幼兒園教師STEM人工智能教學(xué)論文總結(jié)

1、幼兒園教師STEM人工智能教學(xué)論文總結(jié)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)(USNational Science Foundation，NSF)，后來(lái)針對(duì)美國(guó)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)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(kāi)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

2、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。上世紀(jì)末以來(lái)，“計(jì)算機(jī)”(puter)和“全球化”(globalization)成為改變世界運(yùn)作方式的兩個(gè)關(guān)鍵詞。如今，“人工智能”(ArtificialIntelligence, AI)開(kāi)始占據(jù)人們的視野，成為引領(lǐng)未來(lái)社會(huì)變革的動(dòng)力源之一。對(duì)此，培養(yǎng)具有個(gè)性和創(chuàng)造力、 能應(yīng)對(duì)人工智能挑戰(zhàn) ( 包括勞動(dòng)力市場(chǎng)、生活方式等) 的人，應(yīng)成為當(dāng)代教育者的追求。已有研究證實(shí)，童年時(shí)代是學(xué)習(xí)者形成自己的STEM認(rèn)同和職業(yè)興趣的時(shí)期。 1STEM教育與學(xué)前教育有著諸多契合點(diǎn)，主要有：第一，都著眼于培養(yǎng)兒童良好的學(xué)習(xí)品質(zhì)，學(xué)會(huì)

3、學(xué)習(xí)，成為終身學(xué)習(xí)者。第二，都強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)內(nèi)容的整合，實(shí)現(xiàn)全人教育和遷移性學(xué)習(xí)。第三，都以兒童的興趣為導(dǎo)向，鼓勵(lì)兒童動(dòng)手操作，在主動(dòng)的活動(dòng)參與中建構(gòu)知識(shí)、養(yǎng)成技能、探究發(fā)現(xiàn)，獲得直接經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)差異性學(xué)習(xí)。蒙臺(tái)梭利的“敏感期”概念也可以用來(lái)佐證在幼兒園開(kāi)展 STEM 教育的重要性。幼兒期是技術(shù)學(xué)習(xí)的敏感期，幼兒喜歡運(yùn)用技術(shù)，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)。在幼兒園開(kāi)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 (Li

4、lian 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

5、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，應(yīng)該包括問(wèn)題解決、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

6、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) (hands on) 、腦動(dòng) (minds on) 和嘴動(dòng) (talk it over) 。 5麗蓮·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(kāi)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(kāi)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

7、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(kāi)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(kāi)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(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) (science) 技術(shù) (technology) 社會(huì) (society)( 簡(jiǎn)稱 S-T-S) 較為全面的初步認(rèn)知和理解。幼兒操作過(guò)程中

8、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)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

9、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) 開(kāi)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(kāi)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(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)，則難以實(shí)現(xiàn)幼

10、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)

11、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而在主題性的合作學(xué)習(xí)中，教師應(yīng)該通過(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

12、、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。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

13、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”“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，獲取新的經(jīng)驗(yàn)，從而得到更好的發(fā)展。對(duì)于 STEM教育的學(xué)科劃分，我們認(rèn)為，科學(xué)、技

14、術(shù)、工程和數(shù)學(xué)之間不是割裂的，而是互相聯(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， 技術(shù)與工程之間也有緊密的聯(lián)系?？紤]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教育的內(nèi)容應(yīng)根據(jù)幼兒學(xué)習(xí)內(nèi)容的特點(diǎn)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

15、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，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)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 ) 、 13Peep and the Big Wide World( 科學(xué)與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方案 ) 、 14ScratchJr( 科技 / 編程學(xué)習(xí) ) 等。 15幼兒園中的 STEM課程不是單純開(kāi)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(kāi)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(kāi)展幼兒園STEM教育時(shí)，我們希望教師能有意識(shí)地安排STEM學(xué)習(xí)的關(guān)鍵經(jīng)驗(yàn)和關(guān)鍵思維能力，提出重點(diǎn)概念和技巧，允許幼兒主動(dòng)提出問(wèn)題、引發(fā)探究; 要善于拋出開(kāi)放式的問(wèn)題，引導(dǎo)幼兒思考，形成假設(shè)、收集數(shù)據(jù)、解決問(wèn)題。與此同時(shí)，包含直接教學(xué)成分的幼兒園課