楊偉鵬 張丹丹

【摘要】在已經(jīng)到來的人工智能時代，社會必然與科技和工程進行深度的融合，而這要求學前教育要全面關(guān)注STEM教育，改革原有的課程實踐。在課程目標上，應系統(tǒng)關(guān)注知識、操作技能、思維技能、態(tài)度、復雜性操作等多維目標。在課程方法上，幼兒園應關(guān)注幼兒的個體差異，以探究性學習為主要策略開展STEM教育活動，凸顯STEM學習的生活性、探索性和操作性。在課程內(nèi)容上，應涵蓋生存系統(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，開發(fā)體系化的活動材料和內(nèi)容。同時，我們應保持對自身所處環(huán)境的自覺，建設(shè)適宜中國社會文化現(xiàn)實的學前教育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? ?【文獻標識碼】A? ?【文章編號】1004-4604（2018）05-0009-04

STEM是英文表述“Science， Technology， Engineering and Mathematics”的縮寫，STEM教育可以被簡單定義為一套用四個專門的學科——科學、技術(shù)、工程和數(shù)學來培養(yǎng)學生的課程。STEM一詞最初源自上世紀90年代美國國家科學基金會（US National Science Foundation，NSF），后來針對美國基礎(chǔ)教育中理工學科學生學業(yè)表現(xiàn)較差的問題，在諸如全美科學教育標準（National Science Education Standards，NSES）委員會和全美數(shù)學教師委員會（National Council of Teachers of Mathematics，NCTM）等專業(yè)委員會的幫助下，許多美國學者和一線教師開始關(guān)注STEM教育，并為相關(guān)學科建立了適宜的標準及綱要。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、人工智能時代對STEM早期教育的呼喚

上世紀末以來，“計算機”（computer）和“全球化”（globalization）成為改變世界運作方式的兩個關(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)具有個性和創(chuàng)造力、能應對人工智能挑戰(zhàn)（包括勞動力市場、生活方式等）的人，應成為當代教育者的追求。已有研究證實，童年時代是學習者形成自己的STEM認同和職業(yè)興趣的時期?！?〕STEM教育與學前教育有著諸多契合點，主要有：第一，都著眼于培養(yǎng)兒童良好的學習品質(zhì)，學會學習，成為終身學習者。第二，都強調(diào)學習內(nèi)容的整合，實現(xiàn)全人教育和遷移性學習。第三，都以兒童的興趣為導向，鼓勵兒童動手操作，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，實現(xiàn)差異性學習。

蒙臺梭利的“敏感期”概念也可以用來佐證在幼兒園開展STEM教育的重要性。幼兒期是技術(shù)學習的敏感期，幼兒喜歡運用技術(shù)，只要有機會，他們就會抓緊相機、智能手機和其他技術(shù)工具，學習使用。因此，學前教育工作者必須重視幼兒的STEM學習潛能，必須變革已有的幼兒園課程實踐，以應對時代要求和未來挑戰(zhàn)。

二、幼兒園STEM教育的課程目標

在幼兒園開展STEM教育應該達成什么樣的目標呢？對此，美國著名幼兒教育家麗蓮·凱茨（Lilian Katz）認為，應該圍繞四種基本的學習目標進行，包括知識理解、技能、學習品質(zhì)以及感受?！?〕STEM教育實際上是思考包括家長在內(nèi)的幼兒教育者應該如何幫助幼兒進行跨學科知識整合，鼓勵幼兒以更加連貫和整體的方式進行思考。有效的學習需要幼兒成為經(jīng)驗的中心，在跨學科和跨情境的背景中建立聯(lián)系。幼兒需要有機會在不同的環(huán)境和視角下去學習相同的材料。因此，在STEM教育的培養(yǎng)目標上，應強調(diào)知識、操作技能、思維技能、態(tài)度、復雜性操作等多維目標：（1）在知識維度上，應該包括物理系統(tǒng)、化學系統(tǒng)、生物系統(tǒng)、數(shù)學系統(tǒng)、技術(shù)系統(tǒng)等知識的初步認知及學習;（2）在操作技能上，應該包括軟件使用、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，應該包括批判性思維、創(chuàng)造性思維、靈活及持續(xù)性學習、不確定性意識、倫理及道德意識、風險及條件意識等科學態(tài)度的萌發(fā);（5）在復雜性操作上，應該包括問題解決、決策制定、實證研究設(shè)計、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用已有的興趣和經(jīng)驗，識別和建立自己的知識，并為其提供機會參與STEM學習的實踐，以維持他們的興趣。〔4〕換句話說，兒童應該像科學家和數(shù)學家一樣，學習主動地去調(diào)查他們在日常生活中遇到的問題。也有學者認為，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總結(jié)為三個方面，即手動（hands on）、腦動（minds on）和嘴動（talk it over）①?！?〕

