STEM教育的基本方式與過(guò)程(一)

向世清

前一講，我們說(shuō)明了STEM教育所提供的教學(xué)法更能滿(mǎn)足當(dāng)前時(shí)代的需求，也正是時(shí)代發(fā)展所催生出的匹配性教學(xué)法。它遵循了歷史發(fā)展的演化過(guò)程，因此是過(guò)去所有教學(xué)法在不斷的傳承揚(yáng)棄后所形成的迄今為止可算是最為優(yōu)秀的教學(xué)法。那么，STEM教育究竟以什么樣的方式和過(guò)程展開(kāi)和實(shí)施呢？這一講，我們將專(zhuān)門(mén)對(duì)此予以描述。最主要的，我們將給出所謂的“九步法”過(guò)程。

STEM教育的基本方式與過(guò)程：遵循科學(xué)研究方法論的方式與過(guò)程

科學(xué)研究方法論，本質(zhì)上是為了解決未知問(wèn)題或解釋未知困惑而進(jìn)行的因果關(guān)系求證的過(guò)程方法論。人類(lèi)在不斷的認(rèn)知和發(fā)現(xiàn)中，自從科學(xué)出現(xiàn)之后，越來(lái)越凝練出和規(guī)范化了一種準(zhǔn)確的科學(xué)研究范式，即根據(jù)所發(fā)現(xiàn)的事物或現(xiàn)象，基于“有因必有果，有果必有因”的哲學(xué)思維，在假定其是受到某種因果規(guī)律作用的前提下，首先尋找出各種可能形成結(jié)果的影響因素，然后通過(guò)恰當(dāng)?shù)尿?yàn)證過(guò)程，準(zhǔn)確尋找出各影響因素與所發(fā)現(xiàn)的事物或現(xiàn)象的結(jié)果之間的因果關(guān)系，總結(jié)歸納出其中的規(guī)律性邏輯與真正結(jié)論，最終與假設(shè)形成對(duì)照和判斷，驗(yàn)證假設(shè)是否正確和成功。如果驗(yàn)證的假設(shè)目標(biāo)未能實(shí)現(xiàn)，則再修正相關(guān)假設(shè)或研究的過(guò)程內(nèi)容，直至找出真正的規(guī)律和結(jié)論，正確獲知因果關(guān)系。如此循環(huán)往復(fù)，就形成了真正的研究過(guò)程，其中也自然包含了探究的過(guò)程，最終就可以將人們對(duì)自然和人自身的客觀與主觀世界推向更為了解和認(rèn)知的境界。所謂一個(gè)又一個(gè)問(wèn)題的解決，必是我們認(rèn)知世界的步伐和臺(tái)階，最終必定通向認(rèn)知世界的峰頂（后續(xù)我們還將給出與科學(xué)研究方法論并行的“工程創(chuàng)建方法論”，因?yàn)槠渑c科學(xué)研究方法論邏輯一致，且在STEM教育中呈現(xiàn)出同樣的作用。這里出于避免開(kāi)始就出現(xiàn)復(fù)雜混淆的目的，先不予介紹）。

當(dāng)然，在科學(xué)研究的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)多種復(fù)雜反復(fù)和曲折不同的過(guò)程，也會(huì)出現(xiàn)成功和失敗的交替，更有長(zhǎng)期進(jìn)行探索卻仍是停滯不前的可能。這正是科學(xué)研究的復(fù)雜性和迷人之處。在過(guò)程中，我們也會(huì)受到各種方面的限制，比如我們已有的認(rèn)知水平過(guò)于淺薄，研究者的個(gè)體認(rèn)知能力存在局限，現(xiàn)實(shí)的條件設(shè)備不足以實(shí)現(xiàn)預(yù)期要求，資源能力難以達(dá)成過(guò)高的預(yù)期等。這些都使科學(xué)研究成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)人類(lèi)自身智慧和能力的事業(yè)。但無(wú)論怎樣，科學(xué)研究的基本方法論迄今已經(jīng)成為一種廣為接受的研究方式和過(guò)程，只要我們遵循這樣的方式和過(guò)程，即使要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的時(shí)間和眾多的失敗，科學(xué)的未知難題總有被攻克的一天。

