面向STEM教學過程的學習動機序列模型建構與應用

涂濤　張煜明

摘要：當前我國STEM教學中普遍存在課程設計粗線條化、缺少足夠的教學支架、無法滿足學生完成探究過程等問題。造成這些問題最為核心的原因是STEM教學設計過程中沒有充分考慮如何激發學習者的學習動機。STEM教學所強調的自主、合作、探究的“做中學”學習方式和注重跨學科、情境、體驗、參與的特色，有助于激發學習者多個層面的學習動機，從而提升STEM教學效果。基于STEM教學過程模式、學習動機相關理論以及動機層次模型，通過歸納演繹構建的面向STEM教學過程的學習動機序列模型，包括教學目標/結果層、教學活動層、教學干預/策略層三層結構，通過每層核心要素的橫向推進以及層與層之間的縱向轉化，最終指向STEM學習動機的激發。該模型的特色體現在，從情境、語境和全局三個層次劃分了學習動機，并指出在各教學環節可以通過不同的教學活動設計來激發不同類型的學習動機，且情境、語境和全局動機之間存在雙向循環遞歸關系。案例分析結果表明，該模型有助于指導教師更好地在STEM教學中激發學習者的多層學習動機。

關鍵詞：STEM;學習動機;動機層次模型;案例分析

中圖分類號：G434? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：1009-5195（2021）02-0104-09? doi10.3969/j.issn.1009-5195.2021.02.011

作者簡介：涂濤，博士，教授，博士生導師，西南大學西南民族教育與心理研究中心，新媒體研究所（重慶 400715）;張煜明，碩士研究生，西南大學教育學部（重慶 400715）。

一、研究背景與問題

STEM教育是一種將科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）進行跨學科交叉融合的教學方式。2020年5月，中國教育科學研究院發布的《中國STEM教育2029創新行動計劃》從7個方面規劃了我國未來STEM教育的發展方向，提出應實施STEM人才培養暢通計劃，注重培養中小學生學習STEM的興趣，增強學生學習動機，優化STEM教育活動，提高相關活動的吸引力。這表明當前STEM教育受到我國高校和研究機構的高度重視。然而在課堂教學實踐中仍然存在諸多問題，如STEM課程設計粗線條化、教師布置任務后并沒有給予足夠的教學支架，甚至有意無意代替學生完成探究過程等（楊開城等，2020）。表面來看，這些問題都是由STEM教學設計不足引起的。實際上，教學設計的重要落腳點是如何激發學生的學習動機，使他們能夠通過自主或合作探究的方式體驗探究過程并完成知識建構。因此，學習動機成為STEM教學中的核心研究問題之一。從當前已有研究來看，有研究者通過建立基于項目的學習模式和6E學習模式等，采用問題導向和實踐探究的方法引領學生自主建構知識框架，以此探索STEM教學模式下學生學習動機的影響機制。這些教學模式雖然圍繞教學要素提及應激發學習動機，但并未就如何更好地激發學習動機展開深入細致的探索。例如，蘇詠梅等（2019）建構了“學校—STEM專家合作”模式，模擬真實情境讓學生了解不同專業的工作，以此激發學生盡早做好個人職業規劃的動機和熱情;梁芮銘等（2020）創設了眾包知識建構STEM環境，提出了促進學生學習動機的途徑和方式。以上研究均采用不同形式來激發學生的學習動機，但筆者認為，當前研究或者是單純研究STEM教學模式建構及其應用，或者是單純研究STEM學習動機的影響機制，而未能將STEM教學過程模式與學習動機的動態發展相結合來開展深入的研究。有鑒于此，筆者將嘗試以STEM教學過程模式為主軸、以動機層次模型和相應的理論及策略為支持，提出一種面向STEM教學過程的學習動機序列模型，并輔以詳細案例進行闡釋，以期闡明該模型的應用價值與路徑。

