STEM 教育理念下幼儿园科学活动中数字化教学资源应用的实践研究

1 引言

全球教育向跨学科整合转型，STEM 教育从高等教育延伸至学前教育，为幼儿园科学活动带来机遇与挑战。我国幼儿园 STEM 实践覆盖率从 2018 年的12.6% 升至 2023 年的 37.8% ，显示其重要性日益凸显。

教育数字化转型催生虚拟实验平台、AR 科学探究系统等数字化教学资源，以生动直观、交互性强的特点激发幼儿兴趣，但也带来资源选择和技术整合难题，教师实践面临困境。

2 STEM 教育理念概述

2.1 STEM 教育的内涵与目标

STEM 教育融合科学、技术、工程、数学，突破分科壁垒，强调真实情境中的综合应用。学前阶段通过项目式学习将抽象概念转化为实践，契合幼儿具象思维。

其目标分三层：基础层培养跨学科整合能力，如观察植物生长结合科学与数学；中级层提升问题解决能力，如搭建积木运用多学科知识；高级层发展创新思维。在幼儿园，目标具体为建立科学认知、技术操作、验证猜想和感知数量关系，如“搭建纸桥”活动涵盖多学科应用。

学前阶段 STEM 教育更重兴趣激发和过程体验。美国研究显示，高质量STEM 活动使幼儿提问频率提升 3.2 倍，故幼儿园目标应定位跨学科思维萌芽与科学态度培养，数字化资源可助力实现。

2.2 STEM 教育理念在幼儿园科学活动中的应用价值

STEM 教育理念在幼儿园科学活动中的应用，为幼儿的全面发展带来了多维度的积极影响，展现出独特且重要的价值。

从认知发展层面来看，STEM 教育打破了传统科学活动的学科壁垒，将工程思维和数学逻辑融入自然现象探究。3 - 6 岁儿童处于具象思维和动作学习阶段，STEM 教育通过跨领域知识整合和项目式学习方式，为幼儿提供了多维度的认知刺激。例如在“建造纸桥”活动中，幼儿观察桥梁结构涉及科学知识，尝试不同折叠方式运用了工程思维，统计承重硬币数量体现了数学逻辑，使用平板电脑记录实验过程则借助了技术手段。这种综合性的学习活动，有效促进了幼儿系统思维能力的萌芽，使他们能够从多个角度去认识和理解周围的世界，而不是局限于单一学科的知识。

在实践能力培养方面，数字化教学资源的介入起到了关键作用。它弥补了幼儿认知发展水平的局限，将抽象概念可视化。交互式电子白板展示的 AR 技术呈现的四季变化动态图景，把微观世界和宏观现象转化为可感知的具象内容。同时，数字化工具的应用构建了“虚拟 现实”的双重体验空间。以“小小气象站”项目为例，幼儿通过数字传感器收集温湿度数据，再用传统温度计进行验证，这种虚实结合的学习方式既保留了实物操作的触觉体验，又提升了科学观察的精确性，有助于幼儿将理论知识与实践操作相结合，提高他们的动手能力和解决实际问题的能力。

从情感态度维度考察，STEM 教育理念指导下的科学活动显著提升了幼儿的学习内驱力。模式设计的情境任务，如“拯救小企鹅”，让幼儿在合作解决极地冰雪融化的环境问题过程中，产生强烈的责任感和使命感。数字化学习平台提供的极地生态全景视频激发了幼儿的共情体验，编程机器人模拟的冰川消融过程强化了问题解决的紧迫感。这种沉浸式学习环境使大部分参与幼儿表现出持续探究意愿，较传统教学有了显著提升。

在教师专业发展层面，STEM 理念推动着教学范式的转型。数字化资源管理平台的建立，使教师能够系统整合各类教学素材，并依据布鲁姆认知目标分类法进行资源分级。在主题活动中，教师可以组合使用不同层次的数字化资源，形成螺旋上升的能力培养路径，提高科学活动的教学目标达成率。

