STEM教育的应用范畴（十三）

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。

延续前一讲在深度学习中使用适当的探究和研究的阐述，这一讲，我们从准确实施和操作的角度，进一步讨论探究和研究在实际过程中如何更好地进行。经过长期的不断改进和完善研究，人类不仅在研究上已经形成了更为科学化和规范化的过程范式，对探究也已经达成相对规范的方式。那么，探究的规范性方式又是怎样的呢（这一讲对于教师实际多多采用探究性教学方式很是实在，大家不要觉得太简单而轻视哈）？

通常情况下，探究在学生遇到新知识学习或者新问题解决之时发生最为合适（学习一般都是学新的东西，这意味着探究应该时时发生、事事发生，且总是在发生着。探究实际上是人类学习的基本方式，应试教育让探究不再多发生，实在是有些违背规律）。因为此前学生没有碰到类似的知识或者问题，所以他一定是未知的，此时他肯定是茫然而好奇的，往往还带有强烈的跃跃欲试的激情，于是，他的出发便是从某种较为模糊的目标开始的，而且他开始也并不知道究竟用什么方法合适，只能模糊地设想一些方法和途径。所以，探究有着以模糊为始点进入学习新知识或者解决新问题过程的特征。模糊既是驱动，又是引领，更是乐趣。

较为模糊，主要是因为从学习者的角度说，他可能大致清楚自己想要去的方向和范畴，比如说想弄明白某样事情，或是解决某个问题，或是解释某个现象，或是完善某个主题，或是达成某种目标等，但是这个时候，关键是他还不是太知道究竟应该怎样，还不可能具有较为清晰的概念和对相关知识的了解（要不然他就不用学了！笑），于是就会自然地按照此前自己已有的某些知识或经验进行思考。根据自己的这些“过去”或“前期”的知识建构，形成自身的是什么或者该怎样的感觉和判断，并进而形成可能的猜想、预设。这充其量只能说他有了一种“差不多”的概念猜想或者理解预设，或者估计有某样的方法、某种途径可以采用等，形成的只能是一种类似于“我想怎样”和“我可能怎样做是差不多行的”的尝试性方案。这是一种典型的“试试看”，一种典型的粗略思路和做法。不过，正是这种试试看才体现了一种学习的趣味性、牵引力和有效性（人天生就是好奇的呀）。

实际学生在进入这样的试试看过程后，他还会不断地靠向“究”的过程和范式（类似图1和图2）。他最后必须弄明白和解决问题，所以必须“究到底”“究出结果来”“究出根本原因来”。于是，基本的表现就呈现为常会进行多次不断的尝试，直到完成“究”为止。具体地，这些尝试不仅有内容上的变化性，而且还有方法上的变化性。特别是，大多数时候再一次的尝试都会与前一次的尝试有所不同，这些不同中则一般会带来不断在改进着的可能。如此，通过多次尝试，他会基本上越来越接近正确的目标和结果。为此，强调一下，探究中除了尝试，更为重要的是“究”，也就是在尝试的过程中，还不能仅仅限于或者停留于试试，必须要以实现目标为要求，试试需要重复，直到达到目标为止。

在这一整体过程中，我们可以看到存在着一个探究的基本共性的过程步骤和方式，这就是（大致可称为“探究六步法”）：

①学习者会提出问题或者建立目标点。②会建立达成目标的某种或者多种假设。③会设计尝试性的路线、方法，以致形成尝试的过程方案。④会根据尝试方案，去试、不断地试，既获取阶段性的结果，又不断改进阶段性的结果。过程中，它实际上获取或者收集了很多的事实与证据，都是指向目标的，但有可能有正确的，也有不够的。⑤有了这些事实和证据，会最终进入检验假设环节，审视和判断有关假设的尝试是否成功了，或者结果达成得是否接近了可以说明问题的要求。⑥最后，学习者会反思尝试的结果，形成归纳和总结并考虑呈现，然后准备进入新一个探究。

