美国早期STEM教育愿景：为所有幼儿提供高质量的STEM经验_儿童

发表自话题：怎样能找到私人的资助

原标题：美国早期STEM教育愿景：为所有幼儿提供高质量的STEM经验

美国早期STEM教育工作组2017年1月

奕阳教育研究院编译

导语

早期STEM教育工作组由美国大学学者、政策制定者、课程研发者以及教育实践者组成。工作组委员会由埃里克森研究院和芝加哥大学STEM教育研究所成员组成。该工作组旨在实现美国早期STEM教育愿景，即为所有幼儿提供高质量、适宜的STEM教育。

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由于公众的注意力分别集中在早期教育和STEM教育上，导致早期教育和STEM教育分离，因此，工作组制定《美国早期STEM教育愿景：为所有幼儿提供高质量的STEM经验》报告，帮助大家了解早期教育和STEM教育的结合点，构建和落实早期STEM教育愿景。

早期STEM教育工作组经过两年多的持续研究，了解儿童早期STEM概念和实践的发展，讨论支持早期STEM教育的方式，并提出有效的建议，改善早期STEM教育的研究、实践以及宣传，为所有幼儿提供高质量的早期STEM经验。这份报告是工作组努力研究的成果。

该报告旨在为幼儿园、地方、州和联邦各级的政策决策者、研究人员以及教育资助者支持、开展早期STEM教育提供指导。它提供了4个指导原则和6个可操作的建议。这些指导原则是关于幼儿和STEM教育的承诺，它们反映了早期STEM教育工作组关于幼儿STEM教育的愿景。报告提供了可操作性的建议，旨在改善所有幼儿STEM教育经验。

一、开展早期STEM教育的重要性

（一）在学前教育中有这么多重要的主题，为什么要关注STEM学科呢？

首先，对早期STEM教育的投资获得了回报

虽然没有足够的纵向研究来追踪STEM教育对儿童早期经历的影响，但几项研究表明，儿童在幼儿园入学时的数学成绩比儿童早期读写能力更能预测日后的数学和读写能力。此外，高质量的STEM教育能促进幼儿批判性思维、动手技能、解决问题能力发展。而这些跨学科能力的发展也能够支持儿童后续的学习成功。

研究发现，不同社会经济背景的幼儿进入幼儿园时，数学和科学知识有很大差异，随着时间的推移，这些差异会持续存在，甚至会继续增长。然而，这些差异可以通过学校和家庭的STEM教育来改善，培养幼儿对STEM的信心、兴趣。换句话说，有意识地进行STEM教育可以减少儿童早期学习障碍。

其次，儿童对STEM的态度是很早就形成的

儿童在科学、技术、工程和数学方面的早期经验为他们日后在这些领域的参与和成功奠定了基础。如果我们不能给幼儿提供高质量的早期STEM经验，他们很可能对STEM主题失去兴趣和信心。

（二）什么是早期STEM教育？

STEM学科——科学、技术、工程和数学——共享一组基本过程和实践。STEM学科的许多核心概念、实践和部署都是彼此相互联系的。与此同时，STEM学科具有鲜明的学科特性和知识特征。

跨STEM学科的联系和每个学科的显著特征对早期儿童STEM教育具有启示意义。每一门学科都需要对特定学科的关注，以确保幼儿建立他们的基础学科、系统知识，突出学科本身的创造性、美感和独特性。跨STEM学科的整合也通常以一个或多个其他学科作为背景。

幼儿教育工作者应承认STEM学科之间有着紧密的联系，以及这些学科在教学和学习方面的截然不同。另外，跨学科的许多共性与儿童早期教育的发展方法是一致的，即强调积极参与自然和社会世界。这些STEM学科之间和跨学科之间的协同作用和幼儿教育可以为幼儿提供丰富的、真实的STEM经验。

二、开展早期STEM教育的4条指导原则

指导原则之一：幼儿需要成人发展他们的STEM“天性”

