STEM教育的應(yīng)用范疇（十三）

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。

延續(xù)前一講在深度學(xué)習(xí)中使用適當(dāng)?shù)奶骄亢脱芯康年U述，這一講，我們從準(zhǔn)確實(shí)施和操作的角度，進(jìn)一步討論探究和研究在實(shí)際過(guò)程中如何更好地進(jìn)行。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的不斷改進(jìn)和完善研究，人類不僅在研究上已經(jīng)形成了更為科學(xué)化和規(guī)范化的過(guò)程范式，對(duì)探究也已經(jīng)達(dá)成相對(duì)規(guī)范的方式。那么，探究的規(guī)范性方式又是怎樣的呢（這一講對(duì)于教師實(shí)際多多采用探究性教學(xué)方式很是實(shí)在，大家不要覺(jué)得太簡(jiǎn)單而輕視哈）？

通常情況下，探究在學(xué)生遇到新知識(shí)學(xué)習(xí)或者新問(wèn)題解決之時(shí)發(fā)生最為合適（學(xué)習(xí)一般都是學(xué)新的東西，這意味著探究應(yīng)該時(shí)時(shí)發(fā)生、事事發(fā)生，且總是在發(fā)生著。探究實(shí)際上是人類學(xué)習(xí)的基本方式，應(yīng)試教育讓探究不再多發(fā)生，實(shí)在是有些違背規(guī)律）。因?yàn)榇饲皩W(xué)生沒(méi)有碰到類似的知識(shí)或者問(wèn)題，所以他一定是未知的，此時(shí)他肯定是茫然而好奇的，往往還帶有強(qiáng)烈的躍躍欲試的激情，于是，他的出發(fā)便是從某種較為模糊的目標(biāo)開(kāi)始的，而且他開(kāi)始也并不知道究竟用什么方法合適，只能模糊地設(shè)想一些方法和途徑。所以，探究有著以模糊為始點(diǎn)進(jìn)入學(xué)習(xí)新知識(shí)或者解決新問(wèn)題過(guò)程的特征。模糊既是驅(qū)動(dòng)，又是引領(lǐng)，更是樂(lè)趣。

較為模糊，主要是因?yàn)閺膶W(xué)習(xí)者的角度說(shuō)，他可能大致清楚自己想要去的方向和范疇，比如說(shuō)想弄明白某樣事情，或是解決某個(gè)問(wèn)題，或是解釋某個(gè)現(xiàn)象，或是完善某個(gè)主題，或是達(dá)成某種目標(biāo)等，但是這個(gè)時(shí)候，關(guān)鍵是他還不是太知道究竟應(yīng)該怎樣，還不可能具有較為清晰的概念和對(duì)相關(guān)知識(shí)的了解（要不然他就不用學(xué)了！笑），于是就會(huì)自然地按照此前自己已有的某些知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行思考。根據(jù)自己的這些“過(guò)去”或“前期”的知識(shí)建構(gòu)，形成自身的是什么或者該怎樣的感覺(jué)和判斷，并進(jìn)而形成可能的猜想、預(yù)設(shè)。這充其量只能說(shuō)他有了一種“差不多”的概念猜想或者理解預(yù)設(shè)，或者估計(jì)有某樣的方法、某種途徑可以采用等，形成的只能是一種類似于“我想怎樣”和“我可能怎樣做是差不多行的”的嘗試性方案。這是一種典型的“試試看”，一種典型的粗略思路和做法。不過(guò)，正是這種試試看才體現(xiàn)了一種學(xué)習(xí)的趣味性、牽引力和有效性（人天生就是好奇的呀）。

實(shí)際學(xué)生在進(jìn)入這樣的試試看過(guò)程后，他還會(huì)不斷地靠向“究”的過(guò)程和范式（類似圖1和圖2）。他最后必須弄明白和解決問(wèn)題，所以必須“究到底”“究出結(jié)果來(lái)”“究出根本原因來(lái)”。于是，基本的表現(xiàn)就呈現(xiàn)為常會(huì)進(jìn)行多次不斷的嘗試，直到完成“究”為止。具體地，這些嘗試不僅有內(nèi)容上的變化性，而且還有方法上的變化性。特別是，大多數(shù)時(shí)候再一次的嘗試都會(huì)與前一次的嘗試有所不同，這些不同中則一般會(huì)帶來(lái)不斷在改進(jìn)著的可能。如此，通過(guò)多次嘗試，他會(huì)基本上越來(lái)越接近正確的目標(biāo)和結(jié)果。為此，強(qiáng)調(diào)一下，探究中除了嘗試，更為重要的是“究”，也就是在嘗試的過(guò)程中，還不能僅僅限于或者停留于試試，必須要以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)為要求，試試需要重復(fù)，直到達(dá)到目標(biāo)為止。

