郝晉青 項華

摘? ?要? 隨著科技的迅猛發(fā)展，人類生存環(huán)境的復(fù)雜性、不確定性問題日益凸顯，終身學(xué)習(xí)與核心素養(yǎng)培育成為共識。課堂教學(xué)變革是學(xué)校教育改革核心內(nèi)容。通過梳理近代科學(xué)教育的幾次重大改革浪潮，和分析課堂系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能，揭示出基于不確定思維的新生態(tài)課堂教學(xué)變革的原則和教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞? ?探究式? 實踐性? A-STEM教育? 課堂教學(xué)

21世紀人類生存環(huán)境由納米、比特、基因和神經(jīng)元構(gòu)成，分別對應(yīng)著納米科技、信息技術(shù)、生命科學(xué)和腦與認知科學(xué)四大科技領(lǐng)域?？茖W(xué)家預(yù)言，這四大核心科技領(lǐng)域基于信息技術(shù)的聚合，將像人類數(shù)十萬年以前產(chǎn)生的口頭語言一樣，再次賦能人類，甚至改變?nèi)祟愇锓N。

2017年，教育部長陳寶生首次提出了“課堂革命”概念，明確了教育改革的核心是課堂教學(xué)改革。面對一個將機器變成像人一樣工作的、充滿不確定性的社會，如果教學(xué)只停留在機械學(xué)習(xí)，無異于將人變成機器，難以勝任培養(yǎng)未來社會創(chuàng)新人才之重任。

一、課堂教學(xué)變革的方向

班級課堂教學(xué)是工業(yè)標準化時代的育人方式，由17世紀近代教育家夸美紐斯首次提出。隨著進入智能時代，人類的生存環(huán)境越來越復(fù)雜多變，越來越充滿不確定性。終身化學(xué)習(xí)將帶來多樣化與個性化的課堂新生態(tài)。這種課堂新生態(tài)的主要特征是什么呢？

1957年，蘇美冷戰(zhàn)時期，蘇聯(lián)發(fā)射了人類歷史上第一顆人造地球衛(wèi)星，引起美國震驚。為了趕超蘇聯(lián)，美國掀起基礎(chǔ)教育課程改革浪潮，主要由科學(xué)家來撰寫教材。由于缺少合格師資和必要的設(shè)備，此次改革沒有成功。此次課程改革經(jīng)驗說明了，只是注重傳授概念性知識，不能有效提高學(xué)生科技能力。

1972年，科技的不確定性給一些工業(yè)發(fā)達國家和城市帶來嚴重的環(huán)境污染，生態(tài)環(huán)境的復(fù)雜性明顯增強，科技有益與有害的“雙刃性”日益凸顯，聯(lián)合國教科文組織召開環(huán)境會議，提出了STS教育。

1985年，彗星飛臨地球，將于2061年再次飛臨地球，美國據(jù)此提出“2061計劃”——整體教育改革計劃，明確地提出了科學(xué)教育培養(yǎng)目標是科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的抓手是探究式學(xué)習(xí)，引發(fā)了全球科學(xué)教育變革浪潮。所謂探究式學(xué)習(xí)，就是像科學(xué)家一樣去探索、研究與創(chuàng)造，它是我們適應(yīng)陌生環(huán)境的本能與法寶。

自20世紀90年代以后，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)普遍應(yīng)用，世界復(fù)雜性與不確定性進一步凸顯，網(wǎng)絡(luò)教育開始對教育方式產(chǎn)生深遠的影響。各國開始實踐“數(shù)字化學(xué)習(xí)”“課程整合”或者“課程重構(gòu)”。美國國家科學(xué)基金會（NSF）提出了與國家勞動力提升、國家安全和移民政策相關(guān)的STEM教育。STEM教育是“課程整合”與STSE教育的進一步發(fā)展，強調(diào)S（科學(xué)）、T（技術(shù)）、E（工程）和M（數(shù)學(xué)）四個核心學(xué)科教學(xué)的整合，強調(diào)體驗性和實踐性。我國直到2015年才開始廣泛關(guān)注STEM教育。課程的跨學(xué)科性、核心性、工程性受到重視。

