美国宾夕法尼亚州0—3岁婴幼儿科学核心素养的培养经验及启示*

李郭琳 张 娜**

（华中师范大学教育学院，湖北武汉，430079）

实践与创新能力是21 世纪人才应具备的核心素养，培养0—3 岁婴幼儿良好的科学核心素养，能为将来科技创新型人才的培养奠定基础。2014年，美国宾夕法尼亚州颁布了《宾夕法尼亚州婴幼儿早期学习标准》（Pennsylvania Learning Standards for Early Childhood：Infants-Toddlers，以下简称《早期学习标准》）。该标准系统地明确了婴幼儿多个领域的培养框架，〔1〕其中对科学核心素养领域的描述全面、翔实。介绍美国宾夕法尼亚州0—3 岁婴幼儿科学核心素养的培养经验，不仅有助于我国婴幼儿科学核心素养培养的研究，还可以为我国婴幼儿科学核心素养培养的实践提供参考。

一、美国宾夕法尼亚州婴幼儿科学核心素养的培养框架

美国宾夕法尼亚州婴幼儿科学核心素养的培养涵盖生物科学领域（Biological Sciences）、自然科学领域（Physical Sciences）、地球和空间科学领域（Earth and Space Sciences）、环境和生态领域（Environment and Ecology）、计算机和信息技术领域（Computer and Information Technology），其下共设置了11 个核心素养，每个核心素养下又设立了细化的考察指标，并提出了相应的培养策略。宾夕法尼亚州婴幼儿科学核心素养的培养主张“婴幼儿是天生的科学家”这一理念，即当婴幼儿的好奇心被激发时，他们会自发地进行探究和学习。为贯彻这一理念，该框架强调，成人应创设“有准备的环境”，为提升婴幼儿科学核心素养提供有利条件。〔2〕

（一）婴幼儿生物科学领域核心素养的培养框架

婴幼儿生物科学领域核心素养旨在通过统摄与生命和非生命体有关的基本问题（如生命与非生命体的异同点是什么等）帮助婴幼儿了解其所处的环境，培养其对环境进行科学观察与探究的能力。该领域的核心素养包含：生命与非生命体素养、基因素养和进化素养。

1.生命与非生命体素养的考察指标和培养策略

生命与非生命体素养（Living and Non-Living Organisms）有5 个考察指标。指标一关于生命的基本特征（Common Characteristics of Life），指婴幼儿能够探索生活中常见生命体的基本属性，如能表现出对环境中的动物、植物与人类的兴趣并能给予适当的回应。相应的培养策略包括：为婴幼儿提供用于探索的自然材料（不同纹理、大小、形状和材质）；在室内种植植物或饲养宠物；描述婴幼儿能看见、听见和探索的事物等。指标二关于能量流（Energy Flow），指婴幼儿能对动物和植物的基本需求有所了解，如能意识到生命需要水和食物才能生存。其培养策略包括：带婴幼儿阅读有关动物和植物基本需求的书籍；给婴幼儿示范照护的基本方法；与婴幼儿探讨生命的基本需求等。指标三关于生命周期（Life Cycles），指婴幼儿能意识到动物和植物的生长和变化，如能询问有关动物、植物生长与变化的问题。其培养策略包括：外出并引导婴幼儿观察动物和植物因季节变换而发生的改变；鼓励婴幼儿采用画画等方式对观察的结果进行记录等。指标四关于构成和功能（Form and Function），指婴幼儿能识别生物的基本组成部分，如被他人提问时能指出对应的身体部位。其培养策略包括：引导婴幼儿观察周围环境中植物的组成部分（如花、茎、根、叶）；给婴幼儿示范如何对人体和其他生物的组成部分命名；引导婴幼儿玩有关身体部位的小游戏（如“拍身体”游戏）等。〔3〕指标五关于科学探究（Science as Inquiry），指婴幼儿在探索生命和非生命体时，能具备基本的探究意识，如能进行简单的收集、调查与探究活动（如在户外活动时收集落叶）。其培养策略包括：为婴幼儿提供观察与探索生命和非生命体的机会（如探索草丛里的蚂蚁和石头）；鼓励婴幼儿对自然现象发问等。

