丁燕華 馮翠典

STEM教育是Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Maths（數(shù)學(xué)）的縮寫，近年來在世界范圍內(nèi)如火如荼地開展。STEM教育以學(xué)習(xí)者的親身參與和動手操作為基礎(chǔ)，以項目式學(xué)習(xí)和問題解決學(xué)習(xí)為框架，為學(xué)習(xí)者提供“做中學(xué)”“做中知”的體驗。有研究指出，兒童早期的STEM教育對兒童在學(xué)校的成功以及成年后獲得好的工作非常重要。

2017年，美國國家科學(xué)基金會（National Science Foundation）資助的美國芝麻街工作室瓊·甘茲庫尼中心出臺了《及早開展STEM教育：在兒童早期打下科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育的基礎(chǔ)》[1]（以下簡稱《基礎(chǔ)》），提出了從生態(tài)系統(tǒng)學(xué)的角度開展兒童早期STEM教育的路徑。

一、兒童早期的STEM教育：生態(tài)系統(tǒng)學(xué)的途徑

1977年，俄國心理學(xué)家布朗芬布倫納（Urie Bronfenbrenner）提出一個創(chuàng)新性觀點：為了更好地理解人的發(fā)展，不能僅局限于理解兒童和其直接接觸的環(huán)境之間的簡單關(guān)系，而需要認(rèn)真地思考兒童生活其中的復(fù)雜的、相互聯(lián)系的要素，以及那些間接影響兒童的更大的情境。[2]生態(tài)系統(tǒng)理論成為研究者、政策制定者、實踐者等重要的思維工具。

下圖解釋了布朗芬布倫納提出的生態(tài)系統(tǒng)理論。[3]該圖由一系列同心圓組成，兒童處于中心位置。微小系統(tǒng)（Microsystem）是圍繞兒童的第一個圈，這是兒童直接接觸的環(huán)境，包括家庭、教室、兒童看護、課后項目或其他社區(qū)環(huán)境，以及這些環(huán)境中所接觸的人和經(jīng)驗。第二個圈是中間系統(tǒng)（Me？ sosystem），在這個系統(tǒng)中承認(rèn)和凸顯了不同微系統(tǒng)之間的關(guān)系，如兒童的學(xué)校生活是如何直接或間接地影響他/她的家庭生活的。外部系統(tǒng)（Exosystem）包括了不會直接接觸兒童，但會直接或間接地影響兒童的社會結(jié)構(gòu)和機制，如政府的政策以及催生這些政策的基礎(chǔ)研究。最外一圈叫作宏觀系統(tǒng)（Mac？ rosystem），包括了規(guī)定兒童所在環(huán)境的文化框架、范式、價值觀以及模型。

（一）兒童處在中心：兒童和STEM教育

1.兒童早期的數(shù)學(xué)、科學(xué)、技術(shù)和工程

研究表明，兒童早期的STEM學(xué)習(xí)經(jīng)驗和后續(xù)相關(guān)學(xué)科的學(xué)習(xí)，以及整體意義上的學(xué)習(xí)成果之間有正相關(guān)關(guān)系。兒童早期的數(shù)學(xué)知識和技能可以預(yù)測兒童高中階段的數(shù)學(xué)成就及后續(xù)的整體性學(xué)習(xí)成就。兒童參與科學(xué)探究所獲得的經(jīng)驗和互動會促進兒童的概念理解，提高科學(xué)探究能力，并能發(fā)展兒童對科學(xué)的積極態(tài)度。技術(shù)和工程領(lǐng)域在兒童早期相對易受忽視，且存在誤解。很多人認(rèn)為在兒童早期進行技術(shù)教育就是指在教室中使用電子設(shè)備。然而，使用技術(shù)和幫助兒童獲得技術(shù)素養(yǎng)是不一樣的，和教會他們理解技術(shù)如何拓展了我們的知識，如何對技術(shù)領(lǐng)域的成就進行分享和反思也是不一樣的。同樣的，工程教育在兒童早期也是缺失和被誤解的。但實際上，兒童是天然的工程師，他們渴望建造物體和設(shè)計方案。

2.學(xué)科間的連接

STEM這個縮略詞作為一個整體，也是為了表明科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)是緊密相連的，是有可能采取融合方式進行教學(xué)的。研究表明，兒童在情境化、融合性的學(xué)習(xí)中受益良多，因為融合本身往往能深化相關(guān)概念的理解，提高問題解決能力。但并不是所有的主題都要融合四個學(xué)科，也不是任何關(guān)于四個學(xué)科的融合都是可能的和適合的。

