STEM教育的基本方式與過程（二）

向世清，博士，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所研究員。長期從事激光物理與工程技術(shù)的前沿研發(fā)，是參與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略與決策咨詢、基礎(chǔ)教育改革咨詢、科技創(chuàng)新中心發(fā)展戰(zhàn)略設(shè)計等多領(lǐng)域戰(zhàn)略專家，也是上海市最為活躍的科技創(chuàng)新教育專家之一。

（2）STEM教學(xué)法的過程在這里描述為“九步”。這是一種人為的劃分法，也可以說是我建議的劃分法。這樣的劃分十分必要。雖然在實際的學(xué)習(xí)中任何一個研究性學(xué)習(xí)和探究活動內(nèi)部并不存在這樣的一種步驟劃分界線，但是在學(xué)生心中建立起這些步驟，毫無疑問會給他們的學(xué)習(xí)帶來極大的幫助。這是因為，對整個研究性學(xué)習(xí)和探究過程進(jìn)行適度劃分，既是對過程的基本實現(xiàn)確保有效推進(jìn)的關(guān)鍵，又是對過程的準(zhǔn)確和規(guī)范實現(xiàn)管理的基礎(chǔ)。而且，因為這些劃分，學(xué)生的一個STEM項目的全部學(xué)習(xí)過程就會更加清晰地演變?yōu)橐粋€類似“帶有某種規(guī)范但又并不是完全嚴(yán)格苛刻的軌道”的流程，就可以使他們更準(zhǔn)確地理解過程的邏輯和要求，從而對全過程的發(fā)展方向、演變邏輯和遞進(jìn)順序有清晰的掌握。此外，這種劃分還更利于他們將過程再細(xì)分為一個個小型任務(wù)單元，總體上使全部任務(wù)通過分解而變得相對簡單和容易，并在按照各個任務(wù)單元漸次地實現(xiàn)總體任務(wù)的推進(jìn)和達(dá)成的同時，對各個任務(wù)單元可以逐個地更多深化理解和體會，然后還可能在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)全過程的再思考和再組配。最后，從可行性角度看，按照此種步驟過程，學(xué)生也可以更好地提前做好計劃、設(shè)計方案并前瞻預(yù)判可能會發(fā)生的各種問題。總之，階段的劃分使得學(xué)生可以將解決問題的方法論的所有核心內(nèi)容化為一種實際的操作性技法，使學(xué)生的學(xué)習(xí)可以更多自主化，依靠自己即可完成后續(xù)的不斷推進(jìn)（很多時候，能夠劃分出步驟，就已經(jīng)表明設(shè)計計劃和方案可以算完成一大半了）。

其實，這就是在教給學(xué)生一種過程方法論。任何一個學(xué)生在類似這樣的過程中有了這種方法論意識，今后就可以將其遷移至其他的研究與探究過程中，從而變得真正算是“學(xué)會了”。這才是方法論的價值，這也才是學(xué)習(xí)中乃至學(xué)習(xí)本身最為重要的。

那么九步的每一步具有什么樣的意義和要求呢？

第一步：選定主題或問題。這一步具有非常關(guān)鍵的意義（所以這里會多花一些篇幅予以闡述），因為任何一個學(xué)習(xí)者首先需要明確他在已有的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上繼續(xù)下一步的學(xué)習(xí)目的。這第一步實際上是在當(dāng)時當(dāng)下選擇學(xué)什么?？陀^上，對學(xué)什么而言，存在著有意學(xué)習(xí)和無意學(xué)習(xí)，一個學(xué)習(xí)者在前行邁向未知世界的時候，對于其前面的道路上將會遇到什么樣的或者想學(xué)什么樣的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并將其表征為當(dāng)前的“主題”或“問題”，既可能是有意識選定的，又可能是隨機(jī)遇上的或者隨心所至的（所以，選定主題有時是刻意的，有時是隨機(jī)的。刻意和隨意可以適當(dāng)考慮兼有，但大多數(shù)情況下還是刻意更好，或者通過一定的過程將隨意上升為刻意，讓刻意中包含隨意。當(dāng)然，學(xué)生自身可能做不到刻意，那太正常了。笑）。人的終身學(xué)習(xí)由一個人自身從小到大的時間演變性學(xué)習(xí)片段所連續(xù)組成，每一個前面的學(xué)習(xí)片段都影響著后續(xù)緊跟的學(xué)習(xí)片段并對未來片段的選擇作出方向性影響（如果很順利的話，這種影響會造就順利的正向積累;如果有時不順利，則會形成過程的反復(fù)和折向，雖然有著其他方面的好處，比如增加橫向的拓展性與鍛煉抗挫折的積極性，但總體上會對知識的學(xué)習(xí)連貫性造成一定的負(fù)面影響。特別的不順利還會導(dǎo)致學(xué)習(xí)信心的破壞與動力的暫時影響，并在后續(xù)的學(xué)習(xí)中留下多方面的陰影）。所以必須強(qiáng)調(diào)，選定不同的主題或問題既具有對終身學(xué)習(xí)全過程的極大影響，也很現(xiàn)實地決定了學(xué)生當(dāng)前學(xué)習(xí)的好奇心與興趣是否可以得到好的滿足，從而決定了其學(xué)習(xí)動力的強(qiáng)弱和實際學(xué)習(xí)過程的心態(tài)情緒及堅韌程度。

“萬事開頭難”，選定主題是一個極為重要的決策環(huán)節(jié)。那么，究竟是讓學(xué)生自己選題還是由教師幫助完成呢？這不能一概而論，有時需讓學(xué)生，有時則又必須具有教師的介入（我個人認(rèn)為大多數(shù)時候教師必須介入指導(dǎo)）。這一點上，可以從學(xué)生和教師兩方面看。