二、相關研究述評

筆者將從STEM教學過程模式、學習動機相關理論、動機層次模型等方面進行綜述，以期為面向STEM教學過程的學習動機序列模型建構提供學理支持。

1.STEM教學過程模式

教學過程模式是支持教學實施的關鍵框架。當前國際上已經形成了諸多較為成熟的經典模式，如美國生物學課程研究中心開發的5E模式（Bybee et al.，2006），國際技術和工程教育者協會修訂的6E模式（Burke，2014），維吉尼亞理工大學Wells教授提出的PIRPOSAL模型（Wells，2016），以及由我國學者提出的一些本土化STEM教學模式，如李克東等提出的5EX設計模型（李克東等，2019）、詹澤慧等提出的C-STEAM模式（詹澤慧等，2020）等。這些模式都是基于建構主義理論從教學過程或教學環節的視角提出，為STEM教學實施提供了框架支持。具體而言，5E模式包括參與（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、精細化（Elaboration）和評價（Evaluation）5個環節（Bybee et al.，2006）。6E模式包括引入（Engage）、探索（Explore）、解釋（Explain）、改造（Engineer）、深化（Enrich）和評價（Evaluate）6個環節（Burke， 2014）。PIRPOSAL模型包括問題識別（Problem Identification）、想法形成（Ideation）、研究實施（Research）、可能方案生成（Potential Solutions）、方案最優化（Optimization）、方案評估（Solution Evaluation）、整體改良（Alterations）、學習效果產生（Learned Outcomes）等8個階段（Wells，2016）。5EX模式包括進入情境與提出問題活動（Enter and Questions，EQ）、探究學習與數學應用活動（Exploration and Mathematics，EM）、工程設計與技術制作活動（Engineering and Technology，ET）、知識擴展與創意設計活動（Expansion and Creativity，EC）、多元評價與學習反思活動（Evaluation and Reflection，ER）等5個學習活動環節（李克東等，2019）。C-STEAM模式包括文化情境感知（Contextual Experience）、文化內涵理解（Connotation Comprehension）、文化特征探究（Characteristic Inquiry）、文化制品創作（Create Artifact）、聯系社會推廣（Connect Society）、總結評價反思（Conclusive Reflection）等6個階段（詹澤慧等，2020）。另外，余勝泉等還提出了STEM跨學科項目設計模式，包括教學分析、學習任務設計、工具與資源設計、學習支架設計、學習活動設計、學習評價設計、總結與強化聯系、項目方案試用與改進等8個環節（余勝泉等，2015）。

從上述STEM教學過程模式可以看出，5E和6E模式為STEM教學實施提供了較為寬泛的概念模型，PIRPOSAL模型、5EX模式和STEM跨學科項目設計模式是對5E和6E教學模式的擴展和應用，C-STEAM模式是一種以中國傳統文化傳承為價值目標的獨特的教學模式。這些模式為STEM教學設計與實施提供了靈活的框架指導。只有在STEM教學過程模式的支持下，通過設計合理的探究和學習活動，才能更好地激發學習者的學習動機，提高學習效果。

