STEM教育的基本方式與過(guò)程（六）

向世清，博士，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所研究員。長(zhǎng)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(jì)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。

第五步：進(jìn)行設(shè)計(jì)與規(guī)劃。在前四步后，我們有關(guān)學(xué)習(xí)新的預(yù)設(shè)知識(shí)或解決預(yù)定問(wèn)題的前期基礎(chǔ)準(zhǔn)備業(yè)已完成，目標(biāo)更為清晰，基本路徑也清晰顯現(xiàn)，學(xué)習(xí)信心也已經(jīng)滿滿充實(shí)于心中。而且，作為每一個(gè)個(gè)體的學(xué)習(xí)者，我們實(shí)際也已經(jīng)構(gòu)設(shè)出自己對(duì)最終目標(biāo)的基本傾向性和路徑自我預(yù)設(shè)性（這就反映了是單個(gè)學(xué)習(xí)者個(gè)性化的訴求）。那就正是將躍躍欲試轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際行動(dòng)的時(shí)候了。讓我們開(kāi)始吧！

一旦具體開(kāi)始，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前最重要的工作就是要讓腦中所思所想，如何變?yōu)榫唧w行動(dòng)和現(xiàn)實(shí)。這意味著此次STEM學(xué)習(xí)任務(wù)的進(jìn)度正式進(jìn)入了要考慮下一步如何具體實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的階段。我們已經(jīng)有了一定的到達(dá)新的目的地的計(jì)劃路徑的考慮和設(shè)定，此時(shí)我們就要考慮將路徑變?yōu)榫唧w細(xì)化的、可行的、可以落實(shí)的、可以操作的做法和方案。這里可分為2個(gè)層面，高一點(diǎn)的層面是框架的和主線條的，叫作規(guī)劃，基本是大框架的、粗線條的、制訂綱要的;低一點(diǎn)的層面是較完整給定方式方法和步驟流程的，具有用什么做和具體怎么做的基本描述，叫作計(jì)劃和方案，是給出詳細(xì)內(nèi)容的、細(xì)節(jié)的、定義每個(gè)局部和分支的完成方式（嚴(yán)格意義上，方案比計(jì)劃還要更為細(xì)節(jié)和實(shí)際一些）。古語(yǔ)言，“預(yù)則立”，凡事必先規(guī)劃和計(jì)劃，“九步”的第五步作為STEM教育的承接和轉(zhuǎn)折點(diǎn)步驟，正是完成如此要求（它是對(duì)前述幾步的總結(jié)和后續(xù)幾步的指南，所以可以當(dāng)作承接和轉(zhuǎn)折點(diǎn)看待）。既如此，那我們就對(duì)學(xué)生要求，努力完成這一必須給出規(guī)劃和計(jì)劃的事情和過(guò)程吧！

作為規(guī)劃和計(jì)劃，有了前幾步的過(guò)程，我們現(xiàn)在的任務(wù)看起來(lái)似乎蠻簡(jiǎn)單的。首先，出發(fā)點(diǎn)已很明確，那就是現(xiàn)在具有的已有知識(shí)或者面向所解決的問(wèn)題的現(xiàn)有資源條件等;其次，目標(biāo)終點(diǎn)也已很明確，那就是需要學(xué)習(xí)的新知識(shí)或者需要解決的已經(jīng)基本界定清楚的新問(wèn)題和新設(shè)想（甚至是新猜想、新假說(shuō)、新構(gòu)思等）。我們似乎只需要用一條路線簡(jiǎn)單地將出發(fā)點(diǎn)和目標(biāo)終點(diǎn)連接起來(lái)，從出發(fā)點(diǎn)走向終點(diǎn)就可以了。但實(shí)際不然，就好像“條條大路通羅馬”，雖然存在多種路徑和方法，但路徑和方法之間卻具有不同的情況，那么怎樣或者哪條路徑更好呢？因此在這里還有一個(gè)在操作計(jì)劃層面需要更深入考慮的工作和事情。也就是說(shuō)，究竟怎樣做最好呢？如何在現(xiàn)有條件和能力下達(dá)成最好的結(jié)果？有一個(gè)詞叫作“設(shè)計(jì)”，設(shè)計(jì)就是要完成這些工作和事情。