對于學(xué)生而言，很多時候是依照其自身當(dāng)下的學(xué)習(xí)遞進(jìn)需求和興趣發(fā)展關(guān)注，加上少量的機(jī)會機(jī)遇決定當(dāng)下的選擇的。特別是有這樣一種情況，即：前面他正在學(xué)習(xí)什么，會對他接下來學(xué)習(xí)什么形成直接的決定要求，從而形成學(xué)習(xí)的連貫性，直到他認(rèn)為或被告知他已經(jīng)將某一方面的知識暫時學(xué)完了（這一點，可以由教育學(xué)上的建構(gòu)主義教學(xué)理論和當(dāng)前已經(jīng)興起的聯(lián)通主義教學(xué)理論合起來進(jìn)行解釋。依據(jù)建構(gòu)主義理論，他會主要根據(jù)已有的知識自動——順理成章地、水到渠成地——建構(gòu)形成接下來要學(xué)習(xí)建構(gòu)的知識。就像砌墻，下一塊磚頭用什么樣的最好，是由已有砌成的墻的形狀等要求所決定的。而依據(jù)聯(lián)通主義理論，當(dāng)前如果他同時有很多下一步想要學(xué)習(xí)的知識要求，學(xué)哪一方面此時都可以時，又恰好遇到的偶然機(jī)會提供了某一方面的學(xué)習(xí)可能，正好匹配上其中的某一方面時，他便會依照機(jī)會的可能，變向所匹配的學(xué)習(xí)內(nèi)容。聯(lián)通主義教學(xué)理論說的就是因為各種信息的聯(lián)通提供給學(xué)生選擇機(jī)會，讓學(xué)生可以關(guān)注到新的學(xué)習(xí)機(jī)會與要求，所導(dǎo)致的一定程度的輔助性學(xué)習(xí)選擇。所以最終的選擇是由已有的知識基礎(chǔ)和遭遇的下一步感興趣的學(xué)習(xí)內(nèi)容共同決定的）。但是，一個學(xué)生自身所進(jìn)行的這樣的選擇往往只能提供學(xué)習(xí)的方向，對一般方式的學(xué)習(xí)是適合的、可行的，對形成STEM方式的學(xué)習(xí)卻是不夠的。為了確定一個STEM選題，還需要考慮更多的方面，而這些方面對于一個還處于學(xué)習(xí)階段的學(xué)生而言，一般是超出了他可能具有的決策考慮能力的。那么，教師在這里提供很好的指導(dǎo)性幫助就很務(wù)實和必要。

對于教師而言，在幫助學(xué)生選題時，其更多地屬于對STEM項目的框架進(jìn)行設(shè)計的范疇（當(dāng)然是為學(xué)生而設(shè)計的，而不是為自己或純粹為了完成教學(xué)任務(wù)）。在這里，教師不僅要依據(jù)學(xué)生的知識建構(gòu)和興趣發(fā)展等需求考慮，更要從當(dāng)前的STEM項目的題目大小、知識范疇、技能包容、實踐可能、探究空間、學(xué)習(xí)效率、拓展走向等方面，給予學(xué)生朝向高效目標(biāo)和高效過程的原則性和引導(dǎo)性輔助。

一個好的STEM項目選題，必須具有以下幾點特征。

（i）選題本身是一個問題。如果不是問題，則不值得探究和研究。尤其是，這個問題最好是現(xiàn)實生活中的真實問題，否則容易陷入紙上談兵的漩渦。STEM崇尚解決真實的問題。

（ii）選題必須具有一定的知識范疇界限，即既可以容納有一定的知識包集，又不至于給出在此項目中需要學(xué)會過多知識的要求。

（iii）該知識包集必須依據(jù)某個主題而集合，最好是一個概念專題（在美國的科學(xué)教育中稱之為“大概念”，后續(xù)我們將更多介紹），且具有一定的挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)難度。如果包集的知識容納空間太小，概念過于簡單，很容易就實現(xiàn)掌握，缺乏對學(xué)生當(dāng)前學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)性（挑戰(zhàn)也不能過高，這里遵循“多跳一跳夠得著”的原則），則會形成學(xué)生的動力缺乏，然后就會讓學(xué)習(xí)索然無味，那就完全不是STEM的風(fēng)格。

（iv）該知識包集必須是跨學(xué)科性的，或者反過來依據(jù)真實的事物現(xiàn)象或事件所對應(yīng)的概念中可能包括的各個學(xué)科的知識而存在，而不是刻意將其限制在某個學(xué)科（如果特殊地為了實現(xiàn)某個單學(xué)科概念的教學(xué)而采用STEM教學(xué)式，也是可以只界定在單學(xué)科內(nèi)的，但是最終可能會失去STEM中自然解決問題的知識拓展優(yōu)勢）。

（v）必須使得學(xué)習(xí)過程中可以設(shè)計融入實踐性和探究性環(huán)節(jié)，而且這種環(huán)節(jié)居于更為重要和主要的地位，沒有這種環(huán)節(jié)就會失去STEM教學(xué)法的本義。其中可以適用和鍛煉學(xué)生什么樣的和哪些技能，更需要仔細(xì)考慮。一般地，一個簡單的不值得探究和實驗的問題是不可能提供這樣的技能鍛煉空間的。

（vi）有利于更好地促進(jìn)深度學(xué)習(xí)和拓展探究。這里說的是學(xué)生不僅可以將需要學(xué)習(xí)的知識以多種方式學(xué)深學(xué)透，而且可從現(xiàn)有的知識范疇，順著自身的拓展興趣走向關(guān)聯(lián)到具有自身個性化特點的知識內(nèi)容，更好實現(xiàn)學(xué)習(xí)的個性化，并延展出每一個學(xué)習(xí)者不同的拓展可能和發(fā)展走向。