默會知識視角下的STEM教學實踐改進

徐田子 夏惠賢

摘要：默會知識論是分析STEM教育實踐的新視角，其可行性一方面體現在實踐是兩者內涵的交集，另一方面體現在默會知識的外顯內隱循環轉化可以解釋學生實踐能力提升的過程。基于該轉化路徑，提取兩例美國典型STEM教學案例中的關鍵詞，探究學生知識內隱與外顯循環狀況。研究發現，缺乏學生反思行為的明確指示詞是STEM教育實踐中的主要問題。因此，可參考反思性實踐理論為STEM教育發展提供可行策略。

關鍵詞：默會知識論;STEM教育;轉化;實踐;反思

作者簡介：徐田子，上海師范大學教育學院博士研究生，主要從事課程與教學基本理論研究;夏惠賢，上海師范大學教育學院教授，博士生導師，博士，主要從事課程與教學論、比較教育、教師教育研究。

STEM教育是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四門學科的統稱，由美國于21世紀初正式提出。2010年前后，我國學界開始對STEM教育進行細致深入的研究，主要集中在內涵、作用、課程、教法、評價、政策、學科整合、生態與體系等方面，其中，基于哲學理論視角的研究：一是將科學理性主義作為STEM教育的認識論基礎，探究學科間知識通融問題

黃璐，裴新寧：《科學理性主義視野下的STEM教育思考：知識融通》，《比較教育研究》2018年第6期，第27-34頁。;二是基于文化歷史活動觀建構項目學習模型，探究如何通過活動促進學生的高階思維能力發展。

首新，胡衛平，王碧梅，陳明艷：《基于文化—歷史活動觀的小學生項目式STEM學習模式探索》，《中國電化教育》2017年第2期，第33-41頁。本文同樣關注STEM教育中的知識與活動，從“默會知識論”這一新視角出發，以美國典型STEM項目教學為案例，分析學生在實踐活動中的默會知識循環轉化情況，探究如何更好地開展STEM教育實踐。

一、默會知識論：分析STEM教育的一種新視角

實踐是默會知識論與STEM教育之間的連結點。默會知識論揭示并肯定實踐知識的合法性與合理性，而STEM教育是基于真實問題情境的實踐性教學。前者為后者提供哲學基礎，后者是前者的現實實踐。

1默會知識論的實踐意蘊

默會知識的實踐意蘊一方面體現在人類所具有的非言述性智力上，另一方面體現在實踐本身。首先，非言述性智力是默會知識的重要形態之一。波蘭尼指出，其先于語言，在人類嬰兒時期便已存在。

Polanyi M. Personal Knowledge： towards a Post-critical Philosophy[M]. Chicago： The University of Chicago Press， 1961.同時，智力很難用語言充分表達。盡管有關于思維的圖表和演示，但這些符號只為我們提供理解的線索，而不是理解本身。但智力卻能體現在實踐行動中。例如，教師如何組織知識、如何處理班級事務等都反映出教師的思維方式。因此，個人非言述性智力需要通過實踐進行表達與習得。其次，實踐本身即是默會知識論的重要內涵。默會知識論通過“技藝、能力之知”以及“親知”這幾個概念肯定實踐。例如，波蘭尼指出，僅僅理解操作規則并不能掌握某技能，只有親自操作才能真正習得;賴爾通過區別“知道怎么做”和“知道是什么”來肯定實踐知識的存在與優先性;凱農則揭露了“親知”，是思維對客觀實際進行的直接認知性接觸。由此，實踐這一認知方式獲得直接肯定，成為知識表達與獲取的重要途徑。

郁振華：《人類知識的默會維度》，北京大學出版社2012版，第15-181頁。

2STEM教育的實踐性取向

STEM教育是基于真實問題情境的實踐教育。首先，其課程內容設計以真實問題情境為主，將多學科整合于一個問題項目中。“項目引路”與“變革方程”是美國STEM教育重要的課程提供者，其開發的課程不僅需要學生理解相關概念，更需要學生知道如何運用知識制作模型、解決問題，讓學生在動手動腦的過程中提高興趣、獲取知識、提升能力。其次，其教學方法以項目學習、問題學習、工程設計為主，重視學習與探究過程，強調學生親自動手操作、設計、制作、提問、討論與匯報。APB（Activity-， Project-， and Problem- based Approach，簡稱APB）與5E模式（Five Es Instructional Model）是美國STEM教育中具有代表性的兩種教學模式。前者基于階段式活動、項目與問題，重視設計類挑戰，鼓勵學生創造獨具特色的問題解決法

