STEM課程的跨學科整合模式與基本取向

余勝泉+++胡翔

在課程方面，STEM教育代表了課程組織方式的重大變革。有研究表明，學習者接受STEM教育有助于獲得對數(shù)學和科學等內(nèi)容更加深入的理解。同時也有助于培養(yǎng)他們獲得在真實世界應用這些知識解決問題的能力，因為這些問題從本質(zhì)上就是跨學科的。因此，STEM教育的課程設計應該使用“整合的（integrated）課程設計模式”，即將科學、技術、工程和數(shù)學等整合在一起，強調(diào)對知識的應用和對學科之間關系的關注。

跨學科整合的模式

針對STEM教育整合的課程設計，美國馬里蘭大學赫希巴奇（Herschbach，2011）提出兩種最基本的課程模式：相關課程（thecorrelated curriculum）模式和廣域課程（the broad fields curriculum）模式。相關課程模式將各科目仍保留為獨立學科，但各科目教學內(nèi)容的安排注重彼此間的聯(lián)系。例如，上物理課可能需要學生預先掌握數(shù)學概念，數(shù)學和物理教師要通過溝通，將這兩次課安排在時間節(jié)點相近且數(shù)學課教學排在前面。相關課程模式與學校目前的課程模式很相近，但最大的區(qū)別在于前者需要不同學科之間的教師對課程安排進行詳細、周密的協(xié)調(diào)和計劃。

廣域課程模式則取消了學科間的界限，將所有學科內(nèi)容整合到新的學習領域。STEM教育的廣域課程模式不再強調(diào)物理、化學甚至科學作為獨立的學科存在，而是將科學、技術、工程和數(shù)學等內(nèi)容整合起來，形成結構化的課程結構。赫希巴奇指出，最常用的整合方式是通過活動（activities）形成連貫、有組織的課程結構Herschbach，2011）。例如，教師圍繞建構和測試太陽能小車組織課程。在這樣的課堂里，教師通過設計太陽能小車，將科學、技術和工程等STEM學科相關知識均包含在內(nèi)，讓學生通過活動進行學習。

總的來說，上述兩種課程整合模式各有優(yōu)劣勢。相關課程模式對教師來說比較熟悉，但需要各學科教師之間密切協(xié)商與交流；廣域課程模式打破了學科間的界限，通過活動促使學生在真實情景中學習各學科的知識，但如何在打破的學科之間取得平衡、建立新的課程結構對一線教師和政策制定者提出了新的挑戰(zhàn)（Herschbach，2011）。

跨學科整合的基本取向

STEM教育要求四門學科在教學過程中必須緊密相連，以整合的教學方式使得學生掌握概念和技能，并運用技能解決真實世界中的問題。如何將四門獨立學科知識緊密關聯(lián)實現(xiàn)整合，有三種取向：

1.學科知識整合取向

分析各學科最基本的學科知識結構，找到不同學科知識點之間的連接點與整合點，將分散的課程知識按跨學科的問題邏輯結構化。將各學科內(nèi)容改造成以問題為核心的課程組織，通過序列化的問題有機串接起各學科知識，使課程要素形成有機聯(lián)系和有機結構。

知識整合取向模式一般采用基于問題的學習模式，強調(diào)把學習設計在復雜、有意義的問題情境中，通過學生合作解決嵌入于真實情境中的問題或與真實世界相關的問題，促進學生對所學知識的理解與建構，從而習得隱含于問題背后的科學知識，形成解決問題的技能和自主學習的能力。它可以使學生通過體驗知識獲得的過程，促進學生元認知能力的發(fā)展，通過應用知識解決問題達成對知識的靈活掌握，并能對知識進行社會性、情境性的遷移運用。解決問題的目的是為了掌握蘊含于問題之中或支持問題解決的知識，問題是多學科知識融合的交叉點與整合點，是觸發(fā)學生學習與探究的觸發(fā)器，是創(chuàng)新學習的載體。一般來說，問題解決的過程不會持續(xù)很長，具體開展的方式方法也會多樣化，比如WebQuest網(wǎng)絡探究、5E教學法（engage、exploration、explanation、elaboration、evaluation）、研究性學習等。

2.生活經(jīng)驗整合取向

注重知識的社會功能，也就是基于學習者的需求，以第三次工業(yè)革命為代表的知識經(jīng)濟社會所必需的知識與技能為核心整合多學科知識，然后以項目設計與實施為載體，將學術性的學科知識轉(zhuǎn)化為可解決實際問題的生活性知識?；咀龇ㄊ菑膬和m應社會的角度選擇典型項目進行結構化設計，讓學習者在體驗和完成項目的過程中，習得蘊含于項目之中的多學科知識與技能，或從改造和完善現(xiàn)有社會的角度，選擇挑戰(zhàn)性項目。

