STEM项目与活动课程教学模式的比较研究

2018-04-27郭小娜倪小敏

中小学教师培训 2018年5期

郭小娜，倪小敏

（温州大学教师教育学院，浙江温州 325035）

随着经济全球化的发展，各国之间的竞争愈加激烈，人们越来越意识到科技创新、人才培养的重要性。1986年，美国国家科学基金会（NSF）发表了《科学、数学和工程本科生教育》报告，该报告首次明确提出要“加强大学教育并追求卓越，以使美国下一代成为世界科学和技术领导者”[1]。STEM教育就在美国大学里开展起来，这被视作是STEM教育的开端（最初的英文缩写为SME&T）。目前，美国的STEM教育已经渗透到中小学阶段，甚至幼儿园活动，其他国家也纷纷效仿美国的STEM教育，进行其课程改革。我国于2017年6月发布了《中国STEM教育白皮书》，全面启动STEM教育的研究和实践探索。从STEM教育形态来看，其与我国“知识中心”的传统教育有着很大区别，而与杜威的“儿童中心——发展思维”有着某种内在联系。本文尝试从教学模式的角度对STEM项目教学与杜威活动教学进行比较分析，以便深入了解STEM教育的本质特征，为中小学教师开发、实施STEM项目提供一些参考。

一、STEM项目教学模式的历史追溯

何谓“教学模式”？教学模式实质上是“在一定教学思想或教学理论指导下建立起来的较为稳定的教学活动结构框架和活动程序”[2]。也就是说，教学思想决定了教学模式，并成为区分教学模式的分界线，从这一定义出发，自学校教育诞生以来，教学模式的发展大致经历了三个阶段：

1.17世纪至19世纪末，以“教”为主的传统教学模式主宰课堂教学。自17世纪夸美纽斯创造了班级授课制，学校成为“泛智工厂”，让更多儿童接受知识教育是学校教育的目标。19世纪赫尔巴特《普通教育学纲要》出版，在教育史上具有里程碑意义，他不仅系统阐述教育目的、原则，也提出了行之有效的高效率传递知识的教学模式，即明了、联想、系统、方法“四步教学法”，后经他的学生改进，成为“教学五步法”，在世界各国广为流传。[3]但这种高效的教学模式是一种知识传授为主的教学，其弊端是禁锢了学生思维的发展，不利于学生潜能的充分发展。

2.20世纪初，杜威领导的进步主义运动，试图以发展思维的教学模式，去取代传统的知识教学模式，提出了“思维五步法”，即情境、问题、假设、推论和检验五个环节。他主张以儿童为中心，以学生直接经验的获取为主，把学校教学重点放在学生的“思维发展”上。为了把自己的思想理论应用到实践之中，他创办了杜威学校，历经八年，最后虽以失败告终，却为人类教育事业留下了“儿童中心”这一宝贵的教育思想遗产。[4]后来，克伯屈对杜威的教育思想进行深入研究，提出了设计教学法，将教学步骤分为决定目的、制定计划、实施计划和评判结果，并把“有目的的活动”作为教育过程的核心，使“学”为主的教学模式更加具有目的性，利于学生系统知识的获取。[5]

3.随着科学技术的迅速发展，教育也面临着巨大的挑战。20世纪50年代，逐渐形成了“教”与“学”两者相结合的教学模式，既重视知识的系统性，又重视学生学习的自主性。例如，布鲁纳的“发现学习”教学模式，是一种让学习者自己发现教材的结构、结论和规律的教学模式，突出了现代教学的特点，将“知识学习”与“思维发展”紧密地结合。其操作程序为：“创设问题情境—利用教材做出假设—检验假设—做出结论”。[6]但“发现学习”的教学模式在实践中也很难推广，只是一种理想的教学模式。

后来，随着苏联第一颗人造卫星的成功发射，美国深刻地认识到科技创新、人才培养是国家竞争力的核心要素，通过发展教育来加强科学、技术和工程领域的创造力，并提出了STEM项目教学模式，以项目、问题为基础，在项目完成过程中，既锻炼了学生动手动脑的能力，也凸显了跨学科之间的知识联系。STEM项目教学模式取得了令人意想不到的成功。

