“批判性思維”融入高職STEM教育策略研究

摘要：指出了在當前的高職教育中，學生的批判性思維能力很差，他們的創新、分析問題和表達獨立意見的能力很弱。基于此，把批判思維融入高職STEM教育是研究一種教育模型，這種教育模型可以洞悉人性，教學生觀察和判斷客戶的真實意圖，用你的眼睛發現創新，創業中的痛點，并找到突破點，同時讓學生擁有一雙動手優化、著手改變的行動之手。

關鍵詞：“批判性思維”高職 STEM教育

中圖分類號：G710 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）17-0258-02

1 引言

恩格斯指出：如果一個國家想站在科學的最高峰，那一刻不可能沒有理論上的思考。自黨的“十八大”以來，國家一再強調各級領導干部要努力掌握科學思維方法，提高科學思維能力，包括提高創新思維能力。著名科學家錢學森一生提出了一個著名的“錢學森之問”：為什么學校總是培養不出杰出入才？清華大學錢穎一教授提出：創造力=知識·心理模式，其中心智力模型包括好奇心，想象力和批判性思維。創新教育需要創造一種有助于延長生活和繁榮生活的教育環境，甚至需要創造一種在整個社會中開放和多元的文化形式。但是，人們總把批評視為一種邪惡力量，而不是反思和激勵的力量。這種一維思維方式使人們陷入了開拓、進取和創新意識的困境。

在目前的教學中，學生的批判性思考能力很差，創新、分析問題和呈現獨立見解的能力很弱。不論從事任何職業，分析、綜合、論述和創新能力的缺乏會導致創造性缺乏，難有作為。學生如果僅具有專業技能顯然無法滿足時代所需，他們需要開闊視野，探索更高層次的系統能力和后續學習能力，注重創造力的發揮、批判思維的培養。批判思維是目前所有課程體系中都欠缺的一種思維模式，而在創新、創業教學過程中需要學生多次運用批判思維創造性的解決問題。

批判性思維的培養比單純的工程知識培養更重要，因為包含了思維能力、自學能力，研究能力、動手能力和創造能力等綜合能力，而且這些能力需要在生活和學習中反復應用才能才能被學生掌握。

2 STEM概述

STEM是科學、技術、工程和數學的英文含義的縮寫。它也被稱為“科學與工程”。在美國，科學、技術、工程和數學是提高國家科學技術的重要競爭力。學習STEM領域的相關知識不僅可以培養對國家未來有用的人才，而且可以成為經濟發展的關鍵。STEM教育重視的是思維能力和學習方法[1]。

STEM提出以來，內容也經歷了不斷的補充和完善。美國弗吉尼亞大學的學者認為應該將STEM變為STEAM，STEAM中的A（Art），包括美術、音樂、語言、人文、形體藝術等，強調了STEM的藝術與人文屬性，試圖用人文素養彌補科學精神的短板。

近年來又有學者認為寫作非常重要，在STEAM的基礎上增加了反映讀寫能力的“R”（Reading and writingability），使之成為一個超越了傳統科學意義上的跨學科式整合的課程。

盡管對STEM有不同的理解，但是對以下兩個基本特征，學界還是達成了共識。第一，多學科整合。第三，指向學生實踐能力培養，從學習方法的角度來看，STEM課程通常以項目學習為基礎，以開放的實際問題為指導，讓學生解決問題并完成項目任務。典型的STEM課程通常會在涉及多個學科的復雜情況下強調學生的實踐能力和解決問題的能力。

研究發現，如果學生在STEM項目中學習邏輯推理，假設驗證等，他們將探索學科知識并成為更好的問題解決者。STEM教育的全過程依賴學科知識和學科技能。它是一種綜合能力，與個人成長密切相關，STEM教育可以通過大量的空間認知能力，批判思維的訓練和理論課程的訓練培養出來。對于一個工科類學生來說，只有經過了工程的全過程，從提出概設計理念、做出原型，找到應用場景，最終變成一個產品，才能說真正懂了這項技術。STEM課程是圍繞學科知識展開，在一定程度上只是關注了學生對知識的記憶與理解，對于人才的核心競爭力一批判思維、創新思維是缺失的。

空間認知能力在很久之前就影響著們人類了，人類第一個學會制作石器的老祖先，是先在心中想象出斧頭的形狀，然后才能做成工具;米開朗基羅靠看見一塊石頭，他能在心中想象，如何才能把它雕刻成大衛;生物學家沃森和克里克發現DNA結構的時候，是靠著二維分子圖來想象它的三維模型;建筑師建造摩天大樓，要預計各種力會怎么來影響建筑結構;神經外科醫生看著大腦磁共振的平面圖片，能判斷出腫瘤的具體位置[2]。

有了空間認知能力，人們在大腦里就可以想象不同的視覺形象，并對這些形象進行操控，比如前面空間旋轉的例子中間，靠想象對3D物體進行旋轉操作。總之，空間認知能力對我們科學、建筑、醫學、藝術等各個領域來說都很重要口

而且，空間認知跟數學的關系非常緊密。腦科學已經發現，大腦對數量的表征和對空間的表征密不可分，甚至在大腦區域上都有很大的重疊。可以說空間能力是數理能力的重要基礎，也是所謂STEM教育的核心之一口雖然空間認知力這么重要，但回想在學校、在教育中，有閱讀和寫作教育、數學和科學教育，可是很少訓練空間認知。而腦科學表明，空間能力是可以靠后天練習來提升的。空間認知的可塑性很強，通過空間認知訓練，學生能發展在這個領域的潛力。

