陳曉慧，徐 彬，張 哲，Jennifer Jing Zhao

(1.東北師范大學 信息科學與技術(shù)學院，吉林 長春 130117；2.加中對比教育和文化學會 加拿大，溫哥華 V6T 1Z1)

訪談者：您好，Samson教授。非常感謝您能接受我們的訪談。您是不列顛哥倫比亞大學科學教育系的主任，長期從事科學教育的研究，是此領域的專家。目前STEM教育已經(jīng)成為科學教育領域的一種新理念，請問您怎么看待STEM教育及其與科學教育的關系？

Samson教授：非常高興能夠接受你們的采訪。作為一種教育理念，STEM強調(diào)將科學(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineer)和數(shù)學(Mathematics)四個學科相融合，打破學科壁壘，以知識之間的聯(lián)系作為教學內(nèi)容組織的原則與依據(jù)，基于真實世界中的問題情境開展教學。無論是科學教育還是數(shù)學教育，都需要學習者在真實情境中，調(diào)用各類知識解決復雜問題，本質(zhì)上都是對學習者問題解決能力的培養(yǎng)。從這個角度而言，STEM教育是能夠較好滿足科學教育目標的一種教育理念，因此目前加拿大很多科學教育研究者都在積極推動將STEM教育作為開展科學教育的一種方式。

就我個人理解而言，STEM教育實施成功與否的一個關鍵因素在于環(huán)境。如何設置恰當?shù)膯栴}情境，將知識的學習與環(huán)境建立起有效的聯(lián)系是STEM教育推動者必須考慮的問題。因此，我提出了STEM(E)科學教育理念，旨在提醒教師們在實施科學教育過程中，要將環(huán)境因素(Environment)放在與教學內(nèi)容同等重要的位置上。如果在問題情境的設置環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，那么即使教學內(nèi)容具有再高的合理性，學生都很難取得良好的學習效果。

訪談者：您剛才提到了環(huán)境因素對于STEM教學設計與科學教育的實施效果具有重要的影響，能否具體解釋一下什么樣的環(huán)境因素設計是最為合適的？教師在進行環(huán)境因素設計時，有哪些需要注意的問題或遵從的原則？

Samson教授：環(huán)境因素的設計需要考慮兩方面問題。

第一，問題情境應是學習者身邊的問題?？茖W教育中有一個重要的理念是強調(diào)手邊的科學(Hands on Sciences)，與其將科學知識的教育情境設置在實驗環(huán)境中，不如在學習者身邊尋找科學問題，從而建構(gòu)與學習者個體相關的科學知識體系。例如，我們可以構(gòu)設這樣的問題情境：我們所在的城市有條又寬又深的河，那么如何在鞋不濕的前提下渡過這條河就構(gòu)成了一個非常好的身邊的科學問題。為了解決這個問題，我們需要了解河的寬度和深度等數(shù)學問題；如何乘船渡河、船的最大載重量是多少、如何才能不讓船沉等科學、工程和技術(shù)問題。通過解決上述問題，學習者既能學到浮力、速度等科學概念，又能將這些概念與其應用情境建立聯(lián)系，避免這些知識變?yōu)椤岸栊浴敝R，真正實現(xiàn)科學教育的學以致用原則。

第二，問題情境必須是科學問題。有些真實情境中的問題可能需要運用科學知識解決，但其并不一定是科學問題。因此，在教學過程中，我們的提問環(huán)節(jié)應注意問題的設置是否恰當，否則無論它是一個多么貼近生活的真實問題，這個問題都不宜用在STEM教育的情境設計中。

訪談者：通過您剛才的介紹，我們了解到STEM教育理念非常適于開展科學教育，但在設計STEM教學模式時要非常關注環(huán)境因素的真實性與科學性。那么，據(jù)您了解STEM教育目前在加拿大推廣情況如何？是否有一些國家或政府層面的改革推力？

Samson教授：STEM教育在加拿大比較受歡迎。就高等教育而言，我們學校有許多課程都強調(diào)采用STEM教學方式。而一些諸如建筑學和設計學等專業(yè)提出了要在STEM教育的基礎上加入Arts，也就是STEAM教育。

在基礎教育領域采用STEAM教育理念開展的教學實踐更為廣泛。我們經(jīng)常會與溫哥華地區(qū)的部分小學合作，開展科學教育的教學改革相關研究。據(jù)了解，很多學校目前采取不分科教學的形式，多門課程由同一名教師承擔教學，而這為STEAM教育理念的推廣提供了天然土壤。

