TEM 教育理念下幼儿园科学活动中信息技术应用研究

一、引言

STEM 教育（科学、技术、工程、数学）强调跨学科整合与实践创新，旨在培养具备综合素养的未来人才。近年来，其理念逐步向学前教育延伸，强调通过真实问题情境激发幼儿好奇心与探究欲。幼儿园科学活动作为科学启蒙的重要载体，是实践 STEM 理念的理想场域。与此同时，信息技术的快速发展（如交互式白板、教育机器人、AR/VR、科学探究软件等）为幼儿提供了直观、动态、可交互的学习环境，极大地拓展了科学探究的深度与广度。如何将信息技术有机融入 STEM 理念指导下的幼儿园科学活动，优化教学效果，成为当前研究与实践的重要课题。

二、STEM 理念与幼儿园科学活动的内在契合

1. 核心目标一致：STEM 教育与幼儿园科学活动均以激发探究兴趣、培养初步的科学思维和解决问题的能力为核心目标。

2. 强调实践性与体验性：两者都注重“做中学”，强调通过亲身体验、动手操作、观察发现来建构知识。

三、信息技术在幼儿园科学活动中的应用价值

1. 创设沉浸式情境，激发探究动机：

利用多媒体（视频、动画）、AR（增强现实）、VR（虚拟现实）等技术，可打破时空限制，将微观世界（如细胞结构）、宏观宇宙（如行星运行）、危险场景（如火山喷发）、抽象概念（如磁力线）直观、生动、安全地呈现给幼儿，极大激发其好奇心和探索欲望。

案例：利用 AR 技术，幼儿通过平板电脑扫描图片，即可看到 3D 立体的恐龙在教室中“行走”，直观感受其形态特征和生活环境。

2. 提供可视化工具，支持深度观察与记录：

数字显微镜、慢动作摄影、延时摄影、温度 / 湿度传感器等工具，能将肉眼难以观察的现象（如种子萌发过程、温度变化曲线）清晰记录并可视化呈现，帮助幼儿进行更细致、精确的观察、比较和分析，培养实证精神。

案例：利用USB 显微镜连接电脑，幼儿可清晰观察树叶的脉络、昆虫的复眼，并将观察结果拍照或录像保存、分享。

3. 模拟科学实验，突破时空与安全限制：

利用交互式科学模拟软件或在线实验平台，幼儿可以在虚拟环境中安全地进行一些现实中难以实施（如电路连接、化学反应）或耗时过长（如植物生长周期）的实验操作，理解科学原理。

案例：在虚拟电路拼接软件中，幼儿自由连接电池、灯泡、开关，即时看到灯泡亮灭，理解电流通路概念，无需担心触电风险。

四、STEM 理念下信息技术应用的实践策略

1. 目标导向，深度融合：信息技术的应用必须紧密服务于 STEM 活动目标（如理解某个科学概念、掌握某种探究方法、解决某个工程问题），避免为用技术而用技术。技术是工具，而非目的本身。

2. 情境创设，激发真问题：利用信息技术创设贴近幼儿生活的、富有挑战性的真实或拟真问题情境，引发幼儿的认知冲突和探究需求。例如，播放一段“小车在不同材质斜坡下滑速度不同”的视频，引导幼儿提出问题并设计实验。

3. 虚实结合，强化操作体验：信息技术（特别是模拟软件）不能完全替代实物操作。应遵循“实物操作优先，虚拟体验补充”的原则，将虚拟探索与实物操作、实地观察有机结合，确保幼儿获得丰富的感官体验和动手机会。例如，虚拟电路模拟后，可提供安全的实物电路模块供幼儿搭建。

4. 工具赋能，拓展探究边界：将信息技术作为强大的探究工具，帮助幼儿完成仅凭感官无法完成的任务（如微观观察、精确测量、数据记录分析），拓展其认知和探究的广度和深度。

五、实践案例与分析：“探秘影子”STEM 项目活动

活动目标：初步感知光与影的关系；尝试通过改变光源、物体位置等探索影响影子变化的因素；运用测量、比较、记录等科学方法；尝试合作解决问题。

信息技术应用：

1. 情境导入：利用投影仪播放生动有趣的影子戏视频（如《鹤与龟》），激发兴趣，引出“影子”主题。

2. 初步探索（实物操作）：幼儿在阳光下或用手电筒、玩具等实物探索影子产生，自由玩影子游戏。

3. 深度探究（技术赋能）：

数字工具记录：幼儿用平板电脑拍摄不同时间（早晨、中午）同一物体（如积木塔）的影子长度和方向变化。

AR 辅助测量：使用带AR 测量功能的APP，直接在拍摄的影子上叠加虚拟尺子，测量影子长度，更直观精确。

数据可视化：教师引导幼儿将不同时间测量的影子长度数据输入简单的图表生成工具（如 Excel 儿童版或专用 APP），生成柱状图或折线图，观察影子长度随时间变化的规律。

模拟实验：利用在线光影模拟软件，幼儿在虚拟环境中自由调整光源高度、角度、物体位置，即时观察影子大小、形状、方向的变化，验证实物操作中的发现。

六、面临的挑战与优化建议

1. 挑战：

技术适切性与选择难题：海量教育技术产品良莠不齐，需甄别哪些真正适合幼儿认知特点、操作能力和科学活动目标。

教师信息素养不足：部分教师缺乏有效整合信息技术与STEM 科学活动的能力、信心和培训支持。

软硬件资源不均：幼儿园在信息技术设备、网络环境、软件资源等方面存在差异。

过度依赖与真实体验弱化：存在过度依赖屏幕、虚拟操作，削弱实物操作和真实世界体验的风险。

幼儿健康与伦理风险：需关注屏幕时间控制、视力保护、隐私安全（如幼儿影像数据）等问题。

活动设计与评价挑战：如何设计高质量的整合式活动？如何有效评价信息技术支持下的STEM 学习效果？

2. 优化建议：

加强顶层设计与资源建设：教育主管部门应加强引导，制定应用指南，建设优质、安全、适龄的数字化科学教育资源库。幼儿园需根据自身情况，合理规划信息技术投入。

强化教师专业发展：将 STEM 理念与信息技术应用能力纳入幼儿教师职前培养和职后培训体系，开展案例研讨、工作坊、优质课观摩等实践性强的培训活动。

坚持“幼儿为本，适度适量”：始终以促进幼儿发展为核心，严格筛选技术工具，优先选择操作简单、互动性强、能有效拓展探究体验的工具。严格控制屏幕时间，确保充分的户外探索和实物操作。

七、结论

在STEM 教育理念的引领下，信息技术为幼儿园科学活动开辟了新的可能性。其核心价值在于创设情境、赋能探究、拓展认知、促进表达，助力幼儿在跨学科的整合性活动中发展好奇心、科学思维与实践能力。然而，信息技术的应用并非万能钥匙，也非越先进越好。其成功关键在于：目标清晰、融合有度、幼儿为本、教师赋能。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部. (2022).《幼儿园保育教育质量评估指南》.

[2] 周兢，张莉 . (2018). 学前儿童 STEM 教育：概念、实施与评价 . 学前教育研究 , (3), 4-10.

[3] 李季湄，冯晓霞 . (2013).《3-6 岁儿童学习与发展指南》解读 . 人民教育出版社.

作者简介：封丽英（1997-10）女 汉 广西南宁人 研究方向: 学前教育