儿童早期STEM素养:概念内涵、结构框架与内容体系.pdf
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1、2023年9 月第39 卷第9 期学前教育理论陕西学前师范学院学报Journal of Shaanxi Xueqian Normal UniversitySeptember 2023Vol.39No.9儿童早期STEM素养:概念内涵、结构框架与内容体系吴振华1,杨易静,黄立安3(1.上海师范大学教育学院,上海2 0 0 2 34;2.上海市浦东新区第二中心小学,上海2 0 0 1 35;3.上海学前教育学院,上海2 0 0 2 34)摘要:STEM素养是STEM教育研究中的热点之一,在已有的研究中,STEM素养的目标对象主要指向年龄较大的学习者,而对低年龄学习者的关注明显不足。随着学前阶段ST
2、EM教育日益受到关注,幼儿STEM素养研究相对缺乏的问题逐渐显现。本研究基于STEM素养和学前教育相关理论,对儿童早期STEM素养的概念、结构和内容体系进行构建。结果表明,儿童早期STEM素养可以为幼儿园STEM学习提供清晰而科学的目标体系,对于提升幼儿园STEM教学活动质量,促进学前STEM教育发展具有一定的参考和借鉴价值。关键词:幼儿;STEM素养;概念;框架;内容中图分类号:G610文献标识码:APDF获取:http:/ Childhood STEM Literacy:Conceptual Connotation,Structural文章编号:2 0 9 5-7 7 0 X(2 0 2
3、3)0 9-0 0 1 3-1 3doi:10.11995/j.issn.2095-770X.2023.09.003Framework and Content SystemWU Zhen-hua,YANG Jing,HUANG Li-an3(1.College of Education,Shanghai Normal University,Shanghai 200234,China;2.Shanghai Pudong New Area No.2 Center Primary School,Shanghai 200135,China;2.Shanghai Institute of Early C
4、hildhood Education,Shanghai Normal University,Shanghai 200234,China)Abstract:STEM literacy is one of the hot topics in STEM education research.In the existing studies,the target object of STEMliteracy is mainly older learners,while the attention of younger learners is obviously insufficient.With the
5、 increasing attention paid toSTEM education in preschool stage,the relative lack of research on STEM literacy of children has gradually emerged.Based on therelevant theories of STEM literacy and preschool education,this study constructs the concept,structure and content system of earlychildhood STEM
6、 literacy.The results of this study show that children s early STEM literacy can provide a clear and scientific targetsystem for STEM learning in kindergartens,which has certain reference value for improving the quality of STEM teaching activities inkindergartens and promoting the development of pre
7、-school STEM education.Key words:young children;STEM literacy;concept;framework;content远的影响,技能人才的竞争上升到国家战略的高一、问题提出度,社会范式的改变对于个体的知识结构和能力随着全球新一轮科技革命和产业变革的到来,科技创新对人类社会的发展形成了巨大而深收稿日期:2 0 2 3-0 5-30;修回日期:2 0 2 3-0 6-1 4项目基金:奕阳教育研究院项目资助(SEI-QXZ-2022-20)作者简介:吴振华,男,浙江宁波人,上海师范大学教育学院副教授,博士,主要研究方向:STEM教育,信息技术创
8、新教学;杨静,女,上海崇明人,上海市浦东新区第二中心小学高级教师,主要研究方向:儿童美术课程。通讯作者:黄立安,男,上海崇明人,上海学前教育学院副教授,博士,主要研究方向:学前STEAM教育,学前艺术课程。素养体系提出了全新的要求。倡导多学科融合、注重创新精神和综合能力培养的STEM(Sc i e n c e,14Technology,En g i n e e r i n g a n d M a t h e m a t i c s)教育在世界各国受到普遍关注,成为近年来全球教育改革的热点 序1。学前STEM教育是STEM教育的重要组成部分之一 2 1 8 7-2,研究表明,高质量的早期STEM