至于您剛才問到的STEAM教育改革的推動力，加拿大的政府干預行為或是自上而下的推動力量很少，而改革的動力往往來源于教師自身。在我們開展STEAM教育與科學教育改革方面的研究中，幾乎都是一線教師主動聯(lián)系我們，要求為他們提供新的教學模式和相關支撐資源。教師們表示，在面對數(shù)字土著一代的學習者時，傳統(tǒng)的知識傳授式教學無法被學生接受，學生們都可以利用工具通過自主學習獲得大量的知識。如果他們不及時進行教學理念和模式的更新，他們就會被時代淘汰。所以，加拿大STEAM教育的改革動力主要來自教師本身，政府或是學校的干預力量很少。

訪談者：您提到了加拿大STEAM教育改革的動力主要來自于教師，并強調(diào)教師采用STEAM教育理念旨在改變傳統(tǒng)講授式教學模式，您是否能夠介紹一下目前STEAM教育采用的具體教學策略？

Samson教授：早在STEM教育出現(xiàn)前，科學教育大多采用的教學模式為基于問題的學習(Problem Based Learning，以下簡稱PBL)。此種教學模式主要是通過設置一個真實情境中的結(jié)構(gòu)不良問題，引導學習者在情境中發(fā)現(xiàn)問題、尋找解決問題的方法，并從中習得知識。通過這種探索過程，學習者不僅學習到知識，而且能夠明確相關科學原理發(fā)揮作用的根本原因。我們在此方面開展了大量實證研究，研究結(jié)果均表明，這種情景式的、基于問題的、探究式的學習方式對于提升學生的批判性思維是大有裨益的。

STEAM教育理念提出并被引入科學教育以來，PBL教學模式被應用于STEAM教學的過程中。與傳統(tǒng)的科學教育相比，STEAM教學中的PBL模式盡管在教學模式設計的一般原則和基本流程方面并沒有很大改進，但是在問題的選擇與資源的利用方面須有所改進。

問題是PBL教學模式的核心，STEAM教育理念與傳統(tǒng)科學教學在問題選擇方面具有較大差異。具體表現(xiàn)為STEAM教育的問題更加綜合化，不僅要考慮問題的真實性和科學性，而且要將學習者原有知識基礎納入到問題設置中，教師必須詳細了解學習者已經(jīng)掌握的知識、并明確哪些知識是學習者能夠正確掌握的，哪些知識是他們?nèi)菀桩a(chǎn)生錯誤理解的。問題的設置必須建立在已經(jīng)正確掌握的知識基礎上，并為學習者留有足夠的空間，以利于他們通過個人探索和體驗，去糾正錯誤理解。如果學習者能夠知道他們是如何犯錯的，那么他們就能夠正確掌握這些知識。也正是因此，基于PBL的STEAM教學模式對于科學教育中的“迷思概念”(Misconception)教學具有重要價值。

STEAM教育與PBL教學模式的結(jié)合對于教育資源有了更高的要求，教師在設計此方面教學時必須考慮可利用的資源。而地方境脈(Local Context)則是教師挖掘可利用資源，設計真實問題情境與體驗情境的最佳選擇。地方境脈與學習者的生活最為貼近，以其為背景設計問題最能夠被學習者接受，并將其快速代入探究情境；最有利于教學資源的獲取，地理上的便利性將轉(zhuǎn)化為教學中的便利性，減少STEAM教學設計的代價。

訪談者：在您看來PBL仍然是開展STEAM教育的最佳教學策略，而問題設置和資源利用是PBL教學模式的核心。在資源利用方面，您提及了地方境脈是資源利用的關鍵。我們對于您提到的地方境脈非常感興趣，您是否能夠具體詳細介紹一下此方面內(nèi)容？教師如何將地方境脈融入到他們的科學課程中？

Samson教授：就像前部分所說，兩種習得方式能夠有利于科學知識的習得：一是基于錯誤的學習。相比于接受式學習，學習者在探索學習中犯錯誤，并在同伴或教師的幫助下改正錯誤，從而習得正確的科學知識，是一種更為有效的學習方式；二是基于動手操作的學習。動手操作的經(jīng)驗能夠使學習者對科學探索過程有更深入地認識，這也使得對在探索過程中習得的知識掌握情況更好。

基于這兩個前提，科學教育或STEAM教育的開展必須為學習者創(chuàng)設真實的問題情境以促進他們探索科學問題，在探索中犯錯，并基于錯誤進行學習。此外，這種問題的探索必須能夠為學習者提供動手實踐的機會，讓學習者充分分析問題情境，在此基礎上進行科學問題解決，這樣此類實踐體驗會成為他們個人經(jīng)驗的一部分，從而使得在實踐過程中習得的科學知識更加扎實。

因此，教師在利用教育資源進行STEAM教學設計時必須充分考慮學校資源與地方資源。例如，如果我們要設計一節(jié)以“海洋生物”為教學內(nèi)容的STEAM課程，可以采用兩種方式：其一為將學生帶到溫哥華海洋生物館進行參觀，然后回到教室中，基于參觀內(nèi)容進行課程內(nèi)容探究；其二為直接在海洋生物館上課，邊參觀邊學習。由于溫哥華地區(qū)臨近大西洋，有豐富的海洋生物資源，所以在設計相關科學教育時要充分利用此類地方境脈，而不要舍本逐末，選擇沙漠、濕地等境脈設置STEAM探究情境與問題。

