STEM教育的基本方式与过程（二）

向世清，博士，中国科学院上海光学精密机械研究所研究员。长期从事激光物理与工程技术的前沿研发，是参与产业经济战略与决策咨询、基础教育改革咨询、科技创新中心发展战略设计等多领域战略专家，也是上海市最为活跃的科技创新教育专家之一。

（2）STEM教学法的过程在这里描述为“九步”。这是一种人为的划分法，也可以说是我建议的划分法。这样的划分十分必要。虽然在实际的学习中任何一个研究性学习和探究活动内部并不存在这样的一种步骤划分界线，但是在学生心中建立起这些步骤，毫无疑问会给他们的学习带来极大的帮助。这是因为，对整个研究性学习和探究过程进行适度划分，既是对过程的基本实现确保有效推进的关键，又是对过程的准确和规范实现管理的基础。而且，因为这些划分，学生的一个STEM项目的全部学习过程就会更加清晰地演变为一个类似“带有某种规范但又并不是完全严格苛刻的轨道”的流程，就可以使他们更准确地理解过程的逻辑和要求，从而对全过程的发展方向、演变逻辑和递进顺序有清晰的掌握。此外，这种划分还更利于他们将过程再细分为一个个小型任务单元，总体上使全部任务通过分解而变得相对简单和容易，并在按照各个任务单元渐次地实现总体任务的推进和达成的同时，对各个任务单元可以逐个地更多深化理解和体会，然后还可能在此基础上实现全过程的再思考和再组配。最后，从可行性角度看，按照此种步骤过程，学生也可以更好地提前做好计划、设计方案并前瞻预判可能会发生的各种问题。总之，阶段的划分使得学生可以将解决问题的方法论的所有核心内容化为一种实际的操作性技法，使学生的学习可以更多自主化，依靠自己即可完成后续的不断推进（很多时候，能够划分出步骤，就已经表明设计计划和方案可以算完成一大半了）。

其实，这就是在教给学生一种过程方法论。任何一个学生在类似这样的过程中有了这种方法论意识，今后就可以将其迁移至其他的研究与探究过程中，从而变得真正算是“学会了”。这才是方法论的价值，这也才是学习中乃至学习本身最为重要的。

那么九步的每一步具有什么样的意义和要求呢？

第一步：选定主题或问题。这一步具有非常关键的意义（所以这里会多花一些篇幅予以阐述），因为任何一个学习者首先需要明确他在已有的学习基础上继续下一步的学习目的。这第一步实际上是在当时当下选择学什么。客观上，对学什么而言，存在着有意学习和无意学习，一个学习者在前行迈向未知世界的时候，对于其前面的道路上将会遇到什么样的或者想学什么样的学习内容，并将其表征为当前的“主题”或“问题”，既可能是有意识选定的，又可能是随机遇上的或者随心所至的（所以，选定主题有时是刻意的，有时是随机的。刻意和随意可以适当考虑兼有，但大多数情况下还是刻意更好，或者通过一定的过程将随意上升为刻意，让刻意中包含随意。当然，学生自身可能做不到刻意，那太正常了。笑）。人的终身学习由一个人自身从小到大的时间演变性学习片段所连续组成，每一个前面的学习片段都影响着后续紧跟的学习片段并对未来片段的选择作出方向性影响（如果很顺利的话，这种影响会造就顺利的正向积累;如果有时不顺利，则会形成过程的反复和折向，虽然有着其他方面的好处，比如增加横向的拓展性与锻炼抗挫折的积极性，但总体上会对知识的学习连贯性造成一定的负面影响。特别的不顺利还会导致学习信心的破坏与动力的暂时影响，并在后续的学习中留下多方面的阴影）。所以必须强调，选定不同的主题或問题既具有对终身学习全过程的极大影响，也很现实地决定了学生当前学习的好奇心与兴趣是否可以得到好的满足，从而决定了其学习动力的强弱和实际学习过程的心态情绪及坚韧程度。

“万事开头难”，选定主题是一个极为重要的决策环节。那么，究竟是让学生自己选题还是由教师帮助完成呢？这不能一概而论，有时需让学生，有时则又必须具有教师的介入（我个人认为大多数时候教师必须介入指导）。这一点上，可以从学生和教师两方面看。