1996年，隨著科技迅猛發(fā)展，面臨新世紀復(fù)雜性與不確定性嚴峻挑戰(zhàn)，聯(lián)合國教科文組織提出了教育改革“四大支柱”（學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會做事、學(xué)會與人相處、學(xué)會適應(yīng)）解決方案。這“四大支柱”是應(yīng)對未來復(fù)雜性與不確定性環(huán)境挑戰(zhàn)的主要策略，對一些傳統(tǒng)教育觀念提出了顛覆性認知。

隨著人類進入21世紀，制造業(yè)門檻降低，世界上開始出現(xiàn)一個特殊群體——創(chuàng)客（makers），創(chuàng)客設(shè)計與制造創(chuàng)意產(chǎn)品。創(chuàng)客群體使用互聯(lián)網(wǎng)和最新工業(yè)技術(shù)造物，進行個性化生產(chǎn)，形成了互聯(lián)網(wǎng)修補、迭代、共享的創(chuàng)客文化。隨著創(chuàng)客數(shù)量與影響迅速擴大，創(chuàng)客文化將帶來新的產(chǎn)業(yè)革命。秉承“做中學(xué)”教育理念，創(chuàng)客教育由此產(chǎn)生。實施創(chuàng)客教育將打破過去學(xué)校教育系統(tǒng)的封閉性，帶來跨界融合的終身化學(xué)習(xí)新形態(tài)。

STEM教育與創(chuàng)客教育的跨界融合性和實踐性，給傳統(tǒng)的學(xué)科教學(xué)與學(xué)習(xí)觀念帶來巨大沖擊。2015年，美國《下一代科學(xué)標準》加強了課程標準的縱向能力進階性要求，以及橫向各學(xué)科交叉性要求，其中關(guān)于學(xué)科核心概念、科學(xué)與工程實踐和跨學(xué)科思維三個維度的提出就是要關(guān)注學(xué)科經(jīng)驗教學(xué)。

2015年，創(chuàng)客教育與STEM教育在國家“創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)”政策之下得到大力推動。其中STEM教育在本土化進程之中，強調(diào)“真實情景性”“工程性”“跨學(xué)科性”“創(chuàng)新型”“藝術(shù)性（Art）”，多采用STEAM的說法。何克抗教授認為應(yīng)該將其中的“藝術(shù)性（Art）”改為“人文性（Arts）”。2016年9月，鄒曉東博士提出應(yīng)該將“人文性（Arts）”提前，即強調(diào)人文精神引領(lǐng)下的A-STEM教育。

2018年，教育部頒布《教育信息化2.0行動計劃》。《教育信息化2.0行動計劃》的本質(zhì)是從運用走向教育融合或者智慧重構(gòu)。如果把中國教育系統(tǒng)比作一個有待孵化的雞蛋，A-STEM教育構(gòu)成了孵化的內(nèi)部原因，而創(chuàng)客教育則構(gòu)成了孵化的外部原因。A-STEM教育新生態(tài)的特征：核心素養(yǎng)引領(lǐng)下的多學(xué)科融合;創(chuàng)新精神與互聯(lián)網(wǎng)共享精神;基于探究式的網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化工具應(yīng)用;實踐能力培養(yǎng)。其中，基于探究的實踐性是新生態(tài)課堂教學(xué)變革的抓手。

二、未來新生態(tài)課堂教學(xué)變革的原則

根據(jù)A-STEM教育新生態(tài)變革方向，設(shè)計與實施新生態(tài)課堂教學(xué)，需要遵循如下原則。

1.探究式、游戲式與學(xué)科概念性知識教學(xué)相結(jié)合

一方面，人的探究本能和游戲本能能夠很好應(yīng)對技術(shù)環(huán)境的復(fù)雜性與不確定性;另一方面，學(xué)科概念性知識教學(xué)已經(jīng)積累了許多有效的教學(xué)方法。課堂上，在探究式、游戲式學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上實施其他教學(xué)方法，唯此才能夠增強新生態(tài)課堂教學(xué)的趣味性，樹立核心素養(yǎng)意識。