而地方境脈的有效利用也需要地方政府、場館機構(gòu)、高等院校以及中小學之間協(xié)同合作。其中特別要明確的是場館機構(gòu)的作用，在目前的合作體系中，場館機構(gòu)往往是提供實踐場地的一方。而場館工作者對場館資源掌握程度最高，其不僅應當扮演資源提供者的角色，更應當參與STEAM活動設計，并根據(jù)活動反饋對場館資源進行二次開發(fā)，以使其能夠更好地滿足科學教育的需求。

訪談者：您已經(jīng)對加拿大的STEAM教育實踐及其與科學教育的關系進行了詳盡地介紹。除了STEM教育實踐外，您是否能夠介紹一下您了解的加拿大科學教育研究的開展情況？

Samson教授：好，那我就以我們團隊目前開展的相關研究為例，為大家介紹一下。首先，從科學教育教師的角度，我們的研究主要關注了科學課程的本質(zhì)及其教學理論和教學模式的發(fā)展。理解科學課程和教學的本質(zhì)是開展科學教育一切工作的基礎，它影響著教師開展科學教育的方式與教學設計的理念?？茖W課程區(qū)別于傳統(tǒng)的分科課程，它凝結(jié)了自然科學多個學科中對世界的探索方式以及問題解決方法，這與STEM教育的觀念是極其吻合的?？茖W教育工作者需要深刻理解這一特點，才能在教學活動中培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)與科學探究精神。而針對科學教育相關教學理論與教學模式的研究，對開展科學教育教學活動，進行科學教育課程改革具有重要的指導性意義。

針對科學教育學習者，我們主要從現(xiàn)象學的角度來研究學習者所持有的科學概念本質(zhì)及其特征，并通過教學活動中的研究探討學習者的先前知識和經(jīng)驗、社會文化背景以及學習背景對個人和群體學習的影響。同時，我們還關注科學學習的深層元級機制，這一系列的研究側(cè)重于識別、描述和理解在知識構(gòu)建中的作用。這些研究成果將幫助科學教師結(jié)合學習者的認知特點，在充分利用當?shù)刭Y源的基礎上設計課程和教學模式。此外，學習者的學習表現(xiàn)是任何課程和教學改革的重要動機。通過對基于學習者認知特點的科學教育模式改革，將有利于幫助學習者更好地認知科學世界、形成規(guī)范科學的意識。

訪談者：我們對您提出的規(guī)范科學的概念非常感興趣，您是否能夠詳細介紹一下？

Samson教授：好的。規(guī)范科學是從我們在開展科學教育的教學實踐中凝練出來的。在科學教育課程的實施過程中，我們發(fā)現(xiàn)學生對于科學的認知是不明確的。什么樣的知識可以被視作科學？這些科學中哪些是被大眾接受，具有指導意義的？為了幫助學生們更好地認識這樣一系列問題，我們向?qū)W生提出了“規(guī)范科學”的概念。

在教學實踐中，我們會告訴學生們那些被科學家們所認定的科學屬于規(guī)范科學。這一類科學往往具有一些特點：第一，它是一門科學，是對真實存在的現(xiàn)象或規(guī)律的一種總結(jié)與歸納，符合基本常識；第二，是通過實驗數(shù)據(jù)與實驗現(xiàn)象來表征結(jié)果的，能夠通過實驗或者計算進行多次重復驗證的；第三，它是得到了科學家們普遍認可的，具有一定權(quán)威性和普適性的。當然，這樣的一些“科學”我們特指的是自然科學，而非人文社會科學的范疇。

在向?qū)W生們傳遞“規(guī)范科學”的概念時，我們也注重學生批判性思維的培養(yǎng)，鼓勵學生在學習過程中提出質(zhì)疑。在條件允許的情況下，我們會通過多種方法(如開展實驗、實地觀察、觀看影像資料等)來驗證學生們提出的質(zhì)疑。除此之外，我們還會邀請一些相關行業(yè)領域的專家學者，通過更加易懂的方式、科學化的方法來為學生們答疑解惑。通過這樣的教學設計，既培養(yǎng)了學生的批判性思維，同時也提升了學生對科學學習的興趣和對科學探究的向往。而在學習過程中所形成的價值觀念、認知世界的方式以及形成的科學探究基本素質(zhì)與精神，都將對學生未來發(fā)展與職業(yè)選擇具有重要意義。

訪談者：非常感謝您對我們問題的精彩解答，為我們詳細講述了加拿大科學教育與STEM教育的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀，這對我們的研究具有非常重要的啟示。再次對您接受我們的訪談表示由衷感謝！