虽然幼儿天然地对世界充满好奇心，且有卓越的学习能力，但是，他们仍然需要成人的帮助，以获得充分的早期STEM经验。

幼儿经常被当做“天生的科学家和工程师”

幼儿天生好奇，具备基本的能力了解周围的世界。他们设计堡垒，从水坑引水，穿越障碍物，以及创造性地解决其他问题。然而，他们对世界的好奇心以及感知可能被误解为天生的科学思维。这些“天性”是理解STEM的必要条件，但是，他们还需要成人的引导。

幼儿渴望探索世界，并影响周围世界，但是，没有成人的支持，他们的好奇心很难持久或者缺乏持续调查的动力。幼儿喜欢提问，然而，当他们没有很快发现答案时，他们可能会轻易放弃那些问题。此时，若成人帮助幼儿思考目标，并鼓励他们解决问题失败时坚持，会促进幼儿对STEM产生持续的兴趣。

通过成人的引导，幼儿能够像科学家、数学家和工程师那样学会思考、计算和创造。早期教育阶段开展STEM教育能够为儿童将来学习STEM奠定良好的基础。

指导原则之二：表征与沟通是STEM学习的核心

STEM教育以讨论、可视化形式以及其他形式的表征（如绘画、书写和绘图）为特征，以促进幼儿的学习。

STEM教学经常过分强调发展孩子设计程序的能力以及“汉德森”（handson）经验——在数学练习册中运用算法解题，或在工程中测试解决方案，却忽视这些活动中的交流和表征，如绘画、制作数据表、绘图等。尽管“汉德森”活动是学习STEM的必要组成部分，但是它们本身并不能激活孩子的思维。

STEM教育活动中的交流可以引导幼儿在新的环境中基于自身理解进行概括，并产生想法。表征是STEM教育的基本工具，它能够引导孩子观察细节。

此外，幼儿需要交流和记录的经验，以便他们学习如何明确表达自己的理解，这是包括STEM在内的所有领域的一项重要技能。

沟通可以产生新想法

发现问题、构建和发表观点、得出结论、进行归纳都是STEM学习的自然延伸，可以帮助幼儿发展他们的交流和表达技能。成人应该鼓励幼儿交流、写、画、测量，并且用各种方式来表达他们的想法。

指导原则之三：成人对STEM的态度和信念直接影响儿童对STEM的态度和信念

在美国，许多人尤其是女性认为他们对STEM教育不熟悉，因此，他们会回避这个领域。目前我们需要改变这种现状，通过STEM教育培养他们的自我效能感。

人们常常认为儿童学习STEM的能力是恒定的，例如，儿童在数学上的成就基于天生的能力，而不是基于学习和其他可控的因素如勤奋和毅力。这种信念导致许多人尤其是女性和其他在传统职业中胜任力不足的人担忧自己在STEM学科中的能力，渴望从数学、科学或工程领域中解放出来。这种信念也导致成人以固有的眼光判断幼儿的STEM能力，如他们是否“擅长”或“不擅长”STEM学科，而忽视他们的努力和毅力。

克服成人对STEM的焦虑

当父母或教师对数学感到焦虑时，会影响幼儿的数学学习。研究表明，当对数学焦虑的父母经常辅导孩子做家庭作业时，孩子的数学成绩会受到影响。这种模式与非数学焦虑的父母和孩子的数学学习效果形成对比。

同样地，家长和教师自身对STEM的焦虑常常会影响幼儿参与STEM教育的积极性。教师和家长因缺乏STEM相关内容知识，恐惧STEM话题，必然会导致他们回避教授、谈论、思考STEM内容。它会导致无意的往往是微妙的或低STEM期望的潜意识传递，特别是传递给年轻女孩、贫困家庭或教育水平低的家庭的儿童。我们需要诚实地解决这些问题，并通过干预措施建立教师和家长对自己STEM能力的信心。

指导原则之四：STEM教育不是文化中立的

虽然数学有时被认为是“通用”的语言，科学有时被视为“客观”的，但STEM教育并非文化中立的。它受到文化、种族、阶层偏见和刻板印象等的影响。成人明确承认并愿意解决这些问题，意味着他们更多地认识到了STEM教育的文化差异，这将减少儿童作为STEM学习成功者的偏见和刻板印象。