3.特定的群體

在STEM學(xué)習(xí)中是否存在性別差異也是研究的重點。研究表明，人們對男孩和女孩在STEM學(xué)習(xí)上存在偏見，即普遍認(rèn)為女孩在STEM學(xué)習(xí)中不如男孩。此外，STEM學(xué)習(xí)特別強調(diào)交流和復(fù)雜的推理，因此對兒童使用語言的能力有較高要求。非母語學(xué)習(xí)者如何更好地參與，是一個重要的研究話題。

（二）微小系統(tǒng)：教師和家長作為STEM教育的入口

微小系統(tǒng)是兒童在日常經(jīng)驗中直接接觸的環(huán)境。在微小系統(tǒng)中，教師和家長是兒童早期STEM學(xué)習(xí)的直接入口。

1.教師的重要性

如果教師對STEM教育非常有信心和熱情，并能讓學(xué)生參與到合適的STEM主題活動中，就能把這種興趣和激情傳遞給學(xué)生。事實上，關(guān)于如何實施STEM教育，教師還存在著廣泛的焦慮。此外，教師不知道如何調(diào)整STEM學(xué)習(xí)以適應(yīng)兒童。對于STEM學(xué)習(xí)，不僅要改變兒童的思維習(xí)慣，還要改變教師的思維習(xí)慣，更要思考如何增長教師對STEM教學(xué)的信心和能力。

2.家庭參與到STEM學(xué)習(xí)中的重要性

家長有充足的機會來幫助、鼓勵、支持兒童的早期STEM學(xué)習(xí)。家長背景的多元性本身就是STEM學(xué)習(xí)的重要資源。越多的家長參與，通常意味著兒童擁有更多的自信心和更好的學(xué)習(xí)成就。但是，家長同教師一樣，可能面臨著STEM學(xué)習(xí)方面知識、信念和態(tài)度的短缺，家長需要更多的支持才能科學(xué)地給兒童的STEM學(xué)習(xí)提供支架。

（三）中間系統(tǒng)：家庭環(huán)境和學(xué)校環(huán)境之間的互動

中間系統(tǒng)是兒童微小系統(tǒng)之間的連接，和能直接影響成人—兒童關(guān)系的經(jīng)驗或人。

1.高層次的影響：STEM教師工作環(huán)境的發(fā)展

為了有效地進行教學(xué)，教師應(yīng)該理解STEM教學(xué)的內(nèi)容，兒童STEM思維或知識的本質(zhì)，以及這種思維或本質(zhì)是如何發(fā)展的，并使STEM教學(xué)符合兒童的發(fā)展需要和水平。但是，許多STEM教師都缺乏最基本的培訓(xùn)，并且受到系統(tǒng)性問題的制約，如教師自身對兒童STEM融合性教學(xué)經(jīng)驗不足，在職前教師培訓(xùn)中沒有機會理解STEM內(nèi)容知識的發(fā)展性軌跡及兒童的學(xué)習(xí)序列，大學(xué)中在STEM領(lǐng)域所經(jīng)驗的方法造成無效教學(xué)的“代際流傳”，復(fù)雜的日常工作環(huán)境等。

教師應(yīng)是一個學(xué)習(xí)者，并以與兒童同樣的方式來學(xué)習(xí)。教師在職前和職后教育中也同樣需要有動手性、參與性的學(xué)習(xí)環(huán)境和實踐。當(dāng)教師在學(xué)習(xí)中體驗到對STEM學(xué)習(xí)的好奇和驚喜，當(dāng)教師展現(xiàn)出對學(xué)習(xí)軌跡和最佳實踐的敏感性，才能看到一個能夠使用的STEM學(xué)習(xí)模型。

2.連接不同的微小環(huán)境：家長和技術(shù)作為橋梁

如果能將兒童的正式學(xué)習(xí)以有意義的方式與校外經(jīng)驗連接，就能促進和豐富正式的學(xué)習(xí)。為此，教育者和保育提供者可以利用兩個有力的工具——家長和技術(shù)。

家長作為學(xué)生生活的長期影響因素，有助于連接校外和校內(nèi)的STEM學(xué)習(xí)，以及整體的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，讓兒童體驗到非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的重要影響，促進兒童作為STEM學(xué)習(xí)者的自我認(rèn)同感。家長可以參與相關(guān)的活動，促進兒童的校內(nèi)學(xué)習(xí)，如帶孩子去和STEM相關(guān)的博物館，讓孩子參與和STEM相關(guān)的課后活動等。技術(shù)也能連接兒童的學(xué)習(xí)環(huán)境和自身經(jīng)驗。數(shù)字化媒體已經(jīng)滲透到兒童生活的方方面面，可以借助成人的有效引導(dǎo)，提供機會來深化兒童的學(xué)習(xí)。

