美國賓夕法尼亞州0—3歲嬰幼兒科學核心素養的培養經驗及啟示*

李郭琳 張 娜**

（華中師范大學教育學院，湖北武漢，430079）

實踐與創新能力是21 世紀人才應具備的核心素養，培養0—3 歲嬰幼兒良好的科學核心素養，能為將來科技創新型人才的培養奠定基礎。2014年，美國賓夕法尼亞州頒布了《賓夕法尼亞州嬰幼兒早期學習標準》（Pennsylvania Learning Standards for Early Childhood：Infants-Toddlers，以下簡稱《早期學習標準》）。該標準系統地明確了嬰幼兒多個領域的培養框架，〔1〕其中對科學核心素養領域的描述全面、翔實。介紹美國賓夕法尼亞州0—3 歲嬰幼兒科學核心素養的培養經驗，不僅有助于我國嬰幼兒科學核心素養培養的研究，還可以為我國嬰幼兒科學核心素養培養的實踐提供參考。

一、美國賓夕法尼亞州嬰幼兒科學核心素養的培養框架

美國賓夕法尼亞州嬰幼兒科學核心素養的培養涵蓋生物科學領域（Biological Sciences）、自然科學領域（Physical Sciences）、地球和空間科學領域（Earth and Space Sciences）、環境和生態領域（Environment and Ecology）、計算機和信息技術領域（Computer and Information Technology），其下共設置了11 個核心素養，每個核心素養下又設立了細化的考察指標，并提出了相應的培養策略。賓夕法尼亞州嬰幼兒科學核心素養的培養主張“嬰幼兒是天生的科學家”這一理念，即當嬰幼兒的好奇心被激發時，他們會自發地進行探究和學習。為貫徹這一理念，該框架強調，成人應創設“有準備的環境”，為提升嬰幼兒科學核心素養提供有利條件。〔2〕

（一）嬰幼兒生物科學領域核心素養的培養框架

嬰幼兒生物科學領域核心素養旨在通過統攝與生命和非生命體有關的基本問題（如生命與非生命體的異同點是什么等）幫助嬰幼兒了解其所處的環境，培養其對環境進行科學觀察與探究的能力。該領域的核心素養包含：生命與非生命體素養、基因素養和進化素養。

1.生命與非生命體素養的考察指標和培養策略

生命與非生命體素養（Living and Non-Living Organisms）有5 個考察指標。指標一關于生命的基本特征（Common Characteristics of Life），指嬰幼兒能夠探索生活中常見生命體的基本屬性，如能表現出對環境中的動物、植物與人類的興趣并能給予適當的回應。相應的培養策略包括：為嬰幼兒提供用于探索的自然材料（不同紋理、大小、形狀和材質）；在室內種植植物或飼養寵物；描述嬰幼兒能看見、聽見和探索的事物等。指標二關于能量流（Energy Flow），指嬰幼兒能對動物和植物的基本需求有所了解，如能意識到生命需要水和食物才能生存。其培養策略包括：帶嬰幼兒閱讀有關動物和植物基本需求的書籍；給嬰幼兒示范照護的基本方法；與嬰幼兒探討生命的基本需求等。指標三關于生命周期（Life Cycles），指嬰幼兒能意識到動物和植物的生長和變化，如能詢問有關動物、植物生長與變化的問題。其培養策略包括：外出并引導嬰幼兒觀察動物和植物因季節變換而發生的改變；鼓勵嬰幼兒采用畫畫等方式對觀察的結果進行記錄等。指標四關于構成和功能（Form and Function），指嬰幼兒能識別生物的基本組成部分，如被他人提問時能指出對應的身體部位。其培養策略包括：引導嬰幼兒觀察周圍環境中植物的組成部分（如花、莖、根、葉）；給嬰幼兒示范如何對人體和其他生物的組成部分命名；引導嬰幼兒玩有關身體部位的小游戲（如“拍身體”游戲）等。〔3〕指標五關于科學探究（Science as Inquiry），指嬰幼兒在探索生命和非生命體時，能具備基本的探究意識，如能進行簡單的收集、調查與探究活動（如在戶外活動時收集落葉）。其培養策略包括：為嬰幼兒提供觀察與探索生命和非生命體的機會（如探索草叢里的螞蟻和石頭）；鼓勵嬰幼兒對自然現象發問等。

