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4岁的Emma在建构区小心地走来走去，检查她帮忙搭建的医院。她正试图解决问题：“下一步，社区还需要什么呢？”常在建构区玩的Dylan和Rohit，正在讨论：“怎么让河水穿过社区呢？”在他们旁边，刚刚开始在建构区玩的Aditya插话说：“我想，你们应该需要一座桥，这样救护车才能到达医院。”在河的下游处，Lisa老师蹲下来检查Emma的搭建。Emma正在和她讨论在医院旁边搭建医生的床有什么好处。
几周前，建构区的情景截然不同。孩子们在这个区域到处游荡，漫无目的地、零散地玩。当Lisa老师介绍了由工程师设计的这种井井有条的、创造性的解决问题方法的程序以后，建构区转变为一个以儿童为中心的合作游戏中心。
STEM系统在建构区的应用
随着社会对K-12年级教育中科学、技术、工程和数学（STEM）越来越重视，很多州都制定了STEM标准。不过，幼教师资可能不清楚这些STEM标准如何满足年幼學习者的学习和适应性发展的需求（Moomaw 2012；Lindeman，Jabot，&Berkley 2013）。一个经过专门设计的学前教室建构区，可以帮助孩子们获得有计划的主动学习经验，特别是工程类的经验（Wynn&Harris 2013）。教师利用适应性发展的途径，既能在活动中结合工程设计形式的STEM，又能在建构区保持指导儿童活动的原有特征。
儿童工程师
工程师都是问题解决者。为了鼓励儿童像工程师一样思考，主导教师Lisa介绍了工程设计程序。这个程序为儿童建构区活动提供了一个框架：儿童学习如何定义问题，寻找解决方案，建立和测试原型，向伙伴和家长分享结果。有研究表明，当教师推行工程设计程序时，儿童在活动中的投入时间增加了，他们表现出来的工程行为次数和完成活动的倾向性也提高了。Lisa老师决定，在社区活动的课程单元中，检验工程设计程序是否有效。
第一步：提出问题、定义问题
为探索社区主题，Lisa老师计划在当地购物中心进行一次班级实地考察。孩子们参观了杂货店、邮局、跆拳道馆和配镜师的办公室。Lisa介绍了对社区有用的各种工作，以及相应的工作地点。回到教室之后，孩子们用写作或绘画的形式记录此次考察过程中他们观察到的东西。此时，正是工程设计程序的第一环节：提出问题。Lisa老师提出示范问题：“一个社区需要什么？”以及更具体的问题：“一个社区需要哪些建筑物？”然后，她鼓励孩子们提出自己的问题。
在建构区，Lisa老师问道：“你们觉得我们能否用积木来搭建一个社区？”孩子们回答要建立医院、消防站和邮局。Lisa老师提出更深入的问题：“人们如何到达各种建筑物？”孩子们开始回顾和反思他们实地考察的观察记录。Lisa老师问：“我们是怎么到达购物中心的？”当孩子们回应“坐公车”时，Nadia补充说到解决方案是“修建公路”。Lisa老师引导孩子们去思考在社区的街区修建道路时，应该选择哪种材料以及选择的原因。孩子们集体决定，最好的办法是使用毡片。在回答Lisa老师的问题“我们怎么知道这些建筑物都是什么”时，孩子们计划给建筑物贴上他们在写作区制作的标签。
街区的建设有助于儿童定义他们社区里的角色
在下一次讨论中，Lisa老师运用社区人偶进行角色扮演，引入一段新的对话：人偶们讨论哪些人来做如开公交车、提供医疗保障的服务类工作。她询问儿童每一个社区成员做什么、在哪里工作、睡觉和玩乐。在没有Lisa进一步的提示下，孩子们将讨论的内容与建构游戏联系起来，他们在每个工作场所外面都搭建了一些床。爸爸是警察的Emma，建造了一个监狱，并在监狱外面搭建了警察的床铺。爸爸是信息技术专家的Rohit，搭建了一个人们修电脑的建筑，同时也在建筑外搭建了床铺。街区建设活动帮助儿童理解他们社区里人们的角色。他们开始将社区人物和真实生活中的人们联系在一起，他们需要工作、休息、吃饭和玩乐的地方。在集中游戏时间的最后，Dylan决定用深蓝色来表示河。可是，这又引发了新的问题，人们需要建桥来到达医院。
