美國早期STEM 教育實施與啟示

馬亞玲，潘晨珺，薛李納

(1.青海師范大學(xué) 教育學(xué)院，青海 西寧 810016；2.青海省高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院，青海 樂都 810799；3.鄭州科技學(xué)院，河南 鄭州 450100)

當(dāng)前，科技創(chuàng)新成為經(jīng)濟全球化發(fā)展的內(nèi)驅(qū)力，各國將科技創(chuàng)新人才的培養(yǎng)視為教育的重要內(nèi)容，在經(jīng)濟發(fā)展的驅(qū)動下，美國開始實施SIEM教育，在實踐中，其產(chǎn)生的積極影響也引起了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。

一、美國早期STEM 教育實施

源于美國NSF即美國國家科學(xué)基金會的STEM是科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)、數(shù)學(xué)(Mathematics)的縮略詞，STEM教育是指NSF在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)學(xué)科中的相關(guān)教育項目。近年來，STEM 教育在美國成了關(guān)注的焦點，從美國國家教育數(shù)據(jù)研究中心2009年公布的國際數(shù)學(xué)與科學(xué)研究趨勢中顯示，美國學(xué)生在數(shù)學(xué)和科學(xué)方面落后于很多發(fā)達國家的同齡人。這種學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與美國大國地位不相符合的現(xiàn)實，引起了美國政府的憂慮。美國專家們在對兒童早期數(shù)學(xué)興趣研究(Clements and Sarama，2007)和科學(xué)學(xué)習(xí)能力的研究(Moomaw and Davis，2010)中指出在早期兒童發(fā)展對數(shù)學(xué)、科學(xué)的興趣和兒童對自身的有效感覺，是兒童早期學(xué)習(xí)的重要支持。

(一)美國早期兒童STEM政策支持

自STEM教育實施以來，美國政府對“STEM”教育逐漸加大關(guān)注及投入。美國參議院和眾議院把對“STEM”教育的政策和資金支持寫入了《美國創(chuàng)造機會以有意義地促進技術(shù)、教育和科學(xué)之卓越法》，美國國家科學(xué)院研究委員會與美國州長協(xié)會不間斷地出臺具體行動策略的指導(dǎo)文件，“STEM”教育成為美國當(dāng)前基礎(chǔ)教育改革的重中之重。《科學(xué)，技術(shù)，工程和數(shù)學(xué)：全球領(lǐng)導(dǎo)力教育》(Science，Technology，EngineeringandMath：EducationforGlobalLeadership)[1]指出，美國在很大程度上通過其科學(xué)家、工程師和創(chuàng)新者的天才和辛勤工作發(fā)展成為全球領(lǐng)導(dǎo)者，但由于美國的年輕人沒有足夠的機會獲得優(yōu)質(zhì)的STEM學(xué)習(xí)機會，而且很少有學(xué)生認為這些學(xué)科是他們職業(yè)生涯的跳板。因此，奧巴馬總統(tǒng)明確提出了STEM教育的優(yōu)先事項：十年內(nèi)，美國學(xué)生必須“從科學(xué)和數(shù)學(xué)的中間位置走向最高層”。奧巴馬政府也在努力實現(xiàn)各地之間公平的目標(biāo)，公平分配優(yōu)質(zhì)的STEM學(xué)習(xí)機會和才華橫溢的教師以確保所有學(xué)生都有機會學(xué)習(xí)并受到科學(xué)、技術(shù)和數(shù)學(xué)的啟發(fā)，有機會充分發(fā)揮潛力。同時成立專門的STEM教育機構(gòu)，增加聯(lián)邦投資，在五年中影響以下領(lǐng)域：(1)改進學(xué)前教育至12年級的STEM教學(xué)；(2)增加并維持公眾和青年與STEM的接觸；(3)提高本科生的STEM經(jīng)驗；(4)在STEM領(lǐng)域創(chuàng)建更具代表性的服務(wù)團體；(5)為明天的STEM勞動力設(shè)計研究生教育。促進在全國范圍內(nèi)傳播和采用有效的STEM教學(xué)實踐；促進STEM教育體驗，優(yōu)先考慮實踐學(xué)習(xí)，以提高學(xué)生的參與度和成就感。