3 批判性思維與STEM教育的融合

在高職教育中，融合STEM教育和空間認知能力和批判思維，對于培養學生核心競爭力更加重要。批判思維是STEM教育的延伸和拓展。通過融合，兩者可以相互促進，同時培養學生的具有一雙會思考的雙手，會思辨的心靈。

批判性思維的基礎不是原則，而是豐富的知識。與批判性思維等批判性學科不同，它不是工具，不能直接解決問題。它是一系列的思維原理，就像語法一樣，學會了精通，但是如果單詞的數量很少，那就沒用了，仍然不算掌握了這門語言。批判性思維不是批判結果，而是批判過程。批判性思維不是反觀內心，而是求諸外界、求諸知識的。因此批判思維一定要結合知識。

人文科學能夠培養批判思維的能力，有批判能力的人能夠權衡選擇，能夠評價假設。雖然科學教育也灌輸了這些思維方法，但是科學的內容應用于人類關系最多是間接的或者抽象的，而人文學科則直接教給學生關于人類和人類的社會、政治和軍事事務的理論和證據。歷史學是人文學科之一，它關注過去的人，但是與現在的人也密切相關。核物理學家利奧·西拉德（Leo Sz-ilard）高度評價了歷史學的價值，他說：“如果一位科學家想去理解當前的事件，就應該學習歷史。

基于“批判思維”的高職STEM教育模型的第一步是幫助學生通過改變思維模式和行為模式來實現人生抱負，第二步是在不斷變化的環境中適應。

解決第一步課題組認為要走通識教育+技能教育雙結合的路徑。并針對培養高職學生“批判性思維”融入STEM教育模式做了策略研究，分為4個階段如下。

（1）第一個階段將基于批判性思維的教育模型與4個極其重要的方法相結合，并成為形式分析，實證分析，多模式溝通和復雜系統的4個功能課程[3]。見圖1。

形式分析主要用于訓練學生精密、合理思考的能力;主要課程為中國哲學、西方哲學、統計分析口實證分析重在培養創造性思維和解決實際問題的能力;主要課程為中國歷史分析、西方歷史分析。多元形式表達則關注使用不同方法進行有效交流的能力;主要課程為演講、視覺語言交流、視覺設計、表演。復雜系統重點在于復雜環境中的有效協作;主要課程有產品思維設計、領導力、談判力。

（2）第二階段的課程，進入工程專業課程學習階段，這階段的主題是“方向”。學生可以跟教師一起，立足于自己的專業，定出自己創新創業的方向。

（3）第三階段的主題是“專注”，要求學生深入到各自工程專業方向的領域內部，培養精深的專業技能。

（4）第四階段課程的主題是“綜合”，重在培養學生學以致用的能力。綜合所述即為“方法”+“方向”+“專注”+”綜合”的4個階段和培養體系的路徑。

基于批判思維模型的高職STEM教育的策略研究還要實現跨學科教學，在這里沒有傳統的各個學科知識，只有直接培養學生對概念的運用和思維習慣。批判思維、創新思維、有效溝通和互動是培養的核心能力，不但關注學生學習的本身，更關注知識的轉化[4]。

4 結語

進入任何瞬息萬變的領域，擁有批判思維能力都是無價之寶。新技術正在深度改變各個行業，從數字化廣告到3D打印、基因咨詢、出版和教育、自動駕駛汽車、軍用無人機、發燒友的無人機、“智能”房屋，這樣的改變越來越多。在所有這些領域中，僅僅認識到偉大的工程能夠產生何種成就是不夠的，成功或失敗往往取決于是否能夠著眼大局。關于這些技術應該如何應用、市場將做何反應，以及每次技術突破的風險和限制是什么，仍然存在諸多需要解決的問題，尋找正確答案需要具有“批判性思維”的人。

擁有批判思維，在面對模棱兩可的情況時，受過的非實用學科教育的人教會他像挖掘機一樣深度挖掘。知道在信息缺失和相互矛盾時如何做出可靠的推斷，知道從一篇難懂的文章中如何提取出有意義的內容，可以適應不斷變化的環境，可以在幾乎無人監督的情況下有效開展工作[5]。因此，隨著認知研究等跨學科專業的日益普及，越來越多的學校意識到，多學科涉獵的畢業生在就業時會有更多的優勢，批判思維的普及也會越來越受到重視。

參考文獻：

[1]史玉.STEM和STEAM與綜合實踐活動課程的關系[J].時代教育·行知縱橫，2019（4）.

[2]顧衛.STEM教育理念在學科教學中的滲透——以信息技術學科為例[J].創新人才教育，2018（6）.

[3]李開復.AI·未來[M].杭州：浙江人民出版社，2018.

[4]任婷婷.初探STEM教育與小學數學教學的融合[J].文化創新比較研究，2018（5）.

[5]鄰志輝.三種反教育現代化思潮評析[J].華東師范大學學報（教育科學版），2001（1）.

收稿日期：2019-10-18

基金項目：武漢職業技術學院校級課題（編號2019YJ004）

作者簡介：吳綱（1976-），男，副教授，研究方向為計算機應用。