2.學習動機相關理論

學習動機是教學活動開展、維持與順利完成的動力機制與重要條件。學習動機相關理論已歷經數十年的發展。20世紀60年代提出的“機械論”認為，個體是受外部環境控制、無主觀能動性的機械個體。該流派的研究者單純討論學習過程中的外部動機（張公社等，2012），其代表性理論有本能論、驅力論、誘因論和需要層次論等（張愛卿，1999）。這類研究將外部動機看成是學生一切動機的根源，將學生學習行為的改變完全歸因于外部原因。總體而言，盡管“機械論”能夠解釋學習心理的某些外在機制，但是無法觸及學習的認知本質，因而后來“機械論”逐漸轉向“認知觀”。“認知觀”強調個人自身認知的作用，側重研究個人內部認知對學習行為的影響，其代表理論有成就動機理論、歸因理論與認知失調理論等（范春林等，2007）。“認知觀”下的動機理論不斷發展，不僅鞏固了認知因素在動機研究中的重要地位，而且發展出了充分考慮自我能動作用的自我決定理論等，由此推進學習動機理論向縱深發展。總體而言，“機械論”學習動機理論強調外在動機的決定作用，“認知觀”學習動機理論強調內在動機的決定作用，雖然兩者表現出明顯的分歧和爭議，但是兩者在解決學習動機和學習心理問題過程中都具有一定的合理性，兩者之間可以形成互補效應，而且已有研究證明了外在動機和內在動機之間可以相互轉化和促進。因此，筆者將根據STEM教學本身的特點和要求，選取對STEM教學開展具有重要指導意義的誘因理論（Incentive Theory）、自我決定理論（Self-Determination Theory）與歸因理論（Attribution Theory）等三大理論進行論述，以期為STEM教學中的學習動機激發提供理論指導。

誘因理論強調外部刺激能夠引起學習動機，誘因能夠促進學習行為。在STEM課堂中，情境是重要的誘因，教師可通過創設情境來引導學生觀察、探究，發現情境中的新知與自我認知的沖突之處，從而引發學生的認知需求，繼而按照教學步驟解決認知沖突。例如，金春平（2011）認為誘因是影響小學生數學學習的重要因素，并提出通過培養興趣、意識與責任感等方式來合理運用誘因。張新明等（2016）通過梳理動機現狀，提出了由誘因、需求和中介組成的學習動機“三維因素”影響模型，并通過實證研究對其有效性進行了驗證。

自我決定理論認為人的自我決定能夠靈活地控制自己和環境之間的相互作用，同時也強調社會環境對人的潛能發揮具有重要影響。該理論突出強調了個體與社會環境之間互動的重要作用，認為個體獲得發展應滿足三種心理需求，即自主（Autonomy）、能力（Competence）和關聯性（Relatedness）。其中，自主是指通過個體知識建構將習得知識與自我認知進行整合的過程;能力是指完成一項任務所需具備的綜合素質，能力的不同將會直接影響學習的效果;關聯性是指學習者與他人共同探究知識時建立的聯結。三種心理需求滿足的過程，同樣也是以認知和建構主義為基礎進行的知識同化與順應的過程。例如，有研究者基于自我決定理論探究了網絡學習投入對于學習質量的影響，結果發現，自我決定動機和元認知調節策略在認識信念和網絡學習投入的關系中起完全中介作用，但不同動機類型的作用存在差異;另外，自主性動機對網絡學習投入有顯著的正向預測作用（周琰，2018）。還有研究者探索了自我決定、感知有用性、感知易用性、學習效果四個因素之間的關系，結果發現，學習者的自我決定對學習效果無顯著影響，但是當自我決定與技術接受、學習效果被納入同一模型后，自我決定會削減感知有用性與學習效果之間的正相關關系，因此智慧學習環境下應對學習者的內部學習動機和技術接受度給予更多的關注才能更好地提升學習者的學習效果（郭婉瑢等，2020）。在STEM教學中，自主和合作探究是主要的學習模式，因而特別需要學習者發揮個體的主觀能動性，在原有知識和技能的基礎上，不斷與STEM環境中的工具、對象、其他學習者及教師進行關聯互動，從而達到體驗探究活動、完成活動制品的目的。

