STEM教育的基本方式與過(guò)程（三）

向世清

第二步：確定目標(biāo)和預(yù)期。在第一步選定問(wèn)題或主題后，其實(shí)教學(xué)目標(biāo)已經(jīng)基本明朗，那就是解決選定的問(wèn)題，或者使學(xué)習(xí)者掌握在選定的主題下需要通過(guò)學(xué)習(xí)掌握的知識(shí)、技能等未知內(nèi)容。然而，這種目標(biāo)的界定除了一個(gè)大致的框框或者范圍之外，往往帶有較大的模糊性，包括不具體、不明確、界限含糊等。所以，有必要經(jīng)過(guò)一個(gè)具體明確化的過(guò)程，將目標(biāo)適度簡(jiǎn)明化、準(zhǔn)確化、框定化、可描述化，也最好是可量度化。

STEM教育的具體實(shí)施中，根據(jù)每次或每個(gè)項(xiàng)目選定的問(wèn)題或主題，依據(jù)學(xué)習(xí)性、探究性、研究性和創(chuàng)新性的不同側(cè)重，也依據(jù)知識(shí)量、知識(shí)面的差別及復(fù)雜性的不同，還加上所涉及知識(shí)的已知和未知的比重差別，實(shí)際上可以區(qū)分出多種不同的教學(xué)類(lèi)型設(shè)計(jì)，主要可有主題學(xué)習(xí)型、主題探究型、問(wèn)題探究型、問(wèn)題研究型、問(wèn)題解決型、課題研究型和工程創(chuàng)新型等。單是從知識(shí)的角度，每一個(gè)問(wèn)題或主題之下，所包括或涉及到的知識(shí)量、范疇、學(xué)科都可以有很大的差別，在已知和未知的比重上具有明顯的不同，需要達(dá)成已知知識(shí)學(xué)習(xí)了解、未知知識(shí)探究理解、未知知識(shí)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)、未知知識(shí)工程創(chuàng)新的過(guò)程與方法載體也不盡相同。一般而言，偏探索性和創(chuàng)新性課題的未知知識(shí)比重更大一些，而偏單純性主題學(xué)習(xí)的項(xiàng)目中有可能完全是已知的知識(shí)。這就使得這些類(lèi)型各有不同的具體特點(diǎn)，學(xué)習(xí)過(guò)程的側(cè)重點(diǎn)各不一致，最后也就使得目標(biāo)界定和預(yù)期的具體明確化要求有著各不相同的情況，可量度化的可能性與必要性也是千差萬(wàn)別（很多類(lèi)型中和不同情況下完全可量度化也是不可能的，一方面做不到，另一方面若做到了則也堵死了學(xué)習(xí)過(guò)程中有可能出現(xiàn)的一些預(yù)想不到的良性拓展的可能性。這一過(guò)程環(huán)節(jié)尤其在以解決問(wèn)題為目標(biāo)的STEM項(xiàng)目中，包括在以研究課題或創(chuàng)新課題為目標(biāo)的STEM項(xiàng)目中，顯得特別重要，因?yàn)檫@類(lèi)項(xiàng)目完全依靠創(chuàng)設(shè)的清晰目標(biāo)展開(kāi)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新研究，否則對(duì)于解決問(wèn)題和完成課題而言，就會(huì)因?yàn)槟繕?biāo)不清而導(dǎo)致后續(xù)的解決方案和研究計(jì)劃難以具體明確地制訂。而對(duì)于完成某個(gè)主題之下的偏已知知識(shí)學(xué)習(xí)的STEM項(xiàng)目而言，這一過(guò)程便可以稍許進(jìn)行得粗糙一點(diǎn)兒，主要是因?yàn)橐欢ǔ潭壬系哪繕?biāo)模糊反而可能對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程中形成多向性的知識(shí)連接拓展有更多的好處，使得學(xué)習(xí)者可以因?yàn)槟承┡及l(fā)的因素遇到更多的相關(guān)知識(shí)或者形成更多的知識(shí)跳轉(zhuǎn)性拓展。這里請(qǐng)各位教師和STEM課程設(shè)計(jì)者予以充分的注意）。