二、STEM项目教学模式与活动课程教学模式的比较

为了深入了解STEM项目教学模式的教学流程和本质特征，下面分别选取活动课程和STEM课程一个具体案例进行分析比较，这两个案例均为美国小学阶段的教学内容。

（一）活动课程的教学模式

为了将“思维五步”具体地呈现给读者，本文选取《杜威学校》的“哥伦布的研究”一课，对活动课程的教学模式进行深入分析。杜威认为，教学法的要素和思维的要素是相同的，教学过程具体分成以下五个步骤：（1）学生要有一个真实的、经验的情境——要有一个对活动本身产生兴趣的连续的活动；（2）这个情境内部产生了一个真实的问题，作为思维的刺激物；（3）要占有知识资料，从事必要的观察对付这个问题；（4）他必须负责一步一步地展开他所想出的解决问题的办法；（5）他要有机会，通过应用来检验他的想法，使这些思想意义明确，并且让他自己去发现题目是否有效。[7]简称为情境、问题、假设、推论和检验五个环节。“哥伦布的研究”整个教学过程简化如表1。

（二）STEM项目的教学模式

美国STEM项目教学模式已日臻成熟，大致包括10个步骤：教师介绍、目标、联系、明确的结果、所用材料、投入、探索、解释、延伸和评价。[8]同样，在此选取其中一个有代表性的案例进行分析。这个STEM课程案例是以“估算太阳系的大小”为项目主题，以小学五年级的学生为学习对象，进行2到3天的STEM项目学习。课程教学步骤分析见表2。

（三）活动课程与STEM项目教学活动框架的比较

活动课程主要围绕着一个主题活动进行，其教学活动框架如图1所示，而STEM教学主要将科学问题以项目学习的形式展开，其教学活动框架如图2所示。将两者教学活动框架示意图放在一起，可以看出：活动课程的教学程序比较简略，而STEM项目教学步骤更加具体、细化。并且STEM项目教学步骤继承了活动教学程序中的情境、问题、解决问题等环节，并对一些环节进行了细化，比如，解决问题环节，活动课程中分为提出假设、进行推论两个步骤，而STEM项目教学分解为搜集所用材料、投入、探索、解释疑难等多个步骤；此外，还增加了教学目标、学科联系、明确结果、延伸知识以及作品展示、评价评估等步骤，这些细化或增加的环节加强了知识教学，同时为教师实施STEM项目教学提供了清晰的教学指南。

表1 “哥伦布的研究”的教学步骤

表2 “估算太阳系的大小”的教学步骤

三、STEM项目教学模式与活动课程教学模式的共同特征与不同之处

（一）共同特征

1.以创新思维的培养为最终目的

图1 活动课程教学活动框架

杜威十分注重儿童思维能力的培养，在他看来，真正的学习必须调动一切官能（如眼、耳、手等）去获得经验，而思维就是有意义的经验和方法。“哥伦布的研究”教学过程中，教师让学生思考他们在航行中将会遇到的困难、问题，养成将不利条件转变为有利条件的思维方式。儿童在问题假设过程中，预测可能出现的结果，这就需要一点创造性——从已知跃进到未知，从旧的跃进到新的，从而有助于儿童创造性思维的发展。[9]STEM项目学习要求学生有批判性的思维并且善于分析，强化高阶的思维技能。[10]“估算太阳系的大小”项目学习过程中，学生不是被动地、强迫性地接受知识，而是根据教师提出的问题情境和模糊任务，自己动手动脑以解决各种问题，进而绘画出自己心目中的太阳系模型；并通过新旧模型的比较，思考改进模型，从而锻炼了学生分析问题、解决问题的能力，有助于他们批判性思维的培养。这两种教学模式都注重让学生自己在问题情境中产生疑惑，主动查阅资料、思考解决方案、解决问题、验证；都引导学生主动思考问题，从而培养他们的创新思维能力。

2.以“做中学”为课堂教学的主要形式

杜威对传统的学校教育进行批判，并提出了“做中学”的教育理念。他认为：“人们最初的知识和最牢固地保持的知识，是关于怎样做的知识；人们应该认识到，自然的发展进程总是包含着从做中学的那些情境开始。”[11]“哥伦布的研究”这一活动课程，采用排演哥伦布生平剧本形式，让学生在“做中学”“玩中学”，并鼓励他们自己动手去制作服装、设置场景、角色分配等。同样，如今的STEM课程也强调“做中学”，以活动、项目和问题解决为基础，为学生提供了一种动手做的课堂体验。[12]“估算太阳系的大小”教学过程中，学生在应用所学到的数学和科学等知识来绘制太阳系模型时，他们自己创造、设计、建构、发现、合作并改善自己的模型。通过“做中学”，学生既掌握了基本的数学、科学、技术和工程等学科知识，又锻炼了他们动手动脑、小组合作的能力。