2016年9月美國教育部發(fā)布《STEM2026：STEM教育中的創(chuàng)新愿景》(STEM2026：AvisionforInnovationInSTEMEducation)[2]，要求各州政府、教育部門、社會機構(gòu)等加大對STEM的財政撥款和研究資助，倡導(dǎo)各相關(guān)機構(gòu)能夠提供更多如電視節(jié)目、APP等學(xué)習(xí)STEM的資源，促進STEM教育發(fā)展。2017年1月美國早期兒童STEM工作組(The Early Childhood STEM Working Group)[3]出臺《早期STEM教育不容小覷：為所有幼兒提供高質(zhì)量STEM學(xué)習(xí)經(jīng)驗》(Early STEM Matters：Providing High-Quality Experiences for All Young Learners)研究報告，此報告詳細闡述了開展早期STEM教育應(yīng)遵循的四個指導(dǎo)原則，厘清了早期STEM教育應(yīng)設(shè)法避開的認識誤區(qū)，并且指出了開展早期STEM教育的方向是什么。2017年9月特朗普總統(tǒng)簽署了一份總統(tǒng)備忘錄，要求每年至少撥款2億美元發(fā)展STEM教育和計算機科學(xué)教育。白宮科學(xué)與技術(shù)政策辦公室于2018年6月邀請各州在STEM教育方面具有杰出貢獻及引領(lǐng)STEM教育發(fā)展的人士進行了討論，會議指出了四個美國STEM教育的最新努力方向：第一，在教育和工作之間建立更牢固的聯(lián)系；第二，專注于創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)；第三，將計算機科學(xué)整合到STEM教育中；第四，制定改善所有美國人STEM素養(yǎng)的計劃，務(wù)必保證今天從進入幼兒園到退休的所有學(xué)習(xí)者，都可以享受到質(zhì)量高的STEM和計算機科學(xué)教育。該會議還發(fā)布了《2018年白宮、州、聯(lián)邦STEM教育峰會綜述》(SummaryofThe2018WhiteHouseState-FederalSTEMEducationSummit)[4]。2018年11月8日美國教育部宣布，它不僅履行了特朗普總統(tǒng)關(guān)于在高質(zhì)量科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)(STEM)，包括計算機科學(xué)、教育方面投資2億美元的指令，而且超過了這一指令的要求?？偟膩碚f，美國在2018年投入了2.79億美元發(fā)展STEM教育。美國教育部長貝齊·德沃斯(Betsy DeVos)說：“所有學(xué)生都有機會獲得高質(zhì)量的STEM教育是很重要的。這些財政投入以及本屆政府對STEM的重視程度提高，將有助于確保學(xué)生在終身教育之旅的早期就接觸到STEM，并將擁有在21世紀(jì)經(jīng)濟中取得成功所需的技能。本屆政府知道，強有力的STEM教育是通往職業(yè)成功的途徑，這就是為什么它致力于確保所有學(xué)生平等地接受強有力的STEM教育。”[5]美國從政府與教育部門層面上更強調(diào)STEM教育與學(xué)生未來發(fā)展及國家經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系，從政府到地方都積極采取措施支持STEM教育的發(fā)展。

二、美國早期兒童STEM 教育的實施

美國STEM 教育自20世紀(jì)80年代開始實施，就在中小學(xué)廣泛實踐，并已在國家經(jīng)濟實力與人才創(chuàng)新等方面有了顯著提高。早期教育是一個新的國家性的責(zé)任。近年來,研究表明兒童都表現(xiàn)出做好了在生命早期進行STEM學(xué)習(xí)的準(zhǔn)備以及認識到許多學(xué)科之間交叉研究的重要性，早期的大腦和技能建立的經(jīng)驗對于兒童的發(fā)展至關(guān)重要，高質(zhì)量的早期STEM教育經(jīng)驗可以支持不同領(lǐng)域知識的增長，執(zhí)行功能和讀寫能力的發(fā)展也會呈現(xiàn)出多樣性。鑒于此，強調(diào)培養(yǎng)學(xué)前兒童的STEM素養(yǎng)已經(jīng)成為美國學(xué)前教育發(fā)展的新趨勢。

(一)早期兒童STEM教育指導(dǎo)原則

為使學(xué)齡前兒童普遍獲得高質(zhì)量、適合發(fā)育的STEM教育，美國早期教育STEM工作小組(The Early Childhood STEM Working Group)，開展了為期兩年的研究，并發(fā)布了題為《早期STEM教育不容小覷：為所有幼兒提供高質(zhì)量STEM學(xué)習(xí)經(jīng)驗》(EarlySTEMMatters：ProvidingHigh-QualityExperiencesforAllYoungLearners)的研究報告，提出了早期STEM教育應(yīng)避免的錯誤，指出了開展早期STEM教育的方向與指導(dǎo)原則[6]：

1.兒童需要成年人來發(fā)展他們的“自然”STEM傾向。盡管幼兒常常表現(xiàn)出對世界的強烈的天生好奇心，也經(jīng)常表現(xiàn)出獨立學(xué)習(xí)的能力，但是他們需要成年人的幫助來培養(yǎng)、引導(dǎo)和建立自己的興趣，以確保充分的早期STEM體驗。

2.表征和溝通是STEM學(xué)習(xí)的核心。STEM教育必須以討論、可視化和其他形式的表達(例如，繪畫、寫作)為特色，以促進學(xué)習(xí)，從而做到重要概念和實踐的概括。