2.基因素養的考察指標和培養策略

基因素養（Genetics）有2 個考察指標。指標一關于遺傳（Heredity），指嬰幼兒能識別相同物種共有的生物特點，如能發現親人之間有相似之處（如當旁人說“媽媽來了”，嬰幼兒能找到自己的媽媽）。其培養策略包括：提供方便嬰幼兒觀察自我的鏡子；當家庭成員在場時引導嬰幼兒指認家庭成員；給嬰幼兒提供描述不同成長階段的動物的圖片、書籍和材料等。指標二關于科學探究，指嬰幼兒在探索同一物種的生物特點時，能具備基本的探究意識，如能針對物種提出有關生物特點的問題（如為什么有的花是紅色的而有的花是黃色的）。其培養策略包括：為嬰幼兒提供觀察與探索生物的機會（如去公園給鴿子喂食）；為嬰幼兒提供用于探索的簡單設備（如放大鏡、數碼相機）；通過觀察了解嬰幼兒對生命的興趣點并給予積極的回應等。

3.進化素養的考察指標和培養策略

進化素養（Evolution）有2 個考察指標。指標一關于關注動物狀態的穩定和改變（Constancy and Change），指嬰幼兒能注意到周圍環境中動物的變化，如能談論動物因四季變化而發生的改變。其培養策略包括：為嬰幼兒提供描述動物如何適應四季的書籍；引導嬰幼兒將外出所得和書中所獲相聯系；與嬰幼兒討論動物為適應季節變化而采取的措施等。指標二關于科學探究，指嬰幼兒在探索動物的外部特征時，能具備基本的探究意識，如能提出有關動物生長變化的問題（如蝌蚪如何變成青蛙）。其培養策略包括：鼓勵嬰幼兒在閱讀帶有圖片的刊物時進行涂鴉；為嬰幼兒提供用于探索的工具（如放大鏡、鑷子、比例尺）；引導嬰幼兒比較不同的動物等。

（二）嬰幼兒自然科學領域核心素養的發展指標

嬰幼兒自然科學領域核心素養旨在通過統攝與物質特性有關的基本問題（如物體的物理屬性是什么）幫助嬰幼兒認識和了解世界。該領域的核心素養分為化學素養和物理素養。

1.化學素養的考察指標和培養策略

化學素養（Chemistry）有3 個考察指標。指標一關于物質的性質（Properties of Matter），指嬰幼兒在探索物質的特性時，能具備基本的探究意識，如能探索正在改變形狀、性質和顏色的物質。其培養策略包括：為嬰幼兒提供探索處在變化狀態（不同顏色、大小、形狀、紋理）的物體的機會；向嬰幼兒描述物體的特征（如“這個東西黏糊糊的”“這個東西看似粗糙，但摸起來是光滑的”）。指標二關于物質和能量（Matter and Energy），指嬰幼兒能意識到物質的狀態會發生變化，如能觀察到成人使用不同材料合成了新物質（如烹飪、混合油漆顏色），能觀察到固體物質的變化（如蠟筆熔化）。〔4〕其培養策略包括：向嬰幼兒示范一些易于察覺變化的實驗；鼓勵嬰幼兒創造性地使用多種材料；向嬰幼兒示范和描述如何通過混合材料得到新物質（如把面粉和水混合后得到面團）。指標三關于科學探究，指嬰幼兒在探索物質的變化時，能具備基本的探究意識，如能參加相應的探究活動（如與水相關的感統游戲），能根據物質的特征進行簡單的分類。其培養策略包括：在托育機構設立科學區，提供方便嬰幼兒分類、觀察和探索的物質材料；引導嬰幼兒比較物質間的大小、顏色、形狀和材質等。

2.物理素養的考察指標和培養策略

物理素養（Physics）有兩個考察指標。指標一關于物體的運動（Forces and Motion of Practices and Rigid Bodies），指嬰幼兒能簡單描述物體的運動并了解其運動方式，如能意識到物體是可被移動的，讓物體移動的方式是多樣的。其培養策略包括：向嬰幼兒描述其熟悉的物體和新事物的運動狀態（如快、慢速運動，以及靜止）；設計有關物體運動的游戲活動（如建造坡道，讓球從上方滾落）；和嬰幼兒一起閱讀有關不同物體運動的書籍等。指標二關于科學探究，指嬰幼兒能對與運動和聲音有關的問題進行簡單的探究，如能使用五感來探索物體的運動和其發出的聲音等。其培養策略包括：為嬰幼兒提供簡單的探索工具（如坡道、音叉等）；當嬰幼兒對聲音和運動產生興趣時給予積極的回應。

