孩子们聚集在街区,老师们用熟悉的歌声引导着他们:“我们是工程师!我们是工程师!我们解决问题,我们是工程师!(Science Museum of Science, Wee Engineer 2016-2018, 9)。一个叫特雷弗(Trevor)的孩子急切地站起来,把他的拼图放在角落里,和其他15个同学一起坐在地毯上,因为他知道现在是工程时间。
浣熊伊薇,教室里的工程木偶,描述了班级的工程挑战。他们被要求做一个浮在水面上的木筏,伊维把她的玩具放在上面。当伊维激起孩子们的好奇心时,特雷弗举起手,与孩子们分享他自己的想法。这一点很重要,因为四个月前,他还没有参加整个团队的活动,也没有与其他孩子分享想法。
开篇的小插图展示了在我们早期学习计划中发生的教与学的变化,当时我们(作者)决定在我们的课堂上实施一个专注于工程设计过程(EDP)的课程。在实施工程设计过程之前,我们通过让孩子们在三个不同的活动之间轮换来构建我们的学习中心,这些活动分别放在不同的桌子上——串珠、拼图和开放式绘画。我们注意到,我们组的残疾儿童每天都在探索同样的材料,很少与其他孩子互动。当我们将EDP纳入我们中心的日常工作时,我们发现有意识地使用探索、创造和改进(EDP的简化步骤)促进了我们年轻残疾学习者的包容和发展。
在这篇文章中,我们分享了关于我们的项目和儿童的背景信息,包括三个重点儿童,特雷弗,大卫和霍莉。然后,我们描述了我们的决策和实施过程,包括我们如何调整以研究为基础的课程,以满足残疾儿童的个人需求。最后,我们强调我们在这一过程中学到的经验教训。
我们的背景和目标
在这个项目进行时,我们的教学团队由一名在包容性实践方面具有研究和专业知识的大学教师和一名在包容性学前项目中具有教学经验的博士生担任课堂教师。作为一所以大学为基础的实验室学校的一部分,我们的目标是创建一个教室,在这里,职前教师可以看到包容的、以儿童为导向的方法在起作用,残疾儿童可以在这里与正常儿童一起学习和玩耍。这个学前班招收了10个孩子,我们还从当地学区招募了另外6个孩子,包括特雷弗、大卫和霍莉。所有16个孩子都在上午参加包容性学前教育,另外6个孩子在下午离开学校,在学区内参加他们的特殊日课程。其余的学生在同一间教室里继续他们的日常生活。
对于接受个性化教育计划(iep)的孩子,我们通过有意地提供一些活动来实现他们的目标,这些活动在与其他孩子玩耍的过程中发挥了孩子的优势和兴趣。这些活动包括玩拼图、砌砖和娃娃。每个残疾儿童都有与注意力(完成任务的时间)、与同伴的社交技能以及表达和实用语言发展相关的目标。这就是Trevor、David和Holly的例子,当我们实现一个工程设计过程时,他们在这些目标上表现出了显著的改进。
特雷弗喜欢视觉运动任务,比如猜谜和搭积木。他也是一个在语言和社会发展方面发育迟缓的孩子。虽然Trevor会用语言表达自己,但他很安静,喜欢自己玩。他很少在课堂上发言,不主动与其他孩子玩耍或互动,在集体活动中也显得心不在焉。特雷弗的老师支持他,帮助他邀请其他孩子加入他的活动,或者和他的同学一起工作。
大卫是一个患有自闭症谱系障碍的孩子,他的语言表达能力和接受能力都很好,他能谈论自己感兴趣的话题,比如汽车、建筑设备和警察。和同龄人在一起时,大卫的谈话只集中在他的兴趣上,在与其他孩子的社交场合,他很难使用语言(问问题,发起游戏)。大卫看起来很沮丧,如果他需要分享或轮流分享,他就会推孩子们。结果,几个孩子都不想让大卫和他们一起玩。老师们给他讲了一个有脚本的故事,告诉他倾听、分享和轮流发言,以促使他掌握这些友谊技巧。
霍莉是三个重点儿童中最小的一个,她喜欢参与课堂上的几个领域,尤其是戏剧表演。她扩展了这个空间中的材料来支持她的假装游戏。例如,她将水和树叶混合制成肥皂来清洗她的娃娃。霍莉是个聋子,装有人工耳蜗,在课堂上使用辅助听力系统。她的表达能力正在提高,她的IEP也包括了这方面的目标。她似乎不太愿意和别人一起玩,也不愿意参加集体活动。老师们鼓励霍莉站在圈子的外围,这样她看起来更舒服,以此来尊重她与群体保持距离的需要。老师们站好位置,这样霍莉就能看到书了。
