MINT：德国学前教育中的自然科学教育

瓦西里奥斯·伊曼努埃尔·菲纳克思/文 张虹 胡亿军/译

【摘要】在学前教育领域，德国的MINT课程提倡对儿童进行跨领域的综合素养培养。MINT课程强调引导儿童感知、探索身边的世界，即儿童在日常生活中可以接触到的有机和无机世界现象，从而帮助他们获得有关自然科学的基本经验和基础知识，进而促使他们形成科学的思维和行动能力。本文以“空气”这一主题为例，简要说明MINT自然科学教育的内容与过程。

【关键词】学前教育;自然科学;MINT;科学思维

【中图分类号】G612   【文献标识码】A   【文章编号】1004-4604（2018）05-0003-06

虽然MINT（德语“自然科学、技术、数学、媒体教育”的缩写，基本等同于英语缩写为STEM的“科学、技术、工程、数学教育”）在当前学前教育领域具有极其重要的地位，但在过去一直是一个被忽视的领域。十年前，研究者才开始重视这一领域的相关研究。例如，2006～2014年，德国不莱梅大学组织实施了一个名为“创造自然知识”的大型项目，聚焦学前教育四个领域的内容：自然科学教育、技术教育、数学教育和媒体教育，提倡对儿童进行跨领域的综合素养培养。MINT将儿童的学习与发展理解为儿童个体积极参与并与其他儿童及成人一起成长的社会建构过程。教师和儿童一起建构知识并探索意义。他们都是学习者，是共同建构教育过程的行动者。本文深入阐述德国在学前教育阶段开展自然科学教育的理论基础及实践应用，以供参考。

一、开展自然科学教育的理论基础

发展心理学研究表明，婴儿已经能运用所有感觉器官去探索他们周边的世界。他们观察、触摸、品尝和倾听。随着年龄的增长，他们学会了爬、走、跑，学会了说话，从而有了拓展探索范围的可能。在探索了与他们直接联系的周边世界后，他们可能会对诸如水、土壤、火、空气、天气、声响等自然科学现象产生探索兴趣。他们想要探索这些现象并赋予其意义。儿童常提出类似这样的问题：“为什么它是这样的？”“它是如何起作用的？”这些问题说明儿童想要了解更多自然科学现象。随着时间的推移，儿童对控制自己的周边世界越来越得心应手，他们对观察、实验、研究乐此不疲，并有高度的学习内驱力。可以说，儿童在学前阶段就已经具备了发展心理学所提出的探索自然科学问题所需具备的基础条件。例如，发展心理学研究表明，3～5岁儿童已经可以理解自然现象的种种关联;〔1，2〕儿童在学龄前就已经具备理解不同自然科学领域，如物理学领域和生物学领域的概念，以及某些直观理论的能力。〔3，4〕概念是组成知识的基础，人们借此组织信息。〔5〕随着年龄的增长，儿童会继续对周边世界作出积极分析并不断与其他儿童及成人互动，从而日益提高将概念与概念相互联系起来的能力。在这个过程中，虽然儿童已经知道了很多（他们在几个月大的时候就已经在一定程度上理解了部分自然科学现象），但他们还是需要其他人，如教师或同伴，来帮助他们深化对这些知识的理解，建构新的知识。例如，小伙伴们一起参加活动，谈论他们刚刚观察的事情，一起寻找问题解决的策略，一起建构新的知识。当然，在绝大多数情况下，成人因为已经积累了许多自然科学知识，所以可以为儿童提供更多支持。要注意的是，成人要和儿童一起进入共同的学习过程，和儿童一起寻找问题的答案，而不是告訴儿童答案。在互动建构的过程中，成人要尊重儿童学习与发展的现有水平，遵循差异化和个别化原则，从而最优化地促进每位儿童的发展。

