关于幼儿STEM教育的几点思考

孙瑾

近年来，随着与STEM相关的能力在各个年龄阶段教育体系中日益受到关注，STEM教育也被探讨得越来越多。STEM是四个基础学科，包括科学、技术、工程以及数学的统称。但事实上，上述四个单项的基础学科的教育，并不能称为STEM教育。根据Johnson（2013）的定义，STEM教育指的是一种整合了科学探究、技术和工程设计、数学分析等主题与技能的跨学科教育方法。而在这一整合中，数学与科学通常作为教学的主体，而工程和技术则通常作为用以更好地实现科学和数学的教学内容的一种教学途径或方法（Johnson，2013）。

因此，虽然STEM的各个基本元素在传统教育中已经获得充分的体现，但是其跨学科以及整合的特性，在传统教育中仍然是需要继续探索的方向。有趣的是，学习内容的整合性是幼儿教育的一个重要特征。早期的数学、科学的学习活动通常会与幼儿的生活经验或特定生活场景相结合，鼓励幼儿通过探究来达成学习目的。越来越多的研究也显示，幼儿早期丰富的STEM学习经验有助于幼儿未来获得更好的学业成就（Geary et al.， 2013）。在这样的基本背景下，我们又该如何认识幼儿教育阶段的STEM教育呢？

一、早期STEM学习与幼儿教育

幼儿是天生的“科学家”，他们充满好奇心、对身边的环境满怀探究的渴望，这使得幼儿对于具有高度探究性的STEM活动有天然的兴趣。加上STEM活动通常与幼儿的生活经验相关，并以动手操作和探究为活动的组织形式，因此更加能吸引幼儿的兴趣并积极参与其中。同时，幼儿教育课程体系注重幼儿的生活经验，强调操作和體验，因此，幼儿教育中经典的科学与数学的学习活动，例如测量、磁力、沉浮、光影等，也是幼儿STEM教育中常见的学习主题。

注重学科之间整合性的学习经验是STEM教育的重要特征。研究指出，具体的、情境性的、整合性的经验有助于幼儿更好地学习，而学科之间的整合也更有助于加深幼儿对特定概念的理解、帮助幼儿解决学习问题，并更好地将相关概念应用于日常生活（McClure et al.， 2017）。幼儿教育课程的去学科化和强调学习的整合性，正好满足了STEM教育对于学科整合的要求。例如，在学习“物体的滚动”这一物理概念时，教师通常会请幼儿探索可以滚动的物体的形状，在不同斜坡或平面上滚动的速度，以及如何改变物体的滚动状态等。这些科学探究活动自然地将基本的工程设计理念融入其中，不仅能够帮助幼儿更好地理解这一科学概念，也使幼儿对材料的建构和工程的设计有所体验。然而，要实现STEM中各个学科元素在幼儿学习活动中恰当有效的整合，则需要幼儿教师对于这些基本的STEM学习概念有深入的理解，并能够有意识地设计和安排整合性的STEM学习活动。研究显示，缺乏整体设计和对于学习内容理解的整合并不能提升幼儿对于基本STEM概念的学习成效（Czerniak， Weber， Sandmann， & Ahern， 1999）。那么，幼儿STEM教育中如何体现教师的作用？

二、幼儿STEM教育中的教师

幼儿教师在幼儿早期的STEM学习经验中起着决定性作用。如果教师对于实施STEM教育充满信心和热情，且具备能够根据幼儿的发展特征设计适合的STEM教育活动的专业能力，这对提高幼儿学习STEM的热情与成效是非常重要的（McClure et al.， 2017）。但事实上，很多教师未能做好心理和专业上的准备，因此在实践中未能设计适宜的STEM活动以符合幼儿的特定发展特点与需要。我们可以通过以下几个方面加强幼儿教师在STEM教育方面的准备。

首先，幼儿教师未必有足够的学科知识储备去设计合理有效的STEM相关的活动，进一步做到四个基础学科之间的有效统整就更加困难。因此，大部分幼儿教师在开展STEM相关的活动时，都缺乏应有的专业自信，对于教授数学、科学等内容的焦虑也普遍存在（Cuban， 2013; Lee & Ginsburg， 2007）。研究显示，教师对于数学教育本身的理解和信念能够有效地预测学前儿童的数学成就（Seker&Alisinanoglu， 2015），当教师对于学科持有负面态度时，这种态度则很有可能会传递给学生。可见，提升幼儿教师的STEM专业学科知识，并帮助他们树立对STEM教育的积极认知至关重要。

除了帮助幼儿教师获得相关的学科知识和专业自信，专门的幼儿STEM教育培训也必不可少。教师首先需要熟悉幼儿在STEM教育的主要学习内容及其年龄适宜性。例如，设计光影活动时，如果能够清楚了解该主题涉及的科学、数学概念以及可用的工程和技术设计思路和相关材料或产品，并对不同年龄段幼儿掌握这些概念的层次有合理的期望，那么教师在活动中实现有效的跨学科整合的可能性也将大大提升。在STEM活动中，幼儿能否进行有效的探究、交流并解决问题是衡量教学的重要指标，而促进幼儿的探究、交流，设计合理的问题解决方式，则需要专门的学习、指导、实践和反思，单纯具备特定的学科知识也并不足够。因此，幼儿教师还要接受如何有效实施STEM教育的专业培训。

