楊偉鵬 張丹丹

【摘要】在已經(jīng)到來的人工智能時(shí)代，社會必然與科技和工程進(jìn)行更深度的融合，而這也要求學(xué)前教育要全面關(guān)注STEM教育，革新其原有的課程實(shí)踐。在培養(yǎng)目標(biāo)上，應(yīng)系統(tǒng)關(guān)注幼兒STEM教育的知識、操作技能、思維技能、態(tài)度、復(fù)雜性操作等多維目標(biāo)。在方法上，幼兒園應(yīng)關(guān)注幼兒的個(gè)別差異，以探究性學(xué)習(xí)為主要策略開展STEM教育活動，凸顯STEM學(xué)習(xí)的生活性探索性和操作性。在內(nèi)容上，應(yīng)涵蓋生存系統(tǒng)、物質(zhì)系統(tǒng)、地球與空間系統(tǒng)、技術(shù)與生活系統(tǒng)等范疇，梳理關(guān)鍵經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)體系化的活動材料和內(nèi)容。同時(shí)，我們應(yīng)保持對自身所處環(huán)境的自覺，建設(shè)適宜中國社會文化現(xiàn)實(shí)的學(xué)前教育STEM課程。

【關(guān)鍵詞】STEM教育；幼兒園課程；社會文化適宜性

【中圖分類號】G612 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1004-4604（2018）04-0031-05

STEM是英文表述——Science， Technology， Engineering and Mathematics——的縮略，“STEM教育”可以被簡單定義為一套從四個(gè)專門的學(xué)科——即科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)——來培養(yǎng)學(xué)生的課程。STEM一詞最初源自上世紀(jì)90年代美國國家科學(xué)基金會（US National Science Foundation，NSF），后來針對美國基礎(chǔ)教育中理工學(xué)科學(xué)生學(xué)業(yè)表現(xiàn)較差的問題，在諸如全美科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)（National Science Education Standards，NSES）委員會和全美數(shù)學(xué)教師委員會（National Council of Teachers of Mathematics，NCTM）等專業(yè)委員會的幫助下，許多美國學(xué)者和一線教師開始關(guān)注STEM教育，并為相關(guān)學(xué)科建立了適宜的標(biāo)準(zhǔn)及綱要。在全球化大潮中，美國對STEM教育的重視引起了全球教育界對STEM教育進(jìn)行探索的熱潮，我國教育界也對其產(chǎn)生了廣泛的興趣。

一、人工智能時(shí)代對STEM早期教育的呼喚

上世紀(jì)末以來，“計(jì)算機(jī)”（Computer）和“全球化”（Globalization）成為改變世界運(yùn)作方式的兩個(gè)關(guān)鍵詞。如今，“人工智能”（Artificial Intelligence， AI）開始占據(jù)人們的視野，成為引領(lǐng)未來社會變革的動力源之一。對此，培養(yǎng)具有個(gè)性和創(chuàng)造力、能應(yīng)對人工智能挑戰(zhàn)（包括勞動力市場、生活方式等）的人，應(yīng)成為當(dāng)代教育者的追求。已有研究證實(shí)，童年時(shí)代是學(xué)習(xí)者形成自己的STEM認(rèn)同和職業(yè)興趣的時(shí)期。〔1〕STEM教育與學(xué)前教育有著諸多契合點(diǎn)，主要有：第一，都著眼于培養(yǎng)兒童良好的學(xué)習(xí)品質(zhì)，學(xué)會學(xué)習(xí)，成為終身學(xué)習(xí)者。第二，都強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)內(nèi)容的整合，實(shí)現(xiàn)全人教育和遷移性學(xué)習(xí)。第三，都以兒童的興趣為導(dǎo)向，鼓勵(lì)兒童動手操作，在主動的活動參與中建構(gòu)知識、養(yǎng)成技能、探究發(fā)現(xiàn)，獲得直接經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)差異性學(xué)習(xí)。