认知发展理论一直尝试解释儿童的思维发展，其中最著名的当属让·皮亚杰的研究。皮亚杰理论被看作是跨领域的理论，皮亚杰尝试解释所有儿童在所有学习领域里的逻辑思维特点、结构和过程。皮亚杰认为，当儿童获得了特定的逻辑思维能力后，他就可以运用这一思维能力进行所有学习领域，如数学、生物、物理或心理学的学习。根据皮亚杰的理论，学前儿童处于所谓的前运算阶段。皮亚杰通过研究证明，处在这个发展阶段的儿童会产生特定的思维错误，思维具有不可逆性。当儿童从前运算阶段过渡到具体运算阶段后，即从6岁到7岁，可以克服这一“思维缺陷”。然而，最新的发展心理学研究对这一理论提出了质疑。最新的发展心理学研究已经达成共识：婴幼儿的所知所会远比我们预想的多，尤其是在思维发展方面。儿童的思维不仅包括基本的心理过程，如感知、注意、记忆，还包括更高级的心理能力，如概念的形成、结论的形成、问题的解决等。这表明，皮亚杰低估了儿童的认知能力，他所使用的研究方法把儿童所处的情境和他们所具有的生活经验割裂开来了，因而难以准确描绘儿童的综合素养。相关研究发现，在儿童思维的发展过程中，儿童可支配的知识是他们使用某种特定思维能力的基础。〔6〕因此可以得出这样的结论：儿童认知技能和策略的发展不能与儿童的知识基础割裂开来。由此，基础知识被赋予了一个重要的意义：基础知识分布在不同的领域里，基础知识的发展与儿童的认知发展密切相关。物理学、心理学和生物学等学习领域都被证明是儿童的基础知识领域，因为这些领域的基础知识对儿童的生存与发展具有特别重要的意义。而跨领域的综合素养对于儿童的学习与发展具有更重要的促进作用。科学的思维和行动能力，如观察、比较、分类、测量和实验等，都属于跨领域的综合素养。这些素养有助于儿童获得有关自然科学的知识，诸如水、空气和动植物等的基础知识，而这些基础知识又对儿童思维的发展具有极其重要的促进作用。

特定领域或跨领域的认知技能很难被清楚地区分开来，事实上它们也不是相互排斥的，它们对儿童的思维发展都具有价值。特定的认知技能可以得到跨领域的发展，但它需要以每个领域的特定知识为基础。研究者假设，各领域知识是在日常经验基础上产生的，它们与科学知识的形成过程相似。科学知识和日常经验都有助于人们解释和建构这个世界。自然科学中的物理学和生物学等知识均可在日常生活中被组织，并且对儿童的认知发展产生巨大的促进作用。如果儿童在这些领域接触到有关概念，并运用这些自然科学的思维和行动方式（诸如分级、归类和比较）进行学习，将可能既形成相关领域的知识，同时也促进思维能力的发展。

有研究表明，儿童在最初的几年里主要通过感官探索周边世界，并对自己从不同感觉器官获得的信息加以关联，从而持续地形成科学的思维和行动能力。也就是说，儿童在生命开始后就在自然科学领域通过探索有机和无机世界来形成自己的基础知识，进而形成综合素养，并且在与学习环境以及他人的互动中得到持续发展。

二、自然科学教育实践

在学前教育阶段，自然科学教育的内容可以分为有机自然和无机自然两个方面（见表1）。无机自然的内容主题主要有水、空气、火、土壤、太空、太阳、月亮、星星、天气、光、声音、能源等。有机自然的内容主题主要是植物和动物。自然科学教育的实践过程是从儿童的日常经验出发，旨在帮助儿童获得基本经验，从而积累有关自然科学的基础知识，进而获得相关综合素养。

上述自然科学主题活动会强化以下综合素养。

一是观察，即借助感官（看、听、闻、尝、触摸）来感知自然科学现象。在上述主题活动中，各种自然现象始终是在特定的问题引导下被观察和描述的。这意味着，幼儿在进行自然科学学习时，观察始终是有目的性的。

二是描述，即通过各種形式的描述方法，有顺序地描述观察结果。例如，儿童运用文字或图画等形式来描述观察到的现象或结果。

三是沟通，即用口头和书面语言表达自己的想法、假设或解释。鼓励儿童多运用信息技术手段作沟通。

四是比较，从而发现共同性和差异性。重要的是，在比较前要确立比较的标准，如比较特定物质的某个属性（大小、颜色、状态、结构等）。

五是测量，会涉及数量的学习。在上述自然科学学习中，儿童可以通过直接观察得出测量结果，还可以通过相应工具作间接观察得出测量结果，如使用替代物或直尺、秤、钟、温度计、速度计等进行观察和测量。

