劉 徽/浙江大學教育學院課程與學習科學系主任

“假如生活在兩三個世紀前的人物，比如英國的南丁格爾、法國的塔列郎還有美國的富蘭克林走進今天的教室，會感到相當?shù)氖煜?，即便校園之外的世界已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化?！痹凇杜c大數(shù)據(jù)同行：學習和教育的未來》一書中，舍恩伯格以穿越劇的方式暗指今天的教育已經(jīng)落后于時代的發(fā)展。在步入信息時代的今天，我們?nèi)匝永m(xù)著工業(yè)時代的教育方式，這種教育方式的最大特點就是傳授專家結(jié)論，而這些既有的結(jié)論在信息時代可以輕而易舉地通過網(wǎng)絡(luò)獲得。信息時代的世界更加靈活多變，需要人類解決的問題更加復雜。隨著人工智能的興起，人們越來越意識到，未來人需要做人工智能做不到的事。因此，珀金斯提出要“為未知而教”，學校教育要做的就是在已知和未知之間搭建起橋梁。威金斯則坦言“學校教育的目標是使學生在真實世界能得心應(yīng)手地生活”。因此，新的教育范式提倡“為真實而學，在真實中學”。而STEM則是具有真實性學習價值的典型領(lǐng)域，因為它以工程學或科學為核心，打破學科界限，在解決真實性問題的同時滲透專家思維?！睹绹鳶TEM課例設(shè)計（小學卷）》一書選擇、收集和整理了一至六年級的50個小學課例，參考了評價專家韋伯開發(fā)的認知深度模型，將認知深度分為回憶、記憶，技能、概念，策略思維，擴展思維、發(fā)散思維四個等級，等級三和等級四都指向探究如何解決現(xiàn)實生活中的問題，可以說收集的這些課例都反映了真實性學習的理念，主要體現(xiàn)以下三個方面。

真實的目標設(shè)定

真實的目標設(shè)定實際上指的就是培養(yǎng)什么樣的人的問題，當前對于核心素養(yǎng)、關(guān)鍵能力或綜合能力的討論都關(guān)乎這個問題。人們逐漸意識到信息時代需要的人才和工業(yè)時代有巨大的差異。教育最終要使學生學會“解決真實情境中的問題”，這需要三大能力支柱，即創(chuàng)新能力、合作能力和元認知能力。未來真實情境中的問題往往是復雜的、沒有現(xiàn)成方案的、需要創(chuàng)造性地運用專家思維來解決的，因為簡單重復性的任務(wù)都交給人工智能來完成了，人的創(chuàng)新能力是必需的；在社會的各行各業(yè)中，很難找到一個職業(yè)是可以不需要和任何人打交道的，在全球化時代溝通交流變得更為重要，單槍匹馬幾乎不可能完成一個復雜任務(wù)，因此合作能力是必需的；元認知能力可以讓學習者保持更新的活力，因此元認知是必需的。而在《美國STEM課例設(shè)計（小學卷）》里我們也看到了對這三種能力的強調(diào)。

1.創(chuàng)新能力實際上就是對專家思維的強調(diào)，這點從課例名稱就不難看出，比如“橋梁懸臂——像工程師一樣思考”“接骨手術(shù)——STEM+X，我是醫(yī)生” “設(shè)計熱賣的音樂盒——人人都是產(chǎn)品經(jīng)理”等課例，強調(diào)要像工程師、醫(yī)生、產(chǎn)品經(jīng)理一樣思考。而貫穿在課例中的大概念也反映了專家思維，比如“環(huán)境如何塑造生命形態(tài)”“嚴格條件下尋找最優(yōu)解”“運動與平衡”“模型設(shè)計中的不斷改進”“環(huán)境與人類活動的平衡”等。大概念的形成往往不是一蹴而就的，需要反復在課例中體現(xiàn)，比如以“科學實驗如何設(shè)計”這一大概念為例，在二年級的課例“撞上之前停下來——初探減速運動”中探討“你們總結(jié)出科學實驗的模式了嗎？如果有，是怎樣的模式？”在三年級的課例“太陽科學家——對照實驗的設(shè)計與實施”探討“你們總結(jié)出對照實驗的模式了嗎？”在四年級的課例“神奇的植物——科學實驗的設(shè)計思路”中探討“實驗組和對照組的影響因素有什么異同？這些異同是怎樣反映到實驗數(shù)據(jù)當中的？如果實驗數(shù)據(jù)不能夠支持假設(shè)，是什么原因？實驗還存在哪些缺陷？”關(guān)于科學實驗的設(shè)計內(nèi)容在不同的話題中反復出現(xiàn)，層層推進學生對實驗設(shè)計這一大概念的認識。

2.合作能力的評價是課例評價量規(guī)中的重要內(nèi)容，幾乎所有課例提供的評價量規(guī)里都有對“小組合作”的打分，考量分工是否合理、合作是否順暢，不僅重視組內(nèi)的合作，也重視組間的合作，如，“你們組有沒有從其他組借鑒一些做法？借鑒了什么？為什么？”

