于曉雅

摘要STEM教育有助于培養(yǎng)綜合性創(chuàng)新人才，因此在當(dāng)前備受各國政府重視。我國的STEM教育本土化實踐還處于起步階段，中小學(xué)教師在STEM項目學(xué)習(xí)中需要重點(diǎn)關(guān)注跨學(xué)科真實情境問題的創(chuàng)設(shè)，關(guān)注整體知識觀的樹立，關(guān)注指向?qū)W習(xí)目標(biāo)的知識判斷力培養(yǎng)，關(guān)注合作和跨學(xué)科的真正融合。

關(guān)鍵詞STEM教育；項目學(xué)習(xí)；跨學(xué)科學(xué)習(xí)；整體知識觀；知識判斷力

中圖分類號G63

文獻(xiàn)標(biāo)識碼B

文章編號1002-2384（2018）03-0034-03

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科的簡稱，強(qiáng)調(diào)以項目學(xué)習(xí)的方式，促進(jìn)多學(xué)科的交叉融合。STEM教育有助于培養(yǎng)綜合性創(chuàng)新人才，因此在當(dāng)前備受各國政府重視。我國關(guān)于STEM教育的研究文獻(xiàn)有不少，但大多是介紹國外相關(guān)的理論和政策，本土化的實踐還處于起步階段。特別是對于中小學(xué)一線教師而言，如何開展STEM項目學(xué)習(xí)，仍然是一個現(xiàn)實而緊迫的難題。

近兩年來，北京教育學(xué)院“中小學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)—STEM教育理念下的創(chuàng)客教育課程實踐研究”課題組在實驗校開展了大量的STEM項目學(xué)習(xí)實踐研究。基于相關(guān)學(xué)校在實踐中出現(xiàn)的一些問題，筆者以為，STEM項目學(xué)習(xí)需要重點(diǎn)關(guān)注以下幾個方面。

一、關(guān)注跨學(xué)科真實情境問題的創(chuàng)設(shè)

STEM教育的目標(biāo)之一是解決真實情境問題，因此，STEM教育驅(qū)動的跨學(xué)科融合，是“真實問題導(dǎo)向”而不是“教科書導(dǎo)向”的。生活就是一連串問題的求解過程，問題導(dǎo)向的教育返回生活教育，或如陶行知先生所言，是以生活為核心的教育。由于真實生活問題的不確定性，因此培養(yǎng)學(xué)生習(xí)慣于思考沒有確定答案的問題，是STEM跨學(xué)科教育的本質(zhì)特征。

以化學(xué)學(xué)科《二氧化碳的制取與性質(zhì)》為例，我們看看從傳統(tǒng)“教科書導(dǎo)向”到STEM課程“真實問題導(dǎo)向”的進(jìn)階過程是如何發(fā)生的。

在傳統(tǒng)的“教科書導(dǎo)向”的課程實施中，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程往往就是一個驗證型實驗的操作過程，目標(biāo)簡化，過程單一：學(xué)生在實驗室中，根據(jù)實驗手冊，按照規(guī)定好的實驗器材、實驗步驟，嚴(yán)格遵循實驗要求，成功制取二氧化碳，并記住相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)式。

優(yōu)秀的學(xué)科教師可能不滿足于這種單一的驗證型流程式實驗課堂，他們會脫離唯教材而教的狹隘教學(xué)視角，致力于在學(xué)科范圍內(nèi)，將實驗課程變成一個科學(xué)探究的過程。通過學(xué)習(xí)實驗室中制取二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)原理，采用活動與探究的方式來研究實驗室中制取二氧化碳的裝置。他們會讓學(xué)生從反應(yīng)物的狀態(tài)、反應(yīng)條件、氣體密度、是否與水反應(yīng)等方面來比較實驗室中制取二氧化碳和氧氣的異同。在此基礎(chǔ)上，由學(xué)生從常見儀器中自己判斷選擇實驗器材并組裝制取二氧化碳的裝置，并通過對二氧化碳實驗室制法及氧氣實驗室制法的對比，總結(jié)實驗室中制取氣體的思路和方法，由此激發(fā)了學(xué)生科學(xué)探究的興趣。

從STEM教育的視角來看，這種探究還停留在一個局部的問題解決中，沒有真正和實際問題相聯(lián)系，更沒有工程技術(shù)驅(qū)動的項目學(xué)習(xí)過程。在經(jīng)過多次打磨之后，教師意識到必須設(shè)計一個開放的可以有多種解決方案的實踐學(xué)習(xí)過程，于是確定了“如何解決滿足不同需求的二氧化碳生產(chǎn)方式”的真實情境問題。從該問題出發(fā)，學(xué)生根據(jù)二氧化碳的用途、性質(zhì)、化學(xué)組成，探究生成二氧化碳的各種可能方式（甚至包括從空氣中收集），然后又創(chuàng)設(shè)了工業(yè)制取和實驗室制取兩個真實情境路徑，通過調(diào)研搞清楚工業(yè)制取二氧化碳的幾種方式的原理和結(jié)構(gòu)，以及選取這種制取方式的原因，如工業(yè)制取考慮更多的是原材料的易得性、安全性、性價比等因素；再回到實驗室，從教科書給出的制取方法開始，一步步探究實驗室制取二氧化碳的各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。在實驗中，在保證安全的前提下，鼓勵學(xué)生不斷探究實驗室制取二氧化碳的裝置（不同的實驗器材組裝）、收集方法、化學(xué)反應(yīng)物、定量測量方法等，最后各小組都給出自認(rèn)為最佳的制取方法，并在全班展示說明。

