STEM教育的應用范疇(三)

向世清

截至前講的討論，我們雖然給出了STEM教學的應用范疇，但我們其實還只是停留于利用STEM教學法轉型當前教學法的概念。然而，具體的問題就來了。很多人立即就告訴我，說您講的應用范疇似乎太大，我們搞實際教學的人好像還是不知道怎么使用，仍然難以下手。最為直接和關鍵的在于，比如我是教數學的，他是教化學的，怎么才能具體而準確地在我的學科內和課堂教學上實施呢？這一講，我們就要從傳統(tǒng)模式下的分科教學如何使用STEM教學等方面逐步遞進解讀。

我們現在的問題是，按照分科教學的概念，前述所講的似乎是STEM應該只適用于多個學科交叉下的概念教學，而在單學科內部似乎難以實現。這個說法其實是沒有從根本上理解STEM教學法的核心實質。所以我們這里必須再次重申STEM教學法的核心關鍵。

準確地說，STEM教育是一種利用科學方法論和問題解決思維邏輯，以實際問題關聯各學科的知識包集的、串聯起各種教學方式單元的、最終總成的、較大單元化的新型綜合教學過程方法乃至模式。這就非常清晰地道出了STEM教學法的核心關鍵。也就是說，STEM教學法中最為關鍵的乃是問題解決的思維邏輯，它遵循著科學方法論。那么，相對于解決問題本身，解決問題所用的知識就是基礎和前提。因為分學科的概念主要是針對知識而進行的，最終解決問題所用的知識是只有單學科，還是涉及到多個學科，就自然而然地將STEM教學法分成了單學科或者多學科分別予以實現。如果能夠只用單學科的知識就可將問題解決，那么，此時使用STEM教學法實際上就必然是單學科內部了;而如果其中要用到多學科的知識，那么STEM教學法就自然延展到了多學科的情形。

一句話，這里的知識是不是局限在多學科要求，并不是問題的關鍵，最終應該要視解決問題時需要多少個學科的知識。雖然實際自然界中我們遭遇到的真實問題往往是多學科交叉的，這源自于自然規(guī)律基本是受多種因素融合影響的，但是自然界中其實也有許多問題本身就只受單個因素或少數幾個方面的因素影響，這樣的情形下實際的確用單學科的知識就足夠可以解釋或者解決了。此時，問題本身可以只用單學科就能解決，我們還用將單學科往多學科硬湊么？

另外，在傳統(tǒng)的分學科教學中，我們在單學科的教學過程中，往往可以將問題局限在該學科內的知識范疇，僅僅尋求該學科內的規(guī)律認識，這其實是我們已經熟知的、在學科內的足夠解決問題的方式。我們將其過程改造為STEM模式，其實只是改變了解決問題的過程，并沒有改變解決問題本身（實際上是把解決問題的過程更好地從教學的角度實現了學生的過程經歷，這對教學改善的意義是重大的）。所以，我們可以這樣說，無論如何，我們在STEM中只是必須包含和實現“利用知識解決問題”，至于說用到的知識是單學科還是多學科則都是可以的。

按照這一邏輯進一步推理，參照圖1，我們可從規(guī)律上將STEM教學法的使用方式分成以下4種基本方式（這4種基本方式也已在一定程度上得到了較為深度的探索，均已證明其具有較傳統(tǒng)的教學法更為適應當代教學的效果效能）。

（1）單學科或學科內STEM。無論是哪一個學科，總是存在著概念與知識。利用問題法（或稱為“設問法”）形成知識的教學過程即便是在傳統(tǒng)的教學模式（包括應試教育）中也是常見的。當我們在學科內引入STEM教學法時，我們最大的變化便是將原有的簡單由提出問題到基本上是直接給出答案（而且通常是標準答案），轉變成為一個所謂的“拉長的過程”。這個“拉長”的意思其實就包括了將凝練出問題的過程拉長;將尋求解決問題的知識（包括知識理解性的全學習過程）的過程拉長;將利用知識建立預設答案，然后實驗和驗證預設答案是否合理和準確的過程拉長，最后進一步將答案是實現更多的延展應用的過程拉長。這樣的一種“拉長”雖然可能占用了更多的時間，但是卻實現了更好的深度學習，在建立有關知識的高階思維、理解深度，甚至是關于知識的理解性記憶上實現了更高的能級和成效，而且更多地建立了知識之間的關聯，這樣就極大地減輕了有關“復習”的壓力和過程，取得了時空上的轉換。在這樣的意義下，即便我們不關注跨學科教學，在原有的單學科教學法中采取更多的學科內STEM模式，也會極大地轉型當前教育的能效（這就是我們前面所講的，九步法最終帶來的是“七個維度建構”而不僅是一維知識建構）。所以，單學科STEM教學在當前的教育中一定是績效斐然、勢在必行、必不可少的。