除了个性化的目标外,我们的目标是让每个孩子都能从熟悉的主题和材料中获得有意义的学习经历(DEC/NAEYC 2009)。提供更多开放式的探索和材料可以提高包容性学前教育环境的参与度(Coelho, Cadima, & Pinto 2019)。此外,幼儿已经从事了一些与工程相关的任务,例如使用块或砖和设计具有松散部件的雕塑,学龄前儿童在从事不同的学习区域或中心时经常表现出新兴的工程思维习惯(Raven, Al Husseini, & Cevik 2018;Lippard等人,2019)。
在今年的头三个月里,我们花了大量时间观察每个孩子和整个小组。我们观察到特雷弗、大卫和霍莉主要是单独玩耍。虽然单独玩耍是合适的,可以作为一种自我调节策略,但我们的观察让我们怀疑他们是否感到被其他孩子孤立或拒绝(Luckey & Fabes 2006)。我们知道,创造归属感需要的不仅仅是残疾儿童和无残疾儿童一起学习和玩耍(Nepi et al. 2013;D 'loia, & Price 2018)。它需要有意地计划和开展活动,以促进积极参与(Palmer et al. 2013)。
因此,我们想知道一种更有意的方法是否会改变他们与其他孩子的玩耍学习。我们阅读了涉及玩建筑材料的同伴中介干预,发现残疾儿童在与他人互动时可以成为专业玩家和领导者(Hu, Zheng, & Lee 2018)。我们还考虑了显示公平和STEM学习机会差距的数据(US Department of Education 2016;Clements et al. 2021),包括残疾儿童。因此,我们选择了一个工程设计过程作为我们以中心为基础的学习和游戏的新课程框架,以满足每个学习者的优势和需求。
我们的出发点:决定工程课程
为了找到一种新的方法,我们寻找基于研究的方法,将工程设计过程纳入幼儿课堂。我们查阅了更广泛的文献(例如,Ingram 2011;Hoisington & Winokur 2015;McClure et al. 2017)和具体的计划,以明确和教师友好的方法。当时,波士顿科学博物馆的初级工程学院(EiE)刚刚开始提供Wee Engineer项目。在仔细研究了Wee Engineer教育指南(波士顿科学博物馆,2016-2018)和其他资源后,我们决定使用Wee Engineer,因为它包含了五个关键元素(波士顿科学博物馆,2016-2018):
- 适合发展的语言和挑战
- 开放式的材料
- 实现一致性的资源,包括介绍挑战的脚本、开放式问题的建议以及与关键科学概念相关的视觉效果
- 可购性
- 给家庭的信件(英语和西班牙语),以及在家里扩大工程挑战的讲义
与家庭相关,我们努力建立强有力的合作伙伴关系,因为家庭支持孩子的工程相关兴趣和学习(McClure et al. 2017;蒂皮特和米尔福德2017;MacDonald等,2020)。我们还需要家庭的投入,我们通过各种方式收集这些投入,当我们在多个环境中监测目标和跟踪残疾儿童的进展时(Stockall, Dennis, & Rueter 2014;Palmer et al. 2018;Shepley et al. 2022)。
Wee工程师项目
Wee Engineer是马萨诸塞州波士顿科学博物馆工程基础(EiE)课程项目的一部分。作为基于研究的课程,它提供了一个框架,其中包括对幼儿响应的工程设计过程(EDP)的步骤(Davis, Cunningham, & Lachapelle 2017)。Wee Engineer将EDP调整为三个步骤(Laguzza et al. 2021):
- 探索。在使用材料解决问题之前,孩子们必须首先了解这些材料的性能。
- 创造。利用他们对可用材料和资源的理解,孩子们可以开始测试解决给定问题的想法。
- 改善。一旦孩子们测试了他们的想法,他们就可以分析结果,并确定是否有进一步的改进或是否需要调查。
(有关Wee Engineer的详细信息,请参见www.eie.org/stem-curricula/engineering-grades-prek-8/wee-engineer.)
