不確定性與實踐性視域下的課堂教學變革*

郝晉青 項華

摘? ?要? 隨著科技的迅猛發(fā)展，人類生存環(huán)境的復雜性、不確定性問題日益凸顯，終身學習與核心素養(yǎng)培育成為共識。課堂教學變革是學校教育改革核心內容。通過梳理近代科學教育的幾次重大改革浪潮，和分析課堂系統(tǒng)結構與功能，揭示出基于不確定思維的新生態(tài)課堂教學變革的原則和教學模式。

關鍵詞? ?探究式? 實踐性? A-STEM教育? 課堂教學

21世紀人類生存環(huán)境由納米、比特、基因和神經元構成，分別對應著納米科技、信息技術、生命科學和腦與認知科學四大科技領域。科學家預言，這四大核心科技領域基于信息技術的聚合，將像人類數(shù)十萬年以前產生的口頭語言一樣，再次賦能人類，甚至改變人類物種。

2017年，教育部長陳寶生首次提出了“課堂革命”概念，明確了教育改革的核心是課堂教學改革。面對一個將機器變成像人一樣工作的、充滿不確定性的社會，如果教學只停留在機械學習，無異于將人變成機器，難以勝任培養(yǎng)未來社會創(chuàng)新人才之重任。

一、課堂教學變革的方向

班級課堂教學是工業(yè)標準化時代的育人方式，由17世紀近代教育家夸美紐斯首次提出。隨著進入智能時代，人類的生存環(huán)境越來越復雜多變，越來越充滿不確定性。終身化學習將帶來多樣化與個性化的課堂新生態(tài)。這種課堂新生態(tài)的主要特征是什么呢？

1957年，蘇美冷戰(zhàn)時期，蘇聯(lián)發(fā)射了人類歷史上第一顆人造地球衛(wèi)星，引起美國震驚。為了趕超蘇聯(lián)，美國掀起基礎教育課程改革浪潮，主要由科學家來撰寫教材。由于缺少合格師資和必要的設備，此次改革沒有成功。此次課程改革經驗說明了，只是注重傳授概念性知識，不能有效提高學生科技能力。

1972年，科技的不確定性給一些工業(yè)發(fā)達國家和城市帶來嚴重的環(huán)境污染，生態(tài)環(huán)境的復雜性明顯增強，科技有益與有害的“雙刃性”日益凸顯，聯(lián)合國教科文組織召開環(huán)境會議，提出了STS教育。

1985年，彗星飛臨地球，將于2061年再次飛臨地球，美國據(jù)此提出“2061計劃”——整體教育改革計劃，明確地提出了科學教育培養(yǎng)目標是科學素養(yǎng)，培養(yǎng)科學素養(yǎng)的抓手是探究式學習，引發(fā)了全球科學教育變革浪潮。所謂探究式學習，就是像科學家一樣去探索、研究與創(chuàng)造，它是我們適應陌生環(huán)境的本能與法寶。

自20世紀90年代以后，隨著互聯(lián)網技術普遍應用，世界復雜性與不確定性進一步凸顯，網絡教育開始對教育方式產生深遠的影響。各國開始實踐“數(shù)字化學習”“課程整合”或者“課程重構”。美國國家科學基金會（NSF）提出了與國家勞動力提升、國家安全和移民政策相關的STEM教育。STEM教育是“課程整合”與STSE教育的進一步發(fā)展，強調S（科學）、T（技術）、E（工程）和M（數(shù)學）四個核心學科教學的整合，強調體驗性和實踐性。我國直到2015年才開始廣泛關注STEM教育。課程的跨學科性、核心性、工程性受到重視。

1996年，隨著科技迅猛發(fā)展，面臨新世紀復雜性與不確定性嚴峻挑戰(zhàn)，聯(lián)合國教科文組織提出了教育改革“四大支柱”（學會學習、學會做事、學會與人相處、學會適應）解決方案。這“四大支柱”是應對未來復雜性與不確定性環(huán)境挑戰(zhàn)的主要策略，對一些傳統(tǒng)教育觀念提出了顛覆性認知。

