STEM教育
——美國幼教界的一個新動向

美國哈佛大學教育研究生院　郝和平

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STEM教育
——美國幼教界的一個新動向

美國哈佛大學教育研究生院郝和平

STEM由科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineer）、數學（Mathematics）這四個學科的英文單詞第一個字母構成。STEM是美國國家科學基金會2001年在其有關教育方案中提出的，其后美國在多種政策和法案中提到STEM。2006年美國總統的國情咨文中提出培養具有STEM素養的人。2007年，美國國會通過法案，在三個財政年度內為STEM研究和教育計劃投資433億美元。同年10月，美國國家科學委員會發布報告，明確要求對學生開展STEM教育。在奧巴馬總統執政期間，對STEM的關注與投入達到新的階段，從聯邦政府到州政府都制定了對STEM重點學校和STEM科研項目的投入規劃。STEM之所以在美國引起普遍的關注，一方面因為現代社會對科學、技術、工程、數學方面的需求不斷增長，另一方面因為在國際上獲得科學與工程學位的人數美國排名僅第20位（Kueuzi，2008），這對于保證美國在科技與經濟上的領先地位構成了挑戰。加強STEM教育成為美國教育界的共識，并受到美國政府的大力支持。

近年來隨著中小學STEM教育的深入開展，美國幼兒教育界也在關注STEM教育。在2015年美國幼兒教育年會（NAEYC）上，STEM成為一個熱點，是許多分會場報告的主題，有數十篇相關論文在這次年會上交流。

辛辛那提大學莫牧教授對如何在幼兒園實施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》（Teaching STEM In The Early Years）一書中總結了當前美國在早期科學和數學教育四個關鍵的教育實踐，并把它們作為在幼兒教育階段進行STEM教育的理論指導。這四個教育實踐分別是有目的的教育、為理解而教、鼓勵探究和提供真實生活。

有目的的教育。它意味著教師在頭腦中仔細計劃教學活動，讓幼兒獲得有關的經驗。有目的的教育要求教師在設計課程和環境的時候把對幼兒可能的影響事先想好，在整個教學過程中注意抓住每個機會。教師需要理解每個課程領域幼兒的學習與發展軌跡，及其發展上的個別差異。教師也可以介入幼兒和材料的互動，來組織每個幼兒的學習。例如，幼兒教師在科學區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。根據這位幼兒的興趣，教師指導他把6個松果按長度排隊。而另外兩位幼兒在這方面已有相關經驗，教師就讓他們用量具來量松果，并在紙上記下測量的結果。在這個例子中，有目的的教育體現在三個方面，首先教師知道測量是活動的目標之一，其次他知道測量概念的發展軌跡，及班里幼兒的發展階段，其三他考慮到對不同的幼兒提供適合他們的活動。

為理解而教。這是哈佛大學教育研究生院提出的一個教育模式：理解意味著把學習到的知識靈活加以應用的能力。美國全國數學教師協會發布的學校數學教學的原則和標準中提出，數學教師必須理解學生所知道的，學生需要知道的，及怎樣支持學生的學習。這些原則對學前到高中一樣適用。不管在什么年齡，學生都是利用已有知識和經驗建構新的知識。對數學概念的理解非常關鍵，因為學生可以用數學知識解決新問題。科學教育也是在理解概念的基礎上學習，而不是死記。在教數學和科學時，教師應該鼓勵幼兒通過自己思考解決問題，而不是提供答案。這樣可以讓幼兒用已有的知識，加深對概念的理解。如一次切蘋果的活動中，幼兒發現里面有籽，有個幼兒數了一下，發現有9顆籽，就認為每個蘋果都有9顆籽。第二次切蘋果的時候，教師提醒他再數一數。這次他發現只有8顆籽，教師就把第一個蘋果里的籽拿出來，讓他想想有什么辦法知道兩個蘋果的籽是不是一樣多。這位幼兒把第一個蘋果的籽排成一排，然后把新蘋果中的籽與它們一個個對應排列，第一個蘋果的籽多了一顆。這樣他就不再堅持自己原來的看法。在這個例子中，幼兒應用了一種他可以理解的方法來解決問題。如果教師簡單地同意他原先的看法，這個幼兒就沒有機會建立符合自己理解水平的知識。