蒙臺梭利的“敏感期”概念也可以用來強(qiáng)調(diào)在幼兒園開展STEM教育的重要性——幼兒是最早的技術(shù)使用者，只要有機(jī)會，他們就會抓緊相機(jī)、智能手機(jī)和其他技術(shù)工具，學(xué)習(xí)使用。因此，學(xué)前教育工作者必須重視幼兒的STEM學(xué)習(xí)潛能，必須變革已有的幼兒園課程實(shí)踐，以應(yīng)對時(shí)代要求和未來挑戰(zhàn)。

二、幼兒園STEM教育的課程目標(biāo)

在幼兒園開展STEM教育應(yīng)該達(dá)成什么樣的目標(biāo)呢？對此，美國著名幼兒教育家麗蓮·凱茨（Lilian Katz）認(rèn)為應(yīng)該圍繞四種基本的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行，包括知識理解、技能、學(xué)習(xí)品質(zhì)以及感受。〔2〕STEM教育實(shí)際上是思考包括家長在內(nèi)的幼兒教育者應(yīng)該如何幫助幼兒進(jìn)行跨學(xué)科知識整合，鼓勵(lì)幼兒以更加連貫和整體的方式進(jìn)行思考。有效的學(xué)習(xí)需要幼兒成為經(jīng)驗(yàn)的中心，在跨學(xué)科和跨情境的背景中建立聯(lián)系。幼兒需要有機(jī)會在不同的環(huán)境和視角下去學(xué)習(xí)相同的材料。因此，在STEM教育的培養(yǎng)目標(biāo)上，應(yīng)強(qiáng)調(diào)知識、操作技能、思維技能、態(tài)度、復(fù)雜性操作等多維目標(biāo)：（1）在知識維度上，應(yīng)該包括物理系統(tǒng)、化學(xué)系統(tǒng)、生物系統(tǒng)、數(shù)學(xué)系統(tǒng)、技術(shù)系統(tǒng)等知識的初步認(rèn)知及學(xué)習(xí)；（2）在操作技能上，應(yīng)該包括軟件使用、工具使用、材料使用、觀察和測量、建構(gòu)與解釋、圖表等方面的初步接觸；（3）在思維技能上，應(yīng)該包括分類、歸納和排序、變量式思維、關(guān)系解釋（原因和結(jié)果、功能和形式、過程和結(jié)果）、可視化、結(jié)構(gòu)化等的初步感受；（4）在態(tài)度上，應(yīng)該包括批判性思維、創(chuàng)造性思維、靈活及持續(xù)性學(xué)習(xí)、不確定性意識、倫理及道德意識、風(fēng)險(xiǎn)及條件意識等科學(xué)態(tài)度的萌發(fā)；（5）在復(fù)雜性操作上，包括問題解決、決策制定、實(shí)證研究設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集及論證等方法的初步使用?！?〕

三、幼兒園STEM教育的課程方法

已有的STEM教育研究認(rèn)為，要使STEM教育更有效、更有吸引力，其關(guān)鍵因素在于要讓兒童運(yùn)用已有的興趣和經(jīng)驗(yàn)，識別和建立自己的知識，并為其提供機(jī)會參與STEM學(xué)習(xí)的實(shí)踐，以維持他們的興趣?！?〕換句話說，兒童應(yīng)該像科學(xué)家和數(shù)學(xué)家一樣，學(xué)習(xí)主動地去調(diào)查他們在日常生活中遇到的問題。也有學(xué)者認(rèn)為，高質(zhì)量的互動是保證STEM教育有效性的重要因素，并將STEM教育中有效互動的特點(diǎn)總結(jié)為三個(gè)方面，即手動（hands on）、腦動（minds on）和嘴動（talk it over）①。〔5〕