在這一整體過(guò)程中，我們可以看到存在著一個(gè)探究的基本共性的過(guò)程步驟和方式，這就是（大致可稱為“探究六步法”）：

①學(xué)習(xí)者會(huì)提出問(wèn)題或者建立目標(biāo)點(diǎn)。②會(huì)建立達(dá)成目標(biāo)的某種或者多種假設(shè)。③會(huì)設(shè)計(jì)嘗試性的路線、方法，以致形成嘗試的過(guò)程方案。④會(huì)根據(jù)嘗試方案，去試、不斷地試，既獲取階段性的結(jié)果，又不斷改進(jìn)階段性的結(jié)果。過(guò)程中，它實(shí)際上獲取或者收集了很多的事實(shí)與證據(jù)，都是指向目標(biāo)的，但有可能有正確的，也有不夠的。⑤有了這些事實(shí)和證據(jù)，會(huì)最終進(jìn)入檢驗(yàn)假設(shè)環(huán)節(jié)，審視和判斷有關(guān)假設(shè)的嘗試是否成功了，或者結(jié)果達(dá)成得是否接近了可以說(shuō)明問(wèn)題的要求。⑥最后，學(xué)習(xí)者會(huì)反思嘗試的結(jié)果，形成歸納和總結(jié)并考慮呈現(xiàn)，然后準(zhǔn)備進(jìn)入新一個(gè)探究。

實(shí)際中，每一個(gè)和每一次的嘗試可能包含多種類型的方式，例如用不同的方式解釋，用不同的算法解題，用不同的實(shí)驗(yàn)嘗試，用不同的方法評(píng)估，用不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，用不同的材料制作等。這些不同的方式千差萬(wàn)別，過(guò)程和進(jìn)行中的調(diào)整也是各式各樣，正所謂“摸著石頭過(guò)河”，邊試邊調(diào)整，邊進(jìn)行邊改。而且，還會(huì)因人因事因時(shí)因地有個(gè)性化上的巨大差異（包括因?qū)W習(xí)者個(gè)體因性格差異而形成的意愿性差異）。將上述方式說(shuō)成是基本共性的，正是因?yàn)檫@樣的嘗試實(shí)在是具有太多的初始不確定性和過(guò)程變化多樣性，難以真正按照某種既定和固定性的方式進(jìn)行。

還必須說(shuō)明，探究雖然主要發(fā)生于學(xué)生任何新的學(xué)習(xí)內(nèi)容或者解決新問(wèn)題的初始階段，但復(fù)習(xí)階段也可使用，效果也是獨(dú)到。所以，我們很值得這樣說(shuō)，一定要讓學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程更多充滿探究。一是探究，二是探究，三還是探究。自己得來(lái)的，自己知道過(guò)程和經(jīng)歷的，自己知道來(lái)之不易的，那才是真正形成理解和深刻感受的，甚至是形成真正記憶的（我們的應(yīng)試教育在教給學(xué)生知識(shí)時(shí)，通常更是直接給結(jié)果的，前述已經(jīng)稱此為學(xué)生在“取嗟來(lái)之食”般地學(xué)習(xí)?，F(xiàn)在大家應(yīng)該更清楚應(yīng)試教育模式的不足了吧）。