工程设计过程的实施与适应
Wee Engineer包含一个预挑战(让孩子熟悉EDP的步骤)和四个主要挑战(使用EDP解决的问题)。我们增加了一个额外的预挑战,以确保我们班上所有的孩子都理解了三个主要步骤(探索、创造和提高)。这个额外的预挑战旨在将问题与现实生活场景联系起来,并使解决问题的方法更加明确(Fusaro & Smith 2018)。我们还调整了课程以满足残疾儿童的独特需求(2014年12月;Waters et al. 2021)。(有关挑战的更多细节,以及我们如何适应我们的课堂环境,请参阅下面的“适应工程挑战”。)
注:本表格是根据特殊儿童理事会幼儿部推荐的环境和教学实践以及Daly和Beloglovsky(2014)和Waters, West, Chih-Ing, and Vinh(2021)的资源编制的。
经验教训
根据我们的目标和观察,当我们将工程设计过程整合到我们的包容性幼儿园时,我们学到了五个关键的经验。
第一课:给孩子们探索、创造和提高的时间
最初,我们决定为每个挑战计划一周时间:第一天探索材料;第二天创建初始解决方案;第三天和第四天测试和改进他们的设计。在第一周之后,我们注意到孩子们以不同的速度和不同的阶段参与了EDP的所有三个步骤。例如,韦恩和史蒂文,两个没有残疾的男孩,倾向于快速创建一个解决方案,测试它,然后改进它。他们没有在解决问题之前探索材料。另一方面,特雷弗花了更多的时间检查摆在桌子上的不同物品。
我们了解到,我们需要灵活,为那些需要的人提供更多的时间,为那些提前完成流程的人提供其他活动。我们确定,两天的挑战对我们的孩子来说是最好的,这与其他专注于将EDP融入学前教育的研究是一致的(John et al. 2018;Cinar 2019)。
第二课:试着将问题与现实环境联系起来
从文献中,我们知道,当孩子们与过去的经历和日常生活建立联系时,他们的学习可能会加深和扩展(Hoisington & Winokur 2015;John et al. 2018;Cinar 2019;Lippard等人,2019)。虽然Wee Engineer在数学、科学、读写和工程领域提供了扩展,但这些建议并不明确与现实环境相关。因此,我们为孩子们提供了一个额外的挑战,通过与周围自然世界相关的主题来了解工程设计过程。
当我们用木偶浣熊伊维介绍EDP时,我们给孩子们提出了一个额外的问题要解决:“伊维不跟我们一起做工程时需要一个休息的地方。”我们讨论了她的栖息地,以及她在家里需要什么。由于当时是冬天,我们通过讨论冬眠来探索动物栖息地的变化。这个生命科学概念(包括人类在内的动物需要空气和住所)与我们过去研究的主题的内容和活动有关。
我们还带来了以浣熊及其栖息地为中心的信息和叙述书籍。在浏览了这些书之后,我们介绍了几种可以组成浣熊家的有机材料,比如树叶、树枝和羽毛。我们鼓励孩子们在房间和操场上寻找额外的材料,也包括在Evie的栖息地。
第三课:使用电子数据处理来扩大孩子的词汇量和紧急写作技能
有意地选择与挑战相关的书籍和使用与内容相关的单词,可以促进深入的对话,扩大孩子的词汇量。例如,在“风的挑战”中,我们阅读了该程序建议的一篇叙事文本,红帽子,由大卫·蒂格(David Teague)著,安托万内特·波蒂斯(Antoinette Portis)绘制(2015)。我们去了图书馆,找到了关于风能和天气相关风的信息文本。我们还举行了关于儿童风能体验的小组讨论,并提出了诸如“你见过这样的涡轮机吗?”你觉得这是干什么用的?”我们记录了孩子们在笔记卡上使用的stem相关词汇(比如实验,比较,和强热带风暴),在之后的小组反思时间里,我们又回到了这些词和概念。
在工程设计过程中嵌入语言和识字实践,使残疾儿童和非残疾儿童受益。例如,它有助于展示大卫学习和记忆新单词的能力。他用新的词语向其他孩子解释他的设计,他们变得更好奇,想知道他是如何以及为什么用他的方式设计解决方案的。孩子们开始问大卫更多的问题,这反过来又为大卫创造了更多积极的互动和有趣的体验。家长们还注意到他们孩子的词汇量扩大了。一位家长在一项调查中评论道:“自从参加了工程挑战,[我的孩子]对事物的一般工作原理更感兴趣了。他提出了远远超出传统的更高级的问题为什么?”
