当STEM走进幼儿园:帮助孩子适应未来社会生活

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当STEM教育已经成为国际公认的科学教育改革的重要内容,学前STEM教育也越来越成为国际学前教育改革的重要趋势。美国、澳大利亚等国均明确提出要高度重视学前STEM教育。

“学前STEM教育,不是无端兴起新潮,不是无辜玩弄概念,而是实实在在地在为培养能够适合未来社会生活的人打好基础的基础。”

华东师范大学学前教育研究所所长朱家雄在他的博客上这样写道,但他同时指出:“对于科学、技术、工程和数学,幼儿园教师不是‘强势群体,’甚至可以说是‘弱势群体,’他们一般并不敏感,也不专长,因此要对最难以实施STEM教育的学前儿童实施这样的教育,不仅要提供优质的课程和材料,还要为他们提供容易理解和操作的方法。”

学前STEM教育教什么,怎么教?一起来看看国际上最前沿的实践。本文来源于《上海教育-环球教育时讯》2019年9月刊,有删节,更多内容,请参考杂志。

理念:幼儿发展与国际趋势的双重要求

对于学前STEM教育的内涵,如果分学科来理解的话,科学指向的是一种思维方式,它主要涉及观察和实验、提出问题、做出预测、探索事物如何运作、分享发现等;技术指向的是一种做事的方式,它涉及识别问题、使用工具、进行创造等;工程指向的也是一种做事的方式,它涉及问题解决、使用各种材料、设计和创造能够工作的事物等;数学指向的是一种测量的方式,它涉及计数,排序,建立模式,探索形状、体积以及尺寸等。

概言之,学前STEM教育是以幼儿的质疑为驱动,通过为幼儿创设情境化、问题化的学习环境,使幼儿动用多种感官,通过观察、测量、调查、实验、使用工具等方式,来发展其热爱科学、敢于探索的精神,以及批判性思维、问题解决、设计创造等21世纪技能。

关于促进幼儿发展的应有之义,可从学前STEM教育的重要性和可行性两个层面来进行分析。就其重要性而言,它既能促进幼儿当前多方面的发展,又能为幼儿未来的学习奠定基础。

一方面,幼儿园的STEM活动被认为是发展适宜性实践的一部分,是所有幼儿都享有高质量学前体验的基础。STEM活动有助于幼儿集中注意力,增加词汇量,与他人合作,建立科学联系。高质量的STEM经验能为幼儿提供跨学科领域(STEM学科内外)发展批判性思维、执行能力和解决问题技能的机会,同时还能为儿童提供机会在情境中练习他们正在发展的许多其他技能,如语言和识字技能。

另一方面,幼儿学习与他们日常生活相关的科学、技术、工程和数学有助于培养幼儿的好奇心,并能为其在基础教育阶段的科学学习奠定基础。越来越多的研究表明,早期的STEM体验在改善儿童的知识、技能、态度方面起着重要的作用,这是他们未来的学习和工作所必需的。 就其可行性而言,幼儿之所以能够进行STEM学习活动,一方面是幼儿的天性使然;另一方面是在成人的适当支持下,幼儿自身所具备的认知能力给予了其进行STEM学习活动的可能。

就前者而言,学龄前儿童是天生的科学家,他们有着像科学家那样的探索意识,有着美好的想象力和天生的好奇心,他们试图通过提问和直接经验来探索,在观察、探究和实验中不断地获得关于周围世界的新知识。

儿童在婴幼儿时期就有很多与STEM相关的学习,如让磁铁相互吸引或排斥。数学意识、科学探究、问题解决和批判性思维是STEM学习的基础,在学龄前期就已形成,例如,儿童在开始学习计数之前就对数字有一些了解,他们可以说出自己的年龄、盘子中有多少个曲奇、兄弟姐妹的数量、基本的几何形状;儿童可以通过照顾班上的宠物,观察每天的天气,用水和泥土做试验等来学习生命和地球科学的基础知识。在童年早期,工程对于儿童来说是天生的。学龄前的积木游戏和其他类型的建筑游戏早已为幼儿播下工程概念的种子。