由美國社會心理學家弗里茨·海德（Fritz Heider）提出的歸因理論，旨在探索人們進行歸因的前提、方式和過程，以及導致人們將某一特定時間或行為結果歸屬于某種特定原因的影響因素（張愛卿，2003）。早期的歸因理論僅從個人或外部環境角度出發，探究歸因的過程，而忽略了對歸因后果的研究。Bernard Weiner嘗試將歸因與動機相結合從而形成了動機歸因理論，對歸因產生的后果進行了分析與評價，由此拓展了歸因理論的研究范圍（Weiner，2000）。在實踐應用中，有研究者以歸因理論為指導，使用不同的歸因方式制定了新手型、熟手型和專家型教師的專業發展路徑（張成莉，2016）。還有研究者基于歸因理論為大學生建立了正確的職業挫折歸因模式，以期培養大學生的職業韌性（徐睿等，2019）。在STEM教學中，通常采用諸如測驗、訪談、組內互評和反思日志等評價方式幫助教師與學生進行歸因（江豐光等，2017），既關注學科知識，又關注學生在真實或模擬場景下的學習表現。

從上述分析可以看出，學習動機相關理論發展至今，雖然形成了“機械論”和“認知觀”兩大主要流派，但其在解釋學習過程和學習心理方面都具有一定的合理性，而且可以形成互補效應。筆者通過對誘因理論、自我決定理論和歸因理論的闡述，旨在為STEM教學中的情境創設、知識建構與評價反思提供動機理論支持，更好地促進STEM教學。

3.動機層次模型

早期的動機研究多從實驗和心理測量的角度進行，將動機視為穩定的人格特質，較少關注環境與情境對學習的影響。隨著學習環境設計理論的發展和教學實踐方法的創新，學習的情境性、主動性和社會性開始受到重視，研究者逐步開始探索學生所處的背景因素對學習動機的影響（范春林等，2007）。在STEM教學中，由豐富的資源、工具、策略與人（教師和學習者）構筑的學習環境，為學習者學習動機激發提供了豐富的背景因素。Vallerand提出的動機層次模型（The Hierarchical Model of Intrinsic and Extrinsic Motivation）（Vallerand，1997）（見圖1）為STEM教學中的學習動機層次劃分、教學活動設計、動機激發與轉化提供了理論框架支撐。

該動機層次模型提出5個基本假設：一是一個完整的動機分析過程包括內在動機、外在動機和無動機①三個結構要素;二是內在動機、外在動機和無動機普遍存在于全局（Global）、語境（Contextual）和情境（Situational）三個層面;三是動機是由社會因素和自上而下的動機效應決定的;四是在一個給定層次的動機和下一個更高層次的動機之間存在一種遞歸式的、自下而上的關系;五是動機會產生不同類型的結果。該模型不僅揭示出人的動機的復雜性，而且指出這種復雜性是由人際因素和社會因素共同影響而造成的。因此我們不能僅僅對其進行描述，還要對其進行類型和層次劃分。厘清不同層次的動機之間的作用機制及其所產生的結果，有助于我們更好地將該模型應用于實踐中。

從動機層次模型中可以看出，不同層次的動機之間體現出如下四個方面的作用關系。首先，動機是由三個層次的社會因素共同作用的結果，情境因素可以影響情境動機，語境因素可以影響語境動機，全局因素可以影響全局動機。其次，社會因素對動機的影響通過三個層次上的能力感知（與環境有效互動）、自主性（自由選擇自己的行動過程）、以及相關性（與重要他人有聯系的感知）來調節。再次，動機的決定效應體現在上一層次的動機對下一層次動機的自上而下的影響，因而全局動機會影響語境動機，語境動機會影響情境動機，但除了特定情況外全局動機不會直接影響情境動機。最后，動機的決定因素還體現在獨特性效應上，如以特定休閑活動的情境動機為例，它主要受到一個人對休閑活動的語境動機和特定休閑活動進行時的情境因素的共同影響。

該模型還指出，動機產生的不同類型的結果可以細分為三點：一是動機產生的結果在本質上既可以是認知的，也可以是情感的和行為的。二是不同的動機以不同的方式影響結果，如更積極的結果是由內在動機產生的，而最消極的結果是由某些類型的外在動機和無動機產生的，因此我們需要以一種自我決定的方式進行激勵。三是動機產生的結果普遍存在于全局、語境和情境三個層次上。

