早期教育科学内容与实施过程

在一个充满着科学探究产品的世界里，科学素养已经成为每个人的必需素养。每个人每天都需要利用科学信息来做出选择；每个人都需要参与讨论涉及科学技术的重要问题；每个人都应该分享对自然世界的理解。(美国研究委员会，1996）

研究和实践表明，儿童比以前认为的有更大的学习潜力，因此，早期教育应该为儿童学习提供更丰富和更具挑战性的环境。在这些环境中，在教师的熟练指导下，儿童早年的经历会对他们以后的学习产生重大影响。此外，在幼儿时期，科学可能是一个特别重要的领域，能为他们将来的科学理解奠定基础。

一

什么是科学？

科学既是一种理解当前自然系统的知识体系，又是一种建立、扩展、完善和修正知识体系的过程。这两个要素都是必不可少的。如果不理解这两个要素，就无法在科学上取得进展。同样，在学习科学的过程中，一个人必须理解知识的主体和知识的建立、扩展、提炼及修正的过程。(Duschl, Schweingruber, Shouse, 2007)

科学的目标是通过科学探究的过程来了解世界。科学知识能帮助我们解释周围世界和现象，例如，水为什么蒸发、植物为什么会生长在特定的地方，以及电如何工作等。科学知识可以帮助我们预测可能发生的事情，例如，飓风可能会袭击海岸，今年冬天流感会很严重等。科学知识也引导技术发展，为我们的需求和利益服务。

科学对不同的人意味着不同的东西。有些人认为科学是一份曾经在学校里记住的事实清单。另一些人把它理解为一种知识体系，包括事实、概念、原则、理论和模型，这些都能解释自然世界的运作。但是，正如上面引用的，科学不仅仅是知识和信息，它也是一个研究和发现的过程——我们称之为科学探究或科学实践。根据国家科学教育标准，“科学探究是指科学家以多种方式研究自然世界，并不断论证，提出解释的过程。” (National Science Research Council, 1996)

有些人一提及从事科学研究的人，就会想到实验室里坐着的穿着白大褂的科学家，他们把化学物质混合在一起，然后通过显微镜观察。也有科学家绘制飓风的轨迹，研究狼的行为，在天空中寻找彗星的图像。但科学家并不是唯一从事科学研究的人。许多工作都涉及科学，如电工、园艺家、建筑师和汽车技师。所有年龄层的人都通过接近科学实践的行为来了解这个世界。例如，当一个园丁问：“我的天竺葵需要多少光照才能开花?”，然后尝试将天竺葵放在不同的地点，观察结果。这就是一种科学探究的活动。这些由科学家和非科学家进行的活动，无论是在实验室、还是在家里，都有一个共同之处，那就是积极地使用基本的调查工具来了解世界是如何运作的。儿童、成人、专家和初学者，在建立他们对世界理解的过程中，都需要有这些工具在手。

二

以儿童为中心的科学课程

“以儿童为中心”的课程有很多定义，这些定义大致可以分为两类：（1）课程是以幼儿的想法和问题为中心的。它是由幼儿和教师共同构造的。（2）课程是有计划、有明确结构的内容。我们认为，一个好的课程是位于这两个定义之间的，且是连续的。

儿童进入学校之前已经有大量的自然知识，其中大部分是隐性知识。研究早已表明，儿童思维的复杂性是令人惊讶的。尽管儿童的经验是多变的，而且他们还有许多东西需要学习，但是，他们使用的一系列推理过程则是形成科学思维的基础。(Duschl, Schweingruber, Shouse, 2007)

幼儿科学不是一门信息科学，它强调概念、科学推理、科学本质和科学实践之间复杂的相互作用。尽管事实很重要，但是幼儿更需要理解基本概念，以及他们如何联系知识，并将其应用于生活中。

科学探究的核心是直接探索现象和材料。因此，适宜的幼儿科学内容的第一个标准是为幼儿选择的现象必须可以直接探索，并能从他们生活的环境中提取的。如光和影，移动的物体，结构、植物和动物的生命周期。

第二个标准是应以幼儿的探索经历为基础，帮助幼儿理解潜在的科学概念。例如，在对蜗牛的探索中，潜在的概念是动物的行为，以及行为是如何与动物满足需求的方式和动物的身体结构相联系的。这样的经历为幼儿逐渐理解“适应”和“进化”奠定了基础。又如，幼儿探索影子的经历为理解光的关键概念（光是直线传播的）奠定了基础。