3.當學生完成任務(wù)后，都有一個反思的環(huán)節(jié)，讓學生思考“你們小組最后選用的設(shè)計優(yōu)勢在哪里？相比被舍棄的設(shè)計，它有什么樣的優(yōu)點？”體現(xiàn)了對元認知能力的重視。

此外，值得一提的是，所有的課例都在出示任務(wù)后配有相應(yīng)的評價量規(guī)，這就是威金斯所說的“像評估員一樣思考”。評價量規(guī)既有分值，同時也詳細給出了相應(yīng)分數(shù)的描述，從而幫助教師明晰目標。這種目標-證據(jù)-活動的設(shè)計序列不僅讓后面的教學活動能緊緊圍繞目標展開，同時也讓學生在一開始領(lǐng)到任務(wù)時就明確了自己努力的方向。

真實的問題情境

真實的問題情境一般有以下幾個特征：（1）現(xiàn)實性。現(xiàn)實性一方面是指符合生活需要和現(xiàn)實邏輯，比如“防震高塔——地震和建筑物設(shè)計探究”“信息的加密與傳遞——密碼學初步”“設(shè)計游樂場——想象并動手付諸實踐”都是現(xiàn)實發(fā)生的事，而“去火星——探討宇宙飛船安全著陸的方法”“創(chuàng)設(shè)一個外星人故事——創(chuàng)造性寫作”，看似是一個未經(jīng)證明的假設(shè)，但通過合理的想象依然可以保證它符合現(xiàn)實的邏輯?，F(xiàn)實性另一方面是指具有時代性，比如輕軌消聲、納米材料、火星登陸都反映了科技的進步，這恰恰是當前學科教學所缺乏的，經(jīng)典的學科體系做到及時更新比較困難。（2）限制性。真實問題的解決常常是有時間、空間、資源等限制的，比如在課例中在制作時通常會有材料的限制，如30根吸管、60厘米長的膠帶。所有的課例也都根據(jù)任務(wù)的難度給出了不同的時間限制。（3）跨學科性。書中所有的案例都標注了課程領(lǐng)域，至少是兩個以上學科的組合，學科組合是多種多樣的，既有工程學與藝術(shù)的組合，也有工程學、物理、數(shù)學、語文、藝術(shù)的組合，還有語文、生物、物理、工程學的組合。除了常見學科外，還有一些以往小學生沒有接觸過的學科，比如建筑學、氣象學、密碼學等，都為學生開拓了視野，使他們慢慢開始接觸和了解各種專業(yè)?？鐚W科性也反映了真實問題的復雜性，但基本上所有的課例都會涉及工程學和科學，尤其是工程學，因為工程學直接面向真實問題的解決，我們會發(fā)現(xiàn)，一旦涉及工程學，往往就具有跨學科性。

真實的學習過程

盡管每個課例會稍有區(qū)別，但基本上可分為導入、執(zhí)行任務(wù)、展示和總結(jié)三個部分。

1.導入部分起到激發(fā)疑問、知識準備的作用。杜威的思維五步法第一步就是要感到困惑，因為只有產(chǎn)生困惑才會開始思考，這恰恰是我們的日常教學所缺乏的?！睹绹鳶TEM課例設(shè)計（小學卷）》課例中的導入部分除了能聯(lián)結(jié)學生的生活經(jīng)驗，還能有效地激發(fā)學生的好奇心，比如“創(chuàng)造外星人物品——打破常規(guī)思考”課例在導入部分講了一個故事，在我國的某島嶼上，科學家觀測到有一架不明飛行物迫降在某島嶼上，很可能是外星人，這時要組織專家進行調(diào)查。當專家組趕到時，發(fā)現(xiàn)外星人已經(jīng)撤離，但留下了一件物品，請根據(jù)對外星人生活的推測來創(chuàng)造這件物品。而知識準備則是通過學生自主閱讀或教師講解為后面的解決問題做好準備。課例特別提示要注意要保護學生的興趣，比如在“火山噴發(fā)——運用科學現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)科學規(guī)律”課例中，教師無須在導入時用專業(yè)名詞講解火山噴發(fā)原理，只須用通俗易懂的語言或隱喻來解釋就可以，因為大量的專業(yè)名詞會降低學生的學習興趣，而對興趣和好奇心的保護恰恰是當前教育所忽視的。如珀金斯所言，不要認為好奇心與困惑感的存在是理所當然的，事實上，隨著時間的推移，傳統(tǒng)學校的學生都有失去這種敏感性的危險。[戴維·珀金斯：《為未知而教，為未來而學》，浙江人民出版社]

