STEM教育的基本方式與過程（三）

向世清

第二步：確定目標(biāo)和預(yù)期。在第一步選定問題或主題后，其實教學(xué)目標(biāo)已經(jīng)基本明朗，那就是解決選定的問題，或者使學(xué)習(xí)者掌握在選定的主題下需要通過學(xué)習(xí)掌握的知識、技能等未知內(nèi)容。然而，這種目標(biāo)的界定除了一個大致的框框或者范圍之外，往往帶有較大的模糊性，包括不具體、不明確、界限含糊等。所以，有必要經(jīng)過一個具體明確化的過程，將目標(biāo)適度簡明化、準(zhǔn)確化、框定化、可描述化，也最好是可量度化。

STEM教育的具體實施中，根據(jù)每次或每個項目選定的問題或主題，依據(jù)學(xué)習(xí)性、探究性、研究性和創(chuàng)新性的不同側(cè)重，也依據(jù)知識量、知識面的差別及復(fù)雜性的不同，還加上所涉及知識的已知和未知的比重差別，實際上可以區(qū)分出多種不同的教學(xué)類型設(shè)計，主要可有主題學(xué)習(xí)型、主題探究型、問題探究型、問題研究型、問題解決型、課題研究型和工程創(chuàng)新型等。單是從知識的角度，每一個問題或主題之下，所包括或涉及到的知識量、范疇、學(xué)科都可以有很大的差別，在已知和未知的比重上具有明顯的不同，需要達成已知知識學(xué)習(xí)了解、未知知識探究理解、未知知識創(chuàng)新實現(xiàn)、未知知識工程創(chuàng)新的過程與方法載體也不盡相同。一般而言，偏探索性和創(chuàng)新性課題的未知知識比重更大一些，而偏單純性主題學(xué)習(xí)的項目中有可能完全是已知的知識。這就使得這些類型各有不同的具體特點，學(xué)習(xí)過程的側(cè)重點各不一致，最后也就使得目標(biāo)界定和預(yù)期的具體明確化要求有著各不相同的情況，可量度化的可能性與必要性也是千差萬別（很多類型中和不同情況下完全可量度化也是不可能的，一方面做不到，另一方面若做到了則也堵死了學(xué)習(xí)過程中有可能出現(xiàn)的一些預(yù)想不到的良性拓展的可能性。這一過程環(huán)節(jié)尤其在以解決問題為目標(biāo)的STEM項目中，包括在以研究課題或創(chuàng)新課題為目標(biāo)的STEM項目中，顯得特別重要，因為這類項目完全依靠創(chuàng)設(shè)的清晰目標(biāo)展開學(xué)習(xí)和創(chuàng)新研究，否則對于解決問題和完成課題而言，就會因為目標(biāo)不清而導(dǎo)致后續(xù)的解決方案和研究計劃難以具體明確地制訂。而對于完成某個主題之下的偏已知知識學(xué)習(xí)的STEM項目而言，這一過程便可以稍許進行得粗糙一點兒，主要是因為一定程度上的目標(biāo)模糊反而可能對學(xué)習(xí)過程中形成多向性的知識連接拓展有更多的好處，使得學(xué)習(xí)者可以因為某些偶發(fā)的因素遇到更多的相關(guān)知識或者形成更多的知識跳轉(zhuǎn)性拓展。這里請各位教師和STEM課程設(shè)計者予以充分的注意）。

預(yù)期有兩個層面的含義，一是教師針對學(xué)習(xí)者提出預(yù)設(shè)或預(yù)定的目標(biāo)結(jié)果并期望達到;二是學(xué)習(xí)者自身對達成的結(jié)果可能具有一個什么樣的認(rèn)識、表現(xiàn)甚至能力提前進行預(yù)判和想象，也包括他期望完成的學(xué)習(xí)結(jié)果中的成果表現(xiàn)形式可以描述為一個接近最終結(jié)果的基本“假設(shè)”或“假說”（尤其在解決問題或研究課題型的STEM中）。例如：研究制作的實物樣品可能有什么樣的大致外觀、功能和性能，研究探索的理論模型最終可能呈現(xiàn)為什么樣的公式、構(gòu)想、規(guī)律或者客觀表現(xiàn)結(jié)果等。很多時候，能夠在頭腦中預(yù)想到并構(gòu)想出某種結(jié)果的圖景，是對奠基易于成功的結(jié)果一開始即非常有效的辦法，就像很多科學(xué)家在研究之前會提出某些假想、假說和猜想等。正是有了這些預(yù)期性的構(gòu)想結(jié)果，他們往往才會更為明確所要達成的目標(biāo)，并將眼光、思維和過程焦點一直朝向這樣的假想目標(biāo)。所以構(gòu)想出和構(gòu)想好預(yù)期結(jié)果不僅可以更為明確最終的學(xué)習(xí)目標(biāo)或創(chuàng)新目標(biāo)，而且可以建立起準(zhǔn)確的大方向，由此基本指引出一條通向結(jié)果的邏輯路線和實施路徑，并在興趣心態(tài)方面激勵學(xué)習(xí)者追求目標(biāo)的達成，甚至激發(fā)出更高的克服困難和抵御挫折的毅力和信心，因為他的頭腦中會存在著一個“較為清晰的美好愿景”。

