为孩子选择高质量的STEM教育活动,爸妈们要考虑哪些因素?

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STEM (读作/stem/)教育,乍一听像是某种刚引进的舶来品,浑身散发着神秘的气息。

其实不然。STEM和我们中国孩子(起码我这一代)成长过程中听得耳朵都磨出茧子的一句话一脉相承:“学好数理化,走遍天下都不怕”。

STEM在这里不是指英文单词stem(植物的根茎),而是四个单词的组合:science(科学)、technology(技术)、engineering(工程学)、mathematics(数学)。可以大致理解为大众时常拿出来讨论的“理科”。

为孩子选择高质量的STEM教育活动,爸妈们要考虑哪些因素?

与此同时,还有一个存在感爆棚的早教热词——STEAM教育,这既不是英文单词steam(蒸汽),也不是全球某知名游戏平台,而是一种在STEM的四种领域上再加上ARTS(人文学科)的综合教育理念。

不过,今天Ms.Chang并不打算赘述“STEM有用吗”这样的话题,因为无论早期教育学界,还是儿童心理学,脑科学,学习科学领域(science of learning,对,专门有一个学科是研究“人类是怎么进行学习的”),近三十年来已经用大量的论文、实验研究证明了STEM的积极作用。

为孩子选择高质量的STEM教育活动,爸妈们要考虑哪些因素?

STEM对儿童认知发展有积极作用

其中有一点非常值得关注:儿童是天然的探索者,他们从婴儿时期就开始用手,嘴巴,五感来感知身边的事物和人。是他们天然的好奇心和高涨的探究热情不断敦促我们这些大人为他们提供一个更适合幼童探索世界的环境。

那么,这么多年过去,少儿STEM教育发展得如何呢?

真假STEM教育

我们进行少儿STEM教育的目的到底是什么?简单地说,就是为儿童提供其所需的支持与资源,让儿童逐渐掌握独立探索世界的技能,学会识别问题,进行深入研究,接受失败和挫折,不断尝试各种解决问题的方式,最终明白世界是如何运转的以及为什么那样运转。

随着互联网的高速发展,我们现在已经可以随时随地在社交网络,网购平台,以及各种知识付费平台上购买到那些看上去非常精美,课程逻辑也很“成熟”的少儿STEM课程和学习材料了。

全美幼教协会曾经概括过伪·少儿STEM活动的典型特征:

  • 本质是手工活动,只是包裹了一层“科学探索”的外壳,实际上关于科学探索的内容十分有限。
  • 过于夸张的课程表现形式和活动形式,没有教授正确的科学概念。
  • 内容浅且单一,只是简单地罗列一些活动步骤,没有展开更深入的探究。

总而言之,就是对科学的探索流于表面,太过侧重“手工课程”,“实验展示” 和“活动成果”。这样的STEM活动可能会在短时间内吸引儿童的注意力,但是无法让儿童真正学习到数学、技术、工程学和科学知识,更无法掌握主动进行科学探索的方式方法。

究其原因,其实是这些少儿STEM课程和活动的设计者(有些甚至是某个科学领域的大拿)根本不了解少儿的发展。他们往往低估了儿童的认知能力,认为儿童“了解这些就够了”,或者没有接受过专业的教育学训练,不知道该怎样把所需要教授的知识以儿童可以接受的方式进行传授。

美国国家研究委员会(National Research Council)在《把科学带进学校》和《K至12年级科学教育框架》这两本报告中反复强调儿童的认知发展能力在以往的研究中被大大低估,儿童已经具备推理、建立概念性知识(如对“狗”这个概念的定义)以及事实性知识(如知道自己家的小狗喜欢吃的食物)的能力。

怎样识别少儿STEM教育

如果我们有极大的概率遇到糟糕的少儿STEM课程,本着负责任的态度,该怎么识别这样的内容呢?