最后，帮助幼儿教师了解当前STEM教育中存在的问题，对于改善他们的教学理念与方法也有积极的作用。例如，在幼儿园的课堂中，STEM活动的时间有限，以教师为中心的现象普遍，教师和家长通常更多地关注学习的成果而非过程，社会对于STEM教育存在各种误解等，都是当前幼儿园STEM教育中普遍存在的问题。如果教师能够对于这些问题有清晰的认识和足够的敏感度，则有助于提高设计与实施STEM教育活动的合理性和有效性。

三、幼儿STEM教育中的家长

支持幼儿STEM学习的另一重要方面则是家庭。我们知道，家长在幼儿学习中的参与程度对于幼儿的学业成就有显著的正相关（Van Voorhis， 2013），类似的研究在数学和语文学习领域尤为集中。举例来说，如果家长在日常生活中，能够更多地与孩子玩一些与数学相关的游戏，例如棋类游戏、买卖游戏，那么这些孩子的数学成绩更有可能展现出优势（Huang et al.， 2017）。

尽管如此，就家长日常参与幼儿STEM活动的情况来看，他们对幼儿STEM学习相关的知识、观念和态度等范畴仍然存在很大的局限性。很多家长认为STEM活动更适合年龄较大的孩子，需要专门的设备和材料，或通过复杂的演算才能进行。也有相当多的家长更关注目标学科技能或概念的掌握，例如期望孩子在学前阶段能够进行加减运算、讲述基本的科学原理或名称，从而为顺利升学打下基础。因此，他们更倾向于让孩子参加教学活动来学习STEM相关的知识和技能，而往往忽略了在日常生活中引导幼儿自然地探索STEM相关知识的机会（Mirtschewa，2020）。事实上，日常的用餐、清洁、运动等生活环节中都蕴含着丰富的STEM教育的内容和契机，家长需要获得足够的支持和帮助，才能发现这些契机，从而引导和鼓励孩子积极参与和探究。也有家长认为，STEM活动更适合男孩，且男孩相对于女孩在STEM领域有更强的学习能力（GundersoN， Ramirez， Levine， &Beilock， 2012）。这种性别偏见使得家长不自覺地更多关注男孩在STEM领域的学习，并为男孩提供更多的机会（Crowley， Callanan， Tenenbaum， & Allen， 2001），购买更多的STEM类玩具（Jacob &Bleeker， 2004）。这种性别倾向性也会通过家长的养育行为传递给孩子，进而影响孩子的STEM学习态度与成效。

与幼儿教师相似，很多家长对自身支持幼儿的STEM学习的能力也缺乏信心。美国国家家长教师联合会的一项调查发现，虽然家长都认同自己在激发孩子的科学学习的兴趣中承担着重要作用，但是有大约三分之一的家长认为自身未有足够的能力支持孩子的科学学习（National Parent Teacher Association， 2016），而只有18%的家长表示近期曾经与幼儿在家庭中进行了亲子科学活动（Jacob &Bleeker， 2004）。由此可见，帮助家长更好地发挥促进幼儿STEM学习的作用，仍有很长的路要走。他们需要切实的帮助和支持，从而更好地理解学习的内容和特点，并增强其促进幼儿STEM学习的能力和信心。

四、幼儿STEM教育的社会支持

中国向来重视学生的学业成就，尤其强调数理化学科学习的重要性。虽然当前教育越来越关注学生的全面发展，但是对传统学科的重视却从未削弱。这种对于重点学科学习成果的强调也体现在大众对幼儿早期学习的期望中。然而，STEM教育与学习并不仅仅关注单科学习的优异。相比学业成绩，STEM教育更关注学习过程中学生的探究能力、学习兴趣和问题解决能力的培养。而这些在以往的学习观里并未得到足够的重视，与之对应的重视探究过程的教学理念，相比传统的知识传授型教育方法，对于家长和教师来说也显得陌生。这可能也是相当一部分教师和家长面对相对开放的STEM探究情境和学习内容感觉焦虑和无从下手的原因之一。

近年来，越来越多的教育基础研究揭示了早期STEM教育和干预的重要性和可行性（McClure et al.， 2017）。但科学研究的话语通常抽象和生涩，对于非专业的读者往往缺乏吸引力。因此，如何将科学研究的发现和建议用大众能够接受和理解的方式传递给社会，进而逐渐帮助大众接受STEM教育和学习的特点，并提升大众对于STEM学习过程中的学习兴趣、探究精神、问题解决能力的认可，则至关重要。举例来说，科学研究反复证实儿童是天生的“科学家”，对于STEM相关学科天生具有敏感性。但是大众的常识则认为可能只有某些孩子具备学习STEM的天赋，可以给予更多的培养和支持;对于其他的孩子，STEM的学习则过于复杂和抽象。在两者当中，如果能够有适当的媒介，将抽象的科学研究发现用具体的情境化的方式表达出来，让大众能够实际参与观察与认知幼儿日常科学探究活动，则有助于大众接受和理解基于日常生活经验的幼儿STEM教育和学习的特点以及对于幼儿学习的重要性，从而更好地发挥幼儿STEM教育的功能。