說(shuō)起設(shè)計(jì)，現(xiàn)代社會(huì)的人往往都以為它是將什么事情做得或勾畫得更漂亮、更好看、更絢麗，但這只是因?yàn)槭艿胶芏喱F(xiàn)代平面設(shè)計(jì)、廣告設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)等藝術(shù)設(shè)計(jì)的傳播影響和一些錯(cuò)誤的媒介宣傳所導(dǎo)致的錯(cuò)覺(jué)。如果用這種錯(cuò)覺(jué)理解設(shè)計(jì)，尤其是理解STEM教育過(guò)程中的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，那就會(huì)導(dǎo)致明確的誤導(dǎo)。事實(shí)上，設(shè)計(jì)具有更廣泛和更本質(zhì)的涵義，那就是怎樣更好地把事情解決好（核心是更好地解決問(wèn)題。就算是追求漂亮，也是要先好再美。如果一個(gè)產(chǎn)品只漂亮而不好用，那就是過(guò)去所說(shuō)的“花瓶——漂亮但不中用”，這樣的設(shè)計(jì)就是本末倒置了），尤其在工程方案設(shè)計(jì)的情形中，要達(dá)成如下的結(jié)果：在已知和限定的人、財(cái)、物、時(shí)（時(shí)間）的情況下，如何組織調(diào)配和選擇運(yùn)用，以有限的東西達(dá)成最好的結(jié)果。可以簡(jiǎn)單看出，這里有一個(gè)如何利用人、財(cái)、物、時(shí)的經(jīng)濟(jì)學(xué)概念，所以有人認(rèn)為設(shè)計(jì)從本質(zhì)上講，是在已有條件下從能夠具有的各種可能完成方式中力爭(zhēng)作出最佳選擇，而在選擇中需要反復(fù)權(quán)衡，使各種具備科學(xué)性的方式、方法、工具、材料、思路、模式、結(jié)構(gòu)等達(dá)成最佳調(diào)配運(yùn)用組合，在英文中通常稱為“trade-off”，帶有全盤在能解決問(wèn)題的前提下可以達(dá)成更好的各方面的協(xié)調(diào)和更好效率效果的內(nèi)在本意。

當(dāng)然，通過(guò)設(shè)計(jì)，這里最后需要給出的內(nèi)容包括：清晰途徑、明確方法、合理步驟、準(zhǔn)確流程、資源分配、分工權(quán)重、進(jìn)度安排、實(shí)驗(yàn)方案、測(cè)試方法、分析趨向、結(jié)果圖景等?？傊?，要形成一個(gè)照著做就差不多可以達(dá)成任務(wù)結(jié)果的可行的好計(jì)劃或方案（這里也可以看作是做好正式的、正規(guī)的規(guī)劃和方案。前幾步都是這一步的預(yù)備工作。與前幾步不同的是，這里的規(guī)劃和方案必須要經(jīng)過(guò)多次優(yōu)化的過(guò)程，最終不只是停留在腦中，也不是只有大概或者差不多的考慮，而是要具體可行的、基本可以達(dá)成最好的結(jié)果的。所以，一定要正式地寫出成稿，并經(jīng)過(guò)論證或者反思提升優(yōu)化，然后才能確定下來(lái)并準(zhǔn)備嚴(yán)格地按其實(shí)施。對(duì)于任何一個(gè)初學(xué)者，這一過(guò)程特別具有深遠(yuǎn)的意義。如果一個(gè)學(xué)生哪怕只經(jīng)歷一次真正的自己設(shè)計(jì)規(guī)劃和方案的過(guò)程，并由此過(guò)程掌握了規(guī)劃和方案的方法與套路，那么他此后的人生中就幾乎有可能將每一件事情都做得更好。這種方法和套路的能力是可以真正遷移至今后的做事能力中去的）。

一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)過(guò)程中也會(huì)存在很多新穎構(gòu)思的機(jī)會(huì)。特別對(duì)于解決問(wèn)題的過(guò)程而言，如果預(yù)設(shè)目標(biāo)上沒(méi)有很大的新意，那么在解決方案上往往就會(huì)需要有新意，這樣才能在最后的問(wèn)題解決上給出相比他人和前人更好的結(jié)果。