PLTW. Connecting the Classroom to the World Beyond[EB/OL]. [2019-10-16]. https：//www.pltw.org/our-programs/curriculum.;后者由參與、探索、解釋、闡述、評估五個步驟組成，首尾相接，步步為營，引導學生通過實踐解決問題。

Bybee R W， Taylor J A， Gardner A， et al. The BSCS 5E Instructional Model： Origins and Effectiveness[J]. Colorado Springs， Co： BSCS， 2006，（5）： 88-98.兩者在美國STEM教學中具有代表性，共同引導學生在實踐中逐步建構對世界的認識與對知識的理解，提高問題解決能力、合作能力與創新能力。

3以默會知識論分析STEM教育的可行性

以默會知識論分析STEM教育的可行性，一方面體現在實踐是二者內涵的交集，另一方面體現在默會知識論強調知識外顯和內隱循環轉化，可以很好地說明學生知識理解和實踐能力提升的過程。

首先，實踐是兩者的內在交集。默會知識論既是對實踐知識的肯定，也是對實踐這一認識路徑的肯定。在默會知識論的推動下，“什么是知識”與“怎么樣獲取知識”有了不同的答案。以默會知識為代表的多元知識型獲得認可，而對個人能力與經驗建構的肯定促使實踐成為一種重要的認知方法。STEM教育正是這一改變的現實寫照。作為一種以真實問題情境為教學內容、以項目活動為教學方法、以能力培養為教學目標的理工科類教學改革，STEM教育在學科交叉整合下踐行著“做中學”的實踐性教學，強調不僅要知道“知識是什么”，更要知道“怎么運用知識”。因而，“實踐”是聯結默會知識論與STEM教育的堅固“橋梁”。默會知識論對實踐知識合法地位的揭示與肯定為STEM教育提供了哲學基礎，STEM教育則通過基于問題與項目的課程內容與方法踐行著實踐性教學。

其次，默會知識論強調知識外顯和內隱循環轉化，可以解釋學生對知識的理解和實踐能力提升的過程。“知識外顯化”指個體默會知識經由反思與語言表達獲得交流與批判，“知識內隱化”指外部知識經由實踐轉化為個體掌握的默會知識，是個體獲取知識的重要方式。學生首先通過實踐活動理解概念、掌握技能，然后在反思和語言表達下，對知識進行批判與更新。此時教師可以通過知識外顯化掌握學生學習情況，有的放矢地指導學生理解與運用知識。而下一次實踐便在新知識基礎上向著更高更遠的方向發展。沒有外顯化，知識很難得到批判與更新;沒有內隱化，則無法真正掌握與運用知識。兩者首尾相接，循環轉化，不斷促進個體認知發展與能力提升。接下來，本文就以知識外顯和內隱的交替循環為路徑，具體分析美國STEM教育案例中所展現出的知識轉化情況。

二、默會知識視角下的STEM教學實踐透視

實踐是知識內隱化的主要方式，反思與語言表達是知識外顯化的主要方式，分析兩例美國STEM教學實踐中學生默會與言述知識的循環轉化情況后發現，“教師增加明確的學生反思行為指示詞”應是促進STEM教育發展的一個新策略。

1知識內隱化與外顯化的主要方式

實踐是知識內隱化的主要方式。概念在實踐運用的過程中熟能生巧，增加個體的知識儲備;技能通過親自操作、體驗和練習而獲得;智力在實踐中逐漸成熟，得到不斷發展。實踐內隱化作用的原理是建構主義。個體在學習的過程中，原有的認知結構不斷受到新的命題知識、技能與思維模式的挑戰，為保持結構的“平衡”需要同化和順應，通過實踐運用進行證實或證偽，進而將這些知識融合進自身的認知結構中成為個體的默會知識。野中郁次郎將之稱為“體驗”，實際上就是對不同性質知識的運用。

野中郁次郎， 竹內弘高：《創造知識的企業：日美企業持續創新的動力》，李萌，高飛譯，知識產權出版社2006年版，第71-82頁。表示實踐的關鍵詞有“運用”“操作”“制作”“設計”等。

反思與語言表達是知識外顯化的主要方式。反思表現為一種內省性的心智活動，既可以用語言表達出來，也可以保留其內省之態，以領悟、價值取向、認知圖式等默會狀態存在。語言表達使知識符號化，從而實現交流與批判。語言表達和反思不能相互替代。語言表達有許多方式，如對話、陳述、匯報、呈現、表達觀點、回答問題等，但其本身可以是描述性的，不一定是反思的結果，是否具有反思性還要依據質疑、歸納、換位、對比、評價等關鍵指示詞的出現。而反思的結果如果不通過語言表達也不能獲得個體間的交流，只能是個體的知識外顯化。由此將表示實踐、反思、語言表達的關鍵詞簡單整理（見表1）。下文中將參考這些關鍵詞，探究兩例美國STEM教學實踐。