中間系統(tǒng)讓我們認(rèn)識到教師、家長以及校外教育者是相互影響的，并最終影響到他們共同培養(yǎng)的兒童。使用家長和技術(shù)作為橋梁能很好地將這些因素形成合力。

（四）外部系統(tǒng)：研究和政策的影響

外部系統(tǒng)是指沒有直接包含兒童，但會對兒童產(chǎn)生間接影響的社會性結(jié)構(gòu)和機構(gòu)。研究和政策的轉(zhuǎn)變在兒童STEM學(xué)習(xí)的數(shù)量和質(zhì)量上扮演關(guān)鍵角色。

1.教育政策的影響

對于兒童的學(xué)習(xí)，需要政策上的匹配和連貫。標(biāo)準(zhǔn)、課程、評價、專業(yè)發(fā)展之間的匹配非常重要，政策導(dǎo)向和政策努力應(yīng)致力于此。連貫是指學(xué)前教育的不同時期，以及學(xué)前教育和小學(xué)教育之間的連貫。政策上的匹配和連貫對保障兒童的學(xué)習(xí)經(jīng)驗和學(xué)習(xí)策略的穩(wěn)定性非常重要。

2.教育研究重心

很多研究者在遠(yuǎn)離教室的實驗室情境中研究兒童的學(xué)習(xí)和發(fā)展，其研究成果很難轉(zhuǎn)化成政策導(dǎo)向，更難影響到教師的行為。從教育資助以及教育研究文化上，應(yīng)提倡基于學(xué)校實踐場所的教育研究，教師應(yīng)被看作研究者。理論研究者與教師應(yīng)長期合作，為兒童設(shè)計合宜的STEM學(xué)習(xí)經(jīng)驗。

（五）宏觀系統(tǒng)：圍繞文化框架來支持早期兒童的STEM教育

宏觀系統(tǒng)是更廣泛的文化框架、范式、價值觀、模式等，這些方面塑造了幼兒在其他系統(tǒng)中的參與及關(guān)系。為了理解文化在STEM教育開展中的角色，應(yīng)注重理解宏觀系統(tǒng)中價值觀和文化對兒童早期STEM學(xué)習(xí)的影響機制。從宏觀系統(tǒng)的角度看，政策制定者和公眾常常會持有一些假設(shè)，如男孩更適合STEM相關(guān)的職業(yè)等，這些假設(shè)和促進兒童STEM教育機會的實際努力可能相左。

二、兒童早期的STEM教育：基于生態(tài)系統(tǒng)學(xué)的建議

在如何提供高質(zhì)量的早期兒童STEM學(xué)習(xí)經(jīng)驗的問題上，《基礎(chǔ)》提供了以下六個建議。

（一）讓家長參與進來

當(dāng)家長能夠理解并有能力支持兒童的STEM學(xué)習(xí)時，將對兒童產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。家長是有參與意愿的，但他們依然需要相應(yīng)的知識提升和正式的支持。家長教育者、志愿者和研究者可以通過多種途徑促進家長的參與，如博客、兒童看護中心、出版物等。在與家長的交流中應(yīng)關(guān)注早期兒童STEM教育的特征、方法，準(zhǔn)備系列案例，并提供長期培訓(xùn)。

（二）給教師提供支持

實施STEM課程不僅是提供一套新的數(shù)學(xué)課程或要求幼兒記憶科學(xué)詞匯，更應(yīng)致力于融合STEM的領(lǐng)域，并熟悉幼兒學(xué)習(xí)、教師及早期學(xué)習(xí)項目改進的理論，了解家庭的需求。教師需要高質(zhì)量的前期準(zhǔn)備才能應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。

教育領(lǐng)導(dǎo)者應(yīng)確保持續(xù)的STEM培訓(xùn)和支持，并思考如何將STEM教育有意義地融入教師的實踐中。教師培養(yǎng)和培訓(xùn)項目應(yīng)進行有目的的設(shè)計，讓教師以和兒童STEM學(xué)習(xí)一樣的方式來經(jīng)驗STEM教育，從而對兒童經(jīng)驗的學(xué)習(xí)產(chǎn)生同理心，并能初步建模。研究者應(yīng)及時向教師分享研究成果，關(guān)注教師的需求。

（三）連接學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)