從上述對動機層次模型的解析可知，該模型提出的對動機的三種分層方式，為多視角應用動機理論提供了學理支持。只有將學習動機進行準確分層，并逐層討論動機的影響因素與轉化關系，才能充分激發學習動機，增強學習效果。在對該模型的應用方面，Gillet等人（2019）運用動機層次模型分析了大學生需求滿足的成長軌跡，結果發現不同需求滿足軌跡的學生其情感、認知與行為能力并不相同。Vasconcellos等人（2020）運用該模型中的動機分層原理對體育教學進行系統回顧與元分析，探究了多種動機對于教學效果的影響。同樣，動機層次模型也為研究者探討提升STEM教學中的學習動機提供了新視角。若將STEM教學與該模型進行融合，則可能促進學習動機在不同層次間的橫向推進與縱向轉化。首先，STEM教學注重為學生創設情境，注重培養學生在實驗環境中自主探究建構知識，該模型將語境與情境分層，有助于討論當前創設的學習情境是否能增強學生的沉浸效果。其次，該模型強調三種動機之間的遞歸關系，認為反復刺激情境動機可以激發和增強語境動機，最終有助于提升全局動機，為培養學生STEM素養提供了新思路。最后，該模型中強調的自主、能力與關聯性等調節要素，也為激發學生STEM學習動機提供了教學干預策略指導。

三、面向STEM教學過程的學習動機序列模型

筆者在前人研究的基礎上，通過歸納演繹的方式來構建面向STEM教學過程的學習動機序列模型。具體而言，筆者基于STEM教學過程模式，在誘因理論、自我決定理論和歸因理論的指導下，對STEM教學過程與動機層次模型進行整合與改進，形成如圖2所示的面向STEM教學過程的學習動機序列模型。

從圖2可知，該模型以STEM教學過程為軸線，將STEM教學過程劃分為教學目標/結果、教學活動、教學干預/策略三層結構;每一層圍繞STEM教學的要求和特色進行要素凝練并確定要素之間的聯系;STEM教學過程三層結構最終指向激發和維持學習者的STEM學習動機這一核心。具體闡述如下：

STEM教學目標/結果層凝練為探究、建構、生成、內化四個核心要素，并構成遞進關系，以此作為STEM教學設計與評價的依據。STEM教學活動層凝練為創設情境、自主探究、合作探究、總結歸納、遷移應用、評價反思6個核心要素，并構成遞進關系，以此為STEM教學活動設計和實施提供框架支持。STEM教學干預/策略層凝練為誘因、自主、關聯、能力、歸因5個核心要素，并構成遞進關系，以此為STEM教學實施提供策略支持。STEM學習動機層凝練為情境動機、語境動機和全局動機三個核心要素，并形成雙向循環遞歸關系，以此為STEM教學目標/結果層、STEM教學活動層、STEM教學干預/策略層提供靶向引導。

縱向上看，在以“探究”為目標的環節，教師通過創設STEM教學情境來激發情境動機，引導學習者進入STEM教學現場，通過引入新知來刺激學生原本認知中與之匹配或沖突的內容（趙呈領等，2018），由此通過情境誘因來激發學習者的探究興趣。在創設情境時需要注意目標、策略、時空以及參與人員的多要素融合與協同，堅持以學生為主體的理念，充分調動教師與學生的參與積極性，增強學生在STEM情境中的沉浸感（田陽等，2020）。

在以“建構”為目標的環節，教師通過創設STEM學習活動來激發語境動機，讓學習者采用自主和合作探究的方式進行知識建構。在此過程中，教師一方面要充分利用STEM學習活動的語境來激發學習者的學習興趣和自主性，另一方面要充分挖掘STEM學習活動所提供的語境線索來為學習者自主和合作探究提供支架策略。另外，在促進小組合作學習過程中，還需要根據學習者的認知結構、認知能力與認知風格等因素，按照異質互補原則建立小組合作探究機制（高茜，2021），并使用豐富的實驗教具進行輔助，以促進人際與實驗環境下學習動機的充分激發。

