STEM教育的基本方式與過程（八）

向世清

第七步：實施研究和探究。到了這個步驟，大家感覺好像所有的前期過程都是為了這里，這才是所有過程中的落腳點。是的，這里就是要“做事情”了（從準備好的基礎知識和已有知識出發，深入認識、加深理解并集成新知識、融合多方知識、形成新知識），相比而言，前期只是“想事情”（當然，在STEM教學與學習中，對學生而言前期一樣是屬于學習的過程，前述已經說明是必不可少的甚至是要加強的，因為其作用更多和更重要地在于搜集和準備已知已有知識，然后設想如何整合理解融合內化，如何加入新的知識內容，然后如何深化和提升知識認識，甚至如何創新知識）。如果開始做事情前沒有太多的其他臨時需要的重大更改或者調整，這里便就只要按照前述所完成的方案和計劃一步一步實施了。客觀地說，這一步的確是STEM教學的所有步驟中的中心任務和過程重中之重。

說到這里，為了讓大家在此步驟中不至于發生偏差或者輕描淡寫地簡單而過，我們有必要好好說一說“研究”和“探究”的準確涵義了。大多數人其實可能沒有真正明白這2個詞的涵義，即便平時生活中都在說（比如，領導遇到事情就說，“研究研究”，意思其實已經變了！笑），卻似乎理解又未能真正理解。

研究，在科學工作者的角度，一般是指利用科學研究的手段、工具和設備器材等，為了認識客觀事物和對象的內在本質和運動規律而進行的調查、實驗、試制等一系列活動。研究的基本任務就是探索世界、認識未知、創造新品，其起源于問題，終結于階段成果，然后再周而復始，其成果甚至在過程中都既有為新技術提供理論依據的，又有為創造發明新產品的。知識在過程中是一種進步的衡量基礎，它從無到有，從有到多，從多到深，從部分到完整，從不能描述客觀到能夠描述客觀，而學生則從自身缺乏知識到掌握知識、豐富知識。學生進行研究則既是學習知識的過程，又是解決問題的過程。而解決問題則是最終的目標，知識只是過程中的載體。所謂“學而為用”，依靠研究過程就能夠將知識學習和解決問題合二為一，比單純的知識學習過程具有更好的效能（從這一意義上，應該反對完全單純的知識學習）。圖1—圖3分別給出幾種不同的研究的實際例子和情境（當然還可以舉出很多例子），可以有助于大家更好地理解研究的涵義。

從更加強調知識概念與過程的角度，研究的定義可以是：①為了增進知識包括關于人類文化和社會的知識，以及利用這些知識發明新的技術而進行的系統的創造性工作;②是科學領域中的檢索和應用，包括對已有知識的整理、統計，以及對數據的搜集、編輯和分析研究工作。而從基本的過程角度，研究的定義可以是：①對一些現象或問題經過調查、驗證、討論及思維，然后進行推論、分析和綜合，獲得客觀事實的過程，其一般程序大致分5個階段（選擇研究課題階段，研究設計階段，搜集資料階段，整理分析階段，得出結果階段）;②指發現、探索和解釋自然現象，深化對自然的理解，尋求其規律，是一種盡量排除主觀因素的求證過程，容不得半點主觀，而且是一種反復求真的過程。

事實上，有了這些定義，相信我們可以更好地理解研究的內在涵義和本質，以此我們這里的“做事情”也就不會走偏（很多現在的教學過程對這一步驟的要求是不夠重視的，也是不大安排足夠的時間的）。

我們在這里對學生利用研究進行學習的研究作出進一步的界定。可以說這一意義下的研究基本屬于三種基本類型：一是探索性研究（學習），即對研究對象或問題進行初步了解，以獲得初步印象和感性認識，并為日后周密而深入的研究（學習）提供基礎和方向;二是描述性研究（學習），是正確描述某些總體或某種現象的特征或全貌的研究，任務是收集資料，發現情況，提供信息，描述主要規律和特征;三是解釋性研究（學習），探索某種假設與條件因素之間的因果關系，探尋現象背后的原因，揭示現象發生或變化的內在規律。在STEM教學中，學生所做的研究通常可以從這三個視角進行分類和進行（說明：這與科學家所進行的基礎研究、應用研究和開發研究還有著較大意義上的不同，畢竟學生的研究過程主要還是一種學習過程，即所謂的“研究性學習”）。

