推動(dòng)STEM教育：人工智能時(shí)代下的幼兒園課程建設(shè)

1、推動(dòng)STE瞰育：人工智能時(shí)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(jiǎn)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(lái)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(guó)國(guó)家科學(xué) 基金會(huì)(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(wèn)題，在諸如全美 科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)( National Science Education Standards ， NSES) 委員會(huì)

2、和全美數(shù)學(xué)教師委員會(huì)( National Council of Teachers of Mathematics，NCTM等專業(yè)委員會(huì)的幫助下，許多美國(guó)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(guó)對(duì)STEM教育的重視引起了全 球教育界對(duì)STEM教育進(jìn)行探索的熱潮，我國(guó)教育界也對(duì)其產(chǎn)生 了廣泛的興趣。 一、人工智能時(shí)代對(duì) STEM早期教育的呼喚 蒙臺(tái)梭利的“敏感期”概念也可以用來(lái)強(qiáng)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(jī)會(huì)， 他們就會(huì)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

3、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(duì)時(shí)代要求和未來(lái)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(duì)此， 美國(guó)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(shí)理解、技能、學(xué)習(xí)品質(zhì)以及感 受。2STEM教育實(shí)際上是思考包括家長(zhǎng)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(shí)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(huì)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(qiáng)調(diào)知識(shí)、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(shí)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(shí)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(cè)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(guò)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(shí)、倫理及道德意識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)及條件 意識(shí)等科學(xué)態(tài)度的萌發(fā)； （5）在復(fù)雜性操作上，包括問(wèn)題解決、

5、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。 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(yùn)用已有的興趣和經(jīng)驗(yàn)， 識(shí)別和 建立自己的知識(shí)，并為其提供機(jī)會(huì)參與STEM學(xué)習(xí)的實(shí)踐，以維 持他們的興趣。 4換句話說(shuō)，兒童應(yīng)該像科學(xué)家和數(shù)學(xué)家一 樣，學(xué)習(xí)主動(dòng)地去調(diào)查他們?cè)谌粘Ｉ钪杏龅降膯?wèn)題。 也有學(xué)者 認(rèn)為，高質(zhì)量的互動(dòng)是保證 STEM教育有效性的重要因素，并將 STEM教育中有效互動(dòng)的特點(diǎn)總結(jié)為三個(gè)方面，即手動(dòng)(ha nds on)、腦動(dòng)(mi nds on )和嘴動(dòng)(talk it over )。5 麗

6、蓮？凱茨(Lilian Katz)曾經(jīng)論述過(guò)以方案教學(xué)法(即主 動(dòng)的項(xiàng)目探究)來(lái)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(wèn)題開始， 繼續(xù)對(duì) 可能的答案進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后收集可以回答問(wèn)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(wú)論用什么方法， 幼兒園開展STEM教育活動(dòng)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(dòng)和主題活動(dòng)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(dòng)， 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(duì)科學(xué)一一技 術(shù)社會(huì)(Science-Technology-Society， S-T-S )較為全面 的初步認(rèn)知和理解。 幼兒操作過(guò)程中的記錄與成果， 應(yīng)成為課程 實(shí)施的評(píng)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(guò)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(píng)估和實(shí)驗(yàn)等關(guān)鍵思 維能力，以及創(chuàng)造性、問(wèn)題解決、協(xié)同合作等學(xué)習(xí)品質(zhì)。基于已 有文獻(xiàn)及長(zhǎng)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(wèn)題為導(dǎo)向進(jìn)

8、行主動(dòng)探究 幼兒的好奇心會(huì)引導(dǎo)其提出有關(guān) STEM的問(wèn)題，比如“怎么 才能讓我搭的摩天大樓特別高又不會(huì)倒下？”“為什么水上的 木頭不會(huì)沉下去，它不是很重嗎？”問(wèn)題導(dǎo)向的主題探究， 能將幼兒已有的知識(shí)、 技能和概念問(wèn)題化， 通過(guò)問(wèn)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(wèn)題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí) 方式也促進(jìn)了教師對(duì)教學(xué)的理解， 讓其能在不同情境下對(duì)不同的 學(xué)習(xí)過(guò)程給予引導(dǎo)和延伸。 當(dāng)然，有效的以問(wèn)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(shí)來(lái)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(guò)允許幼兒參與問(wèn)題、 實(shí)例和環(huán)境， 將個(gè)人相關(guān)的新想法聯(lián)系起來(lái)，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(xiàng)目活動(dòng) 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(dòng)開展的關(guān)鍵性因素。 在活動(dòng)之前， 教師需要對(duì)活 動(dòng)過(guò)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。 7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(dòng)， 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(dòng)過(guò)程中生成的新內(nèi)容，并引導(dǎo) 幼兒進(jìn)行探究。8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(wèn)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。 9在實(shí)際教學(xué)中，這個(gè)過(guò)程可能因?yàn)閱?wèn)題的調(diào)整 而需要

10、反復(fù)進(jìn)行，而且教師對(duì)于問(wèn)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(wèn)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(duì)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(duì) 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(dòng)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(lái)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(guò)問(wèn)題探究 和解決，充分發(fā)展幼兒的創(chuàng)造性、合作性、問(wèn)題解決能力、合理 的冒險(xiǎn)精神等，關(guān)注幼兒之間的互動(dòng)，為幼兒提供分工合作、互 相幫助、互相分享的機(jī)會(huì)。 11 （四）習(xí)得認(rèn)知性、操作性的有效經(jīng)驗(yàn)及策略 在36歲兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展指南（試行）的“說(shuō)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(guò)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(dòng)、認(rèn)真專注、不怕困 難、敢于探究和嘗試、樂(lè)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(dòng)，既激發(fā)幼兒思維參與，又鼓勵(lì)他們表達(dá)與 溝通。

12、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(dòng)，在操作過(guò)程中，幼兒增長(zhǎng)知識(shí)技能；在探究和問(wèn)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(chǎng)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(yǔ)言輸入、積極參與、內(nèi)容提供和反饋的過(guò)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(guò)探索有關(guān) 聲音的問(wèn)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(shí)。而這種新知識(shí)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”“

13、振動(dòng)”，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(guò)作品制作和展示、經(jīng)驗(yàn)分享、技 能遷移、社會(huì)交往等相關(guān)活動(dòng)，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(duì)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(cè)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(shí)常常被應(yīng)用到技術(shù)實(shí)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(gè)整 體，而非不同學(xué)科的統(tǒng)稱。幼兒園STEM教育應(yīng)針對(duì)幼兒的學(xué)習(xí) 內(nèi)容建立清晰的體系，進(jìn)而對(duì) 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(dòng)植物、生 命成長(zhǎng)、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(dòng)、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，

15、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（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(guò)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。 15 五、 發(fā)展適宜本土社會(huì)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(dòng)， 而是以STEM為主，融合語(yǔ)言、健康、社會(huì)、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(dòng)學(xué)習(xí)。我們認(rèn)為，幼兒 學(xué)習(xí)活動(dòng)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(dòng)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(dòng)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