如果可以和需要，應(yīng)該盡可能地將目標(biāo)和預(yù)期定量化，或者叫作可量度化、可評測化。所以，給目標(biāo)設(shè)定幾個主要的指標(biāo)或評測范疇要求是一種很好的做法。在這里，應(yīng)該更多區(qū)分學(xué)生與教師的差別。學(xué)生單靠自己的能力一般還難以做好這一點，且越是低年齡學(xué)段的學(xué)生這方面越是薄弱。但教師在這一點上則很不同，所以教師的作用在這里就更為突出一些。這是因為，一者教師往往已經(jīng)知道需要學(xué)習(xí)的結(jié)果（有些類似于普通教學(xué)的教案中教師事先已考慮好教學(xué)目標(biāo)）;二者教師因可以做到對相關(guān)知識的全面把控，所以知道提出什么樣的目標(biāo)更為合適;三者這本來就是教師應(yīng)該完成的事情，即根據(jù)整個教學(xué)內(nèi)容和進度的安排基本設(shè)定好此處的準(zhǔn)確教學(xué)目標(biāo)（有些類似于普通教學(xué)的教案中教師必須事先制訂好教學(xué)目標(biāo)），只不過這里不能像普通教學(xué)的教案中完全按照教師的設(shè)定框死要求。

同時，這里也必須強調(diào)，對于學(xué)習(xí)者而言，他們一開始就將目標(biāo)和預(yù)期弄得非常清楚是不可能的（就像一個研究者在做探索性的課題中，其課題目標(biāo)總是會歷經(jīng)一個逐漸清晰的過程）。更為可能的是，學(xué)習(xí)者經(jīng)過后期幾個環(huán)節(jié)的反復(fù)磨煉后，才進一步明確和清晰化準(zhǔn)確的目標(biāo)并提出合理的預(yù)期。所以這里會有如下一個自然的過程：先有一個初步的目標(biāo)和預(yù)期，然后循著這個目標(biāo)與預(yù)期進入后續(xù)幾個環(huán)節(jié)，并在后續(xù)幾個環(huán)節(jié)中逐步確準(zhǔn)、修正、清晰和明朗，甚至反復(fù)再反復(fù)。實際上這是一種類似“摸著石頭過河”的過程，其中也富含了較強的探究性質(zhì)與過程，對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程其實是大有好處的。特別是，因為許多STEM項目最終更多是一個創(chuàng)新研究項目，在這種創(chuàng)新研究課題性的STEM教學(xué)中，對目標(biāo)和預(yù)期進行更具有想象拓展的預(yù)設(shè)或假想往往是創(chuàng)新的更大關(guān)鍵。所以，教師在這一步中必須盡可能地幫學(xué)生做好目標(biāo)預(yù)定和預(yù)期構(gòu)想。

圖2給出兩種情況下的STEM項目關(guān)于結(jié)果預(yù)期的例子，一種是建筑設(shè)計主題學(xué)習(xí)性的STEM項目中所構(gòu)想的設(shè)計藍圖（圖2A），另一種是工程創(chuàng)新性的STEM項目中所構(gòu)想的工程結(jié)果實物模型圖（圖2B）。有了這兩張圖，這兩個STEM項目的目標(biāo)會因為預(yù)期的清晰而更為明確。

歷史上已有的基礎(chǔ)科學(xué)研究案例中出現(xiàn)的有關(guān)理論猜想或假說的情形與此十分類似。圖3是歷史上有關(guān)月球起源的“大碰撞理論”所給出的一種構(gòu)想圖景。大碰撞理論是迄今為止有關(guān)月球起源的最受科學(xué)界認(rèn)可的假說。根據(jù)該理論，年輕的地球與忒伊亞行星發(fā)生碰撞，被撞擊出的地球地幔和忒伊亞行星地幔的物質(zhì)最終形成了月球。事實上，在科學(xué)研究歷史上，科學(xué)家已提出過許多假說或猜想，較為有名的如哥德巴赫猜想、大陸板塊漂移學(xué)說、太陽中心論等，正是這些預(yù)先的構(gòu)想推動了后續(xù)的研究和實證，才使許多科學(xué)研究真正解釋了自然界的奧秘。在工程設(shè)計和創(chuàng)新發(fā)明中，這樣的例子更是數(shù)不勝數(shù)。同樣的道理，對于學(xué)習(xí)者而言，事先構(gòu)想好學(xué)習(xí)的結(jié)果藍圖，無疑是具有重要的基礎(chǔ)意義的。

歸納起來，作為STEM教育的第二步，確定目標(biāo)和預(yù)期十分重要。在STEM項目的設(shè)計和教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生在此環(huán)節(jié)展開充分的工作，而且給足學(xué)生時間，不要急于進入教學(xué)的后續(xù)環(huán)節(jié)。

還必須注意，為了更好實現(xiàn)STEM教育的有效性，在此第二步中不能僅具有關(guān)于知識的目標(biāo)和預(yù)期，還更應(yīng)具有技能、方法、思維等更多的目標(biāo)與預(yù)期。而且，預(yù)期要相對大一些，使得關(guān)于結(jié)果的構(gòu)想多一點兒宏偉藍圖的意思，讓STEM項目的過程更具豐富性、探究性，其中也可以包容更多的實驗性和實踐性內(nèi)容，且具有更為適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)挑戰(zhàn)性，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中自然形成沉浸性、沉醉性，樂此不疲，學(xué)得津津有味還難以割舍。一旦出現(xiàn)那樣的狀態(tài)，就說明STEM項目的設(shè)計到位了，真正發(fā)揮出了STEM教學(xué)法的優(yōu)勢。