麗蓮·凱茨（Lilian Katz）曾經(jīng)論述過以方案教學(xué)法（即主動的項(xiàng)目探究）來開展STEM教育的可行性。〔6〕方案教學(xué)法是基于經(jīng)典的科學(xué)程序，從一組感興趣的現(xiàn)象或問題開始，繼續(xù)對可能的答案進(jìn)行預(yù)測，然后收集可以回答問題的數(shù)據(jù)。實(shí)際上，方案教學(xué)只是達(dá)成STEM教育的途徑之一。但無論用什么方法，幼兒園開展STEM教育活動應(yīng)以支持、引導(dǎo)并鼓勵(lì)幼兒的個(gè)別化、探究性學(xué)習(xí)為主要的課程方法，凸顯STEM學(xué)習(xí)的生活性、探索性和操作性。在課程組織形式上，區(qū)域活動和主題活動并舉，既為幼兒提供豐富、多層次、有吸引力、有引導(dǎo)性的科技操作材料（全開放、半封閉、全封閉的“資源盒”），也為幼兒提供系統(tǒng)的主題活動，在預(yù)設(shè)與生成中讓幼兒親歷科技探索，在經(jīng)歷經(jīng)驗(yàn)中當(dāng)一名“小小科學(xué)家”“小小發(fā)明家”，獲得對科學(xué)——技術(shù)——社會（Science-Technology-Society， S-T-S）較為全面的初步認(rèn)知和理解。幼兒操作過程中的記錄與成果，應(yīng)成為課程實(shí)施的評價(jià)依據(jù)。

STEM教育與兒童的個(gè)別化、探究性學(xué)習(xí)之間有著天然的緊密聯(lián)系。我們旨在通過兒童的個(gè)別化、探究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)其復(fù)述、比較、分類、歸納、評估和實(shí)驗(yàn)等關(guān)鍵思維能力，以及創(chuàng)造性、問題解決、協(xié)同合作等學(xué)習(xí)品質(zhì)?；谝延形墨I(xiàn)及長期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為，幼兒個(gè)別化、探究性學(xué)習(xí)應(yīng)遵循以下五大原則。

（一）以問題為導(dǎo)向進(jìn)行主動探究

幼兒的好奇心會引導(dǎo)其提出有關(guān)STEM的問題，比如“怎么才能讓我搭的摩天大樓特別高又不會倒下？”“為什么水上的木頭不會沉下去，它不是很重嗎？”……問題導(dǎo)向的主題探究，能將幼兒已有的知識、技能和概念問題化，通過問題將課程目標(biāo)融入幼兒所處的學(xué)習(xí)環(huán)境之中。與此同時(shí)，以問題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方式也促進(jìn)了教師對教學(xué)的理解，讓其能在不同情境下對不同的學(xué)習(xí)過程給予引導(dǎo)和延伸。當(dāng)然，有效的以問題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方式，應(yīng)基于幼兒預(yù)先存在的知識來保證內(nèi)容適應(yīng)幼兒的實(shí)際水平，并具有一定的挑戰(zhàn)性，通過允許幼兒參與問題、實(shí)例和環(huán)境，將個(gè)人相關(guān)的新想法聯(lián)系起來，從而支持幼兒的發(fā)展。

（二）開展平衡預(yù)設(shè)與生成的項(xiàng)目活動

探究性學(xué)習(xí)不等于放棄教學(xué)計(jì)劃，預(yù)設(shè)與生成的平衡是幼兒探究性學(xué)習(xí)活動開展的關(guān)鍵性因素。在活動之前，教師需要對活動過程進(jìn)行預(yù)設(shè)，根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”理論預(yù)設(shè)適宜幼兒的發(fā)展性目標(biāo)，從而制訂出相應(yīng)的計(jì)劃?！?〕然而，如果教師只按照預(yù)設(shè)機(jī)械地開展學(xué)習(xí)活動，則難以實(shí)現(xiàn)幼兒學(xué)習(xí)的差異性和探究性。因此，教師要接納幼兒在活動過程中生成的新內(nèi)容，并引導(dǎo)幼兒進(jìn)行探究?！?〕在平衡預(yù)設(shè)與生成時(shí)，應(yīng)遵循STEM教育探究性學(xué)習(xí)循環(huán)：提出問題——討論——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)或制訂計(jì)劃——實(shí)施實(shí)驗(yàn)或提出目標(biāo)得出結(jié)論或檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)——展示分享——深化和延伸?！?〕在實(shí)際教學(xué)中，這個(gè)過程可能因?yàn)閱栴}的調(diào)整而需要反復(fù)進(jìn)行，而且教師對于問題的提出、計(jì)劃的制訂、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)等都需要提前進(jìn)行準(zhǔn)備和預(yù)設(shè)，并為幼兒提供適宜的引導(dǎo)、反饋、強(qiáng)化等，提升兒童個(gè)別化、探究性學(xué)習(xí)的成效。