STEM教育正是遵循了這樣一種方法論和思維邏輯。正如前述各講所給出的，STEM本身呈現(xiàn)了解決問(wèn)題的規(guī)律性，它實(shí)際就是我們所說(shuō)的科學(xué)研究方法論的具體化身。將此方式和過(guò)程用作教學(xué)過(guò)程，使學(xué)習(xí)者按照解決問(wèn)題的方法和過(guò)程模仿解決問(wèn)題，就可以逐漸建立起今后面對(duì)未知問(wèn)題時(shí)的基本思路和習(xí)慣，并逐步達(dá)成解決未知問(wèn)題的能力。所以，STEM教育首先就提供了一種建立解決問(wèn)題能力的可能性。其次，在解決問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)習(xí)者必然會(huì)對(duì)已有知識(shí)和未知知識(shí)進(jìn)行融合性的學(xué)習(xí)和探索過(guò)程，所有的知識(shí)會(huì)以所研究的未知問(wèn)題本身作為匯集和融合載體，于是STEM教育也就很自然地提供了知識(shí)學(xué)習(xí)的要求和載體，自然形成了一種知識(shí)教學(xué)的途徑和承載，更何況它還具有多學(xué)科融合性和自然綜成性，所以STEM教育也提供了很好的知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程和更多的特殊效能。可以說(shuō)，截至目前STEM教育能夠在新時(shí)期脫穎而出，形成巨大影響并風(fēng)靡全球，根本原因正在于此。

當(dāng)然，必須牢記，STEM教育畢竟還應(yīng)是教育過(guò)程。不管STEM教育有多新、有多好，它像過(guò)去所有的教育一樣，都一定是對(duì)受教育者進(jìn)行的教學(xué)過(guò)程，所以，不能將STEM教育過(guò)程等同于科學(xué)研究過(guò)程，而是一定要認(rèn)清二者之間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。

首先，STEM教育是按照科學(xué)研究方法過(guò)程進(jìn)行的，這是相同點(diǎn)，也不會(huì)發(fā)生改變。其次，因?yàn)槭菍W(xué)習(xí)過(guò)程，而不是一個(gè)真正的未知問(wèn)題研究過(guò)程，所以就要求STEM教育只是一種“模仿”過(guò)程，既有點(diǎn)兒“依葫蘆畫(huà)瓢”，又有點(diǎn)兒我國(guó)俗語(yǔ)的“過(guò)家家”，像是真的，但又不是真的。這是不同點(diǎn)。

那么，STEM教育具體在哪些地方體現(xiàn)出知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程而不是科學(xué)研究過(guò)程呢？很簡(jiǎn)單，這就是在有關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)角度，二者呈現(xiàn)出很大的重心和配置的不同?？茖W(xué)研究是依套路和載體研究結(jié)果，最終是在已有知識(shí)基礎(chǔ)上創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)新知識(shí)，一切重心在趨向新知識(shí)，這往往需要研究者有很好的已知知識(shí)基礎(chǔ)且并不把已知知識(shí)當(dāng)作重點(diǎn);而STEM教育是借套路和載體學(xué)知識(shí)，結(jié)果是學(xué)習(xí)已有知識(shí)，所以創(chuàng)新出新知識(shí)并不是重點(diǎn)（可能的話(huà)，只是順帶創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)一點(diǎn)新知識(shí)。這種情況有時(shí)也是有的）。所以，STEM教育一定是把通過(guò)教學(xué)過(guò)程讓學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)現(xiàn)有知識(shí)（同時(shí)也是學(xué)習(xí)者不懂的）放在首要的目標(biāo)地位。這樣一來(lái)，STEM教育始終以達(dá)成更好的知識(shí)學(xué)習(xí)為根本重心和配置要求。當(dāng)然，因?yàn)閷W(xué)習(xí)者的確對(duì)所學(xué)知識(shí)還不懂，他所學(xué)習(xí)的知識(shí)也會(huì)像研究者研究的新知識(shí)一樣具有“未知性”和“探究性”，所以他就能夠具有強(qiáng)烈的好奇心和發(fā)現(xiàn)欲，因此這一知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程仍然基本呈現(xiàn)出像“未知問(wèn)題”解決的過(guò)程一樣的特征和吸引學(xué)習(xí)者的可能性，使得STEM教育過(guò)程其實(shí)還是一個(gè)“科學(xué)研究過(guò)程”（至少是像極了！笑）。明確了這樣的指導(dǎo)思想，我們就很容易給出STEM教育的方式和過(guò)程范式了。