2.執(zhí)行任務(wù)則是主體部分，是指應(yīng)用所學來解決問題。這里的所學不僅有專家結(jié)論，更強調(diào)專家思維，如在“神奇的植物——科學實驗的設(shè)計思路”的課程任務(wù)明確寫到：“本節(jié)課學生不但可以學到植物的向性運動，更重要的是能建立對科學實驗的認識和批判性思維，這對學生今后面臨復雜的現(xiàn)實問題時能夠迅速抓住問題的關(guān)鍵點、提出解決方案并整理思路和做法很有助益”，這節(jié)課的任務(wù)就是讓學生合作設(shè)計一組實驗，證明植物是具有趨光性的。書中有一些課例安排了兩個任務(wù)，比如在“遮風擋雨——材料性能測試”中，第一個任務(wù)是“設(shè)計實驗，測定幾種材料的透性”，第二個任務(wù)是“要求選擇一種透性最強的材料制作一把雨傘，并設(shè)計一句廣告語”。而“海上航行I——模型設(shè)計中的不斷改進”課例中的任務(wù)，則更接近真實的設(shè)計過程，第一個任務(wù)是“用一張鋁箔自由設(shè)計并制作一只小船，進行載重實驗”，此過程教師給的指導很少，讓學生在試誤中總結(jié)經(jīng)驗，探討原理，發(fā)現(xiàn)載重量和體積成正比；第二個任務(wù)則是在學生發(fā)現(xiàn)的原理的基礎(chǔ)上重新設(shè)計小船，體現(xiàn)設(shè)計中再設(shè)計的循環(huán)上升過程。

3.展示和總結(jié)則是作品展示和反思總結(jié)。要求小組不僅對作品進行展示，而且展示創(chuàng)意、設(shè)計、分工、建造和最終完善的過程，也就是要把思路呈現(xiàn)出來，教師和其他小組都可以提問，達到佐藤學所說的反芻[佐藤學， 鐘啟泉， 陳靜靜：《教師的挑戰(zhàn)：寧靜的課堂革命》，華東師范大學出版社]，即不斷地反復咀嚼和思考。書中如“你們選擇的是哪一種形式的橋梁？為什么選擇這種形式來制作？”“你們覺得這種形式的橋梁有什么優(yōu)點？有什么缺點？”“你們認為這種橋梁最好使用在哪些地方？其他幾種橋梁可以使用在哪些地方？”這些問題可以引發(fā)學生進一步思考。有些課例中還設(shè)置了拓展模塊，除了思考問題，還會布置一些具體的后續(xù)任務(wù)，比如“繪制校園地圖——STEM project”課例在完成校園地圖繪制后，學生可以選取三個時間點，做一份人員熱點地圖。

縱觀書中50個課例，有一個非常明顯的特點，就是問題貫穿在整個學習過程之中。各個環(huán)節(jié)都提出了一系列問題，且這些問題與傳統(tǒng)教學的問題有很大的區(qū)別。傳統(tǒng)教學的問題往往有明確的答案，教師希望學生能命中答案。費舍爾形象地將之比喻為打網(wǎng)球，教師把球扔出去，讓學生接回，如果一個學生沒接住就換下一個學生，直到有學生接住就告一段落，換下一個問題[羅伯特·費舍爾——《創(chuàng)造性對話：課堂里的思維交流》，社會科學文獻出版社]。而《美國STEM教學設(shè)計（小學卷）》一書中設(shè)計的問題更具有真實性，答案更具有開放性，符合現(xiàn)實世界的問題沒有唯一解的特點。這類問題不是為了導向封閉的答案，而是為了打開學生的思路，比如“外星人居住的星球是什么樣的？”“如果我們聞不到味道，世界會變成什么樣子？”“如果現(xiàn)在在地上挖一口井，一直挖到通向地球的另一端，從這個井口扔一個東西進去，這個東西會是什么樣的運動狀態(tài)？”此外，書中還有一些總結(jié)類的問題是直指大概念的，比如“科學家是用哪種方式描述他們的研究過程和結(jié)果的？科學家針對實驗進行的寫作和作家進行的寫作在你看來是否有區(qū)別？科學家寫作具有什么特點？為什么科學家要選擇這種方式進行寫作？”不僅教師提問，同時也鼓勵學生提問。麥克泰格和威金斯認為，教育的一個長期目標是把學生培養(yǎng)成更好的提問者，因為隨著知識更新速度的不斷加快，提問能力的強弱在一定程度上決定了學生汲取新知識能力的強弱，提問是探究的代名詞，標志著學生正在主動進行知識建構(gòu)。[格蘭特·威金斯，杰伊·麥克泰格著，閆寒冰，宋雪蓮，賴平譯：《追求理解的教學設(shè)計（第二版）》，華東師范大學出版社]因此，在課例的反思階段，教師會問學生“你們小組在制作過程中考慮了多少問題？是什么問題？為什么要考慮這些問題？”從而倡導學生積極提問?？梢哉f，這本書也是一本問題示范書，讓教師們明白怎樣提問才能引導學生不斷思考。

當前，STEM引起理論界和實踐界的極大關(guān)注，它的意義不僅在于開設(shè)了一門新課程，更是提供轉(zhuǎn)變教育觀念和方式的切入口。通過STEM教育，我們可以再次理解真實性學習，即為真實而學，在真實中學，重塑我們的教育觀念，改變我們的教學方式，為學生未來解決真實問題打下堅實的基礎(chǔ)，做好充分的準備。