（三）以個(gè)別、小組和集體的形式進(jìn)行問題解決

個(gè)別化學(xué)習(xí)不等于獨(dú)自完成學(xué)習(xí)或一對一進(jìn)行教學(xué)。個(gè)別化學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)的是課程及教學(xué)能夠給予幼兒差異化的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)節(jié)奏，保證學(xué)習(xí)形式的靈活性和多元性，保證課程對幼兒多元智能的覆蓋和發(fā)揮，從而培養(yǎng)獨(dú)立自主、善于合作、主動創(chuàng)造的兒童。比如，在區(qū)域性的個(gè)別化學(xué)習(xí)中，要以具備豐富性、吸引性、引導(dǎo)性和層次性的學(xué)習(xí)材料來支持幼兒的操作和探究?！?0〕而在主題性的合作學(xué)習(xí)中，教師應(yīng)該通過問題探究和解決，充分發(fā)展幼兒的創(chuàng)造性、合作性、問題解決能力、合理的冒險(xiǎn)精神等，關(guān)注幼兒之間的互動，為幼兒提供分工合作、互相幫助、互相分享的機(jī)會?！?1〕

（四）習(xí)得認(rèn)知性、操作性的有效經(jīng)驗(yàn)及策略

在《3～6歲兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展指南（試行）》的“說明”中，明確提出“幼兒的學(xué)習(xí)是以直接經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)……最大限度地支持和滿足幼兒通過直接感知、實(shí)際操作和親身體驗(yàn)獲取經(jīng)驗(yàn)的需要”，“重視幼兒的學(xué)習(xí)品質(zhì)……要充分尊重和保護(hù)幼兒的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，幫助幼兒逐步養(yǎng)成積極主動、認(rèn)真專注、不怕困難、敢于探究和嘗試、樂于想象和創(chuàng)造等良好學(xué)習(xí)品質(zhì)”。高質(zhì)量的STEM探究活動，既激發(fā)幼兒思維參與，又鼓勵(lì)他們表達(dá)與溝通。在幼兒的個(gè)別化、探究性學(xué)習(xí)中，提倡貼近幼兒生活經(jīng)驗(yàn)的活動，在操作過程中，幼兒增長知識技能；在探究和問題解決中，幼兒學(xué)習(xí)合作、發(fā)展情感，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)品質(zhì)。

（五）基于可得的資源，嘗試將經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中

經(jīng)驗(yàn)遷移是STEM教育的重要方面。在遷移性學(xué)習(xí)時(shí)，幼兒能在新的場景，經(jīng)歷新一輪的探究性學(xué)習(xí)，在先決條件類似的情況下，重復(fù)語言輸入、積極參與、內(nèi)容提供和反饋的過程，強(qiáng)化和提升已有經(jīng)驗(yàn)。比如在“聲音”的主題中，幼兒通過探索有關(guān)聲音的問題，嘗試制作電話，在做中學(xué)習(xí)科學(xué)制作，從中獲取新知識。而這種新知識不僅僅是瑣碎的事實(shí)，而且是蘊(yùn)含其中的概念，包括“聲音”“波浪”“空氣”“振動”，等等。同時(shí)，幼兒在“聲音”的學(xué)習(xí)中使用復(fù)雜的認(rèn)知思維，如推理、因果和條件判斷等，自主建立探究路線，并積極地、互相合作地參與調(diào)查、表達(dá)和分享。〔12〕因此，通過作品制作和展示、經(jīng)驗(yàn)分享、技能遷移、社會交往等相關(guān)活動，幼兒在生活中運(yùn)用已有STEM方面的經(jīng)驗(yàn)和能力，從而遷移已有經(jīng)驗(yàn)，獲取新的經(jīng)驗(yàn)，獲得更好的發(fā)展。