其实已经有学者设计出了一套简单易上手的评价工具,来帮助我们挑选高质量、符合儿童发展水平的STEM资源。虽然设计者当时主要针对自然科学和工程学这两个学科,但是基本可以拓展运用到生命科学,空间科学等领域。

这个评价工具的构成非常简单,总共分为两个部分。第一部分包含十个提问。每个提问下附有3-5个子问题,帮助成人判断儿童在某个STEM活动中的真实体验。第二部分是向少儿STEM教师提出的14个“备课”思考。今天我们暂时只讨论第一部分。

为儿童选择高质量的STEM活动,你需要考虑这些因素:

  1. 这个STEM活动对儿童的意义是什么?a. 这个活动和孩子的日常生活经验有关系吗?b. 这个活动对孩子来说足够有趣和吸引人吗?c. 这个活动还有没有延伸的后续内容?
  2. 孩子在活动中需要做哪些操作?a. 孩子能自由操作真实的材料吗?b. 孩子可以在与材料的互动中观察到材料的反应吗?c. 孩子在参与活动时可以选择改变操作,进而得到不同的结果吗?d. 孩子可以创造出新玩法或是想出新点子吗?
  3. 这个活动想要孩子弄清楚什么?a. 孩子是否需要在这个活动中解决一个问题?b. 问题的解决方案是不是不止一个?
  4. 孩子可以通过参与活动进行哪些思考?a. 孩子有没有机会在活动中表达自己的想法和主张?b. 孩子可以基于证据得出自己的结论吗?c. 这个活动能不能引导孩子进一步开展关于科学的思考?
  5. 孩子可以在这个活动中充分表达吗?a. 这个活动有没有为孩子提供询问,描述,解释他们的观察,体验和想法的机会?b. 这个活动对双语儿童或其他来自不同语言和文化背景的儿童是否友好?
  6. 孩子在活动中能否有机会学习收集和记录数据?a. 在活动过程中或结束后,孩子是否有机会写、画或制作模型?b. 儿童能否有机会通过摄像机,录音机,摄影机记录这个活动?c. 儿童是否有机会展示他们制作的成果,以及分享他们的观察?
  7. 孩子从活动中可以学习到什么知识点?a. 这个活动和自然科学,地球,生命科学等是否有关?b. 这个活动和工程学是否有关?c. 这个活动和数学是否有关?
  8. 孩子在活动中是否有机会与他人分享他们的发现?a. 孩子能否与他人分享他们的学习成果,观察以及体验?b. 孩子们是否能使用不同类型的工具进行分享,如电子产品,绘图工具和建模工具?c. 孩子能否通过演示或角色扮演的方式进行分享?
  9. 孩子在活动中是否有机会发展语言和读写能力?a. 成人在活动中是否为孩子介绍并一起使用有趣的词汇?b. 孩子是否有机会针对这个活动的主题进行交流?
  10. 孩子在活动中是否有合作的可能?a. 儿童是否可以选择何时以及如何进行合作?b. 活动能否为儿童提供独立工作,小组合作以及大组合作的机会?

从上面这10个问题我们可以看出,衡量一个少儿STEM活动是否高质量其实不仅仅是看课程的设计者背靠多么顶尖的学府,课程的配套材料有多么丰富,包装多么“高端洋气”,而是应该将活动的开始、过程和后续看做一个整体,看看这个活动是否真的做到了“授之以鱼,且授之以渔”。高质量的少儿STEM课程不应该是走过场一般地依据“老师示范—学生复制粘贴老师的示范—学生和老师达成一样的实验效果,皆大欢喜”的流程进行的昂贵又肤浅的活动。

高质量的少儿STEM活动长什么样

如果少儿 STEM教育领域有热搜榜,那么ramps and pathways(斜坡和路径)这样一个通过构建不同坡度的斜坡来探索物体运动的经典主题肯定会经常占据榜单前列。我们通过十个提问衡量STEM活动的优劣之后,再来看看高质量的少儿STEM活动长什么样。

一个名叫Anamaria Ralph的Kindergarten教师(相当于国内的5~6岁)曾经分享过她与学生们一起完成的“坡道探索”项目。

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如今的Anamaria已经是一年级教师

1 发起斜坡探索项目的原因

Anamaria和她的教学搭档发现在之前进行的“塔”项目中,孩子们痴迷于平衡试验,以及不断测试可以在保持塔的平衡的同时,把塔的搭建高度提升到多高。令Anamaria感到惊奇的是,这些5-6岁的孩子们看到自己搭建的物体倒塌的时候不仅没有感到沮丧,反而非常开心。

于是Anamaria去买了一本名为《坡道与路径》(Ramps and Pathways)的书,读完颇受触动。

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《坡道与路径—与儿童一起探索物理学的建构主义方法》

根据这本书给她的灵感,她们很快为孩子们准备好了木制的弹珠跑道装置以及一些可回收材料,比如在木材加工商店买到的凹形镶板,空罐头,工业包装筒,楼梯挡板和幼儿园使用频率极高的卷纸筒。

为孩子选择高质量的STEM教育活动,爸妈们要考虑哪些因素?