在学校内外，即使是年幼的孩子也会收到关于他们是否具备成功参与STEM的潜力的信息，这些信息是基于群体成员的资格（例如，亚洲孩子被认为数学“好”，男孩被认为比女孩更擅长工程）。

这些信息常常是微妙和无意的，例如，男孩通常会收到积木和建筑套装的礼物，女孩则会收到洋娃娃和模拟厨具玩具。然而，这些信息具有潜在的破坏性，它们影响成人对儿童的感知和与儿童的互动，并且可以影响儿童对自己的认识。

儿童来学校时有着不同的STEM经验，其文化信仰体系可能与一门学科的教育理念有冲突。儿童的多种经验会对他们如何理解新的STEM概念和实践产生影响，成人则需要帮助儿童建立解决冲突和矛盾的战略。我们引入STEM学科时，应考虑如何为所有儿童提供文化全纳性的STEM经验。

三、开展早期STEM教育的6条建议

报告提出了6条可行性的建议，这些建议一方面融合了上述的4项指导原则，另一方面，也希望为政策制定、教育实践提供方向，大幅度地改进早期STEM教育。

建议之一：提高公众对早期STEM教育的关注

为幼儿获得高质量的STEM体验提供广泛支持，首先要激发公众对STEM的认识和讨论。这反过来又会从关键的利益相关者包括家长、教师、管理者和政策制定者那里创造出对高质量STEM的需求。

在幼儿教育领域，STEM学科的教学常常被牺牲，而倾向于关注其他课程领域特别是早期读写能力。这导致政策制定者、教育领导者、教师、家长和研究人员对早期STEM学习的倡导和关注不足。其结果是，在早期教育系统的各个层面上，儿童早期STEM学习总是排列在其他学习领域之后。

STEM的每一门学科都面临着独特的挑战，并且在幼儿园的整合上处于不同的阶段。数学受到的关注最多，部分原因是教育者、儿童早期专家和政策制定者的倡导。这种倡导促进早期教育中花在数学上的时间增加，以及教师能获得更多的数学资源和课程。

研究还表明，更多地强调STEM主题并不会牺牲儿童对语言和读写能力的学习。虽然我们远不能保证所有的孩子都能在幼儿园得到高质量的数学体验，但是数学改革取得的成功可以作为提高和改进幼儿科学、技术和工程教育的范例。

引导公众了解早期STEM教育的重要性，可以促进公众对STEM教育的重视，增加STEM资源，推动建立州和联邦早期STEM教育标准。

第一，制定全国性的早期STEM教育计划

州和国家一级的政策领导人必须与幼儿专家合作，制定一项有意义的计划，将STEM学科纳入早期教育项目。计划应强调为幼儿提供适宜的STEM经验，以及为职前和职后幼儿教师提供专业发展。

第二，开发并实施媒体宣传活动，宣传儿童早期STEM教育的重要性

一个由早期教育和STEM教育的政策和倡导团体组成的广泛联盟应该围绕早期STEM教育的重要性开展一场媒体宣传活动，促进公众强烈参与讨论如何在早期教育阶段开展STEM。另外，宣传应该明确反对STEM只适用于年龄较大的孩子的观点。

媒体宣传组成部分包括报纸和杂志上的社论，公共交通工具上的广告活动，早期STEM的网站等。这种媒体宣传活动类似于旨在提高公众对儿童阅读的认识的宣传活动，将有助于引导关键利益相关者关注早期STEM这样一个紧迫问题，并为所有儿童提供更多资金，支持他们获得高质量STEM教育。

第三，监督和调整宣传活动以确保信息广泛的到达和聚焦

让公众充分认识STEM在幼儿时期的重要作用需要时间，利益相关者有责任监督和调整宣传活动。这可能包括改变宣传的场所和策略，增加针对目标受众的信息传递量，邀请新的管理机构和利益相关者参与活动等。