3.成人對STEM的信念和態(tài)度會影響孩子對STEM的信念和態(tài)度。多數(shù)成人認為他們在STEM相關(guān)領(lǐng)域沒有能力或技能，并且可能會避開這些領(lǐng)域甚至在社交場合聲稱這種教育無能的。重要的是通過提高學(xué)習(xí)和做STEM的能力，建立成人和兒童的自我效能來改變這種態(tài)度和信念，尤其是在STEM教育傳統(tǒng)上代表性不足的群體中，例如女性和少數(shù)民族，這樣做將使現(xiàn)在和將來產(chǎn)生更高質(zhì)量的STEM教育。

4.指導(dǎo)原則指出關(guān)于幼兒和STEM教育的總體概念，同時專門用于糾正對兒童早期普遍存在的STEM學(xué)科的各大誤區(qū)。這些原則同時反映了早期兒童教育STEM教育中被忽視或遺忘的最佳做法。

(二)早期兒童STEM課程標(biāo)準(zhǔn)框架——以馬薩諸塞州為例

馬薩諸塞州中小學(xué)教育部在國家與教育工作者密切合作的基礎(chǔ)上，設(shè)置了專門的闡明數(shù)學(xué)、科學(xué)和技術(shù)/工程(STE)以及數(shù)字素養(yǎng)和計算機科學(xué)(DLCS)的高質(zhì)量學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)和專門的STEM辦公室，對中小學(xué)STEM教育進行支持，建立了學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)和課程框架。

2017年6月馬薩諸塞州中小學(xué)教育部發(fā)布了《2017年馬薩諸塞州數(shù)學(xué)課程框架》[7]，反映了審查小組、公眾意見和內(nèi)容顧問所得知的對之前框架的改進；其中詳盡地表述了學(xué)生應(yīng)該知道的和能夠在每個年級做什么，馬薩諸塞州課程體系的重點學(xué)科是數(shù)學(xué)，因此在《州立共同核心標(biāo)準(zhǔn)》(CCSS)的基礎(chǔ)上，馬薩諸塞州中小學(xué)教育部開發(fā)了數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)。由于數(shù)學(xué)是美國STEM教育的重要部分，因此馬薩諸塞州在開發(fā)過程中詳細考慮到了從學(xué)前階段到K—12階段應(yīng)具備的知識與能力。借鑒了馬薩諸塞州之前最好的標(biāo)準(zhǔn)，同時顯現(xiàn)出聯(lián)邦數(shù)百名K—12和高等教育教師的共同努力，STEM教育的學(xué)前階段仍強調(diào)跨學(xué)科的內(nèi)涵，2017年標(biāo)準(zhǔn)不僅對數(shù)學(xué)進行修訂，對早期教育階段馬薩諸塞州的科學(xué)與技術(shù)、工程標(biāo)準(zhǔn)分別做了表述。

PK級2017年數(shù)學(xué)課程框架與2010年版本修訂細節(jié)

PK級2017年數(shù)學(xué)課程框架中更加關(guān)注“識別數(shù)字”、對“零”的認識等數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的基礎(chǔ)和代數(shù)思維。

2016年4月，馬薩諸塞州中小學(xué)教育部發(fā)布了《2016年馬薩諸塞州科學(xué)和技術(shù)/工程課程標(biāo)準(zhǔn)》(簡稱2016年STE標(biāo)準(zhǔn))，2016年的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)科學(xué)和工程的現(xiàn)實，不僅保留了之前的STE標(biāo)準(zhǔn)的大部分內(nèi)容，而且更新了反映該領(lǐng)域新的發(fā)現(xiàn)，Pre-K科學(xué)和技術(shù)/工程課程標(biāo)準(zhǔn)(簡稱Pre-KSTE標(biāo)準(zhǔn))是基于下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)(NGSS)。Pre-KSTE標(biāo)準(zhǔn)是針對9個月至5歲學(xué)齡前幼兒的最高質(zhì)量的幼兒早期學(xué)習(xí)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，為幼兒的健康成長提供了諸多領(lǐng)域的期望，為幼兒從出生到幼兒園的早期教育的連續(xù)性發(fā)展提供支持。同時，這些早期學(xué)習(xí)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)為社區(qū)和家庭以及非正式和正式環(huán)境中的幼兒的學(xué)習(xí)和成長機會奠定了基礎(chǔ)。STE標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計包括三個相互關(guān)聯(lián)的組成部分：對學(xué)科核心思想的概念性理解、科學(xué)和工程實踐，以及在自然和設(shè)計世界中的應(yīng)用。

