——《幼儿》杂志（全美幼教协会主办）

本书关注的是幼儿科学教育，但是在更广义范围内、在其他学科中，这些教学、方法和话题同样一直存在着。科学可能会发生在实验室、音乐厅、图书馆、厨房、教室、后院、美术馆、公园——可以说无处不在。科学存在于我们的思想中，所有人，无论年龄大小，都会将思想带到任何我们去过的地方。本书通过一系列的统一概念来解释科学，这些概念是科学教学的背景。这些统一概念是什么？它们来自何处？

《科学素养基准》（AAAS，2009）首次发布于1993年，它是引入了统一概念的普及性文件，《美国国家科学教育标准》（National Science Education Standards，NSES）（National Research Council，1996）使用这些概念建构了自己的内容标准。《美国国家科学教育标准》与数以千计的科学家和教育工作者所组成的许多委员会、理事会、事务委员会和组委会一起确定了统一概念，以此作为从形态和功能相关性的角度、从审视演化和平衡的角度、从建构模型和解释的角度、从测量和观察系统思考的角度，来考量自然和人造世界的方式。

从表面上看，这些概念似乎与幼儿教育课程相去甚远，但是我可以断言，它们植根于所有人（无论老少）的日常经历中，也是我在本书中阐明的论断。

我围绕与科学相关的所有主题的核心观点来组织本书框架，而不是将本书组织成特定的若干科学主题。同时，围绕某个核心基本教学法进行教育讨论，所讨论的内容贯穿各年龄段，而不是只针对幼儿。对于一本幼儿科学图书来说，这样的组织方式并不常见，但我认为这种与众不同正是我们现在所需要的。如果我们不重新考虑幼儿科学教育和一般的科学教育，我们将永远无法实现全美幼教协会（National Association for the Education of Young Children，NAEYC），美国科学教师协会（National Science Teacher Association，NSTA），美国国家研究委员会，《美国国家科学教育标准》或任何长期研究儿童和科学的国家委员会所发布的愿景。

撰写本书时，我想到了我的学生通常所掌握的科学定义，他们大多是师范生或新手教师。我的许多学生来上课时都认为科学是静态的，并试图寻找带有事实盒子或涵盖重要论题列表的书籍。作为回应，我为他们提供了与他们最初寻求的东西不同的内容。如果教师和儿童在统一概念所涉及的领域（形态、功能、平衡、演化、系统、秩序、组织）中，参与统一概念的形成过程（关联、观察、考量、制作、收集、提供解释和测量），那么儿童和教师可以从证据中得出事实。来自证据的事实通常会引发学习者从其他渠道中搜索更多事实。探究事实是为了探寻某种总体概念，这些概念可以帮助学习者理解比探究事实之前他们所理解的多得多的内容。

我的大多数学生都觉得这个新视角很有意义，甚至是变革性的。大多数学生开始欣赏好奇和错误在他们自己学习中的作用，他们也开始欣赏基于证据的课堂教学的优点。

这本书以建构主义教学法为基础，该教学法将我们所有人都视为天生的科学家。我研究建构主义教学法已有数年之久，我仍将越来越坚定地投入其中。神经生物学研究开始蓬勃发展，来自神经科学界的数据越来越多地为建构主义提供了生物学的基础，并证明了为什么有意识的科学教学对于3—5岁的幼儿至关重要。

当学生绞尽脑汁以回答对他们来说重要的问题，或者花时间解决真实存在的相关问题时，可以想见，他们会努力工作并想要分享自己的发现。建构主义教师将课堂作为一个可供学生参与学习的安全环境，并促使他们突破自己当下想法的边界。他们所提供的任务类型，不仅有助于学生掌握学习自主权，还有助于提高儿童的听说读写能力，使其在这些方面达到日益复杂的水平。提出丰富的认知问题，并鼓励学生们这样做，创设了一个同时涉及内容学习、语言能力发展和创造性表达的环境。

建构主义观通常被误解为“别管孩子，什么都不告诉他们，然后看看会发生什么”。我的目的是消除这个误解，并说明在促进孩子进行学术和科学研究的过程中，教师在互动、理性思考和社会参与方面所刻意扮演的角色本质。鼓励追求学术意味着从儿童天生的好奇心出发，并创设环境来达到目标。当教师能够以一定的能力、理性、理解力和专注力来做到这一点时，我们在各个层次上都将拥有一流的科学项目规划。这本书描述了构成教师技能水平的各种因素，拥有这些技能的教师才能够实现这样的核心目标。