從上面“傳統(tǒng)的驗證型實驗—優(yōu)秀教師的探究型實驗—STEM項目學(xué)習(xí)”的問題進(jìn)階過程可見，STEM教育中的真實情境問題，首先是一個有不確定解決方案的開放的問題，其次是與生活實踐緊密聯(lián)系的真實情境問題。解決策略遵循“從真實生產(chǎn)生活中來發(fā)現(xiàn)問題—抽象到實驗室或課堂中解決問題—回到真實生產(chǎn)生活背景下評價問題”的途徑。STEM學(xué)習(xí)中要堅持“明確的目標(biāo)，模糊的過程”，即解決某個確定的實際問題，而解決方案和解決過程則是多途徑的，從而鼓勵學(xué)生進(jìn)行探索、創(chuàng)新。同時，在這樣一個過程中，教師也從調(diào)研、對比、設(shè)計、制作、合作、探究、交流、展示、分享等各個環(huán)節(jié)，培養(yǎng)了學(xué)生跨學(xué)科的綜合應(yīng)用能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

二、關(guān)注整體知識觀的樹立

整體知識觀是西方進(jìn)行跨學(xué)科課程研究、開發(fā)、設(shè)置和教學(xué)所持的教育觀念。西方學(xué)界認(rèn)為，知識是相互關(guān)聯(lián)的，跨學(xué)科課程可以使學(xué)生形成獨(dú)特的跨越學(xué)科界限的知識視野和思維習(xí)慣，學(xué)會比較不同學(xué)科和理論的觀點(diǎn)，理解綜合的力量，能夠使用對比方法闡明一個或一系列問題，中心目的是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的綜合化，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思考和創(chuàng)造性思維能力，激發(fā)其創(chuàng)造潛能，幫助其以全面的觀點(diǎn)考慮重要事件、現(xiàn)象和思想。

我國基礎(chǔ)教育過分強(qiáng)調(diào)學(xué)科本位，使學(xué)生缺乏從比較廣闊的視角思考和處理問題的知識基礎(chǔ)和創(chuàng)新能力，也有悖于培養(yǎng)全面發(fā)展的人的教育宗旨，難以適應(yīng)社會問題復(fù)雜化、知識應(yīng)用綜合化以及促進(jìn)知識創(chuàng)新等新形勢。

STEM教育強(qiáng)調(diào)應(yīng)用跨學(xué)科融合，把多學(xué)科既有的知識理論共同構(gòu)建在一個多維立體的空間中，使其相互交叉融合，從而達(dá)到解決復(fù)雜真實情境問題的目的。例如：一位實驗校教師在設(shè)計“敦刻爾克大撤退的前世今生”的STEM學(xué)習(xí)項目中，從歷史學(xué)科的學(xué)生核心素養(yǎng)—“時空觀念、史料實證、歷史理解、歷史解釋、歷史價值觀”出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生從敦刻爾克的地理位置、氣候條件、航運(yùn)通道，雙方武器裝備，士兵來源和去向以及現(xiàn)在狀況的行進(jìn)圖、變化圖、分布圖等，全方位立體化地認(rèn)識敦刻爾克大撤退這一歷史事件，學(xué)習(xí)整體把握歷史事件的能力。

三、關(guān)注指向?qū)W習(xí)目標(biāo)的知識判斷力培養(yǎng)

人類的生活世界每時每刻都會涌現(xiàn)出無數(shù)的問題，但在某一特定情境內(nèi)，只有少數(shù)問題被認(rèn)為是重要的或有意義的。德魯克認(rèn)為，在知識社會里，最重要的不是知識而是判斷正確知識的能力。在STEM項目學(xué)習(xí)中，由于學(xué)生需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容多，學(xué)習(xí)的形式多樣，容易忽略學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成，或者導(dǎo)致學(xué)習(xí)目標(biāo)的偏離。因此，STEM項目學(xué)習(xí)需要特別注重指向?qū)W習(xí)目標(biāo)的知識判斷力培養(yǎng)。

