浅谈STEM理念下的电子积木活动
作者：巫莉
来源：《动漫界·幼教365(管理)》2021年第12期
随着社会的发展，传统能力本位的概念不断发生着改变，人们开始提出将知识、能力、态度相互融合的概念——素养。基于对创新型人才培养的需求，STEM教育理念应运而生。STEM教育的核心概念是通过科学、技术、工程、数学等多学科之间的整合来解决现实生活中存在的问题，不仅强调培养幼儿的跨学科知识技能，更关注对幼儿创新能力、解决问题能力、团队协作能力等核心素养的培养。
幼儿园出现了一种新型玩具——电子积木，就是将导线、灯泡、二极管、电阻、电容、各种开关、电表、电机、喇叭、集成块等电子元器件固定在塑料片（块）上，用独特的子母扣做成独立可拼装的配件，在产品配置的安装底板上像拼积木一样拼装电路组合。孩子们需要一起设计、编程、合作搭建，尝试将自己设计搭建的作品通过蓝牙技术、电动马达等动起来，发展各方面能力。可见，电子积木活动较好地体现了STEM教育理念的精髓和培养目标。
一、运用STEM理念开展电子积木活动的优势
电子积木具有灵活性、适应性、创造性、探索性等特点。幼儿的思维方式以具体形象思维为主，并通过亲手操作的方式来提高自己的认识。结合幼儿的思维特点，教师让幼儿设计、搭建、实验、调整、再实验电子积木，较好地发挥了电子积木的教育价值。该理念与STEM教育理念不谋而合。我园经过一段时间的研究发现，电子积木与STEM相结合存在以下优势：
（一）激发幼儿好奇的天性
幼儿对色彩鲜艳、不断运动的事物充满了好奇。他们不停地摆弄电子积木零部件，尝试运用蓝牙技术拼搭出物体，然后在操作板上通过蓝牙笔点一点的方式，就能让作品完成旋转、前进、后退、左转、右转等动作。这种新颖的电子积木能够激发幼儿好奇的天性，引发幼儿积极主动探究材料，感受其中的乐趣。
（二）培养幼儿各方面技能
科学、技术、工程、数学之间存在着一种相互支撑、相互补充、共同发展的关系。ST
EM教育理念认为，只有在交互作用和碰撞的过程中，才能实现基于理解和思考基础上的深层次学习，也才能真正培养并强化幼儿多方面技能与认知。电子积木活动是一种非常经典的跨学科活动，强调手脑并用，在设计中培养幼儿的创新能力，在操作中培养幼儿的动手能力，在实验中培养幼儿的调试能力，在审视和调整中培养幼儿的整体工程建构能力，等等。
例如，幼儿利用电子积木搭建“龙骨水车”（见下图）。搭建车轮时，幼儿要用对称的方式数出上下左右相同数量的积木颗粒;搭建底座时，幼儿要考虑到底座高度和水车高度，还要考虑颜色搭配、造型美观等方方面面，相互渗透;另外，幼儿还要考虑到马达的位置，保证马达能够带动水车转起来。所以，在教学活动中，教师要让幼儿自己动手完成感兴趣的、与日常生活相关联的搭建项目，学习各种学科和跨学科知识。
（三）引发幼儿对新技术、新设备的探究兴趣
电子积木能够通过新技术手段让原本静止的玩具动起来。孩子们搭建完作品发现，只要通过一支笔在纸上点一点，作品就会自己动起来。此时，他们会提出很多个“为什么”。教师及时引导幼儿关注新技术、新设备的发展，让幼儿通过与家长、教师共同查阅资料，
发现一些粗浅的科学道理，从而更加细致地观察我们的日常生活，发现新技术、新设备的运用，积极交流和分享。
二、运用STEM理念开展电子积木活动的方式
（一）开展电子积木活动的理论依据
STEM理念根植于科学、技术、工程、数学等学科概念，遵循幼儿的已有经验和认知发展规律，综合运用跨学科知识和技能解决问题，同时强调团队合作等学习品质的培养。在开展电子积木活动时，我们主要基于以下两个理论：
1.建构主义学习理论。建构主义关注学习者如何构建某种认知方面或情感方面的素质，其基本观点是学习是一个意义建构的过程，学生不是被动的信息接受者，学习不是教师简单地将知识转移或传递给学生，而是在师生共同的活动中，教师通过提供帮助和支持，使学生主动建构自己知识经验的过程。基于这一学习理论，教师要有足够的指导策略，作为幼儿的支持者、合作者、引导者，引发幼儿发现问题，解决问题。
