STEM教育的基本方式與過程（二）

向世清，博士，中國科學院上海光學精密機械研究所研究員。長期從事激光物理與工程技術的前沿研發，是參與產業經濟戰略與決策咨詢、基礎教育改革咨詢、科技創新中心發展戰略設計等多領域戰略專家，也是上海市最為活躍的科技創新教育專家之一。

（2）STEM教學法的過程在這里描述為“九步”。這是一種人為的劃分法，也可以說是我建議的劃分法。這樣的劃分十分必要。雖然在實際的學習中任何一個研究性學習和探究活動內部并不存在這樣的一種步驟劃分界線，但是在學生心中建立起這些步驟，毫無疑問會給他們的學習帶來極大的幫助。這是因為，對整個研究性學習和探究過程進行適度劃分，既是對過程的基本實現確保有效推進的關鍵，又是對過程的準確和規范實現管理的基礎。而且，因為這些劃分，學生的一個STEM項目的全部學習過程就會更加清晰地演變為一個類似“帶有某種規范但又并不是完全嚴格苛刻的軌道”的流程，就可以使他們更準確地理解過程的邏輯和要求，從而對全過程的發展方向、演變邏輯和遞進順序有清晰的掌握。此外，這種劃分還更利于他們將過程再細分為一個個小型任務單元，總體上使全部任務通過分解而變得相對簡單和容易，并在按照各個任務單元漸次地實現總體任務的推進和達成的同時，對各個任務單元可以逐個地更多深化理解和體會，然后還可能在此基礎上實現全過程的再思考和再組配。最后，從可行性角度看，按照此種步驟過程，學生也可以更好地提前做好計劃、設計方案并前瞻預判可能會發生的各種問題。總之，階段的劃分使得學生可以將解決問題的方法論的所有核心內容化為一種實際的操作性技法，使學生的學習可以更多自主化，依靠自己即可完成后續的不斷推進（很多時候，能夠劃分出步驟，就已經表明設計計劃和方案可以算完成一大半了）。

其實，這就是在教給學生一種過程方法論。任何一個學生在類似這樣的過程中有了這種方法論意識，今后就可以將其遷移至其他的研究與探究過程中，從而變得真正算是“學會了”。這才是方法論的價值，這也才是學習中乃至學習本身最為重要的。

那么九步的每一步具有什么樣的意義和要求呢？

第一步：選定主題或問題。這一步具有非常關鍵的意義（所以這里會多花一些篇幅予以闡述），因為任何一個學習者首先需要明確他在已有的學習基礎上繼續下一步的學習目的。這第一步實際上是在當時當下選擇學什么。客觀上，對學什么而言，存在著有意學習和無意學習，一個學習者在前行邁向未知世界的時候，對于其前面的道路上將會遇到什么樣的或者想學什么樣的學習內容，并將其表征為當前的“主題”或“問題”，既可能是有意識選定的，又可能是隨機遇上的或者隨心所至的（所以，選定主題有時是刻意的，有時是隨機的。刻意和隨意可以適當考慮兼有，但大多數情況下還是刻意更好，或者通過一定的過程將隨意上升為刻意，讓刻意中包含隨意。當然，學生自身可能做不到刻意，那太正常了。笑）。人的終身學習由一個人自身從小到大的時間演變性學習片段所連續組成，每一個前面的學習片段都影響著后續緊跟的學習片段并對未來片段的選擇作出方向性影響（如果很順利的話，這種影響會造就順利的正向積累;如果有時不順利，則會形成過程的反復和折向，雖然有著其他方面的好處，比如增加橫向的拓展性與鍛煉抗挫折的積極性，但總體上會對知識的學習連貫性造成一定的負面影響。特別的不順利還會導致學習信心的破壞與動力的暫時影響，并在后續的學習中留下多方面的陰影）。所以必須強調，選定不同的主題或問題既具有對終身學習全過程的極大影響，也很現實地決定了學生當前學習的好奇心與興趣是否可以得到好的滿足，從而決定了其學習動力的強弱和實際學習過程的心態情緒及堅韌程度。

“萬事開頭難”，選定主題是一個極為重要的決策環節。那么，究竟是讓學生自己選題還是由教師幫助完成呢？這不能一概而論，有時需讓學生，有時則又必須具有教師的介入（我個人認為大多數時候教師必須介入指導）。這一點上，可以從學生和教師兩方面看。