預(yù)期有兩個(gè)層面的含義，一是教師針對(duì)學(xué)習(xí)者提出預(yù)設(shè)或預(yù)定的目標(biāo)結(jié)果并期望達(dá)到;二是學(xué)習(xí)者自身對(duì)達(dá)成的結(jié)果可能具有一個(gè)什么樣的認(rèn)識(shí)、表現(xiàn)甚至能力提前進(jìn)行預(yù)判和想象，也包括他期望完成的學(xué)習(xí)結(jié)果中的成果表現(xiàn)形式可以描述為一個(gè)接近最終結(jié)果的基本“假設(shè)”或“假說(shuō)”（尤其在解決問(wèn)題或研究課題型的STEM中）。例如：研究制作的實(shí)物樣品可能有什么樣的大致外觀(guān)、功能和性能，研究探索的理論模型最終可能呈現(xiàn)為什么樣的公式、構(gòu)想、規(guī)律或者客觀(guān)表現(xiàn)結(jié)果等。很多時(shí)候，能夠在頭腦中預(yù)想到并構(gòu)想出某種結(jié)果的圖景，是對(duì)奠基易于成功的結(jié)果一開(kāi)始即非常有效的辦法，就像很多科學(xué)家在研究之前會(huì)提出某些假想、假說(shuō)和猜想等。正是有了這些預(yù)期性的構(gòu)想結(jié)果，他們往往才會(huì)更為明確所要達(dá)成的目標(biāo)，并將眼光、思維和過(guò)程焦點(diǎn)一直朝向這樣的假想目標(biāo)。所以構(gòu)想出和構(gòu)想好預(yù)期結(jié)果不僅可以更為明確最終的學(xué)習(xí)目標(biāo)或創(chuàng)新目標(biāo)，而且可以建立起準(zhǔn)確的大方向，由此基本指引出一條通向結(jié)果的邏輯路線(xiàn)和實(shí)施路徑，并在興趣心態(tài)方面激勵(lì)學(xué)習(xí)者追求目標(biāo)的達(dá)成，甚至激發(fā)出更高的克服困難和抵御挫折的毅力和信心，因?yàn)樗念^腦中會(huì)存在著一個(gè)“較為清晰的美好愿景”。

如果可以和需要，應(yīng)該盡可能地將目標(biāo)和預(yù)期定量化，或者叫作可量度化、可評(píng)測(cè)化。所以，給目標(biāo)設(shè)定幾個(gè)主要的指標(biāo)或評(píng)測(cè)范疇要求是一種很好的做法。在這里，應(yīng)該更多區(qū)分學(xué)生與教師的差別。學(xué)生單靠自己的能力一般還難以做好這一點(diǎn)，且越是低年齡學(xué)段的學(xué)生這方面越是薄弱。但教師在這一點(diǎn)上則很不同，所以教師的作用在這里就更為突出一些。這是因?yàn)?，一者教師往往已?jīng)知道需要學(xué)習(xí)的結(jié)果（有些類(lèi)似于普通教學(xué)的教案中教師事先已考慮好教學(xué)目標(biāo)）;二者教師因可以做到對(duì)相關(guān)知識(shí)的全面把控，所以知道提出什么樣的目標(biāo)更為合適;三者這本來(lái)就是教師應(yīng)該完成的事情，即根據(jù)整個(gè)教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度的安排基本設(shè)定好此處的準(zhǔn)確教學(xué)目標(biāo)（有些類(lèi)似于普通教學(xué)的教案中教師必須事先制訂好教學(xué)目標(biāo)），只不過(guò)這里不能像普通教學(xué)的教案中完全按照教師的設(shè)定框死要求。

