向世清

前一講，我們說明了STEM教育所提供的教學(xué)法更能滿足當(dāng)前時代的需求，也正是時代發(fā)展所催生出的匹配性教學(xué)法。它遵循了歷史發(fā)展的演化過程，因此是過去所有教學(xué)法在不斷的傳承揚(yáng)棄后所形成的迄今為止可算是最為優(yōu)秀的教學(xué)法。那么，STEM教育究竟以什么樣的方式和過程展開和實(shí)施呢？這一講，我們將專門對此予以描述。最主要的，我們將給出所謂的“九步法”過程。

STEM教育的基本方式與過程：遵循科學(xué)研究方法論的方式與過程

科學(xué)研究方法論，本質(zhì)上是為了解決未知問題或解釋未知困惑而進(jìn)行的因果關(guān)系求證的過程方法論。人類在不斷的認(rèn)知和發(fā)現(xiàn)中，自從科學(xué)出現(xiàn)之后，越來越凝練出和規(guī)范化了一種準(zhǔn)確的科學(xué)研究范式，即根據(jù)所發(fā)現(xiàn)的事物或現(xiàn)象，基于“有因必有果，有果必有因”的哲學(xué)思維，在假定其是受到某種因果規(guī)律作用的前提下，首先尋找出各種可能形成結(jié)果的影響因素，然后通過恰當(dāng)?shù)尿?yàn)證過程，準(zhǔn)確尋找出各影響因素與所發(fā)現(xiàn)的事物或現(xiàn)象的結(jié)果之間的因果關(guān)系，總結(jié)歸納出其中的規(guī)律性邏輯與真正結(jié)論，最終與假設(shè)形成對照和判斷，驗(yàn)證假設(shè)是否正確和成功。如果驗(yàn)證的假設(shè)目標(biāo)未能實(shí)現(xiàn)，則再修正相關(guān)假設(shè)或研究的過程內(nèi)容，直至找出真正的規(guī)律和結(jié)論，正確獲知因果關(guān)系。如此循環(huán)往復(fù)，就形成了真正的研究過程，其中也自然包含了探究的過程，最終就可以將人們對自然和人自身的客觀與主觀世界推向更為了解和認(rèn)知的境界。所謂一個又一個問題的解決，必是我們認(rèn)知世界的步伐和臺階，最終必定通向認(rèn)知世界的峰頂（后續(xù)我們還將給出與科學(xué)研究方法論并行的“工程創(chuàng)建方法論”，因?yàn)槠渑c科學(xué)研究方法論邏輯一致，且在STEM教育中呈現(xiàn)出同樣的作用。這里出于避免開始就出現(xiàn)復(fù)雜混淆的目的，先不予介紹）。

當(dāng)然，在科學(xué)研究的過程中，會出現(xiàn)多種復(fù)雜反復(fù)和曲折不同的過程，也會出現(xiàn)成功和失敗的交替，更有長期進(jìn)行探索卻仍是停滯不前的可能。這正是科學(xué)研究的復(fù)雜性和迷人之處。在過程中，我們也會受到各種方面的限制，比如我們已有的認(rèn)知水平過于淺薄，研究者的個體認(rèn)知能力存在局限，現(xiàn)實(shí)的條件設(shè)備不足以實(shí)現(xiàn)預(yù)期要求，資源能力難以達(dá)成過高的預(yù)期等。這些都使科學(xué)研究成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)人類自身智慧和能力的事業(yè)。但無論怎樣，科學(xué)研究的基本方法論迄今已經(jīng)成為一種廣為接受的研究方式和過程，只要我們遵循這樣的方式和過程，即使要經(jīng)歷漫長的時間和眾多的失敗，科學(xué)的未知難題總有被攻克的一天。