2.動手實踐與思維培養(yǎng)（學(xué)科思維、計算思維、設(shè)計思維）相結(jié)合

一方面，實踐性是課堂教學(xué)變革的方向，設(shè)計與實施課堂教學(xué)，要加強動手與實踐;另一方面，思維是人順利開展活動的關(guān)鍵。A-STEM教育中的思維主要包括學(xué)科思維、計算思維與設(shè)計思維，所謂計算思維是人腦與電腦或者網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的思維。提高人文核心素養(yǎng)離不開思維。所以面對復(fù)雜的現(xiàn)實問題，只有將動手與思維結(jié)合起來，才能有效貫徹A-STEM教育，保證課堂教學(xué)深刻性，有效培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。

3.跨學(xué)科實踐與學(xué)科能力相結(jié)合

面對工程與實踐問題的復(fù)雜性，不僅需要實踐經(jīng)驗指引，而且需要專家型的學(xué)科知識或者跨學(xué)科知識指導(dǎo)。跨學(xué)科實踐與學(xué)科能力相結(jié)合能夠培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力和有效解決實踐問題能力。

4.可控性與不可控性相結(jié)合

對于教師而言，課堂上有些行為是可控的，另外行為是不可控的。比如某個學(xué)生觀察某個演示實驗時，其所思所想是不可控的。明白這點，對于設(shè)計與實施真啟發(fā)、真探究和個性化教學(xué)很重要。課堂上一味追求控制性，學(xué)生難有試錯空間，學(xué)科核心素養(yǎng)難以養(yǎng)成。

5.科學(xué)精神、游戲精神與創(chuàng)客精神相結(jié)合

一方面科學(xué)精神追求客觀事實和真理;另一方面游戲精神追求遵循規(guī)則，創(chuàng)客精神追求求真、求異和共享?？茖W(xué)精神、游戲精神與創(chuàng)客精神相結(jié)合，能夠促使學(xué)習(xí)者增強創(chuàng)新性，適應(yīng)陌生的、復(fù)雜的、和不確定性的未知世界。

三、A-STEM教育新生態(tài)課堂教學(xué)模式

傳統(tǒng)課堂教學(xué)貫徹教師主導(dǎo)、學(xué)生主體的教學(xué)思想，主要任務(wù)是傳遞學(xué)科概念性知識，教學(xué)模式主要是“講授——接受”模式。課堂要素由“教師、常規(guī)媒體、學(xué)生、概念性知識”構(gòu)成。隨著進入人工智能時代，課堂教學(xué)系統(tǒng)承擔(dān)著培養(yǎng)適應(yīng)終身學(xué)習(xí)社會的創(chuàng)新型人才使命，未來課堂應(yīng)該是文化重構(gòu)，教學(xué)流程再造與重組，組成要素應(yīng)該是“學(xué)生、教師、智慧媒體、學(xué)科經(jīng)驗（包含概念性知識）”，比較而言，“常規(guī)媒體”變成“智慧媒體”，“概念性知識”變成“學(xué)科經(jīng)驗”，課堂創(chuàng)新的空間變大。關(guān)系如圖1和圖2所示。

傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式主要是“腳手架式”?！皰佸^式”和“隨機進入式”是輔助模式。那么按照新生態(tài)課堂教學(xué)變革原則，這三種課堂教學(xué)將發(fā)生怎樣的改變呢？

1.A-STEM教育理念下的三種課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)探析

（1）“腳手架式”教學(xué)模式發(fā)展

所謂“腳手架式”教學(xué)模式，即以學(xué)科概念性知識作為抓手，像建筑腳手架一樣，一層一層地向上建造學(xué)科知識大廈。這種教學(xué)模式一直是傳統(tǒng)課堂教學(xué)的主流教學(xué)模式。