教育改革往往是一时的潮流，在给它们足够的时间取得成功之前，它们常常被宣布失败。当我们在儿童早期就开始提高STEM教育的知名度时，我们必须始终坚持保持一个清晰而一致的信息，这样它才能一直留在公共话语中。

第四，开发支持材料，帮助利益相关者了解高质量的STEM教育

高质量STEM教育开发应考虑包括:早期STEM经验重要性的简短描述；展示幼儿园高质量STEM教育的案例；吸收STEM经验的组织和幼儿园的简介；家长、儿童、教师和管理人员对高质量早期STEM教育影响的思考。

建议之二：改进幼儿教师关于STEM的职前和职后培养

为了让所有的幼儿都能在幼儿园获得高质量的STEM体验，教师需要在教学内容和教学方法上做好充分准备。政策制定者需要修改儿童早期教育计划和教师认证要求，包括准备和持续支持STEM的要求。

目前针对幼儿教育工作者的职前和职后教育项目并不优先考虑为他们提供STEM学科指导。幼儿园工作人员的认证程序也不强调STEM教育。因此，许多幼儿教师进入幼儿园时，在STEM内容和教学方法方面缺乏专业知识，这对教师专业性产生了负面影响。此外，幼儿教师的工资通常很低，这使得他们在经济上难以接受额外的教育培训了解更多早期STEM教育内容和教学方法。

如果在职前和职后培训中提高对STEM教育的关注，将培养出懂得STEM对幼儿的重要性、对STEM内容领域充满信心、并为幼儿提供更高质量和更多样化的STEM体验的幼儿教育工作者。此外，当儿童早期认证要求包括STEM培训和专业发展，它将激励教育项目为教师提供STEM课程和领域经验。

第一，为现有的幼儿教育工作者提供STEM教育培训

目前大学和研究机构的创新中心可以扩大STEM专业发展，培养大量的幼儿教育工作者。确定有效的STEM专业发展项目；开发资源，包括培训材料和网络模块，以及与这些程序相关联的项目，以便它们能被广泛使用；识别并培养一群能胜任STEM教育的幼儿教师担任领导者和导师，并为其广泛提供的津贴，鼓励幼儿教师参与STEM专业发展项目。

第二，评估和改进STEM学科的州和国家认证标准

幼儿教师培训项目认证。教师要想在STEM学科中获得足够的培训，培训项目必须提供STEM课程。

幼儿教师资格认证。2009年全美幼教协会(NAEYC)关于幼儿教师专业准备的声明中明确提出数学和科学应作为教师准备教的内容领域。然而，大多数儿童早期教育项目并没有为STEM学科的准备投入足够的时间。

早期教育项目认证。早期教育项目认证应确保教师有足够的资格证，并有STEM教育背景，以作为教师就业的先决条件。它们还应对教师进行充分的STEM学科的持续支持和培训。

第三，创建幼儿教师教育奖学金，增加以STEM教育为中心的幼儿教师数量

为了增加准备教授STEM主题的幼儿教师数量，需要更多专攻STEM的早期教育者。这可以通过设立奖学金来实现，以支持硕士和博士学生攻读以儿童早期STEM教育为研究重点的学位，并支持他们从事教师工作。

具体而言：大学应尽快设置早期STEM教育研究专业，教授高质量STEM的内容和方法，以及实践STEM教育的基地、教师；持续为教师提供高质量的STEM教育。教师缺乏对STEM教育的准备是根深蒂固的问题，我们需要持续的、长期的努力才能实现真正的改变，为教师发展STEM教育提供从职前到职后培养的路径。

建议之三：建立机制支持家长参与早期STEM教育

通常情况下，家长缺乏支持幼儿进行早期STEM教育的知识或信心。我们需要鼓励家长参与STEM活动，并使家长期待和支持幼儿园提供的高质量STEM教育。

父母是幼儿的第一任老师，他们对幼儿的期望是幼儿在STEM领域取得成功的基石。然而，当他们没有意识到或相信自己在培养幼儿兴趣和学习STEM方面的能力时，他们就失去了宝贵的STEM教育机会。许多家长认为数学、科学、工程和技术是“学校的话题”，而不是他们在家里可以通过游戏和探究来帮助孩子发展的话题。他们可能没有意识到，他们的孩子每天做的活动，如帮助洗衣服或洗澡，可能是鼓励孩子思考STEM话题的理想时刻。他们可能会避免和孩子一起参与STEM活动，因为他们自己也对STEM存在焦虑。