2美國典型STEM教學實踐案例

本文選取APB模式與5E模式下的兩例教學實踐，前者是項目引路的官方教學模式，后者自20世紀80年代便運用于美國科學教育。二者在美國STEM教育中具有代表性。

（1）APB模式教學實踐

“項目引路”生物醫學課程分生物醫學原理、人體系統、醫療干預與生物醫學創新四個模塊，遵照APB教學模式，沿“學習基礎知識與操作步驟—掌握固定的科學研究與實驗方法—開放與創新地解決真實情境問題”的路徑，指導學生獲取知識、提升思維水平、培養知識運用能力。

PLTW. Empower Tomorrows Biochemical Science Professionals Today[EB/OL]. [2019-10-16]. https：//www.pltw.org/our-programs/pltw-biomedical-science.

California State University East Bay. Biomedical Sciences- Getting Started[EB/OL]. [2019-10-17]. http：//www.csueastbay.edu/pltw/downloadable-docs.html.

①原理模塊作為入門階段為學生提供藥學、生物學、生物信息學等基礎知識與技能。教師以活動學習帶領學生獲得概念、原理與操作步驟。②學生在人體系統模塊中進行“實驗設計、調查、運用軟件數據模擬人體肌肉組織與呼吸系統運作”等項目學習，并接觸真實案例，扮演生物醫學專家嘗試解決醫學難題。③醫療干預模塊以家族病為案例進行教學。學生通過解決如何維持身體健康與體內穩態、如何預防與抵御傳染病、如何篩選與評估DNA等問題，綜合運用知識，深入了解健康生活方式的選擇與疾病預防的措施。④生物醫學創新模塊為學生提供來自大學、醫院、企業的專家咨詢與指導，鼓勵學生表達并呈現他們在該課程中取得的學習成果。

在默會知識視角下，該教學步驟中學生知識具有明顯的轉化痕跡。例如在人體系統模塊中，學生通過項目進行“實驗設計”“調查”“運用數據模擬”等實踐操作。在醫療干預模塊中，通過問題解決、病例探究、情況調查等活動，學生的基礎知識、科學思維與工程設計能力獲得實踐與發展。在創新模塊中，學生獲得同專家交流互動的機會。將該教學實踐中的轉化關鍵詞提取（見表2），為下一步分析做準備。

（2）5E模式教學實踐

火星教育STEM課程運用5E教學模型為K-12年級學生提供太空探索科學與工程課程。

Mars Space Flight Facility， Arizona State University. NGSS STEM Lesson Plans[EB/OL]. [2019-10-19]. https：//marsed.asu.edu/stem-lesson-plans.本文以“巖漿分層”為案例。在該課程中，教師組織學生進行模型制作，模擬火山巖漿流動的過程，理解不同巖層的形成，并學會測定巖層年代，繪制地質圖。

①參與。教師以多層蛋糕比擬巖層，引出學生對“層次”概念的前知識，并拋出問題——“在不切開蛋糕的情況下，如何得知蛋糕的口味與層數”，導入課堂。②探索。學生利用杯子與硬紙板模擬火山口與地表，用小蘇打和醋的化學反應模擬巖漿噴發。記錄每次“噴發”的方向、形狀、厚度，用橡皮泥等比例捏制巖漿模型并畫出鳥瞰圖。隨后各組交換，畫出他組鳥瞰圖，用符號標記不同地點的勘探方法，如鉆洞、河流侵蝕路線、路邊切面等，并說明選擇這些勘探地點的原因。而后通過觀察勘探結果，用虛線繪制巖層之間的界限，對巖層形成的順序做出假設，并書面回答教師提問。③解釋。學生用彩筆制作一份某地區地質情況專欄并匯報，教師為學生提供更多理論知識。④闡述。學生對火星帕弗尼斯火山地質衛星鳥瞰圖進行研究，分析其巖層形成史，并提供證據，進行匯報。⑤評估。小組間對探究結果進行共享與對比，并回答：組內測量結果是否相符，是否需要獲取更多信息？如果是，需要補充哪些信息？所運用的勘探技術有哪些優勢？運用專業詞匯重新回答如何測得蛋糕的口味與層數？推測為何利用太空船照相技術難以繪制火星巖層地質圖？教師對學習結果進行形成性與總結性評價。