9、经验,可以为幼儿提供包含丰富感官活动和认知挑战的学习情境,刺激幼儿的神经生长和大脑发育3,并且能够提升幼儿对于STEM学科的兴趣和积极态度,促进其思维和探究技能复杂性的增长,使个体未来对于STEM专业的学习和STEM职业的选择持有更加积极的态度 4。STEM素养被广泛认为是STEM教育的首要目标之_ 5 STEM教育研究手册(Handbook ofResearch on STEM Education)中明确指出:“STEM教育改革的一个总体目标就是培养具有STEM素养的人力资源。”联合国教科文组织的探索2 1世纪的 STEM素养(Exploring STEM Competencesfor th
10、e 21st Century)报告提出,STEM素养覆盖了学习者在2 1 世纪和第四次工业革命时代需要的“所知”(know-what)和“所能”(know-how)6)。美国的美国STEM教育战略(北极星计划)(Charting a Course for Success:Americas Strategyfor STEM Education)7、澳大利亚的STEM学校教育国家战略(2 0 1 6-2 0 2 6)(NationalSTEMSchool Education Strategy)8)和爱尔兰的STEM教育政策声明(2 0 1 7-2 0 2 6)(STEMEducationPolic
11、yStatement(2 0 1 7-2 0 2 6))9 等一系列国际 STEM 教育政策文本中,不约而同地将如何培养学习者与STEM相关的核心素养作为STEM教育理论与实践的核心议题。STEM素养概念的提出和应用,对于厘清STEM教育的核心价值取向,提升STEM课程质量具有重要的作用。国内外学者对于STEM素养的概念内涵、构成要素和教学应用等进行了大量的研究,也取得了一定的共识1 0-1 。然而,在已有的研究中,STEM素养的目标对象主要指向年龄较大的学习者,,而对低年龄学习者的关注明显不足。与中小学乃至于大学的学习者相比,幼儿在身心发展阶段和学习行为上有着很多鲜明的特点,例如在学习方式上
12、侧重亲身体验和动手操作;在学习内容上局限于自身周围的相关问题;在培养目标上更加强调专注、好奇、探索等积极的心理倾向和行为模式等 1 2 因此,已有的STEM素养概陕西学前师范学院学报念内涵很难直接对应学前儿童,也无法有效指导学前STEM教育的实践。对幼儿STEM素养研究和关注的不足,造成当前的学前STEM教育和STEM课程缺乏一个清晰明确的目标,在很大程度上影响了学前STEM教育的发展质量【1 3。当前学前阶段的STEM教育中,有一些普遍存在的问题,如课程实施缺乏科学的理念和方法,存在着明显“活动导向”和“机械模仿”的误区,使儿童或是忙碌于对各种材料的操作,或是停留在对作品范例的简单模仿,而缺
13、乏对于科学和数学核心概念的理解和观察、探究、反思等STEM关键能力的发展【1 4;又如课程评价没有明确的导向,片面侧重作品与制作的结果呈现,而忽视儿童对活动过程的探索、活动情绪的体验和学习品质的提升等1 5。这些问题与幼儿的STEM学习缺乏一个清晰的目标体系,学前教育工作者对STEM素养这一概念认识不足有着一定的内在关系。基于此,本文旨在对学前阶段儿童的STEM素养进行深人研究,在廓清STEM素养概念和构成要素的基础上,根据中国学前教育的现实语境,对相关概念进行理论建构,从而为提升幼儿园STEM教学活动的设计和实施水平,提高学前STEM教育质量提供参考和借鉴。二、儿童早期STEM素养的概念内涵
14、和构成维度(一)儿童早期STEM素养概念的提出20世纪末以来,随着信息技术为代表的新科技快速发展和全球化进程的不断深化,社会经济运行的模式和人类职业世界发生了深刻的变化,社会生活的重大变化和个人自我实现的新需求对教育目标提出了全新的要求。“素养”这一概念开始受到教育界的高度关注,如何改革教育目标,更好地培育个体在未来社会中需要的关键能力成为近年来世界各国基础教育理论研究和实践变革的核心议题 1 6 。国际经合组织(Organization forEconomicCooperation and Development,OECD)欧盟(Eu r o p e a n U n i o n,EU)和美国
15、“2 1 世纪技能合作组织(Partnership for 21st Century Skills,P21)等国际组织对“素养”这一概念的理论内涵和框2023年第9 期总39 卷架体系进行了深入地研究,并形成了一定的共识:素养主要是指个体在特定情境中综合运用知识、技能和态度解决问题的一种高级能力。素养以学科核心知识与技能为基础,以深度学习和实践应用为学习方式,以解决复杂问题和适应不可预测情境为能力目标;以创造、责任、反思等心智能力为核心,具有跨学科、可迁移和多功能的特点,并且可以通过持续的学习而获得和提升【1 6 。STEM素养是指学习者通过STEM学习而获得和发展的一系列综合能力素质【5。美
16、国全国研究理事会(National Research Council,NR C)提出,提升所有学习者的 STEM素养应成为K-12STEM教育的总体目标1 7 。而随着学前STEM教育的不断深化和发展,幼儿阶段STEM素养研究不足的问题对于实现高质量学前STEM教育发展的影响日益显现,为了进一步明确学前STEM教育的价值取向,科学规划幼儿STEM学习目标,为高质量学前STEM教学活动的设计、实施和评估提供一定的的规范和标准,有必要对学前儿童的STEM素养进行专门的研究。为此,本研究提出了以学前儿童为对象的STEM素养概念,并将其命名为“儿童早期STEM素养”(Emergent STEMlite
17、racy)。本研究认为,儿童早期STEM素养是个体STEM素养发展的初期和萌发阶段,它基于 STEM素养的基本概念和内涵,同时又具有幼儿身心发展阶段的独有特征。儿童早期STEM素养概念的提出,有助于提升学前STEM课程设计和教学实施的质量,推动学前STEM教育的进一步发展。(二)儿童早期STEM素养概念的构建对于儿童早期STEM素养这一概念的理论构建主要基于STEM素养(STEMliteracy)和学前儿童早期读写能力(Emergent literacy)两个概念的理论内涵,以下将从这两方面分别进行阐述。1.STEM 素养STEM教育最初的主要目的是为美国培养社会经济发展紧缺的科学、技术、工程