麗蓮·凱茨（Lilian Katz）曾經(jīng)論述過以方案教學法（即主動的項目探究）來開展STEM教育的可行性。〔6〕方案教學法是基于經(jīng)典的科學程序，從一組感興趣的現(xiàn)象或問題開始，繼續(xù)對可能的答案進行預測，然后收集可以回答問題的數(shù)據(jù)。實際上，方案教學只是達成STEM教育的途徑之一。但無論用什么方法，幼兒園開展STEM教育活動應以支持、引導并鼓勵幼兒的個別化、探究性學習為主要的課程方法，凸顯STEM學習的生活性、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，在預設(shè)與生成中讓幼兒親歷科技探索，在經(jīng)歷經(jīng)驗中當一名“小小科學家”“小小發(fā)明家”，獲得對科學（science）——技術(shù)（technology）——社會（society）（簡稱S-T-S）較為全面的初步認知和理解。幼兒操作過程中的記錄與成果，應成為課程實施的評價依據(jù)。

STEM教育與兒童的個別化、探究性學習之間有著天然的緊密聯(lián)系。我們旨在通過兒童的個別化、探究性學習，培養(yǎng)其復述、比較、分類、歸納、評估和實驗等關(guān)鍵思維能力，以及創(chuàng)造性、問題解決、協(xié)同合作等學習品質(zhì)?；谝延形墨I及長期的實踐經(jīng)驗，我們認為，幼兒個別化、探究性學習應遵循以下五大原則。

（一）以問題為導向進行主動探究

幼兒的好奇心會引導其提出有關(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融入幼兒所處的學習環(huán)境之中。與此同時，以問題為導向的學習方式也促進了教師對教學的理解，讓其能在不同情境下對不同的學習過程給予引導和延伸。當然，有效的以問題為導向的學習方式，應基于幼兒預先存在的知識來保證內(nèi)容適應幼兒的實際水平，并具有一定的挑戰(zhàn)性，通過允許幼兒參與問題、實例和環(huán)境，將個人相關(guān)的新想法聯(lián)系起來，從而支持幼兒的發(fā)展。

（二）開展平衡預設(shè)與生成的項目活動

探究性學習不等于放棄教學計劃，預設(shè)與生成的平衡是幼兒探究性學習活動開展的關(guān)鍵性因素。在活動之前，教師需要對活動過程進行預設(shè)，根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”理論預設(shè)適宜幼兒的發(fā)展性目標，從而制訂出相應的計劃?！?〕然而，如果教師只按照預設(shè)機械地開展學習活動，則難以實現(xiàn)幼兒學習的差異性和探究性。因此，教師要接納幼兒在活動過程中生成的新內(nèi)容，并引導幼兒進行探究?！?〕在平衡預設(shè)與生成時，應遵循STEM教育探究性學習循環(huán)：提出問題——討論——設(shè)計實驗或制訂計劃——實施實驗或提出目標得出結(jié)論或檢驗目標——展示分享——深化和延伸?！?〕在實際教學中，這個過程可能因為問題的調(diào)整而需要反復進行，而且教師對于問題的提出、計劃的制訂、實驗的設(shè)計等都需要提前進行準備和預設(shè)，并為幼兒提供適宜的引導、反饋、強化等，提升兒童個別化、探究性學習的成效。

（三）以個別、小組和集體的形式進行問題解決

個別化學習不等于獨自完成學習或一對一進行教學。個別化學習強調(diào)的是課程及教學能夠給予幼兒差異化的學習目標、學習內(nèi)容、學習節(jié)奏，保證學習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)獨立自主、善于合作、主動創(chuàng)造的兒童。比如，在區(qū)域性的個別化學習中，要以具備豐富性、吸引性、引導性和層次性的學習材料來支持幼兒的操作和探究?！?0〕而在主題性的合作學習中，教師應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、互相分享的機會?！?1〕