除了建立针对特定内容的词汇外,我们还注意到,残疾儿童和非残疾儿童对在他们提供的日记中写下他们的想法更感兴趣(通过各种形式的突发写作)。这是将扫盲纳入以儿童为中心的活动的有效方法(Bingham et al. 2018),并促进工程过程的一个重要部分——解决方案和改进的文档编制(Hoisington 2015;Raven, Al Husseini, & Cevik 2018;Cinar 2019)。我们还注意到,使用日记为积极的社会互动创造了机会。在风的挑战中,另一个孩子邀请特雷弗和他分享他的特殊标记,在他们的日记中写下想法。
我们调整了课程,包括课堂和家庭日记。这样,孩子们就可以在探索两种环境下的材料时写下或计划解决问题的方法。我们的观察以及与家庭的对话表明,在工程过程中,孩子的参与和识字学习都有好处。
第四课:拥抱改进过程
对我们来说,一个意想不到的结果是,许多孩子通过工程设计过程培养出的毅力。在四个主要挑战的过程中,我们特别注意到Trevor、David和Holly在活动上花费的时间比以前在非工程中心任务中观察到的时间要多。新出现的证据表明,这可能与使用工程设计流程步骤解决问题时增加的动机和反思有关(Lowry 2019;Dilek et al. 2020)。孩子们开始将错误或设计缺陷视为工程过程的自然组成部分。我们观察到,无论是残疾儿童还是非残疾儿童,他们都花了更多的时间来改进他们的创作来解决问题,而不是表达沮丧或退出活动。
一个这样的观察涉及到木筏挑战。在制作一个可以让玩具青蛙漂浮在水面上的结构时,霍莉用了一个鸡蛋盒,并在上面放了一些东西。起初,她的结构漂浮着,但几秒钟后,它沉了下去。她又尝试了第二次和第三次做木筏的新材料。然后,她注意到另一个孩子把一块泡沫贴在他的作品上。霍莉把另一个鸡蛋盒放在泡沫上,用低温胶枪固定,然后把东西放在她新改进的结构上。它浮在水面上,她向她的同学展示并口头说她把她的木筏固定好了。在整个过程中,霍莉似乎并不沮丧或气馁。她坚持不懈,不断改进创作,直到成功为止。
总的来说,我们观察到,孩子们有动力去思考其他方法来改善他们的解决方案,并将改进作为过程的一部分,这一发现得到了其他基于从业者的研究的支持(Hoisington 2015;洛瑞2019)。家长们还认为,孩子们把问题视为机遇。一位家长描述说,她的孩子开始经常说:“这真是出乎意料!,然后继续面对这个问题。“他似乎对如何解决这个问题很感兴趣!”
第五课:一起通过工程构建社区
研究表明,儿童天生希望一起解决问题,教育工作者可以利用残疾儿童的优势和兴趣,帮助他们与同龄人互动(Hu, Zheng, & Lee 2018;Lippard等人,2019)。在我们的课堂上,合作和协作并没有以这种方式发生。相反,在整个团队和小组工程过程中,倾听、分享和观察其他人的解决方案创造了一种以共同目标为中心的社区意识(解决Evie的问题)。虽然孩子们不会自发地合作,但他们开始承认并重视彼此的长处。
在粉丝挑战赛中,特雷弗走近韦恩和史蒂文,问他们:“你们想看看我的粉丝是如何工作的吗?”在实施这个课程之前,特雷弗没有接触过其他孩子。由于特雷弗的电扇很好用,这些男孩开始称他为“外表的人”。他们开始把他看作课堂上其他活动的重要成员。有一次,我们听到韦恩对史蒂文说:“我们去问问特雷弗吧。他会知道怎么解决的。”
家庭也注意到了这种社区意识。在一项在线调查中,一位父母这样描述他们的孩子:“他似乎更容易接受别人的想法。他回家后也会谈论同学们的工作,或者他们是如何相互合作的。”
结论
工程设计过程为我们提供了一个有效实践的框架,并帮助解决残疾儿童参与早期STEM学习的途径和机会(Donegan-Ritter & Zan 2017;Clements et al. 2021)。我们鼓励其他幼儿教育工作者考虑观察和反思残疾儿童和非残疾儿童如何参与这些内容领域,并考虑根据他们的兴趣、经验和社区内发生的事情使用和调整工程过程设计。
致谢
《Wee Engineer》的创建者讨论并欢迎对该课程的这些改编:EiE的创始总监Christine Cunningham;EiE研究和评估经理Christopher San Antonio-Tunis;波士顿科学博物馆运营和专业发展高级总监吉尔·奥尔森(Jill Olson)。
作者要感谢爱达荷州STEM行动中心提供一般资金,将STEM整合到博伊西州立儿童中心,包括Wee Engineer。
摄影:©Getty Images;作者提供
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