其實(shí)，與其說(shuō)這里的設(shè)計(jì)給出的是后續(xù)的行動(dòng)方案，不如說(shuō)這是對(duì)前幾步給出的目標(biāo)預(yù)計(jì)或假說(shuō)所給出的驗(yàn)證方案。這相當(dāng)于是在前幾步通過(guò)預(yù)學(xué)給出假想結(jié)果，而在后幾步對(duì)假想結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。STEM教學(xué)法大抵就是這樣的一個(gè)驗(yàn)證式教學(xué)過(guò)程，而設(shè)計(jì)就是為這個(gè)驗(yàn)證考慮清楚并設(shè)定好驗(yàn)證方法。一旦驗(yàn)證成功，就證明預(yù)計(jì)的目標(biāo)或者假說(shuō)是對(duì)的;反之，則需要重新設(shè)定預(yù)計(jì)目標(biāo)和假說(shuō)等，并再次進(jìn)行后續(xù)的驗(yàn)證。這種在實(shí)際上叫作“試錯(cuò)”的過(guò)程，對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程是免不了的，誰(shuí)都不會(huì)也不可能一學(xué)就會(huì)、一學(xué)就懂、一做就成吧？！也正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，STEM教學(xué)法有著教學(xué)的奇效，對(duì)于更好地掌握知識(shí)或者解決問(wèn)題可以達(dá)成比傳統(tǒng)教學(xué)法更好的效果。

必須強(qiáng)調(diào)的是，在STEM教育的設(shè)計(jì)方案中，最為重要的設(shè)計(jì)必須落在對(duì)學(xué)習(xí)的知識(shí)的探究實(shí)驗(yàn)或者對(duì)解決問(wèn)題的達(dá)成與驗(yàn)證試驗(yàn)上，而且實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)都必須具有實(shí)操和可行性，在整體方案中最后比重也應(yīng)大一些。依靠這一重心的加強(qiáng)，就使得STEM教學(xué)具有明顯結(jié)合了實(shí)際的實(shí)踐探究和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的特征，更使其具備了將知識(shí)學(xué)習(xí)與解決問(wèn)題合二為一的能力。STEM教育非常崇尚的是“實(shí)踐之中出真知”，人的認(rèn)知如果沒(méi)有“認(rèn)識(shí)實(shí)踐再認(rèn)識(shí)”的完整過(guò)程，勢(shì)必就會(huì)形成知識(shí)的膚淺理解，最終走向最為低端的“記憶背誦”，如此學(xué)習(xí)知識(shí)只能導(dǎo)致“知識(shí)的不可用、不會(huì)用、不能用”，而且導(dǎo)致知識(shí)與客觀世界的相互分離，演變?yōu)閷W(xué)知識(shí)與應(yīng)對(duì)客觀世界之間的“兩張皮”，失去知識(shí)學(xué)習(xí)和教育的本來(lái)意義（現(xiàn)階段的應(yīng)試教育主要就是這一方面的問(wèn)題，很可惜教育界絕大多數(shù)人和社會(huì)大眾看不清這一點(diǎn)，從而導(dǎo)致了應(yīng)試教育的盛行，以及大眾百姓的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)和亦步亦趨）。

還要強(qiáng)調(diào)的是，在STEM教育中，教師或者導(dǎo)師應(yīng)該十分重視讓學(xué)生自己親自并先期進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)劃，這種自己完成的意義是十分重大和顯而易見(jiàn)的，否則仍舊會(huì)回歸到教師的概念灌輸，學(xué)生永遠(yuǎn)得不到解決問(wèn)題的親身體驗(yàn)和實(shí)際鍛煉。當(dāng)然，學(xué)生完全靠自己能夠做成很好的設(shè)計(jì)方案也是不易和不太現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)橥瓿梢粋€(gè)真正好的設(shè)計(jì)其實(shí)需要很多方面的功底，反過(guò)來(lái)也就對(duì)很多方面有著實(shí)際的訓(xùn)練和提升價(jià)值。但正是因?yàn)檫@樣，相比于成熟的設(shè)計(jì)者而言，學(xué)生作為一種嘗試的設(shè)計(jì)者還有深刻的探究意義，因?yàn)檫@種帶有嘗試甚至試錯(cuò)的

與任務(wù)過(guò)程，才使學(xué)生得以真正地學(xué)會(huì)。

作為簡(jiǎn)明的歸納，這里最后給出設(shè)計(jì)與規(guī)劃的簡(jiǎn)明過(guò)程：定義目標(biāo)—厘清前提—摸清資源—羅列方法—判斷合理—選擇方案—構(gòu)思框架—設(shè)定做法—配置資源—設(shè)計(jì)流程—設(shè)定過(guò)程—優(yōu)化選擇—出錯(cuò)預(yù)案—?dú)w納成稿。按照這一過(guò)程，最終更明確地給出正式文稿。