家長、教師、技術(shù)、博物館和圖書館形成了網(wǎng)絡(luò)化的“充電站”，幼兒可以在其中增長和拓展STEM學(xué)習(xí)。領(lǐng)導(dǎo)者必須合作起來拓展這些“充電站”，保障所有兒童都能得到充電的機會，并成為熟練的STEM學(xué)習(xí)者。

博物館、圖書館和社區(qū)組織的領(lǐng)導(dǎo)者應(yīng)把早期兒童STEM學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)放在優(yōu)先位置，讓兒童參與到展覽和活動中，并給家長提供讓兒童參與STEM活動的教學(xué)。教育和技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者應(yīng)保障所有有幼兒的家庭以及相關(guān)的專家可以有高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)連接和其他的數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施。各級政府應(yīng)保障教育者能通過網(wǎng)絡(luò)進行合作，參加專業(yè)發(fā)展課程。公眾和私人投資者應(yīng)繼續(xù)投資能讓兒童和家庭更多地參與到STEM學(xué)習(xí)中的項目。

（四）轉(zhuǎn)變早期兒童教育

高質(zhì)量的早期兒童STEM教學(xué)必須和有效的支持以及公眾參與的拓展努力結(jié)合起來。各級政府及社區(qū)的領(lǐng)導(dǎo)者應(yīng)致力于研究并實踐改善早期兒童教學(xué)的方式。

第一，各級政府以及社區(qū)領(lǐng)導(dǎo)者應(yīng)使用現(xiàn)有的和新的財政資源來促進早期兒童的整體教學(xué)質(zhì)量。第二，應(yīng)建立STEM教育的專業(yè)發(fā)展系統(tǒng)，促進高等教育和基礎(chǔ)教育學(xué)區(qū)的合作，深化研究，拓寬應(yīng)用。第三，應(yīng)特別重視專業(yè)準(zhǔn)備、教師發(fā)展和繼續(xù)教育，高校中的教師培養(yǎng)項目應(yīng)注重學(xué)科間的結(jié)合。

（五）調(diào)整研究的重心

現(xiàn)在，更多的STEM研究關(guān)注的是年齡較大的兒童，以及如何進行本科生和研究生層次的STEM培養(yǎng)，研究機構(gòu)并沒有把早期STEM學(xué)習(xí)放在優(yōu)先地位。雖然政府在提倡早期兒童的STEM教育，但缺少機制來促進機構(gòu)間的協(xié)作。

為此，政府應(yīng)增加對早期兒童STEM學(xué)習(xí)的研究投資，并把研究成果用以形成政府層面的策略。此外，應(yīng)鼓勵研究者和實踐者的雙向溝通，研究機構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)者應(yīng)引導(dǎo)多機構(gòu)和多學(xué)科間的早期STEM學(xué)習(xí)研究。

（六）清晰地和公眾交流

現(xiàn)在，一些機構(gòu)的活動和關(guān)于早期STEM學(xué)習(xí)的某些科學(xué)性共識是相左的。很多機構(gòu)都致力于讓少數(shù)年輕學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)化知識，而不是注重早期兒童的STEM教育。鑒于此，所有的利益相關(guān)者和提倡者，應(yīng)避免產(chǎn)生對早期STEM學(xué)習(xí)的文化性誤區(qū)。各級領(lǐng)導(dǎo)者應(yīng)對早期學(xué)習(xí)和早期STEM教育進行討論。公眾媒體應(yīng)實施一些項目，用來提高公眾對STEM教育的興趣，并建構(gòu)家校學(xué)習(xí)的橋梁。

為了有效地在兒童早期播下STEM學(xué)習(xí)的種子，整個系統(tǒng)中各個領(lǐng)域的研究者、實踐者以及政策制定者等要協(xié)同起來，為保障兒童獲得必要的STEM學(xué)習(xí)經(jīng)驗而努力。

【參考文獻】

[1]McClure， E. R.， Guernsey， L. Clements， D. H.， Bales， S. N.， Nichols， J.， Kendall-Taylor， N. & Levine， M. H. STEM starts early： Grounding science， technolo？ gy， engineering， and math education in early childhood[M]. New York： The Joan Ganz Cooney Center at Sesa？ me Workshop，2017.

[2]Bronfenbrenner U. Toward an experimental ecology of human development[J]. American Psycholo？ gist， 1977，32（7）： 513-531.

[3]Takeuchi， L.M.， & Levine， M.H. Learning in a digital age： Toward a new ecology of human development[A]. In A.B. Jordan & D. Romer（Eds.）， Media and the Well-Being of Children and Adolescents[C]. New York： Oxford University Press. 2014： 20-43.