第二步：运用背景知识来计划和创造
为了支持孩子们在社区里建桥的想法，Lisa老师第二天读了两本关于桥梁的书。第一本书是金门大桥的建筑说明文章，为引发大家对不同类型桥梁的兴趣，Lisa老师和孩子们一起讨论他们看过或走过的桥。第二本是一本关于动物们等待穿过一座吊桥的故事书。作为阅读补充材料，Lisa老师为那些有兴趣的孩子们播放了真实的在建桥梁的视频。之后，她把桥梁书籍放在了建构区，方便孩子们再来翻阅。
第三步：建造、测试和再设计
由于社区里有奔流的小河，孩子们认为船和桥可以帮助人们到达各个建筑物。当Tomas开始在水中建桥时，Lisa老师问：“桥需要在水面之上，我们怎么处理呢？”Akish使用了不同形状的积木在水面上建造了一座桥，他说：“快看，这个很稳！”为了给孩子们提供挑战，Lisa老师提问：“你们可以建一座下面可以过船，上面可以通车的桥吗？”
Emma用毛毡盖住一个中空的积木来建桥，试图在毛毡上建造，可是毛毡太软了，支撑不住。于是她在支撑积木的洞里放了一块积木来做支撑，解决了这个问题。这个情形展示了工作中的工程师技能，Emma通过测试和重设计桥梁找到了问题解决的方案。
第四步：交流结果
在社区建设结束之后，Lisa老师录下了孩子们讨论如何建造的过程。当家长来园接孩子的时候，她把视频播放给家长们看。第二天，家长们告诉Lisa老师，孩子们回顾了他们在建构区搭建的东西，比起其它的活动，多数孩子对此次搭建的描述更加详细具体。两位家长说到，他们的孩子详尽地讨论了他们下一步准备建什么，还要在家里重建他们的建筑。对此印象深刻的家长们，也转述了孩子们学到的工程词汇。由此可见，这些沉浸其中的孩子们非常渴望跟家人分享他们的园内活动和成就。 理解游戏的重要性
意识到工程设计程序的重要性，对于家长、教师、管理者和政策制定者重新解构游戏是非常有意义的。孩子们的经验让家长了解到，在一个内容丰富、适宜发展的幼儿园中，这种类型的建构游戏有利于促进幼儿的学习（Neuman 2014）。Lisa老师通过运用工程设计程序将STEM体系整合于建构区游戏中，通过观看视频，家长了解到孩子们处于真正的学习中，也认识到了游戏和探索之间的联系，并且可以更容易地看到他们的孩子在学校和家里学到了什么。
粗大动作和精细动作技能的发展
儿童在建构区活动中获得了粗大动作和精細动作技能的发展（Ferrara等人，2011）。工程设计程序通过激发动机，创造出更多的动作技能发展契机。孩子们通过搬运大型的、沉重的积木，保持垂直累叠的小型积木的平衡，以及探索不同形状、大小的积木和其他材料，练习他们的粗大动作和精细动作技能。充满热情的孩子们待在建构区的时间越来越长（Cohen&Uhry 2011）。
协调与合作
通过运用工程设计程序来优化建构游戏，老师们鼓励儿童在建构区中尝试更多的游戏方式，在此度过更长的时间（Tunks 2009；Stoll等人，2012）。在最初的教学环节后，Lisa老师鼓励孩子们自己玩。工程设计程序鼓励团队合作，因此有利于发展孩子们重要的社交技能和更高水平的批判性思维。整个团队朝着统一的目标共同努力（Wang等人，2013）。通过亲自动手操作的建构游戏，结合现实世界，科学概念知识变得更容易掌握。在Lisa老师的班级中，大约三分之一的儿童的母语不是英语，工程设计程序的动手操作性让他们更充分地参与到抽象概念的学习中。随着社区服务玩偶在建构区的加入，孩子们通过游戏发现，建立一个社区意味着要满足人们各种各样的需求。因此，一种类型的建筑不可能满足所有人的需要。实际的搭建过程（例如，使积木保持平衡以搭建一座桥梁）提供了真实可靠的因果关系的经验，并且可以检验一种原型是否起作用。有趣的是，以前建构区主要是一些男孩们的领地，现在有越来越多的女孩会选择去那儿玩了。这是工程设计程序应用的一个直接成果（Tokarz2008；；Robelen 2012）。