（四）習得認知性、操作性的有效經(jīng)驗及策略

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

（五）基于可得的資源，嘗試將經(jīng)驗應用到現(xiàn)實生活中

經(jīng)驗遷移是STEM教育的重要方面。在遷移性學習時，幼兒能在新的場景，經(jīng)歷新一輪的探究性學習，在先決條件類似的情況下，重復語言輸入、積極參與、內(nèi)容提供和反饋的過程，強化和提升已有經(jīng)驗。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，在做中學習科學制作，從中獲取新知識。而這種新知識不僅僅是瑣碎的事實，而且是蘊含其中的概念，包括“聲音”“波浪”“空氣”“振動”，等等。同時，幼兒在“聲音”的學習中使用復雜的認知思維，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、表達和分享?！?2〕因此，通過作品制作和展示、經(jīng)驗分享、技能遷移、社會交往等相關(guān)活動，幼兒在生活中運用已有STEM方面的經(jīng)驗和能力，獲取新的經(jīng)驗，從而得到更好的發(fā)展。

四、幼兒園STEM教育的課程內(nèi)容

對于STEM教育的學科劃分，我們認為，科學、技術(shù)、工程和數(shù)學之間不是割裂的，而是互相聯(lián)系的。正如數(shù)學所涉及到的幾何、測量、統(tǒng)計、公式和圖表，都在科學、技術(shù)和工程中被廣泛使用;而科學知識常常被應用到技術(shù)實現(xiàn)和工程之中，技術(shù)與工程之間也有緊密的聯(lián)系?？紤]到幼兒學習的綜合性和生活性，我們更傾向于將STEM看作一個整體，而非不同學科的統(tǒng)稱。幼兒園STEM教育的內(nèi)容應根據(jù)幼兒學習內(nèi)容的特點進行細化。

在實際教學中，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、安全防護等主題;二是“物質(zhì)系統(tǒng)”，包含物體、物體的運動、物體的應用、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，美國國家科學基金會為幼兒的學習提供了可供參考的STEM課程范例，這些課程都經(jīng)過了實證論證，具有較為全面的內(nèi)容體系，包括Building Blocks（數(shù)學學習方案）、〔13〕Peep and the Big Wide World（科學與數(shù)學學習方案）、〔14〕ScratchJr（科技/編程學習）等。〔15〕

五、發(fā)展適宜本土社會文化的幼兒STEM學習方案

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

在倡導開展幼兒園STEM教育時，我們希望教師能有意識地安排STEM學習的關(guān)鍵經(jīng)驗和關(guān)鍵思維能力，提出重點概念和技巧，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，引導幼兒思考，形成假設(shè)、收集數(shù)據(jù)、解決問題。與此同時，包含直接教學成分的幼兒園課程，也是建立幼兒STEM知識和技能的關(guān)鍵，這種教學方式能夠保證STEM學習的系統(tǒng)性，為幼兒提供探索的經(jīng)驗和能力基礎(chǔ)。當這兩種教學方式得到整合時，我們將其視為基于研究的學習，將自主獲取知識、他人傳授知識兩者結(jié)合起來，促進幼兒更為全面的發(fā)展。

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〔15〕Devtech Research Group at Tufts University.The lifelong kindergarten group at the MIT media lab，and the playful invention compary scratchJr〔EB/OL〕.〔2017-12-31〕.http：//ase.tufts.edu.

Promoting STEM Education： Kindergarten Curriculum Construction in the Age of Artificial Intelligence

Yang Weipeng1， Zhang Dandan2

（1College of Education， The University of Hong Kong， Hong Kong ）

（2The Eighth Kindergarten of Shenzhen， Shenzhen， 518038）

【Abstract】In a coming era of artificial intelligence， our society will inevitably have a deeper integration with science and technology， which requires preschool education to pay close attention to STEM education and reform its traditional curriculum. In terms of the curriculum objectives， systematic attention should be given to the multidimensional goals of early childhood STEM education such as knowledge， operational skills， thinking skills， attitude and complexity. In terms of the curriculum methods， kindergarten should take the individualized and exploratory ways of learning as the main strategy to carry out STEM education activities， highlighting the attractiveness， liveliness and operability of STEM learning. Additionally， the curriculum content should cover areas such as survival system， material system， earth and space system， and technology-life system， with the development of key experiences and systematic materials and activities. At the same time， we should maintain awareness of the environment in which we live and establish an early childhood STEM curriculum which is appropriate for the social and cultural reality of China.

【Keywords】STEM education; kindergarten curriculum; socio-cultural appropriateness