18、和数学等相关专业人才,建立一条系统的STEM人才培养通道(ST EM p i p e l i n e),以满足工商业界对于STEM劳动力的需求【1 8 。进人2 1 世纪后,随着科学技术的发展,越来越多的行业需要 STEM学科相关的知识和技能。美国科学委员会(NSB)2 0 1 5年的统吴振华,杨静,黄立安:儿童早期STEM素养:概念内涵、结构框架与内容体系人、社会和经济的需求 2 4。对于STEM素养具体包含哪些要素这一问题,不同的学者众说纷绘。为此,本研究对国内外相关文献进行了分析梳理,具体整理如下:15计发现,全美至少有2 0%的工作在不同程度上需要掌握STEM相关的技能,因而提出,ST
19、EM教育的目标应从培养少数STEM专业人才转为向全体美国人提供STEM学习经验(STEMisforallAmerican),以促进每个学生相关核心能力和素养的发展,帮助他们更好地在未来生活和工作中获得成功 1 9 。基于上述理念,美国州长协会(NationalGovernors Association,NG A)在2 0 0 7 年发表的创新美国:最终报告(InnovationAmerica:AFinalReport)中首次提出了STEM素养的概念2 0 该报告认为,STEM教育应旨在发展学习者的STEM 素养,个体的 STEM 素养在知识经济背景下的人才竞争中具有至关重要的意义。STEM素养
20、这一概念提出后,受到了各界的高度关注,并逐渐成为STEM教育的核心目标 1 0 1 2 9-38。对于STEM素养的内涵,目前学界主要有两种不同视角的观点【2 1 :一种是将STEM素养视为STEM各学科素养的组合,即STEM素养由科学素养、技术素养、工程素养和数学素养组成【2 2】,STEM素养包含了对于这些不同学科知识和技能的掌握,并将其转化为探索现实世界的能力。另一种观点则认为,STEM素养应被视为一个整体性的概念,是科学、技术、工程和数学各学科知识、技能和方法的深度融合【5。如拜比(RodgerBybee)提出,STEM素养包含了个体应对和解决各种问题时涉及的知识概念和过程性技能,包括
21、对于STEM学科属性的认识、应用STEM技能发现问题、解决问题、交流问题的能力、参与社会事务的意愿,以及反思精神和建设性的态度2 3。佐尔曼(Allan Zollman)则认为,STEM素养的核心不仅是“学会知识”(Learningtoknow)和“学会技能”(Learning to do),更重要的是“学会如何与他人相处”(Learning to livetogether)和“学会如何生活(Learning to be)5并将STEM素养分为三个层次,包括第一层次的STEM四个学科领域内容,第二层次的认知、情感和动作、技能等学习领域和第三层次的个16Innovation Ameria:A f
22、inal repr 20Standards of mathematical practice and STEM 25 Dale BalkaLearning for STEM literacy:STEM literacy for24learningAssessing STEM literacy in an informal learningenvironment 26Increasing stem literacy via an informal learningenvironment 27Exploring STEM Competences for the 21stCentury6Unders
23、tanding K-12 STEM Education:aFramework for Developing STEM LiteracyAdvancing STEM education:A 2020 vision 23Equity-Oriented Conceptual Framework forK-12 STEM literacy理科师范生STEM素养发展的实证研究【2 9 STEM素养的内涵及结构框架模型研究 学生STEAM素养的内涵、意义与表现形式 30】宋乃庆等通过对不同STEM素养概念的深入分析,可以发现,尽管由于研究视角和关注重点的差异,上述概念界定在侧重和表述上各有不同,但是其中包
24、含了一些共同的元素,包括:1)科学、技术、工程和数学四个学科的知识构成了 STEM素养的基础;2)ST EM 素养强调四个学科中互相关联、用以解决实际问题的能力和方法,如探究、交流、假设、推理、验证等;3)ST EM 素养包含了对于STEM学科的认识,以及倾向于运用STEM知识技能解决问题的积极态度;4)积极的心理倾向(价值观)如好奇、反思、坚持和合作等是STEM素养的重要组成部分。陕西学前师范学院学报表1 国内外研究者提出的STEM素养构成要素来源作者National GovernorsAssociationAlan ZollmanMaureen CavalcantiJackson&Mohr
25、-SchroederSoo Boon NgFalloon et al.5Rodger BybeeJackson et al.28黄晓等杨彦军等2023年第9 期提出时间STEM素养的构成要素STEM学科知识;跨学科技能;解决2007年问题能力STEM学科知识;STEM跨学科技能;2011年应用STEM知识技能解决问题的能力STEM学科领域内容;认知、情感和2012年动作目标;个体、社会和经济需求STEM学科概念;STEM过程技能;2017年对于STEM的积极心理倾向2018年综合应用STEM概念解决问题的能力STEM学科知识;采取恰当行动解决2019年问题的能力;STEM态度;STEM价值观交
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