2.基因素养的考察指标和培养策略

基因素养（Genetics）有2 个考察指标。指标一关于遗传（Heredity），指婴幼儿能识别相同物种共有的生物特点，如能发现亲人之间有相似之处（如当旁人说“妈妈来了”，婴幼儿能找到自己的妈妈）。其培养策略包括：提供方便婴幼儿观察自我的镜子；当家庭成员在场时引导婴幼儿指认家庭成员；给婴幼儿提供描述不同成长阶段的动物的图片、书籍和材料等。指标二关于科学探究，指婴幼儿在探索同一物种的生物特点时，能具备基本的探究意识，如能针对物种提出有关生物特点的问题（如为什么有的花是红色的而有的花是黄色的）。其培养策略包括：为婴幼儿提供观察与探索生物的机会（如去公园给鸽子喂食）；为婴幼儿提供用于探索的简单设备（如放大镜、数码相机）；通过观察了解婴幼儿对生命的兴趣点并给予积极的回应等。

3.进化素养的考察指标和培养策略

进化素养（Evolution）有2 个考察指标。指标一关于关注动物状态的稳定和改变（Constancy and Change），指婴幼儿能注意到周围环境中动物的变化，如能谈论动物因四季变化而发生的改变。其培养策略包括：为婴幼儿提供描述动物如何适应四季的书籍；引导婴幼儿将外出所得和书中所获相联系；与婴幼儿讨论动物为适应季节变化而采取的措施等。指标二关于科学探究，指婴幼儿在探索动物的外部特征时，能具备基本的探究意识，如能提出有关动物生长变化的问题（如蝌蚪如何变成青蛙）。其培养策略包括：鼓励婴幼儿在阅读带有图片的刊物时进行涂鸦；为婴幼儿提供用于探索的工具（如放大镜、镊子、比例尺）；引导婴幼儿比较不同的动物等。

（二）婴幼儿自然科学领域核心素养的发展指标

婴幼儿自然科学领域核心素养旨在通过统摄与物质特性有关的基本问题（如物体的物理属性是什么）帮助婴幼儿认识和了解世界。该领域的核心素养分为化学素养和物理素养。

1.化学素养的考察指标和培养策略

化学素养（Chemistry）有3 个考察指标。指标一关于物质的性质（Properties of Matter），指婴幼儿在探索物质的特性时，能具备基本的探究意识，如能探索正在改变形状、性质和颜色的物质。其培养策略包括：为婴幼儿提供探索处在变化状态（不同颜色、大小、形状、纹理）的物体的机会；向婴幼儿描述物体的特征（如“这个东西黏糊糊的”“这个东西看似粗糙，但摸起来是光滑的”）。指标二关于物质和能量（Matter and Energy），指婴幼儿能意识到物质的状态会发生变化，如能观察到成人使用不同材料合成了新物质（如烹饪、混合油漆颜色），能观察到固体物质的变化（如蜡笔熔化）。〔4〕其培养策略包括：向婴幼儿示范一些易于察觉变化的实验；鼓励婴幼儿创造性地使用多种材料；向婴幼儿示范和描述如何通过混合材料得到新物质（如把面粉和水混合后得到面团）。指标三关于科学探究，指婴幼儿在探索物质的变化时，能具备基本的探究意识，如能参加相应的探究活动（如与水相关的感统游戏），能根据物质的特征进行简单的分类。其培养策略包括：在托育机构设立科学区，提供方便婴幼儿分类、观察和探索的物质材料；引导婴幼儿比较物质间的大小、颜色、形状和材质等。

2.物理素养的考察指标和培养策略

物理素养（Physics）有两个考察指标。指标一关于物体的运动（Forces and Motion of Practices and Rigid Bodies），指婴幼儿能简单描述物体的运动并了解其运动方式，如能意识到物体是可被移动的，让物体移动的方式是多样的。其培养策略包括：向婴幼儿描述其熟悉的物体和新事物的运动状态（如快、慢速运动，以及静止）；设计有关物体运动的游戏活动（如建造坡道，让球从上方滚落）；和婴幼儿一起阅读有关不同物体运动的书籍等。指标二关于科学探究，指婴幼儿能对与运动和声音有关的问题进行简单的探究，如能使用五感来探索物体的运动和其发出的声音等。其培养策略包括：为婴幼儿提供简单的探索工具（如坡道、音叉等）；当婴幼儿对声音和运动产生兴趣时给予积极的回应。