图2 STEM项目教学活动框架

3.以真实情境为切入点

基于“学校即社会”教育思想，杜威所设置的活动课程结构是一个社会性的开放的结构。[13]活动课程的设计强调以儿童为中心，以儿童的生活情境为切入点，从而激发儿童的需要和兴趣。[14]“哥伦布的研究”教学过程中，教师通过亨利王子航行故事和哥伦布生平故事，并且以生活中的渔夫出海捕鱼故事来引导描绘所学课程的情境。在这种情境中，学生的学习动机是内在的，而不需要其他外在因素的影响，从而充分激起了他们学习的好奇心和求知欲。STEM课程也强调学校教育应与社会生活紧密相连，主张以学生为中心，通过项目制作方式，让学生综合运用跨学科知识解决真实情境问题。[15]“估算太阳系的大小”教学过程中，教师通过人类所生存的地球运转情境，吸引学生学习的兴趣，从而导入接下来的教学内容。

（二）不同之处

杜威领导的进步主义运动是以失败而告终的，活动课程的教学也因缺乏明确的教学目标、系统性的学科知识以及思维发展难以评价而广受批评。20世纪末出现的STEM项目教学模式在以下三个方面，可以说是对活动课程的教学模式进行的修正或超越。

1.STEM项目教学具有清晰的教学目标

STEM项目学习具有明确的教学目标，一方面要符合地方和国家的课程内容标准；另一方面，STEM项目学习是跨学科性的，必须包括每一学科的目标。[16]例如，在德克萨斯州，STEM项目学习课应当包括具体科目和年级对应的德克萨斯州基本知识和技能标准（TEKS）。[17]在活动课程中，杜威反对设置具体的教学目标，他坚持“教育无目的论”，在他看来，教育是没有目的所在的，除了发展儿童自身以外，它没有其他的外在目的。在“哥伦布的研究”教学过程中，教师并不强调具体的教学目标，主张以角色表演的方式进行，使学生直接获取一些探险经验，锻炼他们思考解决问题的能力。这使得教师的教学由于缺乏目标的引导，难以驾驭课堂，也难以对学生的学习结果进行客观的评价。

2.STEM项目教学兼顾思维发展和知识学习

在STEM项目教学活动框架中，增加学科联系、解释疑难以及延伸知识等环节，实质上加强了活动课程所忽略的知识教学。在发展学生思维的同时，加强了以问题为核心的跨学科知识的学习，吸收了布鲁纳“发现学习”教学模式中结合教材内容学习的环节。“估算太阳系的大小”的教学目标中，明确强调学生在动手绘制太阳系、锻炼他们思维的同时，要学会有关比例尺度的概念、模型概念以及换算比例知识等。在活动课程中，杜威十分强调儿童思维的发展，注重儿童切身经验的获取，并认为“思维就是有意识地努力去发现我们所做的事和所造成的结果之间的特定的联结，使两者连接起来”[18]，但是，他不重视学生知识的学习以及系统知识的获取。

3.STEM项目教学注重多元评价

STEM项目教学既注重团队评价，又注重个人学习效果的评价，并且采用多元评价的方式，包括形成性评价和终结性评价、自评和他评、前测和后测等。此外还设置了多种评价量规，如个人演示评价量规、口头演示评价量规和团队演示评价量规等。而活动课程主要以描述性评价为主，在活动完成之后，教师会在记录本上写下一段甚至几段评论，例如，“哥伦布的研究”活动结束后，老师在记录本上写道：“这个班甲乙两组的精神不同，甲组儿童个性坚定，具有斗争和批判精神；乙组儿童志趣相投，结果，他们比甲组进步快，成绩比较高……”[19]这种评价主要是针对一个组、一个团体的评价，而对单个儿童的评价很少。

四、结语

通过STEM项目与活动课程的教学模式比较，可以看出，STEM项目教学继承了活动课程中发展学生思维、做中学、让学生自主探索等先进教学理念，因而，在教学活动框架中保留了杜威“思维五步”中的一些核心步骤，比如，提供问题情境、确定疑难、解决问题等，尽管名称上有所不同。但是，值得注意的是，STEM项目教学模式增加了教学目标、学科联系、收集所用材料、解释疑难、延伸知识、评价等环节，可以说，还吸取了克伯屈设计教学法以及布鲁纳发现教学法的一些做法，弥补了活动课程教学的不足，也便于教师实施STEM项目教学，因而，又是对活动课程教学模式的超越。

参考文献：

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