读写能力的获得
经由工程设计程序优化的建构游戏，可以营造一个有利于培养读写能力的环境（Wellhousen&Giles 2005）。口语是阅读和写作的基础，在由教师引导的对话中，以及之后一直持续在建构游戏中的孩子们之间的对话中，儿童的口语能力得到了锻炼（Patè 2009）。 Lisa老师提出的问题可以激发孩子们的批判性思维。当讨论到是建造一座拱桥还是吊桥时，孩子们之间出现了激烈的争论。为了思考出解决真实问题的方案，孩子们开始学习词汇，特别是工程学的专业词汇。孩子们需要到写作区为他们的建筑物制作标签，这促进了他们写作能力的发展。平时对写作区不感兴趣的孩子，现在也积极地为他们的建筑做标签。在这个环节中，Lisa老师为年轻的学习者们提供了各种各样的信息以及文学的或音像的资源，包括虚构的和非虚构的故事和解说，以及地图、图表、图形和例如照片这样的原始文件。 孩子们将他们从这些资源中学到的东西与他们的游戏相联系。例如，Jamar重温了以前在班里读过的一个故事，说：“这些车都是在排队等候吊桥打开。”Julia则搭建了一座她曾经在视频里看过的悬索桥。
结论
工程设计程序将建构区变成活动的中心。当将这个程序介绍给孩子们时，孩子们在游戏中变得更加兴奋、更富有创造性。在建构区适宜发展的环境中，孩子们进行建造，并且检验解决实际问题的方法，展示工程技能。最后，建构区被证明是一个可以让孩子们运用批判性思维的地方，这是STEM和英文语言艺术标准的预期结果。使用简单的教室、材料（如娃娃，毡片），运用工程设计程序作为指导，教师可以自信地提供真正的、适宜发展的教育经验。
几周前，建构区的情景截然不同。孩子们在这个区域到处游荡，漫无目的地、零散地玩。当Lisa老师介绍了由工程师设计的这种井井有条的、创造性的解决问题方法的程序以后，建构区转变为一个以儿童为中心的合作游戏中心。
STEM系统在建构区的应用
随着社会对K-12年级教育中科学、技术、工程和数学（STEM）越来越重视，很多州都制定了STEM标准。不过，幼教师资可能不清楚这些STEM标准如何满足年幼學习者的学习和适应性发展的需求（Moomaw 2012；Lindeman，Jabot，&Berkley 2013）。一个经过专门设计的学前教室建构区，可以帮助孩子们获得有计划的主动学习经验，特别是工程类的经验（Wynn&Harris 2013）。教师利用适应性发展的途径，既能在活动中结合工程设计形式的STEM，又能在建构区保持指导儿童活动的原有特征。
儿童工程师
工程师都是问题解决者。为了鼓励儿童像工程师一样思考，主导教师Lisa介绍了工程设计程序。这个程序为儿童建构区活动提供了一个框架：儿童学习如何定义问题，寻找解决方案，建立和测试原型，向伙伴和家长分享结果。有研究表明，当教师推行工程设计程序时，儿童在活动中的投入时间增加了，他们表现出来的工程行为次数和完成活动的倾向性也提高了。Lisa老师决定，在社区活动的课程单元中，检验工程设计程序是否有效。
第一步：提出问题、定义问题