(三)早期兒童STEM活動設(shè)計

一個綜合的STEM課程是圍繞科學(xué)探索的，要鼓勵兒童去提問，進行探索，形成推論。教師通過提供有趣的，可以激發(fā)兒童在原有知識基礎(chǔ)上的課程材料來支持兒童的科學(xué)探索。教師在課程實施過程中與兒童的互動與對話，可以擴大兒童的科學(xué)探索，科學(xué)探索由預(yù)測、觀察、實踐、比較、測量、推斷和交流組成，兒童可以對以往的經(jīng)驗形成指導(dǎo)科學(xué)探索的想法和期望，通過仔細觀察物體的特征，創(chuàng)造一個環(huán)境來調(diào)查或操作物體，獲得知識，通過對觀察和實踐對象的比較，進一步明確知識，形成一種方法去比較和量化物體特征屬性，根據(jù)反復(fù)地觀察和實驗形成一種假設(shè)，通過談話、繪畫或重現(xiàn)情境來分享探索中獲得的知識。就“樹”的主題為例，從兒童對操場樹上開的花的顏色變化的疑問，引起一個項目主題，開始了與生命科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的科學(xué)研究之旅。作為他們想要在教室里建一個栩栩如生的樹的模型愿望的一部分，兒童遇到的問題，導(dǎo)致他們發(fā)現(xiàn)了真正樹木的組成部分。首先，他們意識到樹木需要根來作為支撐，后來發(fā)現(xiàn)樹木有堅固的內(nèi)核。在此過程中，孩子們是通過解決現(xiàn)實生活中的問題來發(fā)展這些概念的，他們將這些內(nèi)容內(nèi)化為自己的知識。雖然這個活動中樹的組成、樹木隨時間的變化，蜘蛛與蜘蛛網(wǎng)屬于生命科學(xué)領(lǐng)域，但是其中樹葉圖案和對稱，樹周長的測量包含著數(shù)學(xué)領(lǐng)域的內(nèi)容，制造樹木模型時工具的使用，數(shù)碼攝像、幻燈、投影儀的使用屬于技術(shù)，制造樹木模型時穩(wěn)定和平衡的結(jié)構(gòu)概念又是工程領(lǐng)域設(shè)計的內(nèi)容與知識。

《Teaching STEM in the Early Year-Activities for Integrating Science，Technology，Engineering，and Mathematics》中提出，兒童可以通過在STEM學(xué)習(xí)中心尋找材料，并在整個課程包括戶外調(diào)查材料、參與科學(xué)探究。此外，STEM學(xué)習(xí)可以作為一個課程計劃的主要組成部分，也是實地考察的重點，簡單調(diào)整常規(guī)的課堂活動也可以形成STEM學(xué)習(xí)成果。

1.創(chuàng)建STEM學(xué)習(xí)中心

教師在原有科學(xué)區(qū)域的基礎(chǔ)上創(chuàng)建，建立在兒童興趣之上，加入數(shù)學(xué)中的測量工具或數(shù)據(jù)分析圖表，技術(shù)方面為兒童提供多種工具，使兒童利用工具，包括電子技術(shù)和攝像機，這些不僅可以體現(xiàn)在兒童STEM活動的過程中，并且可以讓兒童反復(fù)觀看和分析實踐活動。

2.教室中的STEM探索

科學(xué)和數(shù)學(xué)根植于課堂的各個領(lǐng)域，教師應(yīng)該在一天中充分合理地利用這些學(xué)習(xí)機會豐富兒童經(jīng)驗，通過各種工具把兒童引向簡單的機械方面的活動。如在烹飪中，兒童會對冷熱溫度引起的不同材料的變化、材料使用時的測量和量化產(chǎn)生興趣。在積木區(qū)，兒童可以探索簡單的機器，如斜坡和滑輪。同時，他們從事與工程有關(guān)的項目可以研究天然建筑材料，比如各種剛性、軟性和半剛性的材料，同時積木區(qū)的游戲和幾何及測量概念的應(yīng)用密切相關(guān)，此外在感官區(qū)兒童可以比較液體和干燥材料，可以實驗空氣和水的壓力，通過藝術(shù)活動可以觀察材料的性能、創(chuàng)造圖案，并參與探索包括地球科學(xué)、物理和生命科學(xué)。最后通過音樂，兒童可以創(chuàng)造圖案探索樂器的物理性質(zhì)。

3.室外的STEM

戶外的場地為STEM教育提供了室內(nèi)無法提供的兒童探索機會，兒童可以觀察樹蔭、泡泡和昆蟲、鳥類等多種生物。戶外場地可以讓兒童在更大范圍內(nèi)探索，簡單機器、滑輪可以被用于運輸材料到更遠的地方，斜坡開展全身探索活動。戶外植物活動的持續(xù)時間通常比室內(nèi)要長，而且他們可以與自然光和天氣相聯(lián)系。