在以“生成”為目標的環節，教師通過創設STEM學習活動來激發全局動機和語境動機，引導學習者對上一階段建構的知識進行總結歸納和遷移應用。有學者指出，在完成知識總結歸納后，教師應通過創設新的問題情境，幫助學生完成認知在不同情境下的遷移，實現知識含義與應用范圍兩個方面的認知重構（劉儒德，2001）。因此，在該環節，教師要特別重視學習者的已有能力，通過相應的干預策略引導學習者結合語境動機對知識進行總結歸納，同時結合全局動機對知識進行遷移應用。學習者在對STEM教學內容和知識不斷進行建構和解構的過程中，逐步實現知識的生成。

在以“內化”為目標的環節中，教師通過設計STEM教學活動來激發全局動機和情境動機，引導學習者開展評價反思，并通過檢測、自我報告和反思日志等方式，對知識教學和學習的效果進行歸因分析，以便教師和學習者能夠從中汲取經驗和教訓。學習者在自我歸因和教師歸因的雙重助推下，逐步實現知識的真正內化。

綜上分析，整體來看，STEM教學目標/結果、教學活動、教學干預/策略三層結構中各核心要素之間存在逐層遞進關系，構成了每一層次上的序列結構。這三層結構最終指向了STEM學習動機層。縱向來看，圍繞情境動機、語境動機和全局動機的激發，大致形成了以“探究”“建構”“生成”“內化”為目標的STEM教學環節，每一環節通過設計相應的教學活動來激發相應層次和相應類型的動機，并通過相應的調節策略來支持和推進STEM教學活動的實施。需要說明的是，學者Vallerand提出的動機層次模型中三個層次的動機并不是嚴格地按照先后順序分布在不同的教學環節中。動機層次模型只是表明了存在三個層次的動機，且不同層次的動機之間存在遞歸關系。因此，筆者提出的模型中，在STEM教學的不同環節，三種動機可能同時存在，但在不同環節卻有相對突出的一種或兩種動機類型。例如，在“探究”階段強調情境動機，在“建構”階段強調語境動機;而在“生成”階段同時強調語境動機和全局動機，在“內化”階段同時強調全局動機和情境動機。

四、基于學習動機序列模型的STEM教學案例分析

面向STEM教學過程的學習動機序列模型既關照了STEM教學過程，也強調了學習動機的層次序列。STEM教學過程包括教學目標/結果、教學活動、教學干預/策略三層結構，每一層都圍繞其核心要素構成了先后序列關系，層與層之間也形成了遞進或遞歸關系，由此構成了邏輯自洽的理論模型。為了更好地闡述該模型，使之能夠在STEM教學實踐中發揮效用，筆者將以澳門濠江中學設計的STEM教學項目“太陽能家居水培種植箱的設計與應用”為例②，對其STEM教學內容和學習動機類型進行深入分析，以期為面向STEM教學過程的學習動機序列模型的落地應用提供分析路徑。

1.STEM教學案例內容分析

該STEM課程以水培種植技術為背景，面向初中三年級學生，讓學生探究營養液配制方案、了解太陽能家居水培種植箱的物理結構、設計及制作太陽能板支架、美化水培箱與校園等活動，通過記錄、觀察和實驗等過程促進跨學科知識整合，提升學生的STEM素養。面向STEM教學過程的學習動機序列模型指導下的“太陽能家居水培種植箱的設計與應用”教學分析如表1所示。

首先，教師通過讓學生觀看水栽培技術視頻、帶領學生前往珠海水培基地考察的方式進行情境創設，引導學生將要探究的知識與實地場景建立聯結，激發情境動機。觀看視頻與實地參觀的導入方式能夠讓學生充分沉浸在知識探究的過程中進行科學觀察，由此引出“家居水培”的概念，引發學生的探究意識。