更深层的教育价值体现在幼儿科学思维的启蒙塑造。通过数字化工具记录的实验过程，幼儿不仅掌握了观察记录方法，更建立起变量控制的实验意识。早期科研思维的培养，为幼儿终身学习奠定了方法论基础。但同时，数字化资源的应用需遵循“适度辅助”原则，确保技术应用与真实体验的平衡，以充分发挥 STEM 教育理念在幼儿园科学活动中的应用价值。

3 数字化教学资源在幼儿园科学活动中的应用

3.1 实际应用案例分析

“水的三态变化”活动：引入虚拟实验平台，幼儿拖动滑块观察水分子变化，解决安全与操作问题，培养实证意识，整合STEM 要素。

“桥梁建筑师”项目：利用可编程机器人，编程界面助幼儿分解问题，反馈机制建立工程思维闭环，实验组成功率提升 37.2% 。

“昆虫世界”主题：采用 AR 技术，延长观察时长8 分钟，问题数量增加2.3倍，拓展科学观察深度。

案例表明数字化资源优势显著，但需遵循匹配认知、服务核心要素、与实体材料协同等原则，解决教师能力不足等问题。

4 实践策略

4.1 教学设计中的数字化资源融合

建立以问题解决为导向的课程模型，依据《指南》解构 STEM 核心要素，设计复合型活动。采用“三维度整合法”：

课程目标：与五大领域目标矩阵匹配。

活动过程：构建“情境导入- 数字探究- 实物验证 - 拓展迁移”路径

评价：开发基于数字画像的形成性评价工具。

遵循“三层次适配原则”，选择基础型、工具型、创新型资源。构建“双循环反馈机制”，内循环追踪幼儿操作，外循环促进教师协作。注重“四元协同效应”，警惕技术异化，合理安排数字化与实物探究时间。

4.2 教师专业发展与数字化教学资源的有效利用

教师数字素养与资源应用双向建构。当前教师数字化能力分层，仅 23% 能独立开发课程包。构建“三维立体式”发展体系：

认知维度：整合STEM 理念与数字素养培训。

实践维度：推行“三阶递进”模式，从操作技能到资源开发。

评估维度：建立动态评价体系。

聚焦教研共同体建设、教学反思创新、校企协同育人。案例显示，教师掌握编程工具后开发的项目提升幼儿测量概念掌握率。需完善政策支持、资源共享平台和创新文化，推动教师角色转型。

5 结束语

本研究证实 STEM 教育与数字化资源协同增效，数字化资源在提升幼儿观察、理解和分类能力等方面优势显著，“三维整合”框架解决资源碎片化问题。但存在样本园设施差异、长期追踪数据不足、家校协同待完善等局限。

未来，5G 与 AI 技术为 STEM 教育开辟新空间，需开发智能平台、虚拟实验室等，警惕技术异化，平衡实物操作与数字素养发展。二者融合是幼儿园科学活动发展趋势，期待更多研究者和教育工作者共同探索，提升幼儿科学素养和学前教育质量。

参考文献：

[1] 黄智明 . 基于 STEM 理念下幼儿园探究活动的实践研究 [J]. 天津教育（中、下旬刊），2020（16）：133-134.

[2] 陈彦磊 . STEM 教育理念下发展高中生生物学科学思维的实践研究 [D].太原师范学院 ，2024.

[3] 李雪 . 高职教育教学数字化背景下在线开放课程建设实践研究—以《学前儿童科学教育活动指导》精品在线开放课程建设为例 [J]. 学周刊 ，2023，23（23）：39-41. DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2023.23.013.

[4] 吕向东 . 中美小学科学教材中 STEM 教育理念落实的比较研究 [D]. 浙江 ： 浙江师范大学 ，2023.

[5] 陈娜. STEAM 教育理念下学前儿童创新活动的实践[J]. 天津教育（中、下旬刊），2020（19）：139-140.

作者简介：陈方园（1987.05.18）女 汉 四川省广安市人 研究方向 ：STEM教育理念下幼儿园科学活动实践