4.將STEM整合到教師的項目活動中

許多幼兒園的教育逐漸開始趨向于項目活動。項目主題的引入主要是在于教師對兒童興趣的感知，或者兒童共用感興趣的一個問題。項目的重點在于調(diào)查，通常會有一個中心的問題，兒童通過調(diào)查來回答這個問題，而教師通過調(diào)解討論、提供需要的材料、介紹新的但又有聯(lián)系的經(jīng)驗和學(xué)習(xí)文件，來支持和指導(dǎo)兒童回答這個問題。在項目過程中，科學(xué)幾乎總是被涉及，但數(shù)學(xué)也是一個很重要的維度，有時一個項目在圍繞一個科學(xué)領(lǐng)域進行，也有看起來和科學(xué)無關(guān)，比如戲劇的表演，雖然他的重點看起來不是科學(xué)，但是在準(zhǔn)備過程中可能需要背景和道具的設(shè)計，當(dāng)兒童選擇材料并制作道具時，他們會遇到平衡和材料性能的相關(guān)科學(xué)和技術(shù)問題，可能還需要在設(shè)計服裝和舞蹈背景時測量，因此教師可以利用教師的項目活動來可得數(shù)學(xué)、科學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域的技能。

5.靈活的STEM活動

在幼兒園的一日活動中，老師會將課程和教學(xué)與標(biāo)準(zhǔn)綱要中的一些內(nèi)容，融入一日活動中，然而STEM學(xué)科的許多新學(xué)習(xí)機會沒有得到充分重視，在日?；顒又锌梢酝ㄟ^輕微改變或集中精力，調(diào)節(jié)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，來豐富科學(xué)數(shù)學(xué)和技術(shù)方面的經(jīng)驗。

6.實地考察

實地考察可靈活地為兒童提供參觀他們以前沒有經(jīng)歷過的環(huán)境，或提供更充分的探索他們社區(qū)的活動。一些實地考察已經(jīng)有了科學(xué)內(nèi)容，比如動物園、農(nóng)場公園，兒童的學(xué)習(xí)可以通過在經(jīng)驗中加入數(shù)學(xué)、技術(shù)、工程，使學(xué)習(xí)內(nèi)容更加豐富。有些實地考察，比如說散步可能一開始并不是以STEM為導(dǎo)向的，當(dāng)有了適當(dāng)?shù)挠媱潱涂梢酝ㄟ^教師鼓勵他們進行密切的科學(xué)調(diào)查，比如觀察和記錄社區(qū)的植物和動物，或者兒童可以專注于各種建筑物的設(shè)計和結(jié)構(gòu)，將兒童和他們周圍的科學(xué)工程數(shù)學(xué)技術(shù)聯(lián)系起來。STEM教育的活動設(shè)計是教師在原有科學(xué)活動的基礎(chǔ)上，更新學(xué)科的課程目標(biāo)和學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)，可以幫助兒童理解數(shù)學(xué)科學(xué)，將工程技術(shù)融入兒童的生活中，使每個領(lǐng)域的學(xué)習(xí)相互促進。

(四)早期兒童STEM教育實施的對策

美國早期教育STEM工作小組在《STEMStartsEarly》(Elisabeth R.Mcclure等)提出為了能在早期教育中實施有效的STEM教育，將其整合到早期教育中，在綜合考慮兒童所有因素基礎(chǔ)上要多方面推動早期兒童的STEM 教育：

1.通過宣傳和信息傳遞提高幼兒STEM教育的形象和理解。為幼兒提供廣泛的支持，獲得高質(zhì)量的STEM體驗，首先要引發(fā)對此的認識和討論。這反過來將導(dǎo)致主要利益相關(guān)者(包括家長、教師、行政人員和政策制定者)對幼兒園的高質(zhì)量STEM的需求。

2.改進為幼兒教師提供的職前和在職STEM相關(guān)培訓(xùn)和支持。幼兒教師需要在內(nèi)容和教學(xué)方面做好充分準(zhǔn)備，以便讓所有孩子都能在幼兒園獲得高質(zhì)量的STEM體驗。在逐漸改進早期兒童計劃的同時，不斷改變教師資格認證要求，包括STEM學(xué)科的準(zhǔn)備和持續(xù)支持。

3.建立倡議、資源和支持，促進父母和家庭參與幼兒的STEM教育。孩子在家中STEM的早期經(jīng)歷以及在孩子幼兒期創(chuàng)造高質(zhì)量STEM教育的需求方面，家長發(fā)揮著重要作用。父母往往在支持兒童早期STEM教育的知識或信心方面存在不足。這需要提供強有力的支持，圍繞STEM建立成人和兒童的自我效能，激發(fā)各個家庭積極參與STEM，積極傳達STEM經(jīng)驗在幼兒期的重要價值，使家庭在其子女學(xué)校中進行高質(zhì)量的STEM教育能夠產(chǎn)生期望并積極倡導(dǎo)。