（三）婴幼儿地球和空间科学领域核心素养的发展指标

婴幼儿地球和空间科学领域核心素养旨在通过统摄与地球的结构、形成过程和周期有关的基本问题（如如何在太阳系中认识地球）帮助婴幼儿认识其所生活的星球。该领域的核心素养为地球的结构、过程和周期素养。

地球的结构、过程和周期素养（Earth Structures,Processes and Cycles）有4 个考察指标。指标一关于地球的特征及变化的过程（Earth Features and the Processes that Change them），指婴幼儿能认识地球上的材料与物质并对其进行探究。 其培养策略包括：向婴幼儿展示不同颜色和形状的石头；向婴幼儿提供相应的探究工具（如婴幼儿尺寸的放大镜、铁锹、耙子）。指标二关于水的认识与探究（Water），指婴幼儿在探索水时，能具备基本的探究意识并了解水的用途，如能参加由成人主导的活动（如给植物浇水、给鱼缸灌水、洗手），能使用简单的词汇描述水的触感。其培养策略包括：为婴幼儿提供与水有关的应用类场景（洗碗、洗手等)；为婴幼儿提供探索水的工具（如婴幼儿专用的漏斗、水车、管子）；与婴幼儿谈论水等。指标三关于天气和气候（Weather and Climate），指婴幼儿能感知天气变化并意识到天气对日常生活的影响，如当下雨或者下雪时能指向或走向窗台，能使用五感察觉天气情况。〔5〕其培养策略包括：观察和讨论天气的变化及其对日常生活的影响；带婴幼儿进行户外活动并观察天气状况；带婴幼儿欣赏并学唱有关天气的童谣等。指标四关于科学探究，指婴幼儿在探索地球的结构、形成过程和周期时能具备基本的探究意识，如能使用感官来探索地球的结构、形成过程和周期并提出相关问题。其培养策略包括：挖掘婴幼儿对与地球的构成和环境有关的兴趣并提供支持性条件；为婴幼儿提供简单的探索工具（婴幼儿专用的筛子、铲子、锄头、水轮、风铃）等。

（四）婴幼儿环境和生态领域核心素养的发展指标

婴幼儿环境和生态领域核心素养旨在通过统摄与生态环境有关的基本问题（如个人行为会如何影响生态环境）帮助婴幼儿建立与其所处的生态环境是互相影响的这一意识。领域的核心素养分为：生态素养、流域和湿地素养、农业与社会素养及人类与环境素养。

1.生态素养的考察指标和培养策略

生态素养（Ecology）的考察指标与周围环境（The Enviornment）有关，指婴幼儿能辨认出周围环境中的生命和非生命体，能使用工具（如放大镜、数码相机）观察和描述物体，能识别生命和非生命体的外部特征（如树叶和岩石的大小、形状、颜色和结构）。其培养策略包括：为婴幼儿提供与他人、动物和植物安全互动的机会；和婴幼儿一起阅读有关动物和植物及其特性的书籍；为婴幼儿提供可探索的人造物品和自然物等。

2.流域和湿地素养的考察指标和培养策略

流域和湿地素养（Watersheds and Wetlands）有2 个考察指标。指标一关于流域（Watersheds），指婴幼儿能参与到有关水的讨论中，如能识别出不同的水体（如小溪、湖泊），能识别不同状态下的水（如动态的或者静止的）。其培养策略包括：在婴幼儿面前对不同水体进行命名，并描述其特征（如“这是小溪，它是流动的”）；与婴幼儿一起阅读介绍不同水体的书籍；鼓励婴幼儿参与到涉及不同水体的讨论中。〔6〕指标二关于水生生态系统（Aquatic Ecosystem），指婴幼儿能对生命的基本需求有基本的了解，如能指认出相应动物的栖息地，能参与有关动物栖息地的话题的讨论。其培养策略包括：带领婴幼儿阅读相关书籍，讲述生活在不同栖息地的动物；引导婴幼儿感受周围环境中不同栖息地间的差异等。