另一个误解是，建构主义教学和实践不能存在于一个问责的时代，这种观念必须引起人们的注意并加以解决。这种想法的缺陷在于问责制是新生事物。认真的专业教育者总是对班级儿童的幸福和学习负责。将标准化测验引入幼儿园和小学，可能会给早期教育领域的专业实践带来明显制约，却不会使这一领域变得更负责任。因为我们一直是负责任的。

要消除的第三个误解是，建构主义的课堂在某种程度上缺乏确保责任制所必需的重点和方向（具体而言，指让儿童为之前提到的标准化测验做好准备）。正如第二章所讨论的那样，不仅没有证据支持这一观点，而且有证据支持相反的观点。建构主义课堂的重点和方向有着严谨性上的优势，通过这一优势使得儿童发展出许多概念和技能，其中一些概念和技能可以通过标准化测验来衡量。

本书可用于大学教师所开设的大学教育课程，也可以作为幼儿园或小学教师开发科学课程的灵感来源，学校管理者也可以将其分发给教职工，以此作为讨论重构其教育计划中的教学法的起点。

这本书分为四个部分。第一部分“幼儿期的科学教育与建构主义”，将科学视为发现未知的过程，并将课程作为一系列的调查研究，在这些调查中，幼儿与他们的教师可以成为学习的伙伴。幼儿作为初学者，而他们的教师则逐步成为主导学习者。本部分提出了整本书的教学法，即一种建构主义的教学法，它认为我们都对自己所生活的世界赋予着自己的意义。

当教师将科学课作为一项真实的调查，而不是一组需要记忆的词汇或需要复述的规则时，教师其实就是认同了幼儿在发展自己理解的过程中所扮演的角色。这部分包括新教师的声音，他们努力并成功地为幼儿提供了丰富而有意义的学习科学的机会。

第二部分“幼儿科学学习概述”，以呼吁教师发现自己内心深处那个充满求知欲的学习者为开端，结尾时举例说明了有求知欲的学习者如何成为优秀的教师。本部分描绘了基于统领性的科学“大概念”进行课堂探究的样态，以及它们在促进儿童成长和发展中的作用。读者们可以探索教师在不同环境（包括课堂、家庭、社区和自然等各种环境）中促进科学学习的多种方式，以获得持续评估的能力，并能够根据问题调整课程。本部分的读者还可以进一步探讨人们如何学习，并质疑“平等”的学习机会的公平性。

第三部分“从统一的科学概念到课程”包括有序排列的三章，介绍了多个例子用以解释统一的科学概念，从而使幼儿教育者更容易接受。每次读者阅读到本书中的某个科学主题时，都能从该主题的上下文中找到一个或多个统一概念。

第四部分“从课程到科学的奇迹”开头两章描述了两个整合的、基于问题的课程单元：一个单元是使用日常家居用品学习化学和物理的相关概念与过程；另一个单元是使用水、土壤、沙子和盐，学习地球科学和生物学的相关概念与过程。本部分结束时讨论了科学教学与学习在课堂上不断取得成功需要具备的条件。若教师和幼儿想成为能够相互协作的科学家，那么课堂环境必须有利于科学探究。

本书中的科学研究着重强调科学、数学、技术、艺术和读写能力之间的联系，它们对于基于多种途径解决问题的课程尤为重要。本书的重点是儿童的科学思维和教师的教学思想，因为儿童和教师需要共同努力，从而建构对美丽的大自然和人类世界的更好的认识。

一、有意义的课程

只有在教师理解幼儿的思维方式，且课程与幼儿当下思维方式的范围相一致的教室里，有意义的课程才能存在。教师必须问自己：为了成功地参与课程任务，孩子必须采用什么样的思维方式？

有时，在有意义的课程中，教师只关注了幼儿的兴趣，而忽略了其他关键因素。有时，教师想要涵盖太多的科学课程，以至于他们使用的教师用语很少促进科学学习。在试图提供与幼儿的兴趣相关或与课程指南一致的有意义的课程时，教师可能会错失课程与儿童当前思维的发展性关联，进而发现自己教授的科学课程几乎没有多少科学内容。