4.為從業(yè)者提供高質(zhì)量的早期STEM資源和實施指南。幼兒教育工作者經(jīng)常無法獲得高質(zhì)量的STEM教育資源，缺乏有關(guān)STEM資源質(zhì)量的指導(dǎo)，并且缺乏對有效利用現(xiàn)有資源的支持。教育工作者需要具有什么能構(gòu)成高質(zhì)量STEM資源的清晰簡明的信息，他們需要訪問和支持實施現(xiàn)有的和新開發(fā)的高質(zhì)量資源。

5.確保早期學(xué)習(xí)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，明確解決STEM學(xué)科并符合K-12標(biāo)準(zhǔn)。目前，國家級早期學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)和指南在對STEM學(xué)科的認可方面仍存在不同，這些學(xué)科是幼兒學(xué)習(xí)的重點領(lǐng)域，也是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)中K-12標(biāo)準(zhǔn)的一致性。標(biāo)準(zhǔn)和指南會影響教師和校長對最年幼學(xué)生的優(yōu)先考慮。如果STEM在早期學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)中得到認可和重視，它將為學(xué)前教育的這些領(lǐng)域帶來更多的關(guān)注和時間。假如此標(biāo)準(zhǔn)與K-12標(biāo)準(zhǔn)完全一致，則會增加兒童學(xué)前教育經(jīng)驗，為兒童在幼兒園及以后做好準(zhǔn)備工作。

6.制定并支持一項研究議程，為早期兒童STEM教育的發(fā)展軌跡，有效資源和最佳實踐提供信息。當(dāng)前，需要一個強有力的研究基礎(chǔ)來指導(dǎo)與兒童早期STEM教育相關(guān)的政策和投資。資助機構(gòu)優(yōu)先考慮的必須是研究，通過不斷研究來彌補目前兒童早期科學(xué)、技術(shù)、工程和教學(xué)知識方面的缺口。這包括支持研究者與從業(yè)者加強交流合作，從而保證高質(zhì)量的研究能夠解決幼兒教室的現(xiàn)實問題，并將研究結(jié)果發(fā)布給需要它的人，即發(fā)布給教師、管理人員、課程開發(fā)人員、專業(yè)發(fā)展提供者和預(yù)先服務(wù)教師教育工作者。可以通過相關(guān)課程、關(guān)于專業(yè)發(fā)展的材料以及從業(yè)者可以用來增強其工作的產(chǎn)品等形式，把研究結(jié)果提供給這些受眾。

三、對我國早期STEM 教育的啟示

當(dāng)前，STEM教育已經(jīng)在我國很多地方實施，如何在兒童早期實施符合我國教育實際的STEM教育，如何將國外教育中有效的教育實施原則、方法本土化，需要研究者思考與實踐。

(一)支持早期兒童科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)

早期STEM教育的實施，其目標(biāo)的描述是一個核心要點，早期兒童STEM教育過程中所要達到的目標(biāo)，應(yīng)該體現(xiàn)國家地方制定的重要文件和方針中，促進兒童發(fā)展的積極內(nèi)容。以STEM教育高位價值來引領(lǐng)早期兒童教育核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，站在“全面發(fā)展”的高度來構(gòu)建本土化的STEM教育體系。

2012年我國教育部頒布的《3-6歲兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展指南》[8](以下簡稱《指南》)是幼兒園課程設(shè)計及評價的基礎(chǔ)，使教育者對兒童學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)目標(biāo)達成了共識，其中科學(xué)部分主要體現(xiàn)以探究為中心的全面的科學(xué)觀，體現(xiàn)兒童科學(xué)探究能力發(fā)展的年齡特點，指出科學(xué)的本質(zhì)在于探究。兒童不僅學(xué)習(xí)科學(xué)知識，也要學(xué)習(xí)科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度。三者緊密結(jié)合、融為一體。就兒童發(fā)展而言，科學(xué)教育要讓學(xué)生參與真實的科學(xué)實踐活動，在實際生活情境中學(xué)習(xí)解決問題的方法。要關(guān)注“大概念”(big idea)和組塊化的知識，從而形成高層次科學(xué)概念、原理、態(tài)度、價值觀等核心要素。同時，兒童對概念的理解是漸進的、分階段的。學(xué)前階段是學(xué)習(xí)進階(learning progression)的起步階段。需關(guān)注早期階段的學(xué)習(xí)進階：如何給幼兒循序漸進的科學(xué)學(xué)習(xí)提供經(jīng)驗？美國馬薩諸塞州頒布的《學(xué)前兒童學(xué)習(xí)經(jīng)驗指南》(GuidelinesforPreschoolLearningExperience)，將兒童的 STEM 素養(yǎng)劃分成六個領(lǐng)域，分別是“探究能力、地球和空間科學(xué)、生命科學(xué)、自然科學(xué)、技術(shù)和工程、數(shù)學(xué)”[9]，每個領(lǐng)域都指出了兒童應(yīng)該能夠達到的發(fā)展指標(biāo)，內(nèi)容涵蓋得更加豐富、具體、可操作性更強，目標(biāo)指向幼兒發(fā)展所需要的能力及核心素養(yǎng)的內(nèi)化。