一位教師在設(shè)計海洋主題的STEM課程中，有一個項目是“給魚兒蓋房子”。教師和學(xué)生仔細(xì)學(xué)習(xí)了百科全書中魚兒在海里生活的深度、溫度、光照度、水流、鹽度等條件，甚至包括魚兒喜歡的洞穴形狀等。然后教師給學(xué)生播放了動畫片《海底總動員》中尼莫家房子被毀的視頻，導(dǎo)入讓學(xué)生給魚兒蓋房子。學(xué)生從畫思維導(dǎo)圖、頭腦風(fēng)暴蓋房子條件，到設(shè)計房子圖紙、動手搭建房子模型等一系列的過程，甚至在展示中還強(qiáng)調(diào)自己建的房子適應(yīng)海底的條件（除了海洋物理化學(xué)環(huán)境的條件考慮，還包括抗水流強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)、安全結(jié)構(gòu)等），整個外顯學(xué)習(xí)過程仿佛進(jìn)行了一個真正的基于項目的STEM學(xué)習(xí)。但在這個STEM項目學(xué)習(xí)中，教師恰恰忘了引導(dǎo)學(xué)生：“人類為什么要給魚兒蓋房子？”這既是一個必須回答的真實情境創(chuàng)設(shè)問題，同時也是關(guān)涉學(xué)習(xí)目標(biāo)的方向性問題，是最終評價整個學(xué)習(xí)過程的重要標(biāo)準(zhǔn)。通過課題組的反復(fù)引領(lǐng)，教師終于明白，是因為人類濫捕、廢物排放、開礦或采集珊瑚等行為污染了海洋，破壞了魚兒的生存環(huán)境，造成了海洋生態(tài)的退化，也造成了人類無魚可打的困境，因此，給魚兒建房子，是為了恢復(fù)生態(tài)，保護(hù)海洋環(huán)境，也是為了人類自身的生存。然后，教師通過引導(dǎo)學(xué)生對“人類為什么要給魚兒蓋房子”進(jìn)行批判性思考，激發(fā)了學(xué)生探索的興趣，也打開了學(xué)生的思路：給不同的魚兒尋找不同的環(huán)境和不同的房子，除了具體的工程原理外，還能從正反兩方面分析各自建造的房子的優(yōu)劣、適應(yīng)魚群的不同等。

為了適應(yīng)培養(yǎng)21世紀(jì)人才的需求，未來學(xué)校應(yīng)成為學(xué)生“學(xué)習(xí)如何學(xué)習(xí)知識”的場所，培養(yǎng)學(xué)生對知識的判斷力?？档略凇杜袛嗔ε小防镉幸惶幠_注，他認(rèn)為，判斷力絕非傳授可得，因為這一能力只可由實踐逐漸形成。工程技術(shù)驅(qū)動的STEM教育，非常重視以實踐活動的形式，在創(chuàng)設(shè)的真實情境中開放性地探究解決方法，這也是STEM課程引領(lǐng)跨學(xué)科融合的優(yōu)勢所在。

四、關(guān)注合作和跨學(xué)科的真正融合

作為一種跨學(xué)科的學(xué)習(xí)項目，STEM教育需要教師之間、學(xué)生之間、師生之間的合作，以促進(jìn)學(xué)科的真正融合。這一點(diǎn)對于很多實驗校而言都是一個難點(diǎn)，不少合作“有形無神”，更不要說真正的學(xué)科融合了。比如：某實驗校的幾個教師覺得“蠶”是初二年級生物學(xué)科的一個單元，絲綢之路又與現(xiàn)在的“一帶一路”相契合，于是決定開發(fā)“蠶與絲綢之路”這一學(xué)習(xí)項目。生物教師帶領(lǐng)學(xué)生養(yǎng)蠶，美術(shù)教師帶領(lǐng)學(xué)生創(chuàng)作和絲綢之路有關(guān)的美術(shù)作品，化學(xué)教師研究絲綢和其他幾種織物的化學(xué)成分，英語教師要求學(xué)生寫一篇有關(guān)蠶的英文小短文，語文教師讓學(xué)生寫一篇相關(guān)作文。這貌似是一個跨學(xué)科的案例，但是細(xì)細(xì)品來，各學(xué)科實際上是在“蠶與絲綢之路”這一主題下各行其是，與STEM教育的本質(zhì)要求相去甚遠(yuǎn)?！靶Q與絲綢之路”本身是個很好的跨學(xué)科融合的研究方向，針對這個方向，必須確定一個或幾個研究問題作為切入點(diǎn)進(jìn)行研究，例如：絲綢之路和宋朝經(jīng)濟(jì)的關(guān)系，養(yǎng)蠶技術(shù)的提高與絲綢之路興起的關(guān)系……但是上述實驗校錯把研究領(lǐng)域作為研究問題來解決，找不到各學(xué)科之間的融合點(diǎn)，最后就變成了為跨學(xué)科而跨學(xué)科的多學(xué)科大雜燴。

注釋：

① 本文系北京教育學(xué)院重大課題“中小學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)—STEM教育理念下的創(chuàng)客教育課程實踐研究”（課題批準(zhǔn)號：JYZD201501）的研究成果之一。