二、设计更好的科学课程

让我们看看两种不同类型的科学课程。首先，我们将看到斯潘塞（Spencer）老师的幼儿园“北极熊”课程所引入的智力参与类型。紧随其后的是斯潘塞老师在某天中的一段摘录，在这段摘录中她教授了一节课，她将这节课设计成阅读一本关于生活在寒冷气候中的动物的图书的后续课程。我们将看到课程对发展的要求与学生不匹配。本章将继续探讨斯潘塞老师如何重新组织课程，以包括更多真实的科学和数学学习机会

（一）与发展脱节

北极熊的皮肤实际上是黑色的，而不是白色的。它们生活在一个非常寒冷的环境中。黑色的皮肤是极好的吸热材料。而北极熊的皮毛是透明的。它们看起来是白色的，是因为它们的皮毛反射了雪产生的白色的光。今天我们要来展示黑色比白色更能吸收热量。

然后，斯潘塞老师发给孩子们温度计，并告诉他们把温度计放在黑纸和白纸下面。她打开纸上方的灯，让孩子们等待5分钟。请注意，该实验是斯潘塞老师设计的。

不到1分钟，哈利利亚和本就去了房间的另一个角落，大卫和汤姆反复翻起纸偷看温度计中的“红色东西”发生了什么变化，威尔和玛丽因大卫和汤姆“搞砸”了他们的实验而大喊大叫。斯潘塞老师所提供的该课程中，这些儿童的行为没有任何智力上的参与。斯潘塞老师召集所有孩子来听她的结论，而不是孩子们的结论。

看看这个温度计！黑纸下的温度比白纸下的温度高。我们刚刚证明了黑色的东西是极好的吸热材料。我们现在知道为什么北极熊的皮肤是黑色的了。它们的黑色皮肤能在寒冷的环境中吸收热量。

大卫和威尔将他们的手臂放在一起，比较肤色。皮肤白皙的威尔问肤色较深的大卫热不热，大卫问威尔冷不冷。本和哈利利亚则跑到门口迎接走进房间的助教。斯潘塞老师让孩子们重新聚在一起，然后揭示了北极熊的另一个特征。

它们有一层厚厚的脂肪层，也称为肥肉，可以用来保温。这有助于它们在寒冷的北极气候中保持温暖。

斯潘塞老师分发矿物油，并做了以下说明。

用矿物油涂满一根手指，然后将干燥的手指和涂满矿物油的手指放入一杯冰水中。让你的伙伴看看你的两根手指可以在水中待多久。

几分钟后，她告诉孩子们：

这个实验表明了脂肪层对于北极熊保暖有多么重要。

上面的课程用意良好，但误入歧途。斯潘塞老师：（1）计划的课程与班级儿童正在发展的技能联系太少；（2）用脂肪层的活动扩展课程，却没有进一步指明课程的第一部分（即温度计活动）所形成的她所预期的概念；（3）替孩子们思考，而不是为他们提供独立思考的机会。

理解北极熊皮肤和北极熊脂肪层的活动中所蕴含的概念需要一定程度的去自我中心，而斯潘塞老师班上的孩子们在完成任务时并没有做到这一点。在本节课的活动中，斯潘塞老师假设孩子们“相信”黑纸是北极熊的黑皮肤，矿物油是北极熊的脂肪。把东西藏在不同颜色的纸的下面是非常奇怪的行为，在手指上涂满矿物油更是一种动觉狂欢。因此，尽管孩子们顺从地遵循指示，但是他们理解关系逻辑吗？由于课程中没有安排机会让孩子们分享他们的想法，因此斯潘塞老师没有机会去找出答案。

（二）错失良机

在有关北极熊脂肪层的活动中，斯潘塞老师解释了北极熊有脂肪层的原因：“这个实验表明了脂肪层对于北极熊保暖有多么重要。”她因而错失了让孩子们思考先导问题的机会，这个问题是：“总之，是什么让北极熊在寒冷的天气里保暖？”由于没有让孩子们对所观察到的事表达出自己的理由，斯潘塞老师错过了发现孩子们正在建立何种联结的机会。如果孩子们没有看出他们桌上的矿物油和北极熊的脂肪层之间的关系，那么这节关于北极熊的课就毫无意义。

