基于STEM 理念下幼儿体育教学的融合探析

引言

随着 STEM 教育理念的推广，其在幼儿体育领域的融合创新成为研究热点。在幼儿园阶段，红拳武术的引入可以促进幼儿的身心健康发展，培养他们的协调性、灵活性、耐力和集中力，同时也有助于传统文化的传承。然而，这些研究多数集中在武术本身的教育价值上，而非与 STEM 教育的结合。这种跨学科的教育方法符合当代教育的发展趋势，即寻求创新和综合的学习体验。

一、STEM 理念与幼儿体育教学的融合基础

STEM 教 育 强 调 科 学（Science）、 技 术（Technology）、 工 程（Engineering）和数学（Mathematics）的跨学科整合，而幼儿体育教学可通过动作探索、游戏化学习等方式自然融入 STEM 要素。在科学层面，幼儿武术训练需遵循学生身体发育规律，如 3-6 岁儿童在关节稳定性与动作协调性的阶段性特征 [1]。红拳中的“马步冲拳”动作可结合重心平衡的生物力学原理进行教学。技术层面，通过可穿戴设备（如惯性测量单元IMU）实时捕捉幼儿动作轨迹，利用应用程序生成可视化数据报告使抽象的运动表现具象化。工程思维体现在教学环节的系统化设计，例如将红拳“五步拳”分解为“观察- 模仿 - 反馈 - 优化”的循环流程，培养幼儿问题解决能力。数学则渗透于动作次数统计、对称性分析（如左右手出拳角度差异）等量化评估中。红拳作为陕西非物质文化遗产，其动作结构（如“撑补”“盘腿”）蕴含杠杆原理、空间几何等STEM 元素。例如，“仆步穿掌”可引导幼儿观察身体重心与支撑面的几何关系，而集体演练时的队形变换则涉及空间方位认知，这种融合既提升了幼儿的运动技能，又潜移默化地培养了科学思维与跨学科应用能力。

二、实践课程设计要点

1. 设计红拳STEM 主题课《小擂台大智慧》教学案例

教师可以选取大班幼儿为对象，基于“红拳十三式”中的基础动作（撑锤、捆手），设计STEM 融合课程。课程目标包括：科学认知上理解“转腰发力”的杠杆原理（S）；技术应用上使用平板电脑动作分析软件（T）；工程思维上完成动作的连贯组合（E）；数学渗透上统计出拳的准确方向（M）。

2. 教学工具与技术应用

可以借助现代技术工具更精准的把控学生的动作水平，可以应用以下三种：一是可穿戴运动传感器（如 Shimmer3 IMU），用于实时采集幼儿在红拳训练中的运动数据，包括加速度、角速度和身体姿态 [2]。在幼儿的腕部、腰部和踝部固定传感器监测关键动作（如马步冲拳、仆步穿掌）的稳定性；二是动作捕捉应用程序（如Dartfish 或Kinovea），结合视频分析技术，对幼儿的动作进行帧级比对评估动作标准度。应用于录制幼儿演练红拳套路，与标准动作库进行对比计算相似度评分。最后生成可视化报告，以动画叠加方式展示动作偏差便于教师指导；三是数据可视化工具（Python/Tableau），使用Python 的Pandas 库对传感器原始数据进行滤波提取关键指标（如出拳速度、重心偏移量），直观展示幼儿个体及整体进步趋势。

3. 评价变量设计

评价教师教学水平过程中需要包含 STEM 融合教学模式的几大要素：科学（S）上是否讲解红拳动作的生物力学原理（如“马步”时膝关节角度与稳定性关系）；技术（T）上是否使用 IMU 传感器实时反馈动作数据；工程（E）上是否设计“搭建人体平衡模型”互动游戏（如用积木模拟重心变化）；数学（M）上是否统计动作重复次数，计算对称性（如左右侧动作一致性）。对学生评价时需要考虑的变量为动作准确度、耐力指数、兴趣评分：动作准确度可以通过软件评分（百分制）；耐力指数可以通过单位时间内完成标准动作的持续时间（秒）计算；兴趣评分可以采用Likert 5 级量表（1= 非常不喜欢， 5= 非常喜欢）记录幼儿课堂参与度。