鼓勵探究。美國國家科學教育標準中提出探究應該是科學教育的重點。這意味著教師在提出學習內容的要求后，應該注重幼兒掌握相應學習內容的過程，向幼兒提出問題，鼓勵他們探究，讓他們試驗，并在尋找問題的答案時提供支持。莫牧教授主張，在STEM教育中鼓勵幼兒探究是一個基本的原則。如幼兒在操作材料時，有很多形成關系概念的機會，他們會把物體按類別分類，把大動物放到一個地方，小動物放到另一個地方。然后，他們開始比較，大動物多還是小動物多？每個大動物都可以有個小動物陪嗎？它們能從大到小排隊嗎？所有這些問題都應該得到鼓勵和支持。他們的探究將導致數學關系的建立。教師應該激勵他們進一步探究，如問這些動物都能放到卡車里嗎？要裝這些動物，需要多少輛卡車？有目的的探究可以讓幼兒進行STEM方面的思考。

提供真實生活。當學習的內容與生活相聯系時，幼兒的學習最有效。莫牧教授認為，在學科學時，幼兒最好運用實際材料進行探索。這個年齡的幼兒往往還不能區分現實和想象。通過觀察玻璃缸里的金魚，幼兒就會發現金魚并不像有些故事書里說的那樣；同樣，動物角的小兔子也不穿金扣子大衣。有關實際植物和動物的經驗可以激發幼兒對真實和想象的區別的討論。同樣，學物理，幼兒也需要和真實的材料接觸、試驗，并觀察結果。這可以幫助幼兒樹立對科學的正確態度和認識。

在幼兒教育中存在很多STEM教育的機會，關鍵在于教師是否具有STEM教育的意識和方法。科學和數學是幼兒教師都比較熟悉的內容，但很多教師不會抓住機會把它們融入平時教學活動中。比如，幼兒喜歡玩水，喜歡用水沖輪子轉動。但是他們不會考慮澆在輪子上的水量和輪子轉速之間的關系，如果教師有STEM的意識，就可以提問：“你怎么樣能使輪子轉得慢一點？”把幼兒的注意力引導到水的勢能（力量）對輪子的作用上。這些問題有助于幼兒產生對科學的興趣。

盡管數學是幼兒教育課程中很關鍵的組成部分，但很多教師和幼兒一起數東西，讀數的時候，常常不進行數學討論。比如，Wendy和Jason在吃點心的時候發生爭論，Jason認為Wendy的葡萄比他多。老師說：“我給你們每個人5顆葡萄，你們的葡萄是一樣的。”這個回答錯失了與幼兒進行數學對話和讓他們數學思考的機會。教師應該問Jason為什么認為Wendy的葡萄多。可能Jason的葡萄是堆積在一起，而Wendy的葡萄是鋪開的，所以看起來Wendy的葡萄多。如果教師問Wendy和Jason怎么知道誰的葡萄多，幼兒就會進一步思考來解決問題。如他們可能把葡萄一個對一個排起來，或者自己數一數。不管哪種方法，幼兒都有機會來解決數學的問題。有時候教師不想把任務交給幼兒，是因為怕幼兒得出錯誤的結論。如果他們真的得出結論說Wendy的葡萄更多，這個時候，教師可以給予更多的支持，比如說，“你們在盤子上把葡萄一個對一個排起來，再看看誰的多。”可見具有STEM意識就會抓住激發數學思考的機會，通過討論幫助幼兒認識并改正自己的錯誤。

數學可以加強科學課程，科學也有助于數學課程。很多教師安排在科學活動中運用量化的思考來支持幼兒數學概念的建立。在教師的幫助下，幼兒可以通過數年輪知道樹的年齡，思考裝載多少小石子可以把一只小船壓沉。在準備科學活動時，要同時意識到數學的內容，把它也作為課程的重點，這樣，科學和數學的學習效果都能得到提高，幼兒也漸漸理解兩個學科間的自然聯系。

工程能夠和幼兒探索的很多概念聯系起來。如教師可以讓幼兒把搭積木與建筑師的工作聯系起來，在周圍街區走一圈可能會激發幼兒把某個特別的結構納入到他搭的積木中。如果一個幼兒試圖在沙臺上搭房子，但總是倒下來，教師應該抓住這個探索建筑材料不同特點的好機會，讓他嘗試采用不同材料搭建。

在科學活動中幼兒需要使用工具來觀察、試驗、測量，這就涉及到技術。放大鏡和鏡子結合在一起可以讓幼兒觀察昆蟲，顯微鏡連到電腦上可以更方便地觀察物體的細節。其他工具如鉗、吸管、泵、篩、漏斗，都是做科學試驗要用到的。所以，技術不僅可以增加幼兒觀察試驗的機會，而且幼兒研究技術本身也可增加對科學的理解。

STEM教育的核心是整合，把科學、技術、工程、數學整合起來，符合幼兒的學習特點，并且可以獲得很好的效果。