探究，亦稱嘗試性發現學習，是指學習者在學習情境中通過嘗試性的觀察、閱讀，發現問題，搜集數據，形成解釋，獲得答案并進行交流、檢驗，然后逐步增進理解和初步應用等。其近義詞有探討、鉆探、研討、研究等，但意義各有細微差別。在英文中，表達探究的詞有enquiry、investigation、exploration等。事實上，這個詞本身有一種為了達到目標而不計路徑和方法的試探性過程，甚至是試錯的過程，尤其是帶有動手的試驗和試錯過程（“摸著石頭過河”用在這里還真特別合適）。事實上，沒有嘗試就不一定能夠自己找到對的方式和結果，所以在人類的已有學習過程中，已經證明探索具有很高的學習價值和效果，包括學習者學習他人已經創造好的已有知識時，探究的效能特別高，而不僅僅是用于描述探索未知。試探的過程越多越長，學習的收獲越多越深，理解和拓展的內容、知識關聯的可能也就越多越好。所以，在STEM教學的角度，非常崇尚學生在研究過程中或者知識的習得過程中進行探究。STEM教學的導師或者教學設計者一定要把握住這一關鍵（事實上，這是STEM教學與我國當前的知識傳授性教學最大的不同點之一。STEM教學中學生是自己發現知識為多，而傳授性教學是基本將知識直接“塞”或“灌輸”給學生的，后者學生因此往往就形成一種被動接受和死記硬背的方式。我們中國的應試教學太不重視學習中的“探究”了，其危害十分深遠）。

同樣地，明白了探究的涵義和重要性，我們就可以擬定STEM教學更為準確的方式和研究過程，不至于走偏。這里還要強調，那些只由教師擬定好然后由學生按部就班、依葫蘆畫瓢的學習和實驗研究方式就肯定要被“淘汰出局”了（說明：由學生自己做好事先的計劃與發生探究是不矛盾的。首先計劃過程本身就是學生自我擬定探究方式的過程;其次擬定的計劃事實上還沒有細致到和準確到學生在實際中還要真實和細致地嘗試的程度，因為過程中一定還會遇到學生從來沒有遇到或事先未想好的事情的）。

為了不至于把STEM教學的這一步驟走偏，以下再給出一系列判斷原則，以約束STEM教學的設計者或者導師正確地引導學生（包括約束教師自身）完成這一步驟。這些原則包括：

（1）學生安排了足夠的研究時間嗎？

（2）學生的研究真實發生了嗎？

（3）學生有自己嘗試探究的過程嗎？

（4）學生的探究嘗試有效和充分么？

（5）學生有真實的動手實踐過程嗎？

（6）學生的研究過程中多感官的感覺統合作用過程發生了嗎？

（7）學生過程中遇到與計劃不同的情況，有自己思考和決定調整嗎？

（8）學生的實驗方式與教師按照教科書上擬定的不一樣時，教師允許了嗎？

（9）學生的研究結果與預期不一樣，得到認可了嗎？

（10）教師對學生的過度計劃偏差所持態度合理嗎？

（11）學生確實在過程中不斷發生著各種問題的釋疑性解決嗎？

（12）學生的技能在不斷得到鍛煉并看得見逐步提升嗎？

……

總之，研究和探究這一步驟要盡可能充分地、真實地讓其發生，而且遵從原有計劃也是相當好的和一般更有效的（畢竟是自身前期做了大量準備和策劃的基礎）。但也要允許這樣說：“計劃不如變化”，如果學生在探究過程中想要進一步追蹤新遭遇感興趣的探究內容，那就讓他去;如果真的對學習有意義（只要感興趣地探究，對學習者一定是有意義的），那放棄計劃原有的最初學習目的，包括改變計劃本身，都是值得的（而且追蹤新的感興趣的探究結束后，還可以回到已有的計劃嘛）。一句話，讓研究深入發生，讓探究真實存在，讓學生自我陶醉，讓教師心花怒放！