STEM教育
——美國(guó)幼教界的一個(gè)新動(dòng)向

美國(guó)哈佛大學(xué)教育研究生院　郝和平

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STEM教育
——美國(guó)幼教界的一個(gè)新動(dòng)向

美國(guó)哈佛大學(xué)教育研究生院郝和平

STEM由科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineer）、數(shù)學(xué)（Mathematics）這四個(gè)學(xué)科的英文單詞第一個(gè)字母構(gòu)成。STEM是美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)2001年在其有關(guān)教育方案中提出的，其后美國(guó)在多種政策和法案中提到STEM。2006年美國(guó)總統(tǒng)的國(guó)情咨文中提出培養(yǎng)具有STEM素養(yǎng)的人。2007年，美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)法案，在三個(gè)財(cái)政年度內(nèi)為STEM研究和教育計(jì)劃投資433億美元。同年10月，美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)發(fā)布報(bào)告，明確要求對(duì)學(xué)生開(kāi)展STEM教育。在奧巴馬總統(tǒng)執(zhí)政期間，對(duì)STEM的關(guān)注與投入達(dá)到新的階段，從聯(lián)邦政府到州政府都制定了對(duì)STEM重點(diǎn)學(xué)校和STEM科研項(xiàng)目的投入規(guī)劃。STEM之所以在美國(guó)引起普遍的關(guān)注，一方面因?yàn)楝F(xiàn)代社會(huì)對(duì)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)方面的需求不斷增長(zhǎng)，另一方面因?yàn)樵趪?guó)際上獲得科學(xué)與工程學(xué)位的人數(shù)美國(guó)排名僅第20位（Kueuzi，2008），這對(duì)于保證美國(guó)在科技與經(jīng)濟(jì)上的領(lǐng)先地位構(gòu)成了挑戰(zhàn)。加強(qiáng)STEM教育成為美國(guó)教育界的共識(shí)，并受到美國(guó)政府的大力支持。

近年來(lái)隨著中小學(xué)STEM教育的深入開(kāi)展，美國(guó)幼兒教育界也在關(guān)注STEM教育。在2015年美國(guó)幼兒教育年會(huì)（NAEYC）上，STEM成為一個(gè)熱點(diǎn)，是許多分會(huì)場(chǎng)報(bào)告的主題，有數(shù)十篇相關(guān)論文在這次年會(huì)上交流。

辛辛那提大學(xué)莫牧教授對(duì)如何在幼兒園實(shí)施STEM教育有比較深入的研究，她在2013年出版《早期教育中的STEM教學(xué)》（Teaching STEM In The Early Years）一書(shū)中總結(jié)了當(dāng)前美國(guó)在早期科學(xué)和數(shù)學(xué)教育四個(gè)關(guān)鍵的教育實(shí)踐，并把它們作為在幼兒教育階段進(jìn)行STEM教育的理論指導(dǎo)。這四個(gè)教育實(shí)踐分別是有目的的教育、為理解而教、鼓勵(lì)探究和提供真實(shí)生活。

有目的的教育。它意味著教師在頭腦中仔細(xì)計(jì)劃教學(xué)活動(dòng)，讓幼兒獲得有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)。有目的的教育要求教師在設(shè)計(jì)課程和環(huán)境的時(shí)候把對(duì)幼兒可能的影響事先想好，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中注意抓住每個(gè)機(jī)會(huì)。教師需要理解每個(gè)課程領(lǐng)域幼兒的學(xué)習(xí)與發(fā)展軌跡，及其發(fā)展上的個(gè)別差異。教師也可以介入幼兒和材料的互動(dòng)，來(lái)組織每個(gè)幼兒的學(xué)習(xí)。例如，幼兒教師在科學(xué)區(qū)介紹不同大小和種類的松果，希望幼兒能探索松果的相似和不同之處。在活動(dòng)中，教師注意到一位幼兒把大的松果放一堆，把小的松果放另一堆。根據(jù)這位幼兒的興趣，教師指導(dǎo)他把6個(gè)松果按長(zhǎng)度排隊(duì)。而另外兩位幼兒在這方面已有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，教師就讓他們用量具來(lái)量松果，并在紙上記下測(cè)量的結(jié)果。在這個(gè)例子中，有目的的教育體現(xiàn)在三個(gè)方面，首先教師知道測(cè)量是活動(dòng)的目標(biāo)之一，其次他知道測(cè)量概念的發(fā)展軌跡，及班里幼兒的發(fā)展階段，其三他考慮到對(duì)不同的幼兒提供適合他們的活動(dòng)。