其次，教師基于情境鋪墊提出制作營養液、水培箱、太陽能板支架，以及美化水培箱與校園等探究問題，通過讓學生在不同的學習活動中尋找線索和人際交互來進行探索和思考，由此實現學生個體對知識的自主建構。與此同時，讓學生通過自主收集與整理材料、設計實驗等來初步建立問題解決方案，然后依據該方案與小組成員進行討論與修改，并在實驗論證過程中不斷完善，由此推進小組合作知識建構。

再次，充分利用學生已經習得的知識，結合語境動機讓學生進行學習成果展示與總結分享，不斷完善知識結構。同時引導學生比較家居水培與真正水栽培技術的差異并建立兩者之間的聯系，促進學生將實驗場景中習得的知識和技能向實際場景遷移應用。

最后，教師和學生通過對STEM活動的完成情況進行評估，從中總結經驗和發現不足，為改進教學和學習提供指導，不斷實現知識內化。具體表現為，從實踐能力、基礎知識和任務完成情況三個角度進行組內學習評估，并運用P-M-I-Q（Plus-Minus-Interest-Questions）反思表對已經學懂的、還未學懂的、想繼續關注的以及還存在疑問的知識進行自我反思。通過分析反思表發現，學生不僅學會了配置溶液、使用實驗儀器與操作計算機等技能，而且還提出了“太陽能板是否具有可替代性”以及“植物生長情況是否會影響味道”等問題，這表明學生積極投入到問題探究過程，激發了情境動機、語境動機和全局動機，不斷提升了創造性思維能力，增強了學生的STEM素養。

2.STEM教學案例動機分析

筆者將以面向STEM教學過程的學習動機序列模型為依據，主要從情境、語境和全局三個層次來分析STEM教學案例中的學習者學習動機情況。

（1）情境動機分析

學習情境以環境為載體，當學習環境不同時，情境體驗感也會發生變化。教學過程中創建的學習情境一定要具有可被塑造的特征，即能夠依據教學活動的改變進行輔助調整（田陽等，2020）。STEM教學情境有助于激發學習者的情境動機，但在激發學生學習興趣的同時也要引導教學活動的有效進行。在該案例中，水栽培技術視頻與珠海水培基地為教學開展營造了真實的學習情境，學生在觀察育苗、移苗、定植、采收的過程中，以及在技術人員的講解和學生互動的過程中，能夠充分激發學生的情境動機，增強學習興趣與探究意識。而在評價反思活動環節，教師提供的多角度評估方式與P-M-I-Q反思表同樣也為學生創設了具體真實的情境，有助于充分激發學生的情境動機，進而完成知識的內化。

（2）語境動機分析

語境因素是指在學習過程中，教學環境中的物（如資源、工具等）和人（如教師、學生、助教等）為學生探究學習特定知識內容所提供的語境和線索。學生在探究和建構知識過程中，需要一步步地獲得適當的、小步調的線索，進而發現解決問題的模式。而在線索不斷被發現的過程中，學生的語境動機會得到充分激發。在該案例中，學生先以網絡為獲得線索的工具，進行資料收集與整理;后與小組同伴以實驗教具為獲得線索的工具，反復進行實驗論證;還通過與教師及同伴的交流而獲得將所學知識遷移應用于新情境的線索。

（3）全局動機分析

全局動機相對穩定，體現為學習者看待事物和處理問題的一般態度。但是全局動機同樣受到情境和語境的影響。當學習者在特定的情境中完成探究活動，并在情境中線索和語境的引導下建構和生成新的知識并將其內化到自己的知識結構后，其全局動機也會隨之發生變化。在該案例中，學生通過對比家居水培與水栽培技術的差異，建立兩者之間的聯系，促進了其將實驗習得知識向真實場景的遷移應用，由此就能激發學生的全局動機。在進行多維度學習評估與制作P-M-I-Q反思表的過程中，學生對學習效果進行總結評價，分析學習中的經驗與不足，不斷實現知識的內化，由此亦能激發全局動機。