《坡道与路径—与儿童一起探索物理学的建构主义方法》

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凹形镶板(一般用于制作画框,房屋装修等)

2 向儿童介绍新项目与新装置

Anamaria向全班学生介绍了新布置的斜坡玩具后,没有急于向他们介绍究竟该怎样进行搭建,而是开始观察记录孩子们如何探索这些工具的使用方法,以及工作时的状态与效率。当她注意到斜坡区总是聚集着太多的孩子,打扰了不少正在搭建轨道的孩子的进程时,才开始介入,和孩子们商讨决定分组进行工作,提高效率。

3 儿童的STEM探索

为孩子选择高质量的STEM教育活动,爸妈们要考虑哪些因素?

有一天,Anamaria发现有个孩子花了好几天搭建了上图的结构,这个孩子轻轻推动跑道上的弹珠,弹珠终于成功通过凹形镶板落入空罐头里。他们一起欢呼,但是STEM学习没有停止于此。Anamaria向这个孩子提问:”可不可以想一个办法,不用手推弹珠,弹珠就能自动进入罐子里?” 然后继续观察这个孩子,给予恰当的帮助,直到这个孩子想出解决方案。

Anamaria还用照片和文字记录下孩子们的每一步重要的探索里程碑。如下图所示,孩子们逐渐在探索中发现“我用手指推动弹珠,它就能出来了”“我如果不在坡道的尾端放上一个圆柱体,弹珠就很可能弹出去,弹到我们的零食桌子底下”。

为孩子选择高质量的STEM教育活动,爸妈们要考虑哪些因素?

图源自Wonders in Kindergarten

探索新事物的常态就是会持续遇上挑战和失败。有一群小女孩就遇到了这样的问题。她们发现即使坡道建好了,弹珠每次滚到中间就会脱离轨道,滑到地毯上,没有办法落入终点的罐子里。

为孩子选择高质量的STEM教育活动,爸妈们要考虑哪些因素?

图源自Wonders in Kindergarten

于是Anamaria启发她们思考为什么弹珠会掉下来,以及应该怎么做来阻止弹珠掉落。孩子们集中讨论后决定用多米诺骰子拼搭两条类似楼梯栏杆的东西来阻挡弹珠(下图)。

为孩子选择高质量的STEM教育活动,爸妈们要考虑哪些因素?

孩子们在拼搭多米诺骰子

成功解决弹珠掉落的问题后,班级里更多的孩子加入了进来,也带来了更多创意。当他们把多米诺骰子也放在坡道的尾端时,发现弹珠只能击打到这些骰子,总是滚不到空罐头那里。于是他们反复测试了如何提高弹珠的滚动速度,尝试改变坡道的坡度等。

为孩子选择高质量的STEM教育活动,爸妈们要考虑哪些因素?

如上图,教师通过视频、图片、文字等方式记录了每个孩子在探索过程中的关键表达:

  • K.W.说:“也许是因为这个轨道太长了,弹珠的速度才会变慢。”
  • K. W说:“也许我们可以把坡道建得再高一点”。
  • A.T.说:“会不会是因为我们放了太多多米诺骰子?”

渐渐地,这些只有5、6岁的孩子们搭建的坡道越来越复杂,他们的兴趣也越来越浓厚。他们尝试通过改装坡道来改变球的运动轨迹,还测试不同材质的球(木制的球,小铁球,玻璃球,塑料球等),坡道不同的高度,路径的长短曲折程度会不会影响球的运动。

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慢慢的,坡道越来越复杂。

为孩子选择高质量的STEM教育活动,爸妈们要考虑哪些因素?

甚至还出现了可以让弹珠顺利拐弯的轨道,感受一下孩子们完成其中一个项目时的喜悦吧!

根据上一个板块提出的判断少儿STEM活动质量的十个提问,这个坡道项目达到了绝大多数标准,值得学习。

尽管如此,这个令人赞叹的活动仍然有不少可以改进的空间。例如,整个项目过程中,教师可以更明确地和儿童一起总结学习到的科学概念(力与运动,物体的性质对运动、速度和距离的影响,如何改变物体的运动轨迹,一个完整系统中某个因素的改变可能会引发其他部分的变动等),向儿童指出与这些概念相关的词汇等。

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