這種課程整合方式強調(diào)社會實踐活動以及社會問題解決能力的培養(yǎng)，強調(diào)多學科知識融合到真實的社會性項目中，在項目活動中尋找各學科知識的整合點。因此，項目的過程分析、活動設計等社會分析是核心。

生活經(jīng)驗與社會取向課程整合模式一般采用基于項目的學習模式（project-basedlearning），以實踐性的項目完成為核心，將跨學科的內(nèi)容、高級思維能力發(fā)展與真實生活環(huán)境聯(lián)系起來。項目學習一般以開發(fā)最終作品或“人工制品”為出發(fā)點，在教師的指導下，學生按自己的設計思路，采用科學的方法完成作品設計。作品設計是項目學習貫穿的主線和驅(qū)動力，學生在完成作品的過程中進行檢索、討論、演算、設計、觀察等學習活動，并解決一個或多個問題，從而獲得知識和技能。作品制作是這種學習的重點，但更為重要的是學生在制作作品過程中獲得跨學科的知識和技能，并獲得創(chuàng)造性運用知識的社會性能力。

基于項目的學習并非只強調(diào)學科知識的掌握，還側(cè)重對教材內(nèi)容以外知識的體驗與經(jīng)歷，旨在豐富學生對事物的認識，注重生活經(jīng)驗知識的增長。整個學習過程應真實可信，是反映真實情境和現(xiàn)實生活的體驗性活動，體現(xiàn)將學術性學科知識轉(zhuǎn)化為生活經(jīng)驗知識價值取向。

3.學習者中心整合取向

這種模式不強調(diào)由教師預設問題或項目，而由學習者個體或小組調(diào)查、發(fā)現(xiàn)問題。它不僅強調(diào)解決問題能力的培養(yǎng)，還強調(diào)發(fā)現(xiàn)問題的創(chuàng)新能力，是一種依據(jù)學習者需求，以學習者生活經(jīng)驗為基礎尋找各學科整合點的模式。它強調(diào)學習者成就感與自我效能感，強調(diào)學生好奇心與興趣的維護與保護，強調(diào)分享、創(chuàng)造的愉快。在理念上，它清晰地體現(xiàn)了教育的人本主義思想。

學習者中心取向整合模式采用學生主導項目的方式，學生以個人或小組為單位提出任務，任務內(nèi)容需要學習并運用跨學科知識。學生在項目問題解決過程中，教師發(fā)揮協(xié)調(diào)、指導、檢查、監(jiān)督、計時和評價作用。其優(yōu)點在于能力較強的學生可以擺脫傳統(tǒng)的結構化課堂教學對個人學習與設計活動的約束，能更好地發(fā)揮個人能力；缺點在于能力弱的學生會對學習過程中的自由度不適應，需要教師更多的指導；同時由于項目任務非結構化，所以很難實現(xiàn)對學生技能最終結果的全面評估。

學習者中心取向整合模式強調(diào)創(chuàng)設學習者可以主動介入、研究與發(fā)現(xiàn)的豐富教育環(huán)境，讓學生在蘊含豐富STEM知識的環(huán)境中進行交互、探究與發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)造意義、學習知識，在建構性的環(huán)境設計中尋找蘊含STEM知識的整合點。

4.三種整合取向的共性問題及應對

上述三種課程整合取向代表了課程的知識屬性、社會屬性與人本屬性的不同側(cè)面，它們相互聯(lián)系、相互補充，沒有絕對的優(yōu)劣，各有適合的領域與對象，在課程跨學科整合的實踐中應該配合使用多種取向。

不管采用哪種取向的整合模式，將知識情境化與社會化都是其優(yōu)勢，但各學科原有知識體系結構的劣構化是它們面對的共性問題，容易造成學生學習知識結構的不均衡，可能某些知識掌握得較好，有些知識卻沒有觸及（因為所學項目沒有覆蓋）。這種基礎知識的結構性偏差對于中小學生是個很大的問題。創(chuàng)新精神與實踐能力培養(yǎng)的可持續(xù)性，其根源還在于學習者有良好的知識結構，并能不斷自我完善和發(fā)展?；A教育領域知識的結構性缺失，會給兒童一輩子的成長帶來障礙。因此，STEM的跨學科整合，一方面要將分學科的知識按問題邏輯或項目邏輯進行跨學科重組，另一方面又要確保設計的問題和項目對所有學科基礎性知識結構的全面、均衡的覆蓋。設計和實施STEM跨學科整合的課程，要在學科知識的系統(tǒng)性與解決實際問題/項目中所獲知識的隨機性之間保持一定的張力和平衡，基于整體知識結構的系統(tǒng)性設計問題，使各問題之間包含的學習議題（如專業(yè)概念、原理等）多次地相互鄰接和交叉重疊。

余勝泉系北京師范大學教育學部副部長、教授、博士生導師，文章來源《開放教育研究》，有刪節(jié)endprint