STEM教育正是遵循了這樣一種方法論和思維邏輯。正如前述各講所給出的，STEM本身呈現(xiàn)了解決問題的規(guī)律性，它實(shí)際就是我們所說的科學(xué)研究方法論的具體化身。將此方式和過程用作教學(xué)過程，使學(xué)習(xí)者按照解決問題的方法和過程模仿解決問題，就可以逐漸建立起今后面對未知問題時的基本思路和習(xí)慣，并逐步達(dá)成解決未知問題的能力。所以，STEM教育首先就提供了一種建立解決問題能力的可能性。其次，在解決問題的過程中，學(xué)習(xí)者必然會對已有知識和未知知識進(jìn)行融合性的學(xué)習(xí)和探索過程，所有的知識會以所研究的未知問題本身作為匯集和融合載體，于是STEM教育也就很自然地提供了知識學(xué)習(xí)的要求和載體，自然形成了一種知識教學(xué)的途徑和承載，更何況它還具有多學(xué)科融合性和自然綜成性，所以STEM教育也提供了很好的知識學(xué)習(xí)過程和更多的特殊效能。可以說，截至目前STEM教育能夠在新時期脫穎而出，形成巨大影響并風(fēng)靡全球，根本原因正在于此。

當(dāng)然，必須牢記，STEM教育畢竟還應(yīng)是教育過程。不管STEM教育有多新、有多好，它像過去所有的教育一樣，都一定是對受教育者進(jìn)行的教學(xué)過程，所以，不能將STEM教育過程等同于科學(xué)研究過程，而是一定要認(rèn)清二者之間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。

首先，STEM教育是按照科學(xué)研究方法過程進(jìn)行的，這是相同點(diǎn)，也不會發(fā)生改變。其次，因?yàn)槭菍W(xué)習(xí)過程，而不是一個真正的未知問題研究過程，所以就要求STEM教育只是一種“模仿”過程，既有點(diǎn)兒“依葫蘆畫瓢”，又有點(diǎn)兒我國俗語的“過家家”，像是真的，但又不是真的。這是不同點(diǎn)。

那么，STEM教育具體在哪些地方體現(xiàn)出知識學(xué)習(xí)過程而不是科學(xué)研究過程呢？很簡單，這就是在有關(guān)知識的學(xué)習(xí)角度，二者呈現(xiàn)出很大的重心和配置的不同?？茖W(xué)研究是依套路和載體研究結(jié)果，最終是在已有知識基礎(chǔ)上創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)新知識，一切重心在趨向新知識，這往往需要研究者有很好的已知知識基礎(chǔ)且并不把已知知識當(dāng)作重點(diǎn);而STEM教育是借套路和載體學(xué)知識，結(jié)果是學(xué)習(xí)已有知識，所以創(chuàng)新出新知識并不是重點(diǎn)（可能的話，只是順帶創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)一點(diǎn)新知識。這種情況有時也是有的）。所以，STEM教育一定是把通過教學(xué)過程讓學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)現(xiàn)有知識（同時也是學(xué)習(xí)者不懂的）放在首要的目標(biāo)地位。這樣一來，STEM教育始終以達(dá)成更好的知識學(xué)習(xí)為根本重心和配置要求。當(dāng)然，因?yàn)閷W(xué)習(xí)者的確對所學(xué)知識還不懂，他所學(xué)習(xí)的知識也會像研究者研究的新知識一樣具有“未知性”和“探究性”，所以他就能夠具有強(qiáng)烈的好奇心和發(fā)現(xiàn)欲，因此這一知識學(xué)習(xí)過程仍然基本呈現(xiàn)出像“未知問題”解決的過程一樣的特征和吸引學(xué)習(xí)者的可能性，使得STEM教育過程其實(shí)還是一個“科學(xué)研究過程”（至少是像極了！笑）。明確了這樣的指導(dǎo)思想，我們就很容易給出STEM教育的方式和過程范式了。