整體來看，在“太陽能家居水培種植箱的設計與應用”教學過程中，每一教學環節都圍繞不同的教學目標，通過設置不同的教學活動，使用不同的教學干預策略進行教學實施，從不同層面激發了學習者的學習動機。而不同層次的學習動機之間也通過不同的教學環節實現了聯結，由此構成情境動機、語境動機、全局動機間的雙向遞歸關系。在STEM教學中，通過對不同層次學習動機的不斷刺激，有助于培養學生的創造性思維，提升STEM素養。

五、研究總結

STEM教育已成為當前世界各國推動教育系統變革的重要抓手，推進STEM教育有助于有效培養具有國際競爭力的創新型人才。我國當前的STEM教育面臨較好的發展機遇，但是在STEM教學中仍存在學生學習動機不足等問題，從而導致學生缺乏學習興趣、課堂知識留存率低。學習動機是促進學生自主學習的內生力量，也是影響學生學習效果的重要因素之一。基于此，筆者在對STEM教學過程模式、學習動機相關理論以及動機層次模型等進行綜述的基礎上，構建了面向STEM教學過程的學習動機序列模型。該模型分為教學目標/結果層、教學活動層、教學干預/策略層三層，通過每層內部的橫向推進以及層與層之間的縱向轉化，最終指向STEM學習動機核心層。該模型從情境、語境和全局三個層次劃分了學習動機，并指出在不同的教學環節中通過不同的教學活動設計可以激發不同類型的學習動機，且情境、語境和全局動機之間存在雙向循環遞歸關系。若長期施以正向刺激，則可以促進學生內在品格的形成。該模型為解決當前STEM學習動機不足的現狀以及培養學生STEM素養提供了新思路。但本研究當前只對單個優秀STEM教學案例進行了系統分析，今后還需要通過更多實踐研究進一步驗證該模型的有效性。

注釋：

① 該詞對應的英文單詞是“amotivation”，意指內在或外在動機的相對缺失，此處譯為“無動機”，原文對應的英文為“the relative absence of motivation， intrinsic or extrinsic”。

② 該案例為澳門濠江中學設計，在2019年中小學優秀STEM教學案例評選活動中被評為“一等獎”。該課件的鏈接詳見https：//wenku.baidu.com/view/c076357177a20029bd64783

e0912a21615797fcb.html，訪問時間為2020年11月18日。

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收稿日期 2020-11-20責任編輯 劉選

Abstract： At present， there are many problems in STEM teaching in our country， such as the simple and rough curriculum design， the lack of teaching support， and the inability to satisfy students to complete the inquiry process. The core reason for these problems is that the STEM instructional design process did not fully consider how to stimulate learners learning motivation. STEM teaching emphasizes “learning by doing” learning method which is independent， cooperative and inquiring and attaches importance to the characteristics of interdiscipline， context， experience and participation. It helps to stimulate learners learning motivation at multiple levels， thereby enhancing the effect of STEM teaching. Based on the support of the STEM teaching process model， theories about learning motivation and hierarchy model of motivation， the learning motivation sequence model for the STEM teaching process is constructed through induction and deduction， including three layers， the teaching goals and results layer， the teaching activity layer， and the teaching intervention and strategy layer. And through the horizontal advancement of the core elements of each layer and the vertical transformation between layers， it ultimately stimulates the motivation of STEM learning. The characteristics of the model are reflected in the classification of learning motivation from three levels of situation， context and global situation. Theses different types of learning motivation can be stimulated by different teaching activities in each teaching link， and there is a two-way recursive relationship between the situational， contextual and global motivations. The case analysis results show that the model helps instruct teachers to better stimulate learners multi-layered learning motivation in STEM teaching.

Keywords： STEM; Learning Motivation; Hierarchy Model of Motivation; Case Analysis