被動的信息接受者，學習不是教師簡單地將知識轉移或傳遞給學生，而是在師生共同的活動中，教師通過提供幫助和支持，使學生主動建構自己知識經驗的過程。基于這一學習理論，教師要有足夠的指導策略，作為幼兒的支持者、合作者、引導者，引發幼兒發現問題，解決問題。
2.認知—發現學習理論。美國教育學家布魯納認為，發現是教育兒童的主要手段，發
現就是用自己的頭腦親自獲得知識的一切形式。基于這一學習理論，教師要創設相關問題情境，提出幼兒感興趣的問題，激發幼兒的探究欲望，并提供解決問題的各種假設，最終使問題得以順利解決。
（二）開展電子積木活動的教研方式
電子積木活動是一種新型的教學形式，沒有成熟的課程內容可供參考。那么，教師要如何將電子積木真正應用于教學呢？我園在實踐中探索出以下兩種形式。
1.廣泛學習，博采眾長。一方面，幼兒園購買許多關于積木搭建的圖書，教師通過閱讀圖書了解各類零部件的主要用途，學習積木搭建的基本技巧和方法，并嘗試獨立搭建作品。另一方面，社會上有許多編程教學機構，我們邀請機構老師來園開展培訓活動，讓教師們通過學習交流，結合園所教學理念，取其精華，不斷反思和改進園所課程。通過教研活動，教師們開始思考如何發揮幼兒的天性，支持幼兒自主學習，愉悅創造。
2.動手嘗試，自主創新。考慮到幼兒園教學時間有限、師生比例較低等問題，我園在教學上做出以下調整。第一，結合日常生活中的物品（如風車、雨刮器、停車桿等），思
考其物理原理，并通過電子積木進行搭建，實現其主要功能;第二，當需要用到某一零件時，既要介紹零件的名稱，又要介紹零件的主要功能，方便幼兒舉一反三，根據自己的需要自主選擇材料;第三，針對某一零件設計一些簡單的活動，如針對電動馬達設計搭建電風扇的活動，引導幼兒探索馬達的使用方法，增強活動趣味性。
（三）開展電子積木活動的具體流程
我們結合理論學習，將STEM教育理念融入電子積木活動中，探索出以下教學流程。
1.發現問題。教師首先創設一個教學情境，引導幼兒在情境中發現問題，提出解決問題的策略。這時，教師可以提問幼兒：你發現了什么問題？你準備怎樣解決這個問題？
2.交流意見。通過個別交流、小組討論等方式，細化解決問題的措施，判斷活動的可行性。這時，教師可以提問幼兒：你有什么好方法和小伙伴分享？你們找到了多少個好方法呢？你們最喜歡哪一種方法？
3.制訂計劃。幼兒選擇一種方法，并用繪畫的形式將自己的設想記錄下來，標明使用的工具和材料。幼兒繪畫的內容可以是最后的成果圖，也可以具體到某一操作步驟中。這
時，教師可以提問幼兒：你需要用到哪些材料？具體想要怎么做？
4.動手操作。幼兒按照計劃開始實施，動手操作。此時，教師可以提問幼兒：你遇到了什么困難嗎？這個計劃需要改進嗎？
5.優化改進。幼兒在動手操作中遇到了困難或者發現了更好的方法，可以繼續反思，優化作品。此時，教師可以提問幼兒：能否演示一下你的作品？你對自己的作品還滿意嗎？需要調整嗎？
在整個教學過程中，教師的提問是關鍵。根據布魯納的認知—發現學習理論，教師要采用“漣漪式”的提問，即提供導向性的問題，使問題像一個高級組織者，為緊隨其后的回應提供支架，支持幼兒解決后續問題。
三、教師在電子積木活動中所面臨的挑戰
（一）建構技巧的挑戰
電子積木和普通的清水積木搭建方式不同。搭建電子積木往往需要結合一定的物理原
理，如“蹺蹺板”“停車桿”利用的是杠桿原理，“電風扇”利用的是齒輪轉動原理。幼兒園教師以女性為主，物理知識的應用能力相對較弱，因此在分析實物建構技巧方面存在一定的挑戰。
（二）學科整合的挑戰
跨學科整合挑戰也可以理解為教學技能挑戰。STEM教育作為一項新興事物，從國家課程、地方課程到校本課程，整體課程體系尚未形成，還缺乏完善、成熟的實踐經驗。因此，教師需要結合STEM教育理念，自己摸索適宜的教學方法。在教學過程中，教師要整合多方面知識，既有對教學技巧、教學能力的挑戰，也有對知識素養的挑戰。