就后者而言,幼儿如果在精心策划的、刺激的、适宜性发展的活动中得到特别的支持,就可以在STEM中达到更高水平的理解。研究证实,早期指导和支持儿童对世界的好奇,重视让儿童获得基础STEM技能的机会,能够使他们在今后所有这些学习领域中都更加成功。

只要成人为儿童提供适当的“脚手架”,学龄前儿童不仅自然倾向于探索嵌入日常生活中的STEM概念,而且还具有将这些现实世界的经验与潜在的科学概念联系起来的认知能力;当成人有意识地培育幼儿的好奇心并支持他们学习时,幼儿可以有意义地参与涉及探究和设计的活动。

方法:学前STEM课堂的3个入口

学前STEM课程如何实施?美国马萨诸塞州的学前STEM教育经验,从感官探索与问题引领切入,为我们提供了3个进入的方法。

(一) 五类问题循序渐进,情境创设不断激疑

学前STEM课程的实施过程是幼儿和教师一起提出问题和解决问题的过程,教师要循序渐进地以观察性问题、测量和计算性问题、比较性问题、行动性问题、问题解决性问题这五类问题来创设不断深入的情境,激起幼儿的好奇与疑问,从而在STEM活动中发展其探究意识、想象能力、迁移能力等STEM素养。

具体而言,在STEM活动开始前,教师要以观察性问题来吸引幼儿的注意力,引导幼儿关注“是什么”的问题,进而促使幼儿与教师开始对话和一起探索。

“是什么”的问题关注的是正发生于幼儿眼前的事情,即幼儿所注意到的事物,或者幼儿正在做的事情,这些问题对于幼儿而言是具体的、形象的,是可直接体验和可操作的。

教师通过将问题集中在幼儿所观察和注意到的事物上,不仅能培养幼儿的观察技能和沟通技巧,还能通过给予幼儿作为“专家”回答问题的机会来帮助其建立自信心。

同时,教师还能支持和鼓励那些正在努力探索和行动中的幼儿,引导他们专注于发现问题的切入口,帮助幼儿学会如何关注细节。

在吸引了幼儿的注意力后,教师可提出测量和计算性问题,即“多少”“多久”“多长”“多重”之类的问题。

继测量和计算性问题之后,教师自然而然地可进一步提出比较性的问题,即“是否更长、更强、更重、更多”之类的问题。

由于观察对象可能在许多方面有所不同,如形状、颜色、大小、纹理、结构等,比较性问题不仅可以帮助幼儿了解事物的共性与差异,还能使幼儿基于观察对象的共性和差异学会分类。

接着,教师可将问题重心转移到行动类问题上,行动类问题即“如果……,会发生什么事情”之类的问题,这类问题是幼儿在经过探索、行动、实验之后可以明确回答的问题。例如,“如果你在锡箔船上增加更多的硬币,会发生什么?它会下沉吗?它会浮动吗?”

在行动性问题之后,教师可通过问题解决性问题来进一步拓展和延伸幼儿的STEM活动,这类问题与幼儿的兴趣和好奇心息息相关,且能让幼儿真正置身于问题解决的真实情境。如“在更复杂的……情况下,你能找到解决办法吗?”“你能找到一种方法把积木叠得和你一样高吗?”

(二) 五种感官多维体验,探究调查科学系统

五种感官是儿童探索、处理和理解新信息的最基本方式。有研究表明,当幼儿动用所有的感官学习时,他们的大脑所建立的连接会更加牢固,记忆也会持续更长的时间。

基于五种感官体验的探究调查,一方面意味着幼儿要动用视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉多方面来探索各种各样的具体对象及其属性,根据不同对象的特点如大小、质地、颜色、图案、重量等,对它们进行分类和比较;另一方面意味着幼儿在教师的引领下进行科学而系统的探究调查,而非幼儿随意地、盲目地感知摸索。这样才能适切而有效地在幼儿园STEM教育活动中发展幼儿多方面的STEM素养。