第一，让家长了解他们在儿童早期STEM学习中的角色

支持家长组织，如国家家长教师协会或美国儿科学会。它们在引导家长了解自己在STEM教育方面的角色，发挥着重要作用。例如：

为家长帮助幼儿学习STEM主题提供建议，并传播适合幼儿发展的STEM活动。

消除“STEM能力是与生俱来”的神话，以及其他误解，如数学很难，或者工程是职业训练。

引导家长，让他们知道自己对STEM的刻板印象(如女孩不像男孩那么擅长数学)或焦虑(我不是学数学的料)可能会在不经意间传递给孩子。

第二，增加社区参与儿童早期STEM教育的机会

儿童早期服务提供者可以向家长发送关于STEM的时事通讯，提供孩子在幼儿园做什么以及家长如何在家里继续辅助学习的信息，并要求家长从家里分享STEM的想法和活动。

医生和牙医可以在他们的候诊室里为家长和孩子们准备STEM的小册子。

社区外联组织可以每日给家长发送短信，为他们提供非常简短的STEM活动。

倡导组织者可以开发有关儿童早期STEM教育的服务公告，在公共交通工具上展示。

博物馆、图书馆和自然中心等机构可以引导家长关心STEM主题，并鼓励他们在STEM活动中与孩子互动。

建议之四：为实践者提供高质量的早期STEM资源和指导

幼儿教育工作者经常缺乏获得高质量STEM教育资源的途径，缺乏高质量的STEM教育指导以及运用有效资源的支持。教育工作者需要知道构成高质量STEM资源的因素，获得高质量资源。

教师们通常会从一些未经审查的资源中拼凑STEM活动和课程，这使得构建具有凝聚力的项目或单元几乎不可能。

高质量的STEM教学材料在各个年级都起着重要的作用。这种材料尤其在早期儿童项目中很重要，因为大多数早期儿童教师缺乏STEM学科背景。

如果教师能够投入更多的时间和精力来深入了解幼儿如何学习STEM主题以及如何有效地使用高质量STEM教学资源，儿童将会受益。

第一，阐明高质量STEM教育资源的特点

高质量的早期STEM资源特征如下：

内容和方法适宜。如果教师给予适宜的引导，幼儿将通过积极的游戏、探究和发现来学习数学、科学和工程。

资源集中在数学、科学和工程的“大”概念上。“大”的想法是关键的概念和技能，是学科学习的中心，与幼儿的思维一致，并生成未来的学习。活动应该帮助幼儿将他们的经验与关键概念联系起来。

资源支持幼儿的持续调查。STEM资源应该包含目的明确、内容丰富的探究课程，支持幼儿持续观察和调查。

材料要适当利用技术。技术可以帮助幼儿交流他们的想法，或者记录下他们注意到的事情并在以后反思。适当使用技术可以促进幼儿之间的讨论和合作。

第二，开发新资源来填补目前的空白

各种各样的早期儿童STEM教学资源已经存在，但需要更多特别是工程方面的教学资源。虽然我们希望把资源交到教师手中，但质量差的资源和执行不足将破坏教师改进教学的努力。创造高质量的资源需要时间，低质量的产品不应该仅仅为了满足需求而匆忙上市。相反，应该有资金来开发符合高质量标准的资源。

建议之五：制定STEM早期学习标准，并与K-12标准保持一致

目前，国家早期学习标准对STEM学科是幼儿学习的重点领域的认识各不相同。我们认为，如果STEM在早期学习标准中得到认可和强调，将促进早期STEM教育发展。

自2012年以来，美国有超过40个州已经开发或更新了他们的早期学习标准。然而，不同州的早期学习标准在处理STEM内容方面有所不同。目前， 50个州都包括数学早期学习标准，而且几乎所有州都有一些科学标准。然而，只有很少的州包括工程或技术标准，而且只有宾夕法尼亚州的早期学习标准明确提出STEM学习可以使世界变得更有意义。