四、幼兒園STEM教育的課程內(nèi)容

對于STEM教育的學(xué)科劃分，我們認(rèn)為，科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)之間不是割裂的，而應(yīng)該是互相聯(lián)系的。正如數(shù)學(xué)所涉及到的幾何、測量、統(tǒng)計(jì)、公式和圖表，都在科學(xué)、技術(shù)和工程中被廣泛使用；而科學(xué)知識常常被應(yīng)用到技術(shù)實(shí)現(xiàn)和工程之中，技術(shù)與工程之間也具有水乳相融的緊密聯(lián)系。更重要的是，考慮到幼兒學(xué)習(xí)的綜合性和生活性，我們更傾向于將STEM看作一個(gè)整體，而非不同學(xué)科的統(tǒng)稱。幼兒園STEM教育應(yīng)針對幼兒的學(xué)習(xí)內(nèi)容建立清晰的體系，進(jìn)而對STEM教育的內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化。

在實(shí)際教學(xué)中，我們可以將幼兒園STEM教育的課程內(nèi)容大致劃分為四大部分。一是“生存系統(tǒng)”，包含人體、動植物、生命成長、安全防護(hù)等主題；二是“物質(zhì)系統(tǒng)”，包含物體、物體的運(yùn)動、物體的應(yīng)用、物體的制作等主題；三是“地球與空間系統(tǒng)”，包含地球、太空、保護(hù)地球、環(huán)保等主題；四是“技術(shù)與生活系統(tǒng)”，包含軍事武器、信息傳輸、生活中的科技等主題。另外，美國國家科學(xué)基金會（NSF）為幼兒的學(xué)習(xí)提供了可供參考的STEM課程范例，這些課程都經(jīng)過了實(shí)證論證，具有較為全面的內(nèi)容體系，包括Building Blocks（數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方案）、〔13〕Peep and the Big Wide World（科學(xué)與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方案）、〔14〕ScratchJr（科技/編程學(xué)習(xí)）等?！?5〕

五、發(fā)展適宜本土社會文化的幼兒STEM學(xué)習(xí)方案

幼兒園中的STEM課程不是單純開展科學(xué)、數(shù)學(xué)領(lǐng)域的活動，而是以STEM為主，融合語言、健康、社會、藝術(shù)和科學(xué)等方面的學(xué)習(xí)目標(biāo)及內(nèi)容，全面支持兒童的主動學(xué)習(xí)。我們認(rèn)為，幼兒學(xué)習(xí)活動的開展應(yīng)該遵循以下原則：幼兒能積極參與其中；結(jié)合自主探究和有目標(biāo)的教學(xué)；新活動應(yīng)該建立在幼兒的前期學(xué)習(xí)和經(jīng)驗(yàn)之上；著眼于幼兒的綜合性學(xué)習(xí)；將活動建立在已有的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)的有效學(xué)習(xí)的研究證據(jù)之上。

在倡導(dǎo)開展幼兒園STEM教育時(shí)，我們希望教師能有意識地安排STEM學(xué)習(xí)的關(guān)鍵經(jīng)驗(yàn)和關(guān)鍵思維能力，提出重點(diǎn)概念和技巧，允許幼兒主動提出問題、引發(fā)探究；要善于拋出開放式的問題，引導(dǎo)幼兒思考，形成假設(shè)、收集數(shù)據(jù)、解決問題。與此同時(shí)，包含直接教學(xué)成分的幼兒園課程，也是建立幼兒STEM知識和技能的關(guān)鍵，這種教學(xué)方式能夠保證STEM學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性，為幼兒提供探索的經(jīng)驗(yàn)和能力基礎(chǔ)。當(dāng)這兩種教學(xué)方式得到整合時(shí)，我們將其視為基于研究的學(xué)習(xí)，將自主獲取知識、他人傳授知識兩者結(jié)合起來，促進(jìn)幼兒更為全面的發(fā)展。

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