隨著人類進入21世紀，制造業(yè)門檻降低，世界上開始出現(xiàn)一個特殊群體——創(chuàng)客（makers），創(chuàng)客設計與制造創(chuàng)意產品。創(chuàng)客群體使用互聯(lián)網和最新工業(yè)技術造物，進行個性化生產，形成了互聯(lián)網修補、迭代、共享的創(chuàng)客文化。隨著創(chuàng)客數(shù)量與影響迅速擴大，創(chuàng)客文化將帶來新的產業(yè)革命。秉承“做中學”教育理念，創(chuàng)客教育由此產生。實施創(chuàng)客教育將打破過去學校教育系統(tǒng)的封閉性，帶來跨界融合的終身化學習新形態(tài)。

STEM教育與創(chuàng)客教育的跨界融合性和實踐性，給傳統(tǒng)的學科教學與學習觀念帶來巨大沖擊。2015年，美國《下一代科學標準》加強了課程標準的縱向能力進階性要求，以及橫向各學科交叉性要求，其中關于學科核心概念、科學與工程實踐和跨學科思維三個維度的提出就是要關注學科經驗教學。

2015年，創(chuàng)客教育與STEM教育在國家“創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)”政策之下得到大力推動。其中STEM教育在本土化進程之中，強調“真實情景性”“工程性”“跨學科性”“創(chuàng)新型”“藝術性（Art）”，多采用STEAM的說法。何克抗教授認為應該將其中的“藝術性（Art）”改為“人文性（Arts）”。2016年9月，鄒曉東博士提出應該將“人文性（Arts）”提前，即強調人文精神引領下的A-STEM教育。

2018年，教育部頒布《教育信息化2.0行動計劃》?！督逃畔⒒?.0行動計劃》的本質是從運用走向教育融合或者智慧重構。如果把中國教育系統(tǒng)比作一個有待孵化的雞蛋，A-STEM教育構成了孵化的內部原因，而創(chuàng)客教育則構成了孵化的外部原因。A-STEM教育新生態(tài)的特征：核心素養(yǎng)引領下的多學科融合;創(chuàng)新精神與互聯(lián)網共享精神;基于探究式的網絡的數(shù)字化工具應用;實踐能力培養(yǎng)。其中，基于探究的實踐性是新生態(tài)課堂教學變革的抓手。

二、未來新生態(tài)課堂教學變革的原則

根據(jù)A-STEM教育新生態(tài)變革方向，設計與實施新生態(tài)課堂教學，需要遵循如下原則。

1.探究式、游戲式與學科概念性知識教學相結合

一方面，人的探究本能和游戲本能能夠很好應對技術環(huán)境的復雜性與不確定性;另一方面，學科概念性知識教學已經積累了許多有效的教學方法。課堂上，在探究式、游戲式學習基礎上實施其他教學方法，唯此才能夠增強新生態(tài)課堂教學的趣味性，樹立核心素養(yǎng)意識。

2.動手實踐與思維培養(yǎng)（學科思維、計算思維、設計思維）相結合

一方面，實踐性是課堂教學變革的方向，設計與實施課堂教學，要加強動手與實踐;另一方面，思維是人順利開展活動的關鍵。A-STEM教育中的思維主要包括學科思維、計算思維與設計思維，所謂計算思維是人腦與電腦或者網絡相結合的思維。提高人文核心素養(yǎng)離不開思維。所以面對復雜的現(xiàn)實問題，只有將動手與思維結合起來，才能有效貫徹A-STEM教育，保證課堂教學深刻性，有效培養(yǎng)學生的高階思維能力。

3.跨學科實踐與學科能力相結合

面對工程與實踐問題的復雜性，不僅需要實踐經驗指引，而且需要專家型的學科知識或者跨學科知識指導。跨學科實踐與學科能力相結合能夠培養(yǎng)學生高階思維能力和有效解決實踐問題能力。

4.可控性與不可控性相結合

對于教師而言，課堂上有些行為是可控的，另外行為是不可控的。比如某個學生觀察某個演示實驗時，其所思所想是不可控的。明白這點，對于設計與實施真啟發(fā)、真探究和個性化教學很重要。課堂上一味追求控制性，學生難有試錯空間，學科核心素養(yǎng)難以養(yǎng)成。

5.科學精神、游戲精神與創(chuàng)客精神相結合

一方面科學精神追求客觀事實和真理;另一方面游戲精神追求遵循規(guī)則，創(chuàng)客精神追求求真、求異和共享?？茖W精神、游戲精神與創(chuàng)客精神相結合，能夠促使學習者增強創(chuàng)新性，適應陌生的、復雜的、和不確定性的未知世界。