六是科学探究。例如，尝试做实验。第一步是在实验前提出假设。假设是一种基于前认知的猜测。第二步是实验，这是为了证实或证伪假设。在实验中，儿童可以学习有意识地确定或选择某个或某些条件（变量），在实验过程中尝试改变、控制或重复观察这些变量。〔7，8〕

事实上，每个领域的学习都能促进儿童综合素养的发展。通过上述自然科学主题活动，可以有效促进儿童创造、沟通、自我管理、社会认知、合作学习等综合素养的发展。与此同时，儿童又可以在其他学习领域学到有关自然科学的知识，如舞蹈、体能、信息技术等，学习过程也往往是跨领域的。

本文以“空气”为例，说明MINT自然科学教育的内容与过程。空气是所有生物生存不可或缺的，空气无所不在。儿童可以在日常生活中观察到许多与空气有关的现象，因此这是一个很适合儿童探索的自然科学主题。教师可以从不同的角度，用不同的方式，引导儿童体验和探索。

“空气”主题的活动内容很多。表2是概览性质的内容梳理，并不完善，因为还存在其他的切入口或角度，这里只选择了部分可供幼儿在日常生活中加以深化的学习内容。教师可以据此组织活动，引导儿童感知、探索身边的世界，帮助他们获得有关自然科学的基本经验和基础知识，进而促使他们形成科学的思维和行动能力。其中，基本经验是指人们可以在日常生活中获得的经验。基础知识则蕴藏在这些教学活动中，有助于提高儿童的科学思维和行动能力。体验和制作香水、把空气变得可见、搭建一个空气过滤装置、建造一个飞行物体、探究人类与动物的呼吸、负责任地对待大气环境、研究驾车和取暖造成的空气污染等活动都适合儿童用来探索自然科学世界。教师可以引导儿童用感觉器官来感受空气。例如，用鼻子感受吸入和呼出的空气，用皮肤感受气流。儿童还可以通过使用材料感受空气，如拿一根羽毛靠近取暖器，观察空气的上升。

以空气占据空间为例。只要是物体都会占据空间，比如玩具。空气也是如此。然而，大多数儿童可能还没有意识到这一点。教师可以引导儿童利用玩水的机会获得类似经验。比如，为一只橡胶鸭子灌水，只有先用力挤压出橡胶鸭子里的空气才能灌满水。又如，把一个空瓶子放进水里，空瓶里的空气会咕噜咕噜往上冒。还可以引导儿童做这样的实验：拿一个玻璃杯，杯口朝下，垂直放进装满水的盆里，然后迅速拿起玻璃杯，可以发现玻璃杯的内壁依然是干的。这是因为玻璃杯垂直放进水里时，杯子中有空气，水挤不进去，无法占据空气的空间。