A-STEM教育對“腳手架式”教學(xué)模式提出了新的要求：教學(xué)抓手不能僅僅是學(xué)科概念性知識，還要包括學(xué)科實踐經(jīng)驗和數(shù)字化跨學(xué)科經(jīng)驗;在教學(xué)過程局部環(huán)節(jié)設(shè)置真探究活動;教師在講授中要貫徹真啟發(fā)要求。

（2）“隨機進入式”教學(xué)模式發(fā)展

所謂“隨機進入式”教學(xué)模式，是一種問題、任務(wù)與結(jié)果不可控制的“導(dǎo)演——探究”教學(xué)模式。這種教學(xué)模式開放程度大，給學(xué)生的學(xué)習(xí)支架少，學(xué)生甚至教師處于真探究狀態(tài)。主要奠基者是杜威的教學(xué)思想。

A-STEM教育對“隨機進入式”教學(xué)模式提出了新的要求：教師以學(xué)習(xí)者身份參與探究活動之中;以學(xué)習(xí)者為中心設(shè)計與實施教學(xué)活動;提供充足的時間和必要的學(xué)習(xí)支架;組織好交流討論環(huán)節(jié)。

（3）“拋錨式”教學(xué)模式發(fā)展

所謂“拋錨式”教學(xué)模式，是一種介于“腳手架”教學(xué)模式與“隨機進入式”教學(xué)模式之間的教學(xué)模式，一般像拋錨一樣明確教學(xué)主題，學(xué)生綜合利用各學(xué)科概念性知識、實物工具、數(shù)字化工具解決核心問題或者主要任務(wù)，獲取相關(guān)經(jīng)驗的同時掌握學(xué)科概念性知識。主要源于項目式學(xué)習(xí)思想。

A-STEM教育對“拋錨式”教學(xué)模式提出了新的要求：基于A-STEM教育理念精選“拋錨式”問題或者項目;真啟發(fā)與真探究相結(jié)合;設(shè)計好學(xué)習(xí)支架;組織好合作學(xué)習(xí)。

2.數(shù)字科學(xué)家A-STEM混合式課堂教學(xué)模式

項華教授及其團隊根據(jù)未來新生態(tài)課堂教學(xué)原則，提出了數(shù)字科學(xué)家A-STEM混合式課堂教學(xué)模式。如圖3所示，該課堂教學(xué)模式是一種基于A-STEM教育理念，混合運用“拋錨式”“腳手架式”“隨機進入式”的教學(xué)模式。所謂的數(shù)字科學(xué)家是一種A-STEM教育與創(chuàng)客教育項目，目前該項目已經(jīng)開展了十年。

該教學(xué)模式以學(xué)習(xí)者為中心，基于探究式學(xué)習(xí)與A-STEM教育理念，在教師微講授啟發(fā)下，圍繞真實問題或者項目，借助學(xué)科概念性知識、實物工具、數(shù)字化工具解決問題。值得一提的是，如果極端地加強可控性，該模式將變成“腳手架式”教學(xué)模式，如果極端地加強開放環(huán)節(jié)，該模式將變成“隨機進入式”教學(xué)模式，具有較好的變通性與靈活性。

參考文獻

[1] 項華，毛澄潔，熊曉燕.從物理學(xué)科教育走向STEAM融合教育——中學(xué)物理教學(xué)創(chuàng)新之道[J].中小學(xué)數(shù)字化教學(xué)，2017（03）.

[2] 盛國榮.技術(shù)預(yù)見的內(nèi)涵、理論依據(jù)及其面臨的問題——一種技術(shù)哲學(xué)的視野[J].科技管理研究，2008（01）.

[3] 項華.信息技術(shù)與中學(xué)物理教學(xué)整合[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2013.

[作者：郝晉青（1965-），男，山西太原人，太原師范學(xué)院物理系，副教授，碩士;項華（1964-），男，安徽合肥人，北京師范大學(xué)物理學(xué)系，教授，教育學(xué)博士，通訊作者。]

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