因此，我們在早期STEM教育實施中，將《指南》中以培養(yǎng)科學(xué)經(jīng)驗和探究能力為目標(biāo)的幼兒園科學(xué)教育與STEM教育目標(biāo)緊密聯(lián)系，系統(tǒng)的有意識的探索兒童發(fā)展的環(huán)境。

(二)發(fā)展教師作為支架的能力與素養(yǎng)

美國專家(Mi-Hwa Park等人，2010)[10]研究表明，教師對STEM教學(xué)的準(zhǔn)備以及他們對STEM重要性的認識，他們在STEM教學(xué)中可能遇到的困難和挑戰(zhàn)，與幼兒水平之間存在正相關(guān)關(guān)系，這一發(fā)現(xiàn)是專業(yè)發(fā)展實踐的必要條件，將加強教師了解幼兒STEM教育的重要性以及他們的知識，他們在STEM教學(xué)中可能遇到的STEM學(xué)科和挑戰(zhàn)。同時研究還表明，對STEM教學(xué)充滿信心的教師也可能遇到這種情況，他們在教室里實際教授STEM會遇到挑戰(zhàn)(Chesloff，2013；DeJarnette，2012)。通過適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)，他們可能會更好地預(yù)測和準(zhǔn)備好迎接這些問題的挑戰(zhàn)。

幼兒園教學(xué)的本真是“對話”與“交流”，互動教學(xué)方式是兒童探究的基礎(chǔ)，在教學(xué)中教師與兒童物理空間的一致，能促使兒童在更自由與平等的空間里，進行科學(xué)探索，獲得科學(xué)知識。傳統(tǒng)的幼兒園教室中教師獨角戲兒童配角的活動組織方式，已不能與兒童教育理念相吻合。因此，為了教師做好準(zhǔn)備，需要做好與STEM相關(guān)聯(lián)的職前培養(yǎng)與職后培訓(xùn)。

首先，早期STEM教師需要擁有作為支架角色的專業(yè)能力與素養(yǎng)，了解兒童認知發(fā)展(皮亞杰)和腦科學(xué)，為早期的大腦和技能發(fā)展建立經(jīng)驗，提高對兒童發(fā)展重要性的了解。建立以兒童認知科學(xué)發(fā)展為基礎(chǔ)的兒童觀和學(xué)習(xí)觀，在兒童不同年齡階段給兒童真正探索體驗的權(quán)利，成為活動的主人。教師作為幼兒園教育中的支架應(yīng)該將STEM教育與領(lǐng)域活動相互融合，并且將STEM編入現(xiàn)有的課程和游戲中。為了使兒童更主動地參與STEM學(xué)習(xí)，需要了解兒童科學(xué)探究能力發(fā)展的年齡特點、兒童習(xí)得知識的特征，設(shè)計STEM活動，通過互助合作、分享建構(gòu)和對話交流等形式，引導(dǎo)幼兒在真實的生活情境中逐漸獲取科學(xué)認知、科學(xué)經(jīng)驗和科學(xué)思維。教師應(yīng)為幼兒提供更大的操作空間以及自由的氛圍，努力營造出較為輕松且有趣味的問題解決氛圍，與兒童一起親身實踐，積極參與兒童可能參與的學(xué)習(xí)環(huán)境和實踐。教師應(yīng)該鼓勵兒童內(nèi)在的好奇心和愉悅感，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)問題發(fā)展軌跡和最佳教學(xué)實踐的敏感性。

其次，在師范生培養(yǎng)中，結(jié)合STEM教育在《幼兒園教師專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》與《幼兒園教育活動綱要》中的五大領(lǐng)域教育要求，結(jié)合STEM教育對教師的要求，綜合未來教師素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生課程和規(guī)劃、評估能力，掌握不同學(xué)科的主題，掌握兒童發(fā)展和學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，并能使用各種非正式和正式的評估方法來衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)和成長，理解發(fā)展差異化，增強學(xué)習(xí)體驗，并改進未來的教學(xué)。