對于學生而言，很多時候是依照其自身當下的學習遞進需求和興趣發展關注，加上少量的機會機遇決定當下的選擇的。特別是有這樣一種情況，即：前面他正在學習什么，會對他接下來學習什么形成直接的決定要求，從而形成學習的連貫性，直到他認為或被告知他已經將某一方面的知識暫時學完了（這一點，可以由教育學上的建構主義教學理論和當前已經興起的聯通主義教學理論合起來進行解釋。依據建構主義理論，他會主要根據已有的知識自動——順理成章地、水到渠成地——建構形成接下來要學習建構的知識。就像砌墻，下一塊磚頭用什么樣的最好，是由已有砌成的墻的形狀等要求所決定的。而依據聯通主義理論，當前如果他同時有很多下一步想要學習的知識要求，學哪一方面此時都可以時，又恰好遇到的偶然機會提供了某一方面的學習可能，正好匹配上其中的某一方面時，他便會依照機會的可能，變向所匹配的學習內容。聯通主義教學理論說的就是因為各種信息的聯通提供給學生選擇機會，讓學生可以關注到新的學習機會與要求，所導致的一定程度的輔助性學習選擇。所以最終的選擇是由已有的知識基礎和遭遇的下一步感興趣的學習內容共同決定的）。但是，一個學生自身所進行的這樣的選擇往往只能提供學習的方向，對一般方式的學習是適合的、可行的，對形成STEM方式的學習卻是不夠的。為了確定一個STEM選題，還需要考慮更多的方面，而這些方面對于一個還處于學習階段的學生而言，一般是超出了他可能具有的決策考慮能力的。那么，教師在這里提供很好的指導性幫助就很務實和必要。

對于教師而言，在幫助學生選題時，其更多地屬于對STEM項目的框架進行設計的范疇（當然是為學生而設計的，而不是為自己或純粹為了完成教學任務）。在這里，教師不僅要依據學生的知識建構和興趣發展等需求考慮，更要從當前的STEM項目的題目大小、知識范疇、技能包容、實踐可能、探究空間、學習效率、拓展走向等方面，給予學生朝向高效目標和高效過程的原則性和引導性輔助。

一個好的STEM項目選題，必須具有以下幾點特征。

（i）選題本身是一個問題。如果不是問題，則不值得探究和研究。尤其是，這個問題最好是現實生活中的真實問題，否則容易陷入紙上談兵的漩渦。STEM崇尚解決真實的問題。

（ii）選題必須具有一定的知識范疇界限，即既可以容納有一定的知識包集，又不至于給出在此項目中需要學會過多知識的要求。

（iii）該知識包集必須依據某個主題而集合，最好是一個概念專題（在美國的科學教育中稱之為“大概念”，后續我們將更多介紹），且具有一定的挑戰性學習難度。如果包集的知識容納空間太小，概念過于簡單，很容易就實現掌握，缺乏對學生當前學習的挑戰性（挑戰也不能過高，這里遵循“多跳一跳夠得著”的原則），則會形成學生的動力缺乏，然后就會讓學習索然無味，那就完全不是STEM的風格。

（iv）該知識包集必須是跨學科性的，或者反過來依據真實的事物現象或事件所對應的概念中可能包括的各個學科的知識而存在，而不是刻意將其限制在某個學科（如果特殊地為了實現某個單學科概念的教學而采用STEM教學式，也是可以只界定在單學科內的，但是最終可能會失去STEM中自然解決問題的知識拓展優勢）。

（v）必須使得學習過程中可以設計融入實踐性和探究性環節，而且這種環節居于更為重要和主要的地位，沒有這種環節就會失去STEM教學法的本義。其中可以適用和鍛煉學生什么樣的和哪些技能，更需要仔細考慮。一般地，一個簡單的不值得探究和實驗的問題是不可能提供這樣的技能鍛煉空間的。

（vi）有利于更好地促進深度學習和拓展探究。這里說的是學生不僅可以將需要學習的知識以多種方式學深學透，而且可從現有的知識范疇，順著自身的拓展興趣走向關聯到具有自身個性化特點的知識內容，更好實現學習的個性化，并延展出每一個學習者不同的拓展可能和發展走向。