為理解而教。這是哈佛大學(xué)教育研究生院提出的一個(gè)教育模式：理解意味著把學(xué)習(xí)到的知識(shí)靈活加以應(yīng)用的能力。美國(guó)全國(guó)數(shù)學(xué)教師協(xié)會(huì)發(fā)布的學(xué)校數(shù)學(xué)教學(xué)的原則和標(biāo)準(zhǔn)中提出，數(shù)學(xué)教師必須理解學(xué)生所知道的，學(xué)生需要知道的，及怎樣支持學(xué)生的學(xué)習(xí)。這些原則對(duì)學(xué)前到高中一樣適用。不管在什么年齡，學(xué)生都是利用已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)建構(gòu)新的知識(shí)。對(duì)數(shù)學(xué)概念的理解非常關(guān)鍵，因?yàn)閷W(xué)生可以用數(shù)學(xué)知識(shí)解決新問(wèn)題?？茖W(xué)教育也是在理解概念的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)，而不是死記。在教數(shù)學(xué)和科學(xué)時(shí)，教師應(yīng)該鼓勵(lì)幼兒通過(guò)自己思考解決問(wèn)題，而不是提供答案。這樣可以讓幼兒用已有的知識(shí)，加深對(duì)概念的理解。如一次切蘋(píng)果的活動(dòng)中，幼兒發(fā)現(xiàn)里面有籽，有個(gè)幼兒數(shù)了一下，發(fā)現(xiàn)有9顆籽，就認(rèn)為每個(gè)蘋(píng)果都有9顆籽。第二次切蘋(píng)果的時(shí)候，教師提醒他再數(shù)一數(shù)。這次他發(fā)現(xiàn)只有8顆籽，教師就把第一個(gè)蘋(píng)果里的籽拿出來(lái)，讓他想想有什么辦法知道兩個(gè)蘋(píng)果的籽是不是一樣多。這位幼兒把第一個(gè)蘋(píng)果的籽排成一排，然后把新蘋(píng)果中的籽與它們一個(gè)個(gè)對(duì)應(yīng)排列，第一個(gè)蘋(píng)果的籽多了一顆。這樣他就不再堅(jiān)持自己原來(lái)的看法。在這個(gè)例子中，幼兒應(yīng)用了一種他可以理解的方法來(lái)解決問(wèn)題。如果教師簡(jiǎn)單地同意他原先的看法，這個(gè)幼兒就沒(méi)有機(jī)會(huì)建立符合自己理解水平的知識(shí)。

鼓勵(lì)探究。美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中提出探究應(yīng)該是科學(xué)教育的重點(diǎn)。這意味著教師在提出學(xué)習(xí)內(nèi)容的要求后，應(yīng)該注重幼兒掌握相應(yīng)學(xué)習(xí)內(nèi)容的過(guò)程，向幼兒提出問(wèn)題，鼓勵(lì)他們探究，讓他們?cè)囼?yàn)，并在尋找問(wèn)題的答案時(shí)提供支持。莫牧教授主張，在STEM教育中鼓勵(lì)幼兒探究是一個(gè)基本的原則。如幼兒在操作材料時(shí)，有很多形成關(guān)系概念的機(jī)會(huì)，他們會(huì)把物體按類別分類，把大動(dòng)物放到一個(gè)地方，小動(dòng)物放到另一個(gè)地方。然后，他們開(kāi)始比較，大動(dòng)物多還是小動(dòng)物多？每個(gè)大動(dòng)物都可以有個(gè)小動(dòng)物陪嗎？它們能從大到小排隊(duì)嗎？所有這些問(wèn)題都應(yīng)該得到鼓勵(lì)和支持。他們的探究將導(dǎo)致數(shù)學(xué)關(guān)系的建立。教師應(yīng)該激勵(lì)他們進(jìn)一步探究，如問(wèn)這些動(dòng)物都能放到卡車?yán)飭?？要裝這些動(dòng)物，需要多少輛卡車？有目的的探究可以讓幼兒進(jìn)行STEM方面的思考。

提供真實(shí)生活。當(dāng)學(xué)習(xí)的內(nèi)容與生活相聯(lián)系時(shí)，幼兒的學(xué)習(xí)最有效。莫牧教授認(rèn)為，在學(xué)科學(xué)時(shí)，幼兒最好運(yùn)用實(shí)際材料進(jìn)行探索。這個(gè)年齡的幼兒往往還不能區(qū)分現(xiàn)實(shí)和想象。通過(guò)觀察玻璃缸里的金魚(yú)，幼兒就會(huì)發(fā)現(xiàn)金魚(yú)并不像有些故事書(shū)里說(shuō)的那樣；同樣，動(dòng)物角的小兔子也不穿金扣子大衣。有關(guān)實(shí)際植物和動(dòng)物的經(jīng)驗(yàn)可以激發(fā)幼兒對(duì)真實(shí)和想象的區(qū)別的討論。同樣，學(xué)物理，幼兒也需要和真實(shí)的材料接觸、試驗(yàn)，并觀察結(jié)果。這可以幫助幼兒樹(shù)立對(duì)科學(xué)的正確態(tài)度和認(rèn)識(shí)。