三、融合路径发展建议

1. 现代技术在武术教学中的优化作用

现代技术的应用对幼儿武术教学的显著提升效果。有关研究中的传感器数据表明，实验组幼儿在动作标准化方面的进步速度是对照组的1.5 倍，这一结果与相关研究中关于运动追踪技术提升动作学习效率的研究结论一致。特别值得注意的是，可视化反馈系统使抽象的动作要领具象化，帮助幼儿建立了更清晰的动作表象，儿童通过直观体验能更好地内化复杂动作技能。

2. 幼儿STEM 体育教学的实施难点

尽管研究取得积极成果，但在实践过程中仍面临若干挑战。首先，STEM 体育教学模式中现代技术的应用必不可少，但目前现代化设备的引入构成主要障碍，单个设备的采购和维护费用对普通幼儿园是不小的负担 [3]。其次，教师的技术应用能力亟待提升，大部分的教师初期存在数据解读困难。此外，传统武术教学强调“口传心授”，如何平衡技术辅助与传统教法仍需探索。建议采取以下改进措施：一是开发低成本替代方案，如基于智能手机的动捕应用；二是建立教师技术培训长效机制；三是设计“技术- 传统”混合教学模式。

3. 红拳文化传承的创新路径

本研究为传统武术的现代化传承提供了新思路。通过将红拳动作分解为 STEM 要素（如“盘腿”动作中的旋转力学），不仅提升了教学效果，更使幼儿在运动中自然理解传统文化中的科学智慧 [4]。建议后续研究可进一步探索：一是开发基于 AR 技术的红拳文化体验系统；二是设计跨年龄段的 STEM 武术课程体系；三是建立幼儿武术能力发展数据库，为传统文化创新传承提供数据支持。

4. 进行空间与节奏的系统化训练

红拳武术的修习本质上是一个精密的身体数学系统，在幼儿教学实践中，我们可以通过三个层次实现数学思维的有机渗透：一是空间几何的具象化认知。采用“人体坐标系”教学法，在训练场地面铺设彩色网格（ 50cm×50cm ），要求幼儿在完成“进步撑锤”动作时，精确控制前脚落于黄色格子（ ±10cm 误差范围）；二是对运动节奏量化分析。结合数字节拍器（60-80BPM 可调），将红拳的“三合式”发力分解为蓄力阶段（0.5拍）、转腰发力（0.3 拍）、收势稳定（0.2 拍）三个可测量的时间单元；三是训练数据的可视化处理。可以引入幼儿友好的统计图表（如温度计式进度条），每日记录出拳次数、平衡持续时间、动作标准度。

结束语

综上所述，本研究基于 STEM 理念，结合现代运动追踪技术，探索了红拳武术在幼儿体育教学中的创新融合路径。实验结果表明，通过科学监测和数据可视化反馈，幼儿的动作准确度、耐力及学习兴趣均显著提升。这不仅验证了 STEM 教育在传统武术教学中的可行性，也为幼儿体育的智能化发展提供了实践参考。未来可进一步优化技术方案，降低实施成本，并探索更多传统文化与现代教育的结合点，推动幼儿体育教学的可持续发展。

参考文献：

[1] 吴振华 . 幼儿园 STEM 活动设计研究 [D]. 上海师范大学 ， 2023.

[2] 徐玥 .STEAM 教学活动对 5-6 岁幼儿学习品质的影响研究 [D].西华师范大学 ， 2023.

项目类型： 大学生创新训练项目，项目名称： 在STEM 教育理念下——红拳武术在幼儿园体育活动中的实际应用，项目编号：2024DC008：