三、A-STEM教育新生態(tài)課堂教學模式

傳統(tǒng)課堂教學貫徹教師主導、學生主體的教學思想，主要任務是傳遞學科概念性知識，教學模式主要是“講授——接受”模式。課堂要素由“教師、常規(guī)媒體、學生、概念性知識”構成。隨著進入人工智能時代，課堂教學系統(tǒng)承擔著培養(yǎng)適應終身學習社會的創(chuàng)新型人才使命，未來課堂應該是文化重構，教學流程再造與重組，組成要素應該是“學生、教師、智慧媒體、學科經驗（包含概念性知識）”，比較而言，“常規(guī)媒體”變成“智慧媒體”，“概念性知識”變成“學科經驗”，課堂創(chuàng)新的空間變大。關系如圖1和圖2所示。

傳統(tǒng)課堂教學模式主要是“腳手架式”。“拋錨式”和“隨機進入式”是輔助模式。那么按照新生態(tài)課堂教學變革原則，這三種課堂教學將發(fā)生怎樣的改變呢？

1.A-STEM教育理念下的三種課堂教學結構探析

（1）“腳手架式”教學模式發(fā)展

所謂“腳手架式”教學模式，即以學科概念性知識作為抓手，像建筑腳手架一樣，一層一層地向上建造學科知識大廈。這種教學模式一直是傳統(tǒng)課堂教學的主流教學模式。

A-STEM教育對“腳手架式”教學模式提出了新的要求：教學抓手不能僅僅是學科概念性知識，還要包括學科實踐經驗和數(shù)字化跨學科經驗;在教學過程局部環(huán)節(jié)設置真探究活動;教師在講授中要貫徹真啟發(fā)要求。

（2）“隨機進入式”教學模式發(fā)展

所謂“隨機進入式”教學模式，是一種問題、任務與結果不可控制的“導演——探究”教學模式。這種教學模式開放程度大，給學生的學習支架少，學生甚至教師處于真探究狀態(tài)。主要奠基者是杜威的教學思想。

A-STEM教育對“隨機進入式”教學模式提出了新的要求：教師以學習者身份參與探究活動之中;以學習者為中心設計與實施教學活動;提供充足的時間和必要的學習支架;組織好交流討論環(huán)節(jié)。

（3）“拋錨式”教學模式發(fā)展

所謂“拋錨式”教學模式，是一種介于“腳手架”教學模式與“隨機進入式”教學模式之間的教學模式，一般像拋錨一樣明確教學主題，學生綜合利用各學科概念性知識、實物工具、數(shù)字化工具解決核心問題或者主要任務，獲取相關經驗的同時掌握學科概念性知識。主要源于項目式學習思想。

A-STEM教育對“拋錨式”教學模式提出了新的要求：基于A-STEM教育理念精選“拋錨式”問題或者項目;真啟發(fā)與真探究相結合;設計好學習支架;組織好合作學習。

2.數(shù)字科學家A-STEM混合式課堂教學模式

項華教授及其團隊根據(jù)未來新生態(tài)課堂教學原則，提出了數(shù)字科學家A-STEM混合式課堂教學模式。如圖3所示，該課堂教學模式是一種基于A-STEM教育理念，混合運用“拋錨式”“腳手架式”“隨機進入式”的教學模式。所謂的數(shù)字科學家是一種A-STEM教育與創(chuàng)客教育項目，目前該項目已經開展了十年。

該教學模式以學習者為中心，基于探究式學習與A-STEM教育理念，在教師微講授啟發(fā)下，圍繞真實問題或者項目，借助學科概念性知識、實物工具、數(shù)字化工具解決問題。值得一提的是，如果極端地加強可控性，該模式將變成“腳手架式”教學模式，如果極端地加強開放環(huán)節(jié)，該模式將變成“隨機進入式”教學模式，具有較好的變通性與靈活性。

參考文獻

[1] 項華，毛澄潔，熊曉燕.從物理學科教育走向STEAM融合教育——中學物理教學創(chuàng)新之道[J].中小學數(shù)字化教學，2017（03）.

[2] 盛國榮.技術預見的內涵、理論依據(jù)及其面臨的問題——一種技術哲學的視野[J].科技管理研究，2008（01）.

[3] 項華.信息技術與中學物理教學整合[M].北京：北京師范大學出版社，2013.

[作者：郝晉青（1965-），男，山西太原人，太原師范學院物理系，副教授，碩士;項華（1964-），男，安徽合肥人，北京師范大學物理學系，教授，教育學博士，通訊作者。]

【責任編輯? 孫曉雯】