2.认知—发现学习理论。美国教育学家布鲁纳认为，发现是教育儿童的主要手段，发
现就是用自己的头脑亲自获得知识的一切形式。基于这一学习理论，教师要创设相关问题情境，提出幼儿感兴趣的问题，激发幼儿的探究欲望，并提供解决问题的各种假设，最终使问题得以顺利解决。
（二）开展电子积木活动的教研方式
電子积木活动是一种新型的教学形式，没有成熟的课程内容可供参考。那么，教师要如何将电子积木真正应用于教学呢？我园在实践中探索出以下两种形式。
1.广泛学习，博采众长。一方面，幼儿园购买许多关于积木搭建的图书，教师通过阅读图书了解各类零部件的主要用途，学习积木搭建的基本技巧和方法，并尝试独立搭建作品。另一方面，社会上有许多编程教学机构，我们邀请机构老师来园开展培训活动，让教师们通过学习交流，结合园所教学理念，取其精华，不断反思和改进园所课程。通过教研活动，教师们开始思考如何发挥幼儿的天性，支持幼儿自主学习，愉悦创造。
2.动手尝试，自主创新。考虑到幼儿园教学时间有限、师生比例较低等问题，我园在教学上做出以下调整。第一，结合日常生活中的物品（如风车、雨刮器、停车杆等），思
考其物理原理，并通过电子积木进行搭建，实现其主要功能;第二，当需要用到某一零件时，既要介绍零件的名称，又要介绍零件的主要功能，方便幼儿举一反三，根据自己的需要自主选择材料;第三，针对某一零件设计一些简单的活动，如针对电动马达设计搭建电风扇的活动，引导幼儿探索马达的使用方法，增强活动趣味性。
（三）开展电子积木活动的具体流程
我们结合理论学习，将STEM教育理念融入电子积木活动中，探索出以下教学流程。
1.发现问题。教师首先创设一个教学情境，引导幼儿在情境中发现问题，提出解决问题的策略。这时，教师可以提问幼儿：你发现了什么问题？你准备怎样解决这个问题？
2.交流意见。通过个别交流、小组讨论等方式，细化解决问题的措施，判断活动的可行性。这时，教师可以提问幼儿：你有什么好方法和小伙伴分享？你们找到了多少个好方法呢？你们最喜欢哪一种方法？
3.制订计划。幼儿选择一种方法，并用绘画的形式将自己的设想记录下来，标明使用的工具和材料。幼儿绘画的内容可以是最后的成果图，也可以具体到某一操作步骤中。这
时，教师可以提问幼儿：你需要用到哪些材料？具体想要怎么做？
4.动手操作。幼儿按照计划开始实施，动手操作。此时，教师可以提问幼儿：你遇到了什么困难吗？这个计划需要改进吗？
5.优化改进。幼儿在动手操作中遇到了困难或者发现了更好的方法，可以继续反思，优化作品。此时，教师可以提问幼儿：能否演示一下你的作品？你对自己的作品还满意吗？需要调整吗？
在整个教学过程中，教师的提问是关键。根据布鲁纳的认知—发现学习理论，教师要采用“涟漪式”的提问，即提供导向性的问题，使问题像一个高级组织者，为紧随其后的回应提供支架，支持幼儿解决后续问题。
三、教师在电子积木活动中所面临的挑战
（一）建构技巧的挑战
电子积木和普通的清水积木搭建方式不同。搭建电子积木往往需要结合一定的物理原
理，如“跷跷板”“停车杆”利用的是杠杆原理，“电风扇”利用的是齿轮转动原理。幼儿园教师以女性为主，物理知识的应用能力相对较弱，因此在分析实物建构技巧方面存在一定的挑战。
（二）学科整合的挑战
跨学科整合挑战也可以理解为教学技能挑战。STEM教育作为一项新兴事物，从国家课程、地方课程到校本课程，整体课程体系尚未形成，还缺乏完善、成熟的实践经验。因此，教师需要结合STEM教育理念，自己摸索适宜的教学方法。在教学过程中，教师要整合多方面知识，既有对教学技巧、教学能力的挑战，也有对知识素养的挑战。