第一，确定早期STEM教育学习标准中的指导方针

高质量的儿童早期STEM教育标准应基于儿童早期的研究和最佳实践。我们提出将以下标准作为制定儿童早期STEM教育标准的起点:

特定学科:每个学科(科学、技术、工程和数学)都是单独处理的，标准应关注该学科的重要内容。

STEM实践:这些标准明确每个学科中的关键经验，以及跨STEM学科的通用实践。

详细:标准应非常具体，帮助教师和管理人员知道幼儿应该知道或能够做什么。

第二，评估现有的早期学习标准，确保STEM内容的存在和质量，并使其符合K-12标准

各州的早期学习标准和指导方针在不同的维度上有很大的差异，包括它们对STEM学科的重视程度以及与国家K—12标准的一致性都有很大差异。例如，有些州将数学和科学作为早期教育单独的学习领域，而另一些州则将它们与其他认知能力结合成一般的类别。因此，我们需要了解每个州的标准，并确定每个州STEM标准的质量。

首先，起草一套高质量的STEM早期教育标准。

儿童早期教育专家、研究人员、决策者和倡导团体应共同努力，为STEM学科制定一套严格的、适合发展的标准。例如，马萨诸塞州已经制定了符合K—12的《下一代科学标准》 (NGSS)的早期教育科学、工程和技术标准。缅因州将共同核心数学标准与早期教育的数学实践统一起来。亚利桑那州为每一个标准环节提供了“日常生活、活动和游戏环境中的指示和例子”。犹他州共同核心州立标准和州立科学标准有着一致性。另外，我们应该定期评估和更新这些标准，以反映早期STEM教育的新研究。

其次，倡导各州采用新的儿童早期STEM学习标准。

一旦起草了高质量的STEM标准，诸如国家数学教师委员会、国家科学教师协会、全美幼教协会等组织应宣传新标准，并鼓励相关州政府官员更新他们的州标准，以反映早期STEM教育的重要性和紧迫性。

建议之六：建立能为早期STEM教育提供有效支持的研究机制

我们需要建立一个坚实的研究基金会来支持与早期STEM教育相关的政策。基金会应该优先进行研究，以弥补目前在儿童早期科学、技术、工程和数学教学方面的知识空白。

目前，关于早期STEM教育的研究数量因学科而有很大差异。较少的研究关注于儿童早期的科学、技术或工程或早期STEM教育系统。此外，研究和实践往往没有交集:实践者不了解现有的研究，研究结果通常是在实验室环境中针对儿童进行的，不能解释幼儿园教室混乱、嘈杂的现实。

因此，需要更多的早期STEM教育应用研究:在真实的环境中进行研究，重点关注早期STEM项目的有效性，以及早期STEM教学和学习挑战。这样的研究将缩小研究与实践的差距，提高儿童早期STEM教学实践水平。

第一，对儿童早期STEM教育的研究进行全面综述

在我们为儿童早期STEM教育制定研究议程之前，我们需要对已经完成的研究、它的影响以及它产生的新问题有一个更全面的理解。

第二， 提出一个多管齐下的研究议程，以帮助私人和政府机构确定资助重点

这一议程应包括短期目标(直接建立在当前工作基础上的研究或推动该领域向前发展迫切需要的研究)和长期目标(如纵向研究)。通过这个议程，研究应该包括不同文化和语言背景的学生。以下是我们建议资助STEM学科研究的优先考虑事项:

第三，关注教师培训与专业发展

第四，开发和评估资源

以上就是《美国早期STEM教育愿景：为所有幼儿提供高质量的STEM经验》报告的全部内容。就像语言和阅读一样，STEM教育从学段上也应该尽早开始，最大限度地发挥其效益。

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