在幼兒教育中存在很多STEM教育的機(jī)會(huì)，關(guān)鍵在于教師是否具有STEM教育的意識(shí)和方法。科學(xué)和數(shù)學(xué)是幼兒教師都比較熟悉的內(nèi)容，但很多教師不會(huì)抓住機(jī)會(huì)把它們?nèi)谌肫綍r(shí)教學(xué)活動(dòng)中。比如，幼兒喜歡玩水，喜歡用水沖輪子轉(zhuǎn)動(dòng)。但是他們不會(huì)考慮澆在輪子上的水量和輪子轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，如果教師有STEM的意識(shí)，就可以提問(wèn)：“你怎么樣能使輪子轉(zhuǎn)得慢一點(diǎn)？”把幼兒的注意力引導(dǎo)到水的勢(shì)能（力量）對(duì)輪子的作用上。這些問(wèn)題有助于幼兒產(chǎn)生對(duì)科學(xué)的興趣。

盡管數(shù)學(xué)是幼兒教育課程中很關(guān)鍵的組成部分，但很多教師和幼兒一起數(shù)東西，讀數(shù)的時(shí)候，常常不進(jìn)行數(shù)學(xué)討論。比如，Wendy和Jason在吃點(diǎn)心的時(shí)候發(fā)生爭(zhēng)論，Jason認(rèn)為Wendy的葡萄比他多。老師說(shuō)：“我給你們每個(gè)人5顆葡萄，你們的葡萄是一樣的?！边@個(gè)回答錯(cuò)失了與幼兒進(jìn)行數(shù)學(xué)對(duì)話和讓他們數(shù)學(xué)思考的機(jī)會(huì)。教師應(yīng)該問(wèn)Jason為什么認(rèn)為Wendy的葡萄多?？赡躂ason的葡萄是堆積在一起，而Wendy的葡萄是鋪開(kāi)的，所以看起來(lái)Wendy的葡萄多。如果教師問(wèn)Wendy和Jason怎么知道誰(shuí)的葡萄多，幼兒就會(huì)進(jìn)一步思考來(lái)解決問(wèn)題。如他們可能把葡萄一個(gè)對(duì)一個(gè)排起來(lái)，或者自己數(shù)一數(shù)。不管哪種方法，幼兒都有機(jī)會(huì)來(lái)解決數(shù)學(xué)的問(wèn)題。有時(shí)候教師不想把任務(wù)交給幼兒，是因?yàn)榕掠變旱贸鲥e(cuò)誤的結(jié)論。如果他們真的得出結(jié)論說(shuō)Wendy的葡萄更多，這個(gè)時(shí)候，教師可以給予更多的支持，比如說(shuō)，“你們?cè)诒P(pán)子上把葡萄一個(gè)對(duì)一個(gè)排起來(lái)，再看看誰(shuí)的多?！笨梢?jiàn)具有STEM意識(shí)就會(huì)抓住激發(fā)數(shù)學(xué)思考的機(jī)會(huì)，通過(guò)討論幫助幼兒認(rèn)識(shí)并改正自己的錯(cuò)誤。

數(shù)學(xué)可以加強(qiáng)科學(xué)課程，科學(xué)也有助于數(shù)學(xué)課程。很多教師安排在科學(xué)活動(dòng)中運(yùn)用量化的思考來(lái)支持幼兒數(shù)學(xué)概念的建立。在教師的幫助下，幼兒可以通過(guò)數(shù)年輪知道樹(shù)的年齡，思考裝載多少小石子可以把一只小船壓沉。在準(zhǔn)備科學(xué)活動(dòng)時(shí)，要同時(shí)意識(shí)到數(shù)學(xué)的內(nèi)容，把它也作為課程的重點(diǎn)，這樣，科學(xué)和數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)效果都能得到提高，幼兒也漸漸理解兩個(gè)學(xué)科間的自然聯(lián)系。

工程能夠和幼兒探索的很多概念聯(lián)系起來(lái)。如教師可以讓幼兒把搭積木與建筑師的工作聯(lián)系起來(lái)，在周圍街區(qū)走一圈可能會(huì)激發(fā)幼兒把某個(gè)特別的結(jié)構(gòu)納入到他搭的積木中。如果一個(gè)幼兒試圖在沙臺(tái)上搭房子，但總是倒下來(lái)，教師應(yīng)該抓住這個(gè)探索建筑材料不同特點(diǎn)的好機(jī)會(huì)，讓他嘗試采用不同材料搭建。

在科學(xué)活動(dòng)中幼兒需要使用工具來(lái)觀察、試驗(yàn)、測(cè)量，這就涉及到技術(shù)。放大鏡和鏡子結(jié)合在一起可以讓幼兒觀察昆蟲(chóng)，顯微鏡連到電腦上可以更方便地觀察物體的細(xì)節(jié)。其他工具如鉗、吸管、泵、篩、漏斗，都是做科學(xué)試驗(yàn)要用到的。所以，技術(shù)不僅可以增加幼兒觀察試驗(yàn)的機(jī)會(huì)，而且幼兒研究技術(shù)本身也可增加對(duì)科學(xué)的理解。

STEM教育的核心是整合，把科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)整合起來(lái)，符合幼兒的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，并且可以獲得很好的效果。