推動STEM教育：人工智能時代下的幼兒園課程建設(shè)

1、推動STE瞰育：人工智能時代下的幼兒園課程建設(shè) STEM是英文表述 Scie nee , Tech no logy , Engin eeri ng and Mathematics的縮略，“ STEM教育”可以被簡單定義為 一套從四個專門的學(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 Scienee Foundation ，NSF，后？碚攵悅 攔?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

2、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 蒙臺梭利的“敏感期”概念也可以用來強調(diào)在幼兒園開展 STEM教育的重要性一一幼兒是最早的技術(shù)使用者，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(xué)習(xí)使用。 因此， 學(xué)前教育工作者必須重視幼

3、兒的 STEM學(xué)習(xí)潛能，必須變革已有 的幼兒園課程實踐，以應(yīng)對時代要求和未來挑戰(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)進行，包括知識理解、技能、學(xué)習(xí)品質(zhì)以及感 受。2STEM教育實際上是思考包括家長在內(nèi)的幼兒教育者應(yīng) 該如何幫助幼兒進行跨學(xué)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(xué)習(xí)需要幼兒成為經(jīng)驗的中心， 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

4、養(yǎng)目標(biāo)上， 應(yīng)強調(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、

5、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。 3 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(xué)習(xí)的實踐，以維 持他們的興趣。 4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總結(jié)為三個方面，即手動(ha nds on)、腦動(mi nds on )和嘴動(talk it over )。5 麗

6、蓮？凱茨(Lilian Katz)曾經(jīng)論述過以方案教學(xué)法(即主 動的項目探究)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 可能的答案進行預(yù)測，然后收集可以回答問題的數(shù)據(jù)。實際上， 方案教學(xué)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(yīng)以支持、引導(dǎo)并鼓勵幼兒的個別化、 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)

7、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 中當(dāng)一名“小小科學(xué)家”“小小發(fā)明家”，獲得對科學(xué)一一技 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 實施的評價依據(jù)。STEM教育與兒童的個別化、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(xué)習(xí)品質(zhì)?；谝?有文獻及長期的實踐經(jīng)驗，我們認(rèn)為，幼兒個別化、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

8、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， 以問題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí) 方式也促進了教師對教學(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）

9、開展平衡預(yù)設(shè)與生成的項目活動 探究性學(xué)習(xí)不等于放棄教學(xué)計劃， 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)的計劃。 7然而，如果教師只按照 預(yù)設(shè)機械地開展學(xué)習(xí)活動， 則難以實現(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) 幼兒進行探究。8在平衡預(yù)設(shè)與生成時，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)計實驗或制訂計劃 實施實驗或提出目標(biāo)得出結(jié)論或檢驗?zāi)繕?biāo)展示分享深 化和延伸。 9在實際教學(xué)中，這個過程可能因為問題的調(diào)整 而需要

10、反復(fù)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(zhǔn)備和預(yù)設(shè)，并為幼兒提供適宜的引 導(dǎo)、反饋、強化等，提升兒童個別化、探究性學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)不等于獨自完成學(xué)習(xí)或一對一進行教學(xué)。 個別化 學(xué)習(xí)強調(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(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。10而在主題性的合作？W習(xí)中，教師應(yīng)該通

11、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。 11 （四）習(xí)得認(rèn)知性、操作性的有效經(jīng)驗及策略 在36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(xué)習(xí)品質(zhì)要充分尊重和保護幼兒的好奇 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，又鼓勵他們表達與 溝通。

12、在幼兒的個別化、探究性學(xué)習(xí)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(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)驗應(yīng)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(xué)習(xí)時，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(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， 而且是蘊含其中的概 念，包括“聲音”“波浪”“空氣”“

13、振動”，等等。同時，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、 表達和分享。 12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，從而遷移已有經(jīng)驗，獲取新的經(jīng)驗，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、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)實現(xiàn)和工程之中

14、， 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，進而對 STEM教育的內(nèi)容進行細化。 在實際教學(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、安全防護等主題；二是“物質(zhì)系統(tǒng)”，包含物體、物體 的運動、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，

15、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。 15 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，我