在不同颜色的纸的活动中，斯潘塞老师不仅解释了北极熊有黑色皮肤的原因，还阐述了黑色皮肤的工作原理：“既然我们现在证明黑色的东西是极好的吸热材料，我们就可以理解为什么北极熊有黑色的皮肤，以及在寒冷的环境中吸收热量对它们来说有多么重要。”同样，她在替孩子们思考，而不是和他们一起思考，并希望孩子们相信她对证据的解释。

（三）蕴含真实科学和真实数学的科学课程

让我们改造一下这节课，让孩子们有机会提出自己的问题、设计自己的实验、决定收集哪些数据来帮助回答他们自己的问题，并决定如何分享他们的发现。

科学为学习、使用和练习数学技能提供了理想的环境，而数学技能对科学领域的成功来说至关重要。让我们利用关于北极熊的课程培养儿童使用技术和工具来解决问题并进行测量的基本技能。我们首先要让孩子们有机会思考温度计上的数字和刻度线。“较高的红色柱”或“较低的红色柱”分别意味着什么？在这堂新课中，孩子们需要阐明他们观察的理由。

暴露在热源下，黑纸和白纸下的温度明显不同。观察差异可以促使孩子们提出能引发许多调查的重大问题。但是，直到升入小学高年级之前，读取带刻度的温度计是一项令许多儿童感到畏惧的技能。那么，我们如何开启学习过程呢？

（四）“读取”温度计

考虑以下问题：如果你有一个问题，而这个问题是温度计可以帮助你解决的，那么温度计就是一个很好的工具。如果你想知道在阳光明媚的日子里，在黑色纸片下是否真的比在黑色纸片上更热，那么你需要一个可以帮助你测量“热度”的工具。如果你相信温度计可以测量“热度”，那么它是解决测量问题的好工具。它可以为你提供你想要的数据。

上面这段话包含着逻辑推理和解决问题的证据。孩子选择温度计作为合适的工具来开展工作，他就开始理解温度计管内的变化意味着什么，同时，她“读取”这些变化的能力也是基本的学业和生活技能。因此，与其在斯潘塞老师读取温度计时让孩子们在旁边看着工具，不如把工具交给孩子们，同时聚焦于一个重要的观点：“当‘热度’上升时，温度计里的红色液体也会上升。”有了这条指导意见后，再请孩子们看看在阳光明媚的日子里，黑纸底下是否确实比黑纸上面更热。

学习阅读温度计上的不同刻度线是以后的事情。实际上，在每节课中，孩子们的行为和言论都会告诉斯潘塞老师，何时他们已经准备好进行更精确的学习了。

（五）给北极熊的脂肪层“建模”

我们还可以重新组织课程，让孩子们找到一种方法来证明脂肪层可以防止北极熊在冷水中受冷。在一次与斯潘塞老师的讨论中，威尔告诉他的同学，“我看了一部用水中呼吸器潜水的电影。也许脂肪层有点像他们穿的那套衣服。”威尔的陈述是了解他想法的一个窗口。他揭示了他所认为的潜水服和脂肪层之间的某种关系。

本和哈利利亚不认为矿物油是脂肪层的模型。尽管如此，他们还是为自己研究矿物油的特性和自己的手指在冷水中的特性而感到兴奋。为了设计实验，本或哈利利亚会回答引起他们兴趣的问题。本会问：“我能够让我那涂满矿物油的手指在冷水里泡多久？”而如何得到他提出的问题的答案，则由本自己来决定。哈利利亚想知道如果将戴着雪地手套的手浸入冷水中，手指在手套中会是什么感觉。在这些互动中，我们看到本和哈利利亚开始进行与斯潘塞老师不同但相关的探索，斯潘塞老师追随孩子们的引导，而孩子们则投入地探究自己熟悉的戴手套任务、涂油膏或乳霜的任务。

威尔和戴维认为矿物油是脂肪层的模型，而本和哈利利亚则不认为是这样，斯潘塞老师为这两个小组提供了自己设计实验的机会。她试图让儿童对概念的学习立足于他们的日常环境。实际上，一旦斯潘塞老师开始协商原设课程，那么这节课中本和哈利利亚就能够开始对绝缘材料的学习，而无须提及缺席的北极熊。

课程在继续，斯潘塞老师与孩子们一起以各种方式表达他们的想法。在他们决定在每个实验中收集什么数据和在其调查中观察什么的过程中，以及在孩子们决定如何记录其想法的过程中，斯潘塞老师都是促进者。