为探索社区主题，Lisa老师计划在当地购物中心进行一次班级实地考察。孩子们参观了杂货店、邮局、跆拳道馆和配镜师的办公室。Lisa介绍了对社区有用的各种工作，以及相应的工作地点。回到教室之后，孩子们用写作或绘画的形式记录此次考察过程中他们观察到的东西。此时，正是工程设计程序的第一环节：提出问题。Lisa老师提出示范问题：“一个社区需要什么？”以及更具体的问题：“一个社区需要哪些建筑物？”然后，她鼓励孩子们提出自己的问题。
在建构区，Lisa老师问道：“你们觉得我们能否用积木来搭建一个社区？”孩子们回答要建立医院、消防站和邮局。Lisa老师提出更深入的问题：“人们如何到达各种建筑物？”孩子们开始回顾和反思他们实地考察的观察记录。Lisa老师问：“我们是怎么到达购物中心的？”当孩子们回应“坐公车”时，Nadia补充说到解决方案是“修建公路”。Lisa老师引导孩子们去思考在社区的街区修建道路时，应该选择哪种材料以及选择的原因。孩子们集体决定，最好的办法是使用毡片。在回答Lisa老师的问题“我们怎么知道这些建筑物都是什么”时，孩子们计划给建筑物贴上他们在写作区制作的标签。
街区的建设有助于儿童定义他们社区里的角色
在下一次讨论中，Lisa老师运用社区人偶进行角色扮演，引入一段新的对话：人偶们讨论哪些人来做如开公交车、提供医疗保障的服务类工作。她询问儿童每一个社区成员做什么、在哪里工作、睡觉和玩乐。在没有Lisa进一步的提示下，孩子们将讨论的内容与建构游戏联系起来，他们在每个工作场所外面都搭建了一些床。爸爸是警察的Emma，建造了一个监狱，并在监狱外面搭建了警察的床铺。爸爸是信息技术专家的Rohit，搭建了一个人们修电脑的建筑，同时也在建筑外搭建了床铺。街区建设活动帮助儿童理解他们社区里人们的角色。他们开始将社区人物和真实生活中的人们联系在一起，他们需要工作、休息、吃饭和玩乐的地方。在集中游戏时间的最后，Dylan决定用深蓝色来表示河。可是，这又引发了新的问题，人们需要建桥来到达医院。
第二步：运用背景知识来计划和创造
为了支持孩子们在社区里建桥的想法，Lisa老师第二天读了两本关于桥梁的书。第一本书是金门大桥的建筑说明文章，为引发大家对不同类型桥梁的兴趣，Lisa老师和孩子们一起讨论他们看过或走过的桥。第二本是一本关于动物们等待穿过一座吊桥的故事书。作为阅读补充材料，Lisa老师为那些有兴趣的孩子们播放了真实的在建桥梁的视频。之后，她把桥梁书籍放在了建构区，方便孩子们再来翻阅。
第三步：建造、测试和再设计
由于社区里有奔流的小河，孩子们认为船和桥可以帮助人们到达各个建筑物。当Tomas开始在水中建桥时，Lisa老师问：“桥需要在水面之上，我们怎么处理呢？”Akish使用了不同形状的积木在水面上建造了一座桥，他说：“快看，这个很稳！”为了给孩子们提供挑战，Lisa老师提问：“你们可以建一座下面可以过船，上面可以通车的桥吗？”
Emma用毛毡盖住一个中空的积木来建桥，试图在毛毡上建造，可是毛毡太软了，支撑不住。于是她在支撑积木的洞里放了一块积木来做支撑，解决了这个问题。这个情形展示了工作中的工程师技能，Emma通过测试和重设计桥梁找到了问题解决的方案。
第四步：交流结果
在社区建设结束之后，Lisa老师录下了孩子们讨论如何建造的过程。当家长来园接孩子的时候，她把视频播放给家长们看。第二天，家长们告诉Lisa老师，孩子们回顾了他们在建构区搭建的东西，比起其它的活动，多数孩子对此次搭建的描述更加详细具体。两位家长说到，他们的孩子详尽地讨论了他们下一步准备建什么，还要在家里重建他们的建筑。对此印象深刻的家长们，也转述了孩子们学到的工程词汇。由此可见，这些沉浸其中的孩子们非常渴望跟家人分享他们的园内活动和成就。 理解游戏的重要性