該教學內容充實，學生實踐操作步驟詳細，其中包含不同性質的學生知識轉化，尤其在探索階段，“模型制作”“標記與繪圖”是知識的實踐操作;“填表”與“回答問題”是知識的顯性化表達;“推測與假設”是整合知識、解決問題的高階實踐活動。該教學模式中默會知識轉化關鍵詞提取如表3所示：

3循環轉化路徑下的案例分析

根據上述兩例中所提取的關鍵詞，將兩個教學案例中學生知識的內隱與外顯循環轉化情況匯總，結果如表4所示：

整體來看，APB模式與5E模式都以學生實踐活動為主，偏重知識內隱化。例如生物醫學課程中有實驗設計、運用軟件模擬人體、病例研究、解決代際病問題等，火星課程中有巖漿模型制作、地圖繪制、模擬勘探、探索火星鳥瞰圖等。設計、調查、模擬、制作、繪圖、標注、觀察、分析等實踐性關鍵詞種類多樣且出現頻率高，符合STEM項目教學法特點。知識外顯化則略顯單薄。在生物醫學課程中，僅創新模塊有明顯的外顯化指示詞，例如，“為學生提供專家咨詢與指導”“鼓勵學生呈現并匯報學習結果”，使得中學生獲得言語交流的機會。火星課程中外顯化指示詞較多，每一步都為學生提供知識顯性化的機會，例如，第一步中學生表達自身對“層次”已有的概念認識，第二步中學生通過填表、說明理由、書面答題等方式外顯化知識，第三與第四步都要匯報，第五步則要組間交流并回答教師提問。兩例中，“表達”“呈現”“匯報”“咨詢”“填寫”“說明”“交流”“回答”等指示詞，為學生所獲得的概念、命題、理論、操作技術、思維方式等知識的外顯化提供了多種機會。

然而，從表5中能夠明顯地發現，反思性外顯化指示詞非常少。5E模式的評估步驟中有兩位教師的提問具有反思性，即“組內測量結果是否相符，是否需要獲取更多信息”“如果是，需要補充哪些信息”。第一個問題中，組間對比如果出現不同，學生則會反思原因，說明理由，進行取舍，從而實現對學習過程與結果的反思。第二個問題中，如需補充信息，成員則需回到實踐的起點，梳理步驟，查漏補缺，并對比原理概念，找出所應補充的信息，由此學生通過回顧與對比實現反思。而APB案例中甚至沒有出現明顯的引導學生反思行為的指示詞。因而，兩個案例都遠未達到應有的反思深度與廣度。

基于真實情境中項目和問題的STEM教學方法，雖說以實踐活動作為教學的最大特點，但在豐富學生活動的同時不應忽視反思。根據默會知識論，外顯化能夠幫助個體梳理在實踐中所獲得的知識，審視其是否準確和全面，實現同伴交流，收獲評價與更新。在此基礎上，個體對知識的理解有所加深和升華，進一步促進實踐的發展。APB模式教學案例中，如果在“實驗設計”和“數據模擬”項目完成后增加總結、提出不足、自我評價、比較異同的活動指示詞，如果在完成一系列家族病例的問題解決后增加一些諸如“有沒有更便捷的方法、是否有步驟缺失、是否有其他方法”等的反思問題，將會促進學生對實踐的深度思考。在5E模式中，教師在學生的實踐過程中提出過許多問題，例如“如何得知巖漿的層次、可以運用哪些技術進行勘測、是否可以運用于真實的巖漿流層中、是否可以運用于地球或火星上真正的巖層、所運用的勘探技術有哪些優勢、推測為何利用太空船照相技術難以繪制火星巖層地質圖”等等，這其中考察了學生對命題知識的掌握情況，考察了學生的理解力、判斷力、應用能力、分析力、創造力等能力，卻缺少關于反省性思維的問題。此外，在解釋一步中，學生匯報結束后由教師提供更多相關理論知識，卻沒有指示詞引導學生將自己的理解同教師提供的理論知識相比較。在評價步驟中也未設置學生自評，錯失了反思的良機。

因此，在默會知識視閾下，通過上述分析發現，缺乏明確的反思活動指示詞是STEM教學實踐中最主要的問題所在。由此，STEM教育可以向著“增加反思活動，精心設計反思問題”的方向發展。

三、走向反思的STEM教學實踐

“行動中反思”與“對行動反思”是舍恩反思性實踐理論的兩種主要形式。前者是教師根據情境變化靈活調整教學策略的即時性反思;后者是教師對教學行動的回顧性反思。本文運用該理論，嘗試對STEM教學實踐的改進提出以下三條策略：