再以空气有温度为例。在感受暖空气和冷空气方面，可以引导儿童在日常生活中体验室外空气和室内空气温度的区别，也可以引导儿童感受一下阴影里和阳光下空气温度的区别，还可以让儿童把手放到点亮的60瓦白炽灯的旁边（但手绝对不能碰到白炽灯）感受空气温度。教师可以通过提问加深儿童对空气温度的认识：白炽灯周边的空气有什么特点？在测量空气的温度方面，可以引导儿童描述自己身体对暖空气和冷空气的反应，也可以引导儿童使用温度计测量空气的温度。比如，让儿童走进设置温度不同的房间，让他们描述自己身体的反应或感受，再引导他们看看放在不同房间里的温度计刻度有什么不同。教师还可以提出问题引发儿童的进一步思考：我们怎样发现空气是暖的或冷的？你们都起过鸡皮疙瘩吗，是什么时候，感受如何？在空气温度与能源的联系方面，可以引导儿童探究冬天人们是如何取暖的，或引导儿童探索如何利用空气获得能源，如风力发电。在暖空气比冷空气轻方面，可引导儿童在日常生活中观察相关现象，比如暖气片上方窗台上的绿色植物细小的叶子会在空气中摆动。这是因为暖气片加热了空气，空气变轻了，上升的暖空气带动了窗台上植物的细小叶子摆动。教师还可以引导儿童把一张细长形的纸条放在白炽灯上方，观察纸条在热空气中摆动的现象。同样可以通过提问的方式激发儿童的研究兴趣：我把纸条放到灯泡上方时，你们看到了什么？为什么灯泡上方的纸条会摆动？在暖空气需要更多的空间方面，可以引导儿童在日常生活中借助塑料水瓶观察这一现象。塑料水瓶会因为空气温度的变化而外凸或内凹。一个密封的空的塑料水瓶被加热时，会因瓶内空气膨胀产生超压，这时瓶子会向外凸出。在打开瓶盖时，因膨胀而多余的空气会带着人们听得见的声响逃离瓶子。这个塑料瓶子被冷却时则会出现相反的变化：它会因产生负压而内凹。这时打开瓶盖，外面的空气会带着哨音进入瓶子而使瓶内空气得到平衡。教师还可以引导儿童发现这一原理在日常生活中的应用，如果酱和其他食品的保存：食品加热后装到瓶子里，然后冷却让瓶内产生负压，这个负压可以帮助密封瓶子。

教師在组织儿童探索空气时，应当注意将其与“技术”的学习相联系。例如，探索可以用空气移动物体时，教师不仅可以引导儿童感受风，还可以引导儿童制造风，进而引导儿童研究和仿造风车，并比较不同结构的风车，或者引导儿童尝试在玩具汽车上加装风帆推动汽车前进。又如，探索空气有阻力时，既可以引导儿童探究什么物体更容易在空气中停留，又可以将其与“技术”相联系，引导儿童探究什么样的纸飞机在空气中可以飞得更远更久。

下图以“空气”为例，简要梳理MINT自然科学教育的过程。

参考文献：

〔1〕〔4〕SODIAN B.Entwicklung des denkens im alter von vier bis acht jahren-was entwickelt sich〔M〕//T GULDIMANN，B HAUSER.（Hrsg.）Bildung 4-bis 8-jahriger kinder.Münster：Waxmann，2005.

〔2〕SODIAN    B，KOERBER    S，THOERMER    C.Naturwissenschaftliches denken im vorschulalter：Bildungsziele und lernvoraussetzungen〔M〕//T HANSEL.（Hrsg.）Frühe bildungsprozesse und schulische anschlussfahigkeit.Herbolzheim：Centarus Verlag，2004.

〔3〕MAHLER C.Naive theorien im kindlichen denken〔J〕.Zeitschrift für Entwicklungspsychologie und Padagogische Psychologie，1999，（31）：53-66.

〔5〕〔7〕LIND  K  K.Exploring science in early childhood：A developmental approach〔M〕.Clifton Park：Thomson Delmar Learning，2005.

〔6〕GOSWAMI  U.So  denken  kinder〔M〕.Bern：Huber，2001.

〔8〕MIKELSKIS-SEIFERT S.Naturwissenschaftsmodul g2b〔EB/OL〕.〔2017-09-21〕.http//：www.sunis-transfer.uni-bayreuth.de.

MINT： German Natural Science Education in Preschool Education

Wassilios Emmanuel Fthenakis

（Germany Institute for Early Childhood Education Research， Bavaria， Munich ）

Translated by Zhang Hong1， Hu Yijun2

（1Hangzhou College for Kindergarten Teachers， Zhejiang Normal University， Hangzhou， 310012）

（2Center for German Studies， Zhejiang International Studies University， Hangzhou， 310012）

【Abstract】In preschool education field， German MINT curriculum advocates cultivating interdisciplinary comprehensive quality for children. MINT curriculum emphasizes that teachers should pay attention to guiding children to perceive and to explore the world around them， which is the organic and inorganic world phenomenon in childrens daily lives， and assist them to gain basic experience and knowledge related to natural science， thereby promoting them to develop scientific thinking and quality of action. This paper analyzes the MINT curriculum contents and procedures by using the theme of air as an example.

【Keywords】preschool education; natural science; MINT; scientific thinking