对于学生而言，很多时候是依照其自身当下的学习递进需求和兴趣发展关注，加上少量的机会机遇决定当下的选择的。特别是有这样一种情况，即：前面他正在学习什么，会对他接下来学习什么形成直接的决定要求，从而形成学习的连贯性，直到他认为或被告知他已经将某一方面的知识暂时学完了（这一点，可以由教育学上的建构主义教学理论和当前已经兴起的联通主义教学理论合起来进行解释。依据建构主义理论，他会主要根据已有的知识自动——顺理成章地、水到渠成地——建构形成接下来要学习建构的知识。就像砌墙，下一块砖头用什么样的最好，是由已有砌成的墙的形状等要求所决定的。而依据联通主义理论，当前如果他同时有很多下一步想要学习的知识要求，学哪一方面此时都可以时，又恰好遇到的偶然机会提供了某一方面的学习可能，正好匹配上其中的某一方面时，他便会依照机会的可能，变向所匹配的学习内容。联通主义教学理论说的就是因为各种信息的联通提供给学生选择机会，让学生可以关注到新的学习机会与要求，所导致的一定程度的辅助性学习选择。所以最终的选择是由已有的知识基础和遭遇的下一步感兴趣的学习内容共同决定的）。但是，一个学生自身所进行的这样的选择往往只能提供学习的方向，对一般方式的学习是适合的、可行的，对形成STEM方式的学习却是不够的。为了确定一个STEM选题，还需要考虑更多的方面，而这些方面对于一个还处于学习阶段的学生而言，一般是超出了他可能具有的决策考虑能力的。那么，教师在这里提供很好的指导性帮助就很务实和必要。

对于教师而言，在帮助学生选题时，其更多地属于对STEM项目的框架进行设计的范畴（当然是为学生而设计的，而不是为自己或纯粹为了完成教学任务）。在这里，教师不仅要依据学生的知识建构和兴趣发展等需求考虑，更要从当前的STEM项目的题目大小、知识范畴、技能包容、实践可能、探究空间、学习效率、拓展走向等方面，给予学生朝向高效目标和高效过程的原则性和引导性辅助。

一个好的STEM项目选题，必须具有以下几点特征。

（i）选题本身是一个问题。如果不是问题，则不值得探究和研究。尤其是，这个问题最好是现实生活中的真实问题，否则容易陷入纸上谈兵的漩涡。STEM崇尚解决真实的问题。

（ii）选题必须具有一定的知识范畴界限，即既可以容纳有一定的知识包集，又不至于给出在此项目中需要学会过多知识的要求。

（iii）该知识包集必须依据某个主题而集合，最好是一个概念专题（在美国的科学教育中称之为“大概念”，后续我们将更多介绍），且具有一定的挑战性学习难度。如果包集的知识容纳空间太小，概念过于简单，很容易就实现掌握，缺乏对学生当前学习的挑战性（挑战也不能过高，这里遵循“多跳一跳够得着”的原则），则会形成学生的动力缺乏，然后就会让学习索然无味，那就完全不是STEM的风格。

（iv）该知识包集必须是跨学科性的，或者反过来依据真实的事物现象或事件所对应的概念中可能包括的各个学科的知识而存在，而不是刻意将其限制在某个学科（如果特殊地为了实现某个单学科概念的教学而采用STEM教学式，也是可以只界定在单学科内的，但是最终可能会失去STEM中自然解决问题的知识拓展优势）。

（v）必须使得学习过程中可以设计融入实践性和探究性环节，而且这种环节居于更为重要和主要的地位，没有这种环节就会失去STEM教学法的本义。其中可以适用和锻炼学生什么样的和哪些技能，更需要仔细考虑。一般地，一个简单的不值得探究和实验的问题是不可能提供这样的技能锻炼空间的。

（vi）有利于更好地促进深度学习和拓展探究。这里说的是学生不仅可以将需要学习的知识以多种方式学深学透，而且可从现有的知识范畴，顺着自身的拓展兴趣走向关联到具有自身个性化特点的知识内容，更好实现学习的个性化，并延展出每一个学习者不同的拓展可能和发展走向。