1行動中反思：抓住機會，增加頻度

行動中反思是指個體能夠根據情境變化隨時調整自身行為，保障行動完成，是教師處理各種隨機問題的策略。教師對教學問題的及時調整能夠連接學生表現與教學目標，始終引導學生不脫離“主干道”。STEM教學以實踐活動為主，其豐富的實驗操作與互動交流為課堂帶來極大的多變性。教師要在這種不確定性中保持敏銳，在組織學生動手動腦的同時，始終帶著反思意識，以增加學生反思行為為目標。根據學生反饋隨時調整教學策略，重新厘定問題，抓住一切能夠引導學生反思的教學機會，增加學生實踐過程中的反思行為頻度，促使學生及時地對新知識和技能進行再思考、再調整。引導學生將新舊知識相聯系、相結合，加深印象。使學生的默會知識通過反思實現語言化、可視化，在交流討論中獲得評價與批判，升華理解。例如，在學生困惑處及時調整教學問題，引導學生對比自己觀點與書本概念的異同;在操作錯誤處引導學生對比步驟和規則有何出入;在觀點相悖處重新調整教學進度，組織學生尋證溯因，討論辯論;在實踐結果相異處靈活調整教學方法，引領學生回顧檢查，找出原因，判斷正誤。教師抓住這些反思機會，能夠進一步完善STEM教學實踐的開展，收獲更好的學習效果。

2對行動反思：精心設計，教會方法

對行動反思是一種坐下來仔細回顧與思量的靜態反思。相比于在行動中反思，其更為廣大教師所熟識，是教師日常教學工作中不可或缺的一環。教師應當在課后反思中將“是否為學生安排了足夠的反思活動”列入考量范圍之內。一方面，其指向教師教學設計。教師在備課時應精心設計反思活動，規劃反思問題，尤其應當明確教學用語中的反思性行為指示詞。在默會知識論中，言語表達和反思是外顯化的兩種主要途徑，反思偏向思維活動，同語言交流之間存在著溝壑，在項目教學實踐中不能被語言表達所覆蓋，應當有明確的指示詞相區分。例如，引導學生進行對比反思——你和他人的想法有何異同，你能從中獲得什么;質疑反思——問一問自己為什么這樣想和這樣做;溯源反思——你的這個觀點從何而來;整合反思——該步驟與前后有什么關系。教師通過問題設計引導學生對自身思維進行再思考，引領學生學會如何反思，獲得對認知過程的控制與調節。另一方面，其指向教師的課堂實施。在STEM教學實踐活動結束后，教師應當及時回顧所設計的學生反思活動是否保質保量完成，是否有不合理之處。如完成效果不好，是因為要求過難，還是自己在組織、提示與引導方面存在問題;如完成效果良好，也要及時總結經驗，提煉成功之處，為下一次教學實踐的開展豐富自身“智庫”。

3反思的實踐者：喚醒意識，培養品質

教師要做反思型實踐者，在實踐中反思，在反思中實踐。這首先要求教師喚醒自身反思意識。教師應當意識到反思對提升實踐水平的價值，采取積極態度反思自身教學活動。從默會知識論維度考量，知識內隱與外顯之間不斷循環轉化是個體知識獲得發展、批判、更新、創造的主要途徑。實踐與反思交織是其關鍵步驟。通過對實踐的回顧、質疑、對比等理性思考，個體零散的知識得到整合，能夠產生新領悟，實踐知識得到升華。其次，提高自身反思能力，培養反思性思維品質。教師的能力決定了學生的高度。教師要在日常工作中有意識地訓練自己的反思性思維能力，包括對比、分析、批判、概括、綜合等思維訓練;有意識地總結反思技巧、反思步驟;分享反思活動的成功經驗。同時，培養自身的反思性思維品質。基于此，教師能夠逐步將反思性思維技能與品質變成自身默會知識，游刃有余地進行“行動中反思”與“對行動反思”，促進STEM教學實踐的發展。

四、結語

在默會知識論這一新視角下，學生知識在實踐與反思中的交互轉化是考察STEM教育開展情況的新思路。而“實踐有余，反思不足”則是當下存在的主要問題。反思作為學習中不可或缺的一環，能夠幫助學生鞏固、批判、更新與重構知識框架，促進STEM教育取得更好的實踐成果。為此，教師應當成為反思型實踐者，在行動中反思，靈活把握時機，增加學生反思的頻度;對行動進行反思，精心設計教學，引導學生學會反思;提升自身反思能力，培養反思性思維品質。這對STEM教育實踐的發展有重要的現實指導意義。