（三）嬰幼兒地球和空間科學領域核心素養的發展指標

嬰幼兒地球和空間科學領域核心素養旨在通過統攝與地球的結構、形成過程和周期有關的基本問題（如如何在太陽系中認識地球）幫助嬰幼兒認識其所生活的星球。該領域的核心素養為地球的結構、過程和周期素養。

地球的結構、過程和周期素養（Earth Structures,Processes and Cycles）有4 個考察指標。指標一關于地球的特征及變化的過程（Earth Features and the Processes that Change them），指嬰幼兒能認識地球上的材料與物質并對其進行探究。 其培養策略包括：向嬰幼兒展示不同顏色和形狀的石頭；向嬰幼兒提供相應的探究工具（如嬰幼兒尺寸的放大鏡、鐵鍬、耙子）。指標二關于水的認識與探究（Water），指嬰幼兒在探索水時，能具備基本的探究意識并了解水的用途，如能參加由成人主導的活動（如給植物澆水、給魚缸灌水、洗手），能使用簡單的詞匯描述水的觸感。其培養策略包括：為嬰幼兒提供與水有關的應用類場景（洗碗、洗手等)；為嬰幼兒提供探索水的工具（如嬰幼兒專用的漏斗、水車、管子）；與嬰幼兒談論水等。指標三關于天氣和氣候（Weather and Climate），指嬰幼兒能感知天氣變化并意識到天氣對日常生活的影響，如當下雨或者下雪時能指向或走向窗臺，能使用五感察覺天氣情況。〔5〕其培養策略包括：觀察和討論天氣的變化及其對日常生活的影響；帶嬰幼兒進行戶外活動并觀察天氣狀況；帶嬰幼兒欣賞并學唱有關天氣的童謠等。指標四關于科學探究，指嬰幼兒在探索地球的結構、形成過程和周期時能具備基本的探究意識，如能使用感官來探索地球的結構、形成過程和周期并提出相關問題。其培養策略包括：挖掘嬰幼兒對與地球的構成和環境有關的興趣并提供支持性條件；為嬰幼兒提供簡單的探索工具（嬰幼兒專用的篩子、鏟子、鋤頭、水輪、風鈴）等。

（四）嬰幼兒環境和生態領域核心素養的發展指標

嬰幼兒環境和生態領域核心素養旨在通過統攝與生態環境有關的基本問題（如個人行為會如何影響生態環境）幫助嬰幼兒建立與其所處的生態環境是互相影響的這一意識。領域的核心素養分為：生態素養、流域和濕地素養、農業與社會素養及人類與環境素養。

1.生態素養的考察指標和培養策略

生態素養（Ecology）的考察指標與周圍環境（The Enviornment）有關，指嬰幼兒能辨認出周圍環境中的生命和非生命體，能使用工具（如放大鏡、數碼相機）觀察和描述物體，能識別生命和非生命體的外部特征（如樹葉和巖石的大小、形狀、顏色和結構）。其培養策略包括：為嬰幼兒提供與他人、動物和植物安全互動的機會；和嬰幼兒一起閱讀有關動物和植物及其特性的書籍；為嬰幼兒提供可探索的人造物品和自然物等。

2.流域和濕地素養的考察指標和培養策略

流域和濕地素養（Watersheds and Wetlands）有2 個考察指標。指標一關于流域（Watersheds），指嬰幼兒能參與到有關水的討論中，如能識別出不同的水體（如小溪、湖泊），能識別不同狀態下的水（如動態的或者靜止的）。其培養策略包括：在嬰幼兒面前對不同水體進行命名，并描述其特征（如“這是小溪，它是流動的”）；與嬰幼兒一起閱讀介紹不同水體的書籍；鼓勵嬰幼兒參與到涉及不同水體的討論中。〔6〕指標二關于水生生態系統（Aquatic Ecosystem），指嬰幼兒能對生命的基本需求有基本的了解，如能指認出相應動物的棲息地，能參與有關動物棲息地的話題的討論。其培養策略包括：帶領嬰幼兒閱讀相關書籍，講述生活在不同棲息地的動物；引導嬰幼兒感受周圍環境中不同棲息地間的差異等。