实际中，每一个和每一次的尝试可能包含多种类型的方式，例如用不同的方式解释，用不同的算法解题，用不同的实验尝试，用不同的方法评估，用不同的结构设计，用不同的材料制作等。这些不同的方式千差万别，过程和进行中的调整也是各式各样，正所谓“摸着石头过河”，边试边调整，边进行边改。而且，还会因人因事因时因地有个性化上的巨大差异（包括因学习者个体因性格差异而形成的意愿性差异）。将上述方式说成是基本共性的，正是因为这样的尝试实在是具有太多的初始不确定性和过程变化多样性，难以真正按照某种既定和固定性的方式进行。

还必须说明，探究虽然主要发生于学生任何新的学习内容或者解决新问题的初始阶段，但复习阶段也可使用，效果也是独到。所以，我们很值得这样说，一定要让学生的学习过程更多充满探究。一是探究，二是探究，三还是探究。自己得来的，自己知道过程和经历的，自己知道来之不易的，那才是真正形成理解和深刻感受的，甚至是形成真正记忆的（我们的应试教育在教给学生知识时，通常更是直接给结果的，前述已经称此为学生在“取嗟来之食”般地学习。现在大家应该更清楚应试教育模式的不足了吧）。

为了做好探究，我们还必须了解和理解探究（这里也连带说明研究）的多种原则性要求特征。这包括：①探究（和研究）必须是一种实践性较强的教育教学活动。绝不能总是局限于对学生进行纯粹的书本知识的传授（更不能直接给予答案和结果），应该让学生参加实践活动，在亲历的探究实践过程中学会和获得能力。当然，这里的实践是各种各样的实际形式。②探究（和研究）必须强调知识的联系和运用，以及知识与实际的联系和应用。只有建立和完成这样的要求，学生才能不但知道如何运用学过的知识，而且还会很自然地在所学过的知识之间建立一定的联系，完成对事物真正的客观认识和看法。也只有这样，学生才会更有基础主动地为了解决问题学习新的知识。③探究（和研究）必须能充分调动学生学习兴趣和积极性。探究（和研究）本身就是具有挑战性的，且学生一般会选择探究（和研究）平时自己最感兴趣的，就能差不多最大程度地调动学习积极性。因此，以探究（和研究）进行学习，实际上让学习变成了一种充满乐趣和快感的过程，即使再辛苦、花时间，学生也就变成了“自愿”，苦也就不是苦了。④探究（和研究）必须真正主要顺着学生自己的愿望方向且更多是自主地发生。内容上教师可以界定和限定，甚至提出要求，但是探究的方式和过程中的历程最好先由学生自主发生，教师尽量只在后期或中间跟进“指导”和“辅导”，这才是所谓的“解疑答惑”（再次对比一下，我们的应试教育模式是这么回事吗）。

从内涵上看，从與传统的接受性学习相对的角度看，探究（和研究）均不是由教师将现成的知识、结论通过传递式教学直接教给学生的学习方式，而是主要由学生通过自己亲身参与的实践活动（如观察、调查、访谈、实验、设计、制作、评估等）获取知识、得出结论、形成结果输出，所以，这样的学习过程不仅获得了学习知识本身的要求结果，更是获得了应用甚至创新应用知识的要求结果，说明探究（和研究）是远比应试型教学好得多和有效得多的。

这里举一个生活中的例子，如何学习做西红柿炒鸡蛋这个菜。对于一个从没有做过这个菜的新手，他是没有什么先前经验的，除了有过一些以前吃过的体验感，以及以前知道西红柿、鸡蛋等相关的知识之外，他对于如何做这个菜是“无知的”。如果不给他菜谱，并要求按菜谱做的话，他就会自己首先尝试着想怎么做，然后按照所想的试着做。做的过程中通常会经历糊锅、难吃、难看等情景，和真正好吃好看、色香味俱全的菜不是一回事。但是，只要他愿意，他会不断尝试再做、重复做，且做的过程中会不断总结经验，改进方法，完善效果。于是，次数多了后，他就会越来越做成合格的甚至上佳的西红柿炒鸡蛋。如果我们后面再和他讨论专业菜谱怎么做、烹调大师怎么做、家庭主妇怎么做，他就会进一步实现理解、感悟甚至创新风格效果等。实际上，这样的探究（甚至叫作研究）一定会达成最终的较为理想的结果、正确结果。而他也真正会做菜了，这远比直接告诉他菜谱，“依葫芦画瓢”性的学习来得高效、高能