最后，在職教師的培訓(xùn)、職前和在職培訓(xùn)必須是實質(zhì)性的，建立在“真實性”和“反思”需求上的以項目活動為組織形式的培訓(xùn)，教師能從培訓(xùn)中體驗STEM教育項目主題進行的過程，相互關(guān)聯(lián)和不斷進行的培訓(xùn)內(nèi)容必須包含STEM的內(nèi)容，STEM中兒童發(fā)展學(xué)習(xí)進程，以及優(yōu)良的模式和實踐的教學(xué)法，對相關(guān)教師如科學(xué)領(lǐng)域教師進行STEM教育理念培訓(xùn)，教師培訓(xùn)中更多地參與對“教室交響樂”的感受，體驗是教師締造幼兒園教學(xué)活動交響樂的基礎(chǔ)，同時使教師之間建立以培訓(xùn)為起點的STEM教育教師共同體。在實踐教學(xué)中，相互補充，構(gòu)建STEM教育學(xué)習(xí)平臺，優(yōu)化成員知識結(jié)構(gòu)，促進教師專業(yè)發(fā)展。

(三)以項目探索為學(xué)習(xí)形式的早期STEM教育

就目前我國幼兒園教育活動設(shè)計來看，幼兒園科學(xué)領(lǐng)域活動的教育也在進行，包括科學(xué)活動中對物體沉浮的觀察與探究、磁鐵的認識、物體大小、形狀的比較、動植物生長周期的觀察、星球的認識等，工程技術(shù)方面積木的搭建，數(shù)學(xué)中數(shù)學(xué)統(tǒng)計與分類，等等。此類活動的組織對兒童科學(xué)知識的豐富起到了積極的作用?？茖W(xué)教育過程是探索和發(fā)現(xiàn)的過程。針對在人生奠基階段的兒童STEM教育的實施，對兒童綜合素養(yǎng)有積極的意義。源自兒童對物體觀察與試驗的STEM教育，是兒童在此過程中形成科學(xué)素養(yǎng)與思維的重要手段。

在兒童一日活動中，教師通過創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)沫h(huán)境來支持兒童進行科學(xué)探索，兒童在與活動材料互動時提出問題，不斷就問題，通過調(diào)查、實踐等一步步解決問題，擴大兒童的科學(xué)探究以及他們的思維能力，激發(fā)更深層次的探究，形成像科學(xué)家一樣的態(tài)度。解決問題的過程，基于問題的項目過程、項目內(nèi)容的真實性及項目與現(xiàn)實世界的關(guān)系，賦予項目學(xué)習(xí)過程更多的意義，是問題不斷呈現(xiàn)、不斷被解決的過程。

幼兒園一日活動貫穿幼兒在園的一切活動，其中時時處處蘊含著教育，也是早期STEM教育實施的主要場域。STEM教育的核心理念為“整合”，就兒童全面發(fā)展角度來看，幼兒園一日活動中，同樣要將活動內(nèi)容的整合作為活動實施基本方式。比如在幼兒園將數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程和技術(shù)的整合，可以通過兒童用工具進行觀察、實驗和測量來進行。在數(shù)學(xué)活動中兒童通過用平衡稱、溫度計、量杯和計時器，都是早期兒童數(shù)量觀察中技術(shù)的應(yīng)用。

(四)擴展早期STEM教育社會支持場域

1.家園共育形成合力。對于STEM 這個議題，許多家長和老師都經(jīng)歷缺乏自信和性別假設(shè)的焦慮，這些情緒會轉(zhuǎn)移到他們的孩子和學(xué)生身上。了解教育在早期對兒童大腦發(fā)展和技能發(fā)展的重要性，家園共育中幼兒園教師利用各種資源為家長提供各種幫助，如提供在家庭中易于操作的STEM教育的例子：有趣的游戲——搭積木、園藝、猜謎——這些都能激發(fā)兒童的好奇心和求知欲。教師通過對STEM在生活中各方面的表述，豐富家長對其認識。家長和教師會從更加深入了解兒童的發(fā)展學(xué)習(xí)過程中獲益，從而形成教育合力。

2.構(gòu)建教育網(wǎng)絡(luò)，突出兒童STEM教育的跨學(xué)科性、實踐性特點。首先，將科技館博物館和圖書館作為早期兒童STEM學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)。在這里，兒童可以延伸他們的STEM學(xué)習(xí)。博物館和其他學(xué)習(xí)環(huán)境對于家長和孩子來說都是有效的學(xué)習(xí)場所，即使是家長在這些場所簡短的指導(dǎo)，也會對“家長怎么支持STEM學(xué)習(xí)”產(chǎn)生重要的影響。其次，高質(zhì)量的教育媒介，應(yīng)用程序的開發(fā)和創(chuàng)建，可以將學(xué)校的學(xué)習(xí)延伸到家里或其他的地方，為那些可能支持兒童STEM教育的教師和父母提供重要的學(xué)習(xí)支架。

當(dāng)前，我國許多早期教育機構(gòu)課程模式種類各異，要使STEM教育在我國落地生根，需要政府部門、早期教育機構(gòu)和家庭以及社會的共同支持與協(xié)作，加大投入，開發(fā)本土化早期STEM課程，整合社會資源，形成教育網(wǎng)絡(luò)，從而促使兒童未來更好的發(fā)展。