3.農業與社會素養的考察指標和培養策略

農業與社會素養（Agriculture and Society）的考察指標與技術對農業的影響（Technology Influence on Agriculture）有關，指嬰幼兒能了解基礎的園藝工具，如在成人的幫助下，能使用嬰幼兒專用的園藝工具，能理解園藝相關話題的討論內容。其培養策略包括：和嬰幼兒一起閱讀有關園藝的書籍；準確地命名園藝工具；為嬰幼兒提供探索和使用園藝工具的機會（如開展有關園藝主題的角色扮演游戲）。

4.人類與環境素養的考察指標和培養策略

人類與環境素養（Humans and the Environment）有3 個考察指標。指標一關于維持人類生存的基本需求（Sustainability），指嬰幼兒對人類的基本需求能有基本的了解，如能指認人類的基本需求（如水、食物、住房和衣服）。其培養策略有一點：鼓勵嬰幼兒參與到涉及人類生存需要的討論中。指標二關于害蟲的綜合治理（Integrated Pest Management），指嬰幼兒能意識到自然環境中有的生物可能是有害的，如識別出并避開當下環境中有危險的昆蟲等。其培養策略包括：與嬰幼兒一起閱讀關于可能產生危害的動物和植物的書籍；在室內空間用符號標記植物是否“有害”，并對嬰幼兒進行講解等。指標三關于垃圾管理（Waste Management），指嬰幼兒能逐漸了解有關垃圾合理處置的方法，如能參與到有關合理處理垃圾的方式的討論中，能對可回收利用和不可回收利用的垃圾進行分類等。其培養策略包括：向嬰幼兒示范如何處理周圍環境中的垃圾（如將垃圾撿起來扔進垃圾桶）；為嬰幼兒提供具有垃圾分類功能的垃圾桶等。

（五）嬰幼兒計算機和信息技術領域核心素養的發展指標

嬰幼兒計算機和信息技術領域核心素養旨在通過統攝與計算機和信息技術有關的基本問題（如如何做到正確地使用不同類型的技術）幫助嬰幼兒意識到技術是探索世界和交流的工具。該領域具備一個同層次的核心素養，即計算機和信息技術領域核心素養。

計算機和信息技術領域核心素養（Computer and Information Technology）有2 個考察指標。指標一關于新興技術的影響（Influence of Emerging Technologies），指嬰幼兒在好奇心的驅使下能恰當地探索多元技術的使用，如能在角色游戲中使用技術類道具（如舊手機、玩具型或真正的相機、電腦鍵盤）。其培養策略包括：向嬰幼兒展示和描述技術的多種用途（如傳遞信息、感應和識別信息、儲存信息）；向嬰幼兒展示運用技術創作的圖片；讓嬰幼兒在成人的協助下使用信息技術設備（如用數碼相機拍攝照片）。指標二關于職業中的新興技術（Emerging Technologies in Careers），指嬰幼兒能認識工作場所中應用的技術，如能識別工作場所中應用的技術設備（如醫療設備、交通工具）；能使用醫療設備的模型玩具（如聽診器和血壓帶）等做游戲；能使用有關工作場所的簡單技術來達到預期目的（如能使用聽診器為玩具熊聽診）。其培養策略包括：向嬰幼兒模擬展示工作場所中應用的技術；為嬰幼兒整理描繪工作場所中所使用技術的書籍、圖片和海報等資料；鼓勵嬰幼兒按工作的類型對技術設備進行分類；帶嬰幼兒外出并觀察托育機構周圍的工作場所中技術的應用情況（如建筑工地、醫院、郵局、牙醫）。