3.农业与社会素养的考察指标和培养策略

农业与社会素养（Agriculture and Society）的考察指标与技术对农业的影响（Technology Influence on Agriculture）有关，指婴幼儿能了解基础的园艺工具，如在成人的帮助下，能使用婴幼儿专用的园艺工具，能理解园艺相关话题的讨论内容。其培养策略包括：和婴幼儿一起阅读有关园艺的书籍；准确地命名园艺工具；为婴幼儿提供探索和使用园艺工具的机会（如开展有关园艺主题的角色扮演游戏）。

4.人类与环境素养的考察指标和培养策略

人类与环境素养（Humans and the Environment）有3 个考察指标。指标一关于维持人类生存的基本需求（Sustainability），指婴幼儿对人类的基本需求能有基本的了解，如能指认人类的基本需求（如水、食物、住房和衣服）。其培养策略有一点：鼓励婴幼儿参与到涉及人类生存需要的讨论中。指标二关于害虫的综合治理（Integrated Pest Management），指婴幼儿能意识到自然环境中有的生物可能是有害的，如识别出并避开当下环境中有危险的昆虫等。其培养策略包括：与婴幼儿一起阅读关于可能产生危害的动物和植物的书籍；在室内空间用符号标记植物是否“有害”，并对婴幼儿进行讲解等。指标三关于垃圾管理（Waste Management），指婴幼儿能逐渐了解有关垃圾合理处置的方法，如能参与到有关合理处理垃圾的方式的讨论中，能对可回收利用和不可回收利用的垃圾进行分类等。其培养策略包括：向婴幼儿示范如何处理周围环境中的垃圾（如将垃圾捡起来扔进垃圾桶）；为婴幼儿提供具有垃圾分类功能的垃圾桶等。

（五）婴幼儿计算机和信息技术领域核心素养的发展指标

婴幼儿计算机和信息技术领域核心素养旨在通过统摄与计算机和信息技术有关的基本问题（如如何做到正确地使用不同类型的技术）帮助婴幼儿意识到技术是探索世界和交流的工具。该领域具备一个同层次的核心素养，即计算机和信息技术领域核心素养。

计算机和信息技术领域核心素养（Computer and Information Technology）有2 个考察指标。指标一关于新兴技术的影响（Influence of Emerging Technologies），指婴幼儿在好奇心的驱使下能恰当地探索多元技术的使用，如能在角色游戏中使用技术类道具（如旧手机、玩具型或真正的相机、电脑键盘）。其培养策略包括：向婴幼儿展示和描述技术的多种用途（如传递信息、感应和识别信息、储存信息）；向婴幼儿展示运用技术创作的图片；让婴幼儿在成人的协助下使用信息技术设备（如用数码相机拍摄照片）。指标二关于职业中的新兴技术（Emerging Technologies in Careers），指婴幼儿能认识工作场所中应用的技术，如能识别工作场所中应用的技术设备（如医疗设备、交通工具）；能使用医疗设备的模型玩具（如听诊器和血压带）等做游戏；能使用有关工作场所的简单技术来达到预期目的（如能使用听诊器为玩具熊听诊）。其培养策略包括：向婴幼儿模拟展示工作场所中应用的技术；为婴幼儿整理描绘工作场所中所使用技术的书籍、图片和海报等资料；鼓励婴幼儿按工作的类型对技术设备进行分类；带婴幼儿外出并观察托育机构周围的工作场所中技术的应用情况（如建筑工地、医院、邮局、牙医）。