五种感官多维体验有助于幼儿从多方面探究和认识正在发生的事情,并激发幼儿用语言来描述他们所感知到的事物,建立基本的科学技能。幼儿可通过视觉注意探究对象的颜色、形状和运动状态;可通过听觉了解探究对象的音色,了解周围的环境,促进幼儿彼此之间的对话和交流;可通过触觉感知探究对象的质地,直接操纵工具,帮助幼儿深化理解、进行创造;可通过味觉和嗅觉进一步体验和感受其他感官所忽略的细节。

在STEM活动中,教师应该尽可能引导幼儿使用具体形象的词语,进而帮助幼儿具体描述他们所获得的经验,如光滑、粗糙、黏滑、热、冷、安静、硬、软、甜、香等感官词汇,以及描述大小、速度、颜色、形状等的属性词,如大、小、快、慢、多、少、高、低等。

幼儿的探究调查虽不如成人进行科学研究那般精密,但也应基于教师的问题引领,有一套系统化的探究步骤,掌握内化经验的方式方法。

具体如下:

首先,在幼儿进行观察后,教师可引导幼儿讨论“你的假设是什么?你想探究什么?你认为将会发生什么?”

其次,教师可引导幼儿思考“你将如何验证你的假设?你想尝试什么实验?如果你的猜想是正确的,你可能发现什么?”

接着,教师可引导幼儿分享“你实验的结果是什么?你发现了什么?你可以如何向别人展示你的发现?”

最后,作为对此次探究调查的延伸拓展,教师可引导幼儿交流“你之后想尝试探究什么?你还想发现什么?用这个实验我们还能验证其他什么事情?”

(三) 搭建支架持续支持幼儿,表达交流延伸拓展

虽然幼儿对周围的世界有着天生的好奇心和非凡的学习能力,但他们仍需要成人的帮助来发展和坚持自己的兴趣,进而获得高质量的STEM学习体验。教师作为幼儿园里与幼儿接触最为密切的成人,要为幼儿在园的STEM学习活动搭建支架,既要在幼儿的最近发展区内给予幼儿持续的引导和支持,也要将幼儿的表达和交流作为STEM活动的核心。

具体而言,教师给予幼儿的引导和支持主要体现在以下三个方面:

第一,教师是引导性的参与者,能针对幼儿目前的需要和能力,不断调整其介入的程度,和幼儿一起共同解决探索STEM活动所面临的问题。

第二,教师是积极的回应者,能为幼儿营造一个快乐温暖、回应迅速的合作氛围,且给予幼儿口头赞美,以此来激发幼儿像科学家、数学家、工程师一样思考、计算、创造、不断挑战自我。

第三,教师是支持性的促进者,能在幼儿的最近发展区内为其设置连续性的挑战,如增加一个幼儿不知道的新事实,或为幼儿提供反例,延伸幼儿的好奇心、兴趣和思考,从而使幼儿获得难忘、持久和相关的经验。

幼儿独特的身心发展特点和学习方式直接决定了其STEM学习必须以表达和交流为核心,以讨论、可视化的形式来引领。

一方面,幼儿应该有机会以各种形式进行表达,不同的表现方式所呈现的幼儿的思维方式是不同的,教师应该鼓励幼儿以涂鸦、绘画、制图等艺术形式表征他们的想法,记录他们的学习成果;另一方面,幼儿应该有机会以各种形式进行交流,如与同伴一起提出和解释问题,将同伴的表现与自己的表现进行比较,交流既可以进一步呈现事物的共同点和差异,加深幼儿的STEM学习体验,又可以使幼儿学会归纳并产生在新情境下运用他们所理解的想法。

总之,表达和交流的经验有助于培养幼儿的表现能力和沟通能力,促进幼儿认知和语言的发展。

正如杜威所言,学生所真正需要的,并不是关于地形学的精密知识,而是要晓得自己去寻求知识的方法。学校中求知的真正目的,不在于知识本身,而在于学得以知识应对需求的方法。对于学前儿童而言,STEM课程的学习同样如此。学前阶段的STEM教育对幼儿而言,更多的是一种科学启蒙、兴趣培养、思维发展的教育。