（2）多學科或數個學科并舉的STEM。與單學科不同的是，這里出現于STEM過程用于解決問題（或回答問題）的知識可以是2個學科甚至多個學科。不過，這些學科的知識都是并行地用來回答所具有的問題，各個學科的知識之間卻并沒有相互交叉和融合，各個學科的關聯性沒有必要反映出來。這樣的教學對于學生而言，就好比面對同樣一個問題，各個學科都各自按照STEM模式給出答案，但最后增加一個將各個學科的答案拼成一個“合成”答案（類似于第一條答案是物理的，第二條答案是化學的，諸如此類）的過程，像是從各個學科都給出了關于問題的答案然后并排放在一起。這樣做的好處是，學生可實現多種學科面向真實問題的理解和思考，并最終在各個學科逐步建立有關問題的“全面卻較為膚淺”的認識。不可否認的是，這種“并行”仍然會比單學科教學和單學科STEM教學取得更多的好處，包括不同側面理解和解決問題、多角度思考與解決問題、更為多方面地建構知識聯系（至少依照同一問題建立了不同學科知識之間的簡單聯系）等。在較為簡單的情況下，這種教學模式還可在一定程度上節(jié)省教學時間的花費。比如引入同樣一個問題在多學科分開教學時需要各自引入一次，現在卻總起來類似于只需要一次。在今天的教學法轉型中，我們很提倡采取這種類似“拼盤”的教學法。不過，也因為它只是一種“拼盤”，所以在實現STEM教學的角度只是一種低水平的層次，如果可以的話，還是盡可能提升到“學科交叉”型STEM。

（3）學科交叉型STEM。與多學科STEM不同的是，這里雖然一樣出現了多個學科，但這些學科之間卻不再僅僅是一種“并行的拼盤”，而是在知識的內容上具有了不同學科之間的相互滲透和交叉。我們不再僅僅停留在各個學科的并行回答問題之上，而是將各個學科進行了知識內在聯系上的深度理解，然后將幾個學科的知識最終只形成一個“建立了學科知識之間的規(guī)律”的答案。這樣，我們對于多學科的知識的理解會再上一個層次，這樣的知識理解也更加符合知識的本原，更加具有對問題解決的科學性和準確性，也更能反映自然界有關該問題的本質。嚴格意義上，STEM至少應該追求這樣一種結果，因為這樣的結果才是較為準確地實現了“STEM”，即在各個學科知識之間形成了有關S、T、E、M之間規(guī)律性的整合（請大家回至前述章節(jié)回顧理解STEM各個范疇之間的規(guī)律性關聯）。從目前的STEM發(fā)展而言，實現這一結果正是目前大多數教師難以做到和做好的。這不僅是STEM各個范疇之間關聯規(guī)律理解的難度，更是將各個學科的知識依照STEM規(guī)律理解和建構交叉聯系從而實現真正深度學習的難度。所以，這里就需要教師加強學習，真正達成STEM的準確掌握。

（4）學科融合型STEM。這種情況下，有關問題解決的各個學科的相關知識會發(fā)生整體的“聚會”，不會“缺席”或“漏掉”任何學科的相關知識。同時，各個學科知識之間真正實現了“融合”，彼此只為解決問題而存在，但不需要分清屬于哪一學科。最終，“回答”問題的答案也只有一個，那就是已經模糊了學科知識概念的一個“真正全面總成”的答案。嚴格意義上，這是最終的STEM狀態(tài)，但做到這一點極難。事實上，在學生知識有限和階段學習的情況下，做到這一點幾乎是不可能的。不過，我們還是要堅持趨近這一結果。因為，這是學生學習知識的終極目標，實現了這一目標，學生的知識也就接近完整、全面、可用、可創(chuàng)新了。

說到這里，不管您教什么課，無論什么學科，我相信，您總可以采取一種STEM教學模式，最終，轉型您新時期的教學，乃至教育成效。