同時(shí)，這里也必須強(qiáng)調(diào)，對(duì)于學(xué)習(xí)者而言，他們一開(kāi)始就將目標(biāo)和預(yù)期弄得非常清楚是不可能的（就像一個(gè)研究者在做探索性的課題中，其課題目標(biāo)總是會(huì)歷經(jīng)一個(gè)逐漸清晰的過(guò)程）。更為可能的是，學(xué)習(xí)者經(jīng)過(guò)后期幾個(gè)環(huán)節(jié)的反復(fù)磨煉后，才進(jìn)一步明確和清晰化準(zhǔn)確的目標(biāo)并提出合理的預(yù)期。所以這里會(huì)有如下一個(gè)自然的過(guò)程：先有一個(gè)初步的目標(biāo)和預(yù)期，然后循著這個(gè)目標(biāo)與預(yù)期進(jìn)入后續(xù)幾個(gè)環(huán)節(jié)，并在后續(xù)幾個(gè)環(huán)節(jié)中逐步確準(zhǔn)、修正、清晰和明朗，甚至反復(fù)再反復(fù)。實(shí)際上這是一種類(lèi)似“摸著石頭過(guò)河”的過(guò)程，其中也富含了較強(qiáng)的探究性質(zhì)與過(guò)程，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程其實(shí)是大有好處的。特別是，因?yàn)樵S多STEM項(xiàng)目最終更多是一個(gè)創(chuàng)新研究項(xiàng)目，在這種創(chuàng)新研究課題性的STEM教學(xué)中，對(duì)目標(biāo)和預(yù)期進(jìn)行更具有想象拓展的預(yù)設(shè)或假想往往是創(chuàng)新的更大關(guān)鍵。所以，教師在這一步中必須盡可能地幫學(xué)生做好目標(biāo)預(yù)定和預(yù)期構(gòu)想。

圖2給出兩種情況下的STEM項(xiàng)目關(guān)于結(jié)果預(yù)期的例子，一種是建筑設(shè)計(jì)主題學(xué)習(xí)性的STEM項(xiàng)目中所構(gòu)想的設(shè)計(jì)藍(lán)圖（圖2A），另一種是工程創(chuàng)新性的STEM項(xiàng)目中所構(gòu)想的工程結(jié)果實(shí)物模型圖（圖2B）。有了這兩張圖，這兩個(gè)STEM項(xiàng)目的目標(biāo)會(huì)因?yàn)轭A(yù)期的清晰而更為明確。

歷史上已有的基礎(chǔ)科學(xué)研究案例中出現(xiàn)的有關(guān)理論猜想或假說(shuō)的情形與此十分類(lèi)似。圖3是歷史上有關(guān)月球起源的“大碰撞理論”所給出的一種構(gòu)想圖景。大碰撞理論是迄今為止有關(guān)月球起源的最受科學(xué)界認(rèn)可的假說(shuō)。根據(jù)該理論，年輕的地球與忒伊亞行星發(fā)生碰撞，被撞擊出的地球地幔和忒伊亞行星地幔的物質(zhì)最終形成了月球。事實(shí)上，在科學(xué)研究歷史上，科學(xué)家已提出過(guò)許多假說(shuō)或猜想，較為有名的如哥德巴赫猜想、大陸板塊漂移學(xué)說(shuō)、太陽(yáng)中心論等，正是這些預(yù)先的構(gòu)想推動(dòng)了后續(xù)的研究和實(shí)證，才使許多科學(xué)研究真正解釋了自然界的奧秘。在工程設(shè)計(jì)和創(chuàng)新發(fā)明中，這樣的例子更是數(shù)不勝數(shù)。同樣的道理，對(duì)于學(xué)習(xí)者而言，事先構(gòu)想好學(xué)習(xí)的結(jié)果藍(lán)圖，無(wú)疑是具有重要的基礎(chǔ)意義的。

歸納起來(lái)，作為STEM教育的第二步，確定目標(biāo)和預(yù)期十分重要。在STEM項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生在此環(huán)節(jié)展開(kāi)充分的工作，而且給足學(xué)生時(shí)間，不要急于進(jìn)入教學(xué)的后續(xù)環(huán)節(jié)。

還必須注意，為了更好實(shí)現(xiàn)STEM教育的有效性，在此第二步中不能僅具有關(guān)于知識(shí)的目標(biāo)和預(yù)期，還更應(yīng)具有技能、方法、思維等更多的目標(biāo)與預(yù)期。而且，預(yù)期要相對(duì)大一些，使得關(guān)于結(jié)果的構(gòu)想多一點(diǎn)兒宏偉藍(lán)圖的意思，讓STEM項(xiàng)目的過(guò)程更具豐富性、探究性，其中也可以包容更多的實(shí)驗(yàn)性和實(shí)踐性?xún)?nèi)容，且具有更為適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)挑戰(zhàn)性，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中自然形成沉浸性、沉醉性，樂(lè)此不疲，學(xué)得津津有味還難以割舍。一旦出現(xiàn)那樣的狀態(tài)，就說(shuō)明STEM項(xiàng)目的設(shè)計(jì)到位了，真正發(fā)揮出了STEM教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)。