圖1簡(jiǎn)明地給出了相關(guān)的“九步法”范式。這是我多年以來(lái)逐漸凝練并個(gè)人愿意建構(gòu)作為更好表達(dá)的所謂“STEM教育方法和過(guò)程論”。它具有清晰明了、步驟描述簡(jiǎn)單易懂、易記易用的特點(diǎn)（這里要說(shuō)明的是，是不是“九步”并不重要。您要說(shuō)是三步、六步或幾步法，都是可以的，關(guān)鍵是整個(gè)過(guò)程要完整地模仿科學(xué)研究的過(guò)程方法論，并很好地強(qiáng)調(diào)出STEM教育本身所需強(qiáng)調(diào)的有關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)的重心要求和配置考慮）。

按照九步法，顯而易見(jiàn)，STEM教學(xué)法與現(xiàn)有的講授法等教學(xué)法相比，自然呈現(xiàn)出了一種另辟蹊徑的過(guò)程?？梢哉f(shuō)，任何教學(xué)法的優(yōu)劣是看其對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)有著怎樣的教學(xué)傳承能效的。一種教學(xué)法，只要有教學(xué)知識(shí)的能力，它就可以成為一種教學(xué)法。但是，它是不是好的教學(xué)法，更要看其教學(xué)傳承能效。后面我們將會(huì)看到，STEM教育作為最新的伴隨時(shí)代發(fā)展而出的教學(xué)法，它具有的教學(xué)傳承能效幾乎是超越了現(xiàn)有教學(xué)法的，絕非現(xiàn)有各種教學(xué)法可比（當(dāng)然，這里絕不是否定已有各種教學(xué)法。真正科學(xué)的態(tài)度，是在將來(lái)將各種教學(xué)法有機(jī)配置和混合使用，依據(jù)教學(xué)過(guò)程中的具體客觀情況，發(fā)揮出各自的最大優(yōu)勢(shì)，為實(shí)現(xiàn)學(xué)生最高的教學(xué)能效而選擇階段性使用并在教學(xué)全過(guò)程中發(fā)揮更高價(jià)值）。

以下，我們對(duì)照?qǐng)D1解讀STEM教學(xué)的九步法。

（1）STEM教學(xué)法的方式總體上可描述為：基于問(wèn)題或主題的項(xiàng)目式“學(xué)科融合”性的研究性學(xué)習(xí)與探究。其中首要的關(guān)鍵詞是“研究性學(xué)習(xí)和探究”，這表明學(xué)習(xí)本身必須是研究性和探究性的，必須在研究和探究過(guò)程下達(dá)成學(xué)習(xí)的目標(biāo)要求。目前，研究性學(xué)習(xí)已在全世界范圍進(jìn)一步深化成為跨學(xué)科、多范疇、實(shí)踐性的“深度學(xué)習(xí)”模式，國(guó)際上已有廣泛而深度的研究，被證明是學(xué)習(xí)者達(dá)成更高學(xué)習(xí)效能的主要學(xué)習(xí)策略（后續(xù)我們將更多闡述）。所以研究性學(xué)習(xí)法從根本上界定了STEM教學(xué)法的根本策略特征?！绊?xiàng)目式”是其中另一個(gè)主要的關(guān)鍵詞，它表明STEM教學(xué)法總體形式上像一個(gè)個(gè)項(xiàng)目的過(guò)程，從其目標(biāo)到過(guò)程都遵從一定的限定范疇和要求，包括時(shí)間要求和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，都要像項(xiàng)目計(jì)劃一樣進(jìn)行設(shè)計(jì)，并按照計(jì)劃進(jìn)行，其約束和變更也需要按照項(xiàng)目管理的方式科學(xué)進(jìn)行。因此，“項(xiàng)目式”界定了STEM學(xué)習(xí)的任務(wù)要求特征，特別是時(shí)間單元和內(nèi)容單元特征?！皢?wèn)題”或“主題”也是很重要的關(guān)鍵詞，它表明每一個(gè)STEM教學(xué)都需要基于一個(gè)特定的內(nèi)容，那就是解決某個(gè)問(wèn)題或者學(xué)習(xí)某個(gè)主題，在問(wèn)題或主題之下，自然給出所需要學(xué)習(xí)的知識(shí)包集。這就清晰地限定了每一個(gè)STEM教學(xué)的內(nèi)容范疇和拓展要求。