在学前STEM课程建设过程中,就课程目标而言,我们可以考虑以学科领域的划分为依托,将学科领域的要求进行儿童化、活动化、经验化的处理,即类似美国马萨诸塞州的学前STEM课程那样,根据儿童的身心发展阶段,结合学前阶段各学科领域的课程标准,将课程目标具化为幼儿可以开展的活动和生成的经验。

就课程内容而言,我们可以将学前STEM课程内容嵌入到幼儿所有的日常活动中,如积木游戏、戏剧表演、水沙游戏和户外活动等,课程内容的选择要体现数学、科学、技术、工程的重要思想,同时关注幼儿对生活中科学规律的观察、记录、描述。

就课程组织而言,以主题单元的形式来统合STEM学科领域的调查话题,在跨学科的综合方法中落实幼儿的各类STEM实践活动,并为其设置针对性的探究目标,不失为学前STEM课程组织的一种良好方式。

就课程实施而言,我们要认识到学前STEM课程实施是以一场幼儿的感官探索为主、教师的问题引领为辅的对话交流,既有幼儿之间的协商对话,也有师幼之间的互动交流。

教师在学前STEM课程实施中要遵循以下三个原则:

第一,循序渐进地以五类问题引领幼儿的主动探索,并为其创设引人入胜的情境来不断激发幼儿的疑问;

第二,充分调动幼儿的五种感官,帮助幼儿从多个角度进行体验和探究,发展其科学系统调查的思维方式与方法;

第三,持续地在幼儿的最近发展区内为其提供支持,关切幼儿在整个过程中的表达与交流,以此来适宜地延伸与拓展幼儿探究的话题。

实践:试试这几款学前STEM活动!

为帮助学前教育工作者关注并完善学前儿童的STEM教育,美国波士顿儿童博物馆编写了一份学前STEM教学指南《STEM萌芽》(STEM Sprouts),其中推荐了一些有趣的学前STEM活动。

科学

实验帮助孩子们发展基本的科学技能,比如观察正在发生的事情,用文字来描述他们注意到的事情,并反复将结果进行比较。提出问题再给出答案是在课堂上每天都会使用到的技能。

技术

当听到技术这个词时,你可能会想到计算机和智能手机。但在学前课程中,技术指的是使用工具并培养大肌肉群和小肌肉群的动作技能。工具可以帮助孩子发展手眼协调,并强化他们的手掌和手指肌群,利于以后的写作、打字和绘图。

工程学

玩积木和其他建筑材料可以培养数学和科学技能,帮助孩子学习重力、平衡、形状和解决问题的能力。

数学

分类和计数是锻炼逻辑和学习基本数学技能的好方法。通过在游戏中引入积木、颜色和形状,孩子们能开始接触到分类和排序等概念。

五种感官

感官探索帮助孩子们获得观察正在发生的事情的基本科学技能,并使用文字来描述他们的感受。当孩子们调动所有的感官来学习时,他们的大脑联系会变得更加强大,他们的记忆也会持续更久。五种感官是孩子们探索、处理和理解新信息的最基本方式。

视觉

对于哺乳动物而言,视觉是最为强有力的感官之一,使得我们能注意到物体的颜色、纹理、形状和运动。

听觉

听觉帮助我们感知周围的环境,同时它也有助于沟通。

触觉

触摸可以让我们分辨出其他感官错过的细节。我们使用触觉来操纵工具,以帮助我们实现沟通和创作。

嗅觉和味觉

味觉和嗅觉紧密相连,几乎不可能对其中的任何一个单独进行探索。气味记忆是最令人回味的感官活动之一。

本文转载自微信公众号“第一教育”。作者聂洋溢、张洪晨。文章为作者独立观点,不代表芥末堆立场,转载请联系原作者。