二、对我国婴幼儿科学教育的启示

（一）重塑教育观念，重视婴幼儿科学核心素养的培养

目前，培养婴幼儿科学核心素养已成为国际早期教育的发展趋势。美国宾夕法尼亚州在《早期学习标准》中设立婴幼儿科学核心素养领域，并在该领域的培养框架设置中突出兴趣态度的养成、质疑精神的启蒙、探究能力的提升，为早期教育从业者和家长在婴幼儿科学核心素养的培养方面提供了有力的指导。因此，借鉴美国宾夕法尼亚州的有益经验，我国可大力提倡婴幼儿科学领域核心素养的培养。具体而言，首先，我国可以协同学前教育、自然科学、医学等领域不同学科背景的专家和学者，组织专业的研究团队，编制《0—3 岁婴幼儿核心素养培养指南》，并设立科学领域核心素养培养的版块；其次，我国可以创设0—3 岁托育宣传月，录制与婴幼儿科学核心素养培养相关的宣传视频并进行推广，同时鼓励地方政府整合社会资源，积极开展有关婴幼儿科学核心素养的公益讲座、专家访谈和现场咨询等活动，加大对婴幼儿科学核心素养培养的宣传力度。此外，“托幼一体化”是我国教育领域未来发展的重要方向，因此，我国可以通过打破托育机构与幼儿园的教育壁垒，架构完善的顺应“托幼一体化”的课程体系，打造0—6 岁科学核心素养的系列课程，引导婴幼儿在科学学习上向幼儿园平稳过渡。

（二）深化教育认识，突出核心素养的多维学科性

多门学科的相互融合是核心素养视角下课程改革的重要趋势之一。〔7〕《早期学习标准》中，婴幼儿科学核心素养具备涵盖多维学科的特征。这有利于婴幼儿科学、全面地认识世界，帮助婴幼儿灵活调动不同学科的知识解决生活中的实际问题。与国外相比，我国颁布的《托育机构保育指导大纲（试行）》（以下简称《大纲（试行）》）中虽然提到和科学核心素养领域相关的培养目标，如重视儿童好奇心和探索欲的培养，逐步培养儿童的注意力、观察力等，〔8〕但未进一步对其涉及的具体学科进行阐明和划分。对此，我国可完善有关科学核心素养领域的培养目标，设置注重考量多维学科的培养框架，方便早期教育人员和家长厘清科学核心素养的实质概念。与此同时，值得注意的是，《早期学习标准》中，如生物科学领域下生命和非生命体素养与环境和生态领域下生态素养的培养，均指向婴幼儿能了解和认识所处环境中的生命和非生命体。重复的培养目标，辅以不同素养下的培养内容与培养策略，会增加理解婴幼儿科学核心素养培养理念的难度，影响其实践。对此，反思宾夕法尼亚州的培养经验，我国在设计婴幼儿科学核心素养培养框架时，可以运用相应的测评工具考察科学核心素养培养结构的有效性和合理性，凝练框架体系，为早期教育人员提供简洁、高效的参考。

（三）细化教育建议，创设支持性的培养环境

《早期学习标准》对婴幼儿科学核心素养下的每个考察指标都列出了具体而详尽的培养策略，不仅阐述了如何创设鼓励婴幼儿探究的物质环境，还具体说明了成人如何发挥自身支架的作用以有效地促进婴幼儿科学核心素养的发展。因此，借鉴《早期学习标准》，我国可以初步完善《大纲（试行）》中针对婴幼儿探究意识提出的教育建议，同时创设相应的支持性环境，以期有效地实践婴幼儿科学核心素养的培养理念。具体而言，首先，我国可以在如何引导婴幼儿对周围环境产生好奇并提问、如何为婴幼儿提供讨论周围环境的机会、如何开展探究类活动、如何通过材料和工具支持婴幼儿的科学探究等方面细化教育建议。其次，地方政府可以在《关于推进儿童友好城市建设的指导意见》的引领下，在公园、科技馆、图书馆等公共服务设施建设中考虑“儿童视角”，优化空间设计，满足儿童探索和活动的需要。此外，还可以加强对在职人员的有关科学核心素养领域方面的培训。同时，在高校早期教育专业人才培养方案中设立有关科学核心素养培养的课程，以保障未来的早期教育从业者具备扎实的科学素养。最后，可以以社区为依托，适当地开展有关科学主题的亲子活动，联同当地的托育机构和早期教育指导机构针对婴幼儿科学核心素养培养中遇到的难题，定期为家长答疑解惑。