第三个标准是内容应该放在适宜的概念上，并且可以从多个角度、深度和时间上进行探索。当幼儿有许多机会去探索一种现象时，他们就会基于自己的经验不断探索，以此作为思考的基础。在我们讲蜗牛的例子中，教师首先将幼儿的注意力集中在描述上。但是下一步可能是比较蜗牛的运动与蚯蚓的运动。

接下来，可能会让幼儿观察蜗牛与他们所熟悉的动物的运动，并讨论它们的相似和不同之处，以及运动与动物生活的地方、获得食物方式的关系。

还有一种科学探究是对一些现象的体验，比如探究磁铁。有了多种多样的经历，幼儿更有可能思考它们之间的联系，不断反思，并产生新的想法。另外，科学现象、概念和主题必须是幼儿和教师都感兴趣的。

科学课程内容数量应该在生命科学和物理科学之间保持平衡。由于诸多原因，教师对生命科学更感兴趣，而远离物理科学。这容易导致教师忽略幼儿对探索的浓厚兴趣，剥夺他们对实验的挑战和兴趣。探究生命科学与探究物理科学不同。前者更多的是观察性的，且随着时间的推移慢慢发生。后者更多的是实验性的，需要有直接的结果。两者都是科学课程的重要内容。

我们经常听到“儿童是天生的科学家”这句话。他们的好奇心驱使他们根据自己的经验探索世界并得出结论。但是，他们还需要成人的引导，参与丰富的科学探究。

在我们的工作中,我们运用科学探究流程（如图），指导幼儿循环进行探索。这个循环从参与开始，幼儿探索所选择的现象和材料，体验它们是什么，能做什么，提出问题，分享想法。这之后是一个更有意义的阶段——鼓励幼儿采取行动，扩展问题。其中一些可能是幼儿的问题，另一些可能是教师提出的。然后，聚焦观察点、提出问题、讨论确定问题。随着问题的确定，幼儿需要进一步调查，开始进入更集中和更深入的探索过程——预测、计划、收集和记录数据；思考和联系新旧经验；寻找最终可以共享的模式和关系，并根据产生的新问题，开启新一轮的探索。整个过程不是封闭的，它是开放的、迭代推进的。

图：幼儿科学探究过程

科学探究过程中，幼儿多种能力得到发展，例如：

这种科学实践与许多教室里的一些实证科学工作有很大的不同，在那里可能有一个科学桌子，上面放着有趣的物体和材料，还有观察和测量工具，如放大镜和天平，工作常常止步于此。教师对幼儿的观察和他们提出的问题了解甚少。以上科学实践是以活动为基础的科学，能引起幼儿的兴趣。研究交通工具或社区就是这类科学，它们能吸引幼儿参与有趣的科学探究。

无论是短期还是长期的，优质的科学调查都需要较长时间。幼儿可能会在某件事情上停留很长一段时间，因此，传统的课程表有时并不利于幼儿进行探究性的科学学习。

短暂的20或30分钟的活动或选择时间不利于幼儿持续进行探索。如果科学工作是断断续续的，而且在一周内不能经常进行，那么连续性就丧失了，得出结论的机会就减少了。另外，科学探究也需要时间进行讨论和记录。

科学需要空间。如果幼儿以多种方式探索现象，则活动需要在活动室和户外开展。例如，对影子的研究可能包括一个皮影戏，一个用来玩手电筒的暗室，以及一盏用来探索形状的灯和屏幕。这种对空间和时间的需求意味着，专注于一项科学研究可能需要搁置或改变其他事情。例如，早上的圆圈活动可能会变成每周几次的科学讨论活动。戏剧表演的角落可能是一个皮影戏剧场等。

三

结 论

多年来，人们对幼儿教育的作用一直集中在儿童的社会、情感和身体发展以及语言和算术的基本技能上，科学活动通常被视为词汇和技能发展的载体，如计数、颜色和形状识别等。这些活动不是以科学概念为重点、强调科学探究过程的项目。当教师对科学不感兴趣，缺少科学知识背景，并且缺乏信心来教孩子们科学时，科学在幼儿园领域将一直处于被忽视的状态。

对自然世界的探索是童年的重要主题之一。科学，当被看成是构建理解和发展思想的过程时，自然是幼儿教育项目的焦点。正如这里所描述的，儿童对现象的探究不仅为后来的科学学习建立基础，而且是认知技能发展的沃土。

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