意识到工程设计程序的重要性，对于家长、教师、管理者和政策制定者重新解构游戏是非常有意义的。孩子们的经验让家长了解到，在一个内容丰富、适宜发展的幼儿园中，这种类型的建构游戏有利于促进幼儿的学习（Neuman 2014）。Lisa老师通过运用工程设计程序将STEM体系整合于建构区游戏中，通过观看视频，家长了解到孩子们处于真正的学习中，也认识到了游戏和探索之间的联系，并且可以更容易地看到他们的孩子在学校和家里学到了什么。
粗大动作和精细动作技能的发展
儿童在建构区活动中获得了粗大动作和精細动作技能的发展（Ferrara等人，2011）。工程设计程序通过激发动机，创造出更多的动作技能发展契机。孩子们通过搬运大型的、沉重的积木，保持垂直累叠的小型积木的平衡，以及探索不同形状、大小的积木和其他材料，练习他们的粗大动作和精细动作技能。充满热情的孩子们待在建构区的时间越来越长（Cohen&Uhry 2011）。
协调与合作
通过运用工程设计程序来优化建构游戏，老师们鼓励儿童在建构区中尝试更多的游戏方式，在此度过更长的时间（Tunks 2009；Stoll等人，2012）。在最初的教学环节后，Lisa老师鼓励孩子们自己玩。工程设计程序鼓励团队合作，因此有利于发展孩子们重要的社交技能和更高水平的批判性思维。整个团队朝着统一的目标共同努力（Wang等人，2013）。通过亲自动手操作的建构游戏，结合现实世界，科学概念知识变得更容易掌握。在Lisa老师的班级中，大约三分之一的儿童的母语不是英语，工程设计程序的动手操作性让他们更充分地参与到抽象概念的学习中。随着社区服务玩偶在建构区的加入，孩子们通过游戏发现，建立一个社区意味着要满足人们各种各样的需求。因此，一种类型的建筑不可能满足所有人的需要。实际的搭建过程（例如，使积木保持平衡以搭建一座桥梁）提供了真实可靠的因果关系的经验，并且可以检验一种原型是否起作用。有趣的是，以前建构区主要是一些男孩们的领地，现在有越来越多的女孩会选择去那儿玩了。这是工程设计程序应用的一个直接成果（Tokarz2008；；Robelen 2012）。
读写能力的获得
经由工程设计程序优化的建构游戏，可以营造一个有利于培养读写能力的环境（Wellhousen&Giles 2005）。口语是阅读和写作的基础，在由教师引导的对话中，以及之后一直持续在建构游戏中的孩子们之间的对话中，儿童的口语能力得到了锻炼（Patè 2009）。 Lisa老师提出的问题可以激发孩子们的批判性思维。当讨论到是建造一座拱桥还是吊桥时，孩子们之间出现了激烈的争论。为了思考出解决真实问题的方案，孩子们开始学习词汇，特别是工程学的专业词汇。孩子们需要到写作区为他们的建筑物制作标签，这促进了他们写作能力的发展。平时对写作区不感兴趣的孩子，现在也积极地为他们的建筑做标签。在这个环节中，Lisa老师为年轻的学习者们提供了各种各样的信息以及文学的或音像的资源，包括虚构的和非虚构的故事和解说，以及地图、图表、图形和例如照片这样的原始文件。 孩子们将他们从这些资源中学到的东西与他们的游戏相联系。例如，Jamar重温了以前在班里读过的一个故事，说：“这些车都是在排队等候吊桥打开。”Julia则搭建了一座她曾经在视频里看过的悬索桥。
结论
工程设计程序将建构区变成活动的中心。当将这个程序介绍给孩子们时，孩子们在游戏中变得更加兴奋、更富有创造性。在建构区适宜发展的环境中，孩子们进行建造，并且检验解决实际问题的方法，展示工程技能。最后，建构区被证明是一个可以让孩子们运用批判性思维的地方，这是STEM和英文语言艺术标准的预期结果。使用简单的教室、材料（如娃娃，毡片），运用工程设计程序作为指导，教师可以自信地提供真正的、适宜发展的教育经验。