二、對我國嬰幼兒科學教育的啟示

（一）重塑教育觀念，重視嬰幼兒科學核心素養的培養

目前，培養嬰幼兒科學核心素養已成為國際早期教育的發展趨勢。美國賓夕法尼亞州在《早期學習標準》中設立嬰幼兒科學核心素養領域，并在該領域的培養框架設置中突出興趣態度的養成、質疑精神的啟蒙、探究能力的提升，為早期教育從業者和家長在嬰幼兒科學核心素養的培養方面提供了有力的指導。因此，借鑒美國賓夕法尼亞州的有益經驗，我國可大力提倡嬰幼兒科學領域核心素養的培養。具體而言，首先，我國可以協同學前教育、自然科學、醫學等領域不同學科背景的專家和學者，組織專業的研究團隊，編制《0—3 歲嬰幼兒核心素養培養指南》，并設立科學領域核心素養培養的版塊；其次，我國可以創設0—3 歲托育宣傳月，錄制與嬰幼兒科學核心素養培養相關的宣傳視頻并進行推廣，同時鼓勵地方政府整合社會資源，積極開展有關嬰幼兒科學核心素養的公益講座、專家訪談和現場咨詢等活動，加大對嬰幼兒科學核心素養培養的宣傳力度。此外，“托幼一體化”是我國教育領域未來發展的重要方向，因此，我國可以通過打破托育機構與幼兒園的教育壁壘，架構完善的順應“托幼一體化”的課程體系，打造0—6 歲科學核心素養的系列課程，引導嬰幼兒在科學學習上向幼兒園平穩過渡。

（二）深化教育認識，突出核心素養的多維學科性

多門學科的相互融合是核心素養視角下課程改革的重要趨勢之一。〔7〕《早期學習標準》中，嬰幼兒科學核心素養具備涵蓋多維學科的特征。這有利于嬰幼兒科學、全面地認識世界，幫助嬰幼兒靈活調動不同學科的知識解決生活中的實際問題。與國外相比，我國頒布的《托育機構保育指導大綱（試行）》（以下簡稱《大綱（試行）》）中雖然提到和科學核心素養領域相關的培養目標，如重視兒童好奇心和探索欲的培養，逐步培養兒童的注意力、觀察力等，〔8〕但未進一步對其涉及的具體學科進行闡明和劃分。對此，我國可完善有關科學核心素養領域的培養目標，設置注重考量多維學科的培養框架，方便早期教育人員和家長厘清科學核心素養的實質概念。與此同時，值得注意的是，《早期學習標準》中，如生物科學領域下生命和非生命體素養與環境和生態領域下生態素養的培養，均指向嬰幼兒能了解和認識所處環境中的生命和非生命體。重復的培養目標，輔以不同素養下的培養內容與培養策略，會增加理解嬰幼兒科學核心素養培養理念的難度，影響其實踐。對此，反思賓夕法尼亞州的培養經驗，我國在設計嬰幼兒科學核心素養培養框架時，可以運用相應的測評工具考察科學核心素養培養結構的有效性和合理性，凝練框架體系，為早期教育人員提供簡潔、高效的參考。

（三）細化教育建議，創設支持性的培養環境

《早期學習標準》對嬰幼兒科學核心素養下的每個考察指標都列出了具體而詳盡的培養策略，不僅闡述了如何創設鼓勵嬰幼兒探究的物質環境，還具體說明了成人如何發揮自身支架的作用以有效地促進嬰幼兒科學核心素養的發展。因此，借鑒《早期學習標準》，我國可以初步完善《大綱（試行）》中針對嬰幼兒探究意識提出的教育建議，同時創設相應的支持性環境，以期有效地實踐嬰幼兒科學核心素養的培養理念。具體而言，首先，我國可以在如何引導嬰幼兒對周圍環境產生好奇并提問、如何為嬰幼兒提供討論周圍環境的機會、如何開展探究類活動、如何通過材料和工具支持嬰幼兒的科學探究等方面細化教育建議。其次，地方政府可以在《關于推進兒童友好城市建設的指導意見》的引領下，在公園、科技館、圖書館等公共服務設施建設中考慮“兒童視角”，優化空間設計，滿足兒童探索和活動的需要。此外，還可以加強對在職人員的有關科學核心素養領域方面的培訓。同時，在高校早期教育專業人才培養方案中設立有關科學核心素養培養的課程，以保障未來的早期教育從業者具備扎實的科學素養。最后，可以以社區為依托，適當地開展有關科學主題的親子活動，聯同當地的托育機構和早期教育指導機構針對嬰幼兒科學核心素養培養中遇到的難題，定期為家長答疑解惑。