為了做好探究，我們還必須了解和理解探究（這里也連帶說(shuō)明研究）的多種原則性要求特征。這包括：①探究（和研究）必須是一種實(shí)踐性較強(qiáng)的教育教學(xué)活動(dòng)。絕不能總是局限于對(duì)學(xué)生進(jìn)行純粹的書(shū)本知識(shí)的傳授（更不能直接給予答案和結(jié)果），應(yīng)該讓學(xué)生參加實(shí)踐活動(dòng)，在親歷的探究實(shí)踐過(guò)程中學(xué)會(huì)和獲得能力。當(dāng)然，這里的實(shí)踐是各種各樣的實(shí)際形式。②探究（和研究）必須強(qiáng)調(diào)知識(shí)的聯(lián)系和運(yùn)用，以及知識(shí)與實(shí)際的聯(lián)系和應(yīng)用。只有建立和完成這樣的要求，學(xué)生才能不但知道如何運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且還會(huì)很自然地在所學(xué)過(guò)的知識(shí)之間建立一定的聯(lián)系，完成對(duì)事物真正的客觀認(rèn)識(shí)和看法。也只有這樣，學(xué)生才會(huì)更有基礎(chǔ)主動(dòng)地為了解決問(wèn)題學(xué)習(xí)新的知識(shí)。③探究（和研究）必須能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性。探究（和研究）本身就是具有挑戰(zhàn)性的，且學(xué)生一般會(huì)選擇探究（和研究）平時(shí)自己最感興趣的，就能差不多最大程度地調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性。因此，以探究（和研究）進(jìn)行學(xué)習(xí)，實(shí)際上讓學(xué)習(xí)變成了一種充滿樂(lè)趣和快感的過(guò)程，即使再辛苦、花時(shí)間，學(xué)生也就變成了“自愿”，苦也就不是苦了。④探究（和研究）必須真正主要順著學(xué)生自己的愿望方向且更多是自主地發(fā)生。內(nèi)容上教師可以界定和限定，甚至提出要求，但是探究的方式和過(guò)程中的歷程最好先由學(xué)生自主發(fā)生，教師盡量只在后期或中間跟進(jìn)“指導(dǎo)”和“輔導(dǎo)”，這才是所謂的“解疑答惑”（再次對(duì)比一下，我們的應(yīng)試教育模式是這么回事嗎）。

從內(nèi)涵上看，從與傳統(tǒng)的接受性學(xué)習(xí)相對(duì)的角度看，探究（和研究）均不是由教師將現(xiàn)成的知識(shí)、結(jié)論通過(guò)傳遞式教學(xué)直接教給學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，而是主要由學(xué)生通過(guò)自己親身參與的實(shí)踐活動(dòng)（如觀察、調(diào)查、訪談、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、制作、評(píng)估等）獲取知識(shí)、得出結(jié)論、形成結(jié)果輸出，所以，這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程不僅獲得了學(xué)習(xí)知識(shí)本身的要求結(jié)果，更是獲得了應(yīng)用甚至創(chuàng)新應(yīng)用知識(shí)的要求結(jié)果，說(shuō)明探究（和研究）是遠(yuǎn)比應(yīng)試型教學(xué)好得多和有效得多的。

這里舉一個(gè)生活中的例子，如何學(xué)習(xí)做西紅柿炒雞蛋這個(gè)菜。對(duì)于一個(gè)從沒(méi)有做過(guò)這個(gè)菜的新手，他是沒(méi)有什么先前經(jīng)驗(yàn)的，除了有過(guò)一些以前吃過(guò)的體驗(yàn)感，以及以前知道西紅柿、雞蛋等相關(guān)的知識(shí)之外，他對(duì)于如何做這個(gè)菜是“無(wú)知的”。如果不給他菜譜，并要求按菜譜做的話，他就會(huì)自己首先嘗試著想怎么做，然后按照所想的試著做。做的過(guò)程中通常會(huì)經(jīng)歷糊鍋、難吃、難看等情景，和真正好吃好看、色香味俱全的菜不是一回事。但是，只要他愿意，他會(huì)不斷嘗試再做、重復(fù)做，且做的過(guò)程中會(huì)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)方法，完善效果。于是，次數(shù)多了后，他就會(huì)越來(lái)越做成合格的甚至上佳的西紅柿炒雞蛋。如果我們后面再和他討論專業(yè)菜譜怎么做、烹調(diào)大師怎么做、家庭主婦怎么做，他就會(huì)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)理解、感悟甚至創(chuàng)新風(fēng)格效果等。實(shí)際上，這樣的探究（甚至叫作研究）一定會(huì)達(dá)成最終的較為理想的結(jié)果、正確結(jié)果。而他也真正會(huì)做菜了，這遠(yuǎn)比直接告訴他菜譜，“依葫蘆畫(huà)瓢”性的學(xué)習(xí)來(lái)得高效、高能