圖1簡明地給出了相關(guān)的“九步法”范式。這是我多年以來逐漸凝練并個人愿意建構(gòu)作為更好表達(dá)的所謂“STEM教育方法和過程論”。它具有清晰明了、步驟描述簡單易懂、易記易用的特點(diǎn)（這里要說明的是，是不是“九步”并不重要。您要說是三步、六步或幾步法，都是可以的，關(guān)鍵是整個過程要完整地模仿科學(xué)研究的過程方法論，并很好地強(qiáng)調(diào)出STEM教育本身所需強(qiáng)調(diào)的有關(guān)知識學(xué)習(xí)的重心要求和配置考慮）。

按照九步法，顯而易見，STEM教學(xué)法與現(xiàn)有的講授法等教學(xué)法相比，自然呈現(xiàn)出了一種另辟蹊徑的過程?？梢哉f，任何教學(xué)法的優(yōu)劣是看其對知識的學(xué)習(xí)有著怎樣的教學(xué)傳承能效的。一種教學(xué)法，只要有教學(xué)知識的能力，它就可以成為一種教學(xué)法。但是，它是不是好的教學(xué)法，更要看其教學(xué)傳承能效。后面我們將會看到，STEM教育作為最新的伴隨時代發(fā)展而出的教學(xué)法，它具有的教學(xué)傳承能效幾乎是超越了現(xiàn)有教學(xué)法的，絕非現(xiàn)有各種教學(xué)法可比（當(dāng)然，這里絕不是否定已有各種教學(xué)法。真正科學(xué)的態(tài)度，是在將來將各種教學(xué)法有機(jī)配置和混合使用，依據(jù)教學(xué)過程中的具體客觀情況，發(fā)揮出各自的最大優(yōu)勢，為實(shí)現(xiàn)學(xué)生最高的教學(xué)能效而選擇階段性使用并在教學(xué)全過程中發(fā)揮更高價(jià)值）。

以下，我們對照圖1解讀STEM教學(xué)的九步法。

（1）STEM教學(xué)法的方式總體上可描述為：基于問題或主題的項(xiàng)目式“學(xué)科融合”性的研究性學(xué)習(xí)與探究。其中首要的關(guān)鍵詞是“研究性學(xué)習(xí)和探究”，這表明學(xué)習(xí)本身必須是研究性和探究性的，必須在研究和探究過程下達(dá)成學(xué)習(xí)的目標(biāo)要求。目前，研究性學(xué)習(xí)已在全世界范圍進(jìn)一步深化成為跨學(xué)科、多范疇、實(shí)踐性的“深度學(xué)習(xí)”模式，國際上已有廣泛而深度的研究，被證明是學(xué)習(xí)者達(dá)成更高學(xué)習(xí)效能的主要學(xué)習(xí)策略（后續(xù)我們將更多闡述）。所以研究性學(xué)習(xí)法從根本上界定了STEM教學(xué)法的根本策略特征?！绊?xiàng)目式”是其中另一個主要的關(guān)鍵詞，它表明STEM教學(xué)法總體形式上像一個個項(xiàng)目的過程，從其目標(biāo)到過程都遵從一定的限定范疇和要求，包括時間要求和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，都要像項(xiàng)目計(jì)劃一樣進(jìn)行設(shè)計(jì)，并按照計(jì)劃進(jìn)行，其約束和變更也需要按照項(xiàng)目管理的方式科學(xué)進(jìn)行。因此，“項(xiàng)目式”界定了STEM學(xué)習(xí)的任務(wù)要求特征，特別是時間單元和內(nèi)容單元特征?！皢栴}”或“主題”也是很重要的關(guān)鍵詞，它表明每一個STEM教學(xué)都需要基于一個特定的內(nèi)容，那就是解決某個問題或者學(xué)習(xí)某個主題，在問題或主題之下，自然給出所需要學(xué)習(xí)的知識包集。這就清晰地限定了每一個STEM教學(xué)的內(nèi)容范疇和拓展要求。