涂濤　張煜明

摘要：當(dāng)前我國STEM教學(xué)中普遍存在課程設(shè)計粗線條化、缺少足夠的教學(xué)支架、無法滿足學(xué)生完成探究過程等問題。造成這些問題最為核心的原因是STEM教學(xué)設(shè)計過程中沒有充分考慮如何激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機。STEM教學(xué)所強調(diào)的自主、合作、探究的“做中學(xué)”學(xué)習(xí)方式和注重跨學(xué)科、情境、體驗、參與的特色，有助于激發(fā)學(xué)習(xí)者多個層面的學(xué)習(xí)動機，從而提升STEM教學(xué)效果?；赟TEM教學(xué)過程模式、學(xué)習(xí)動機相關(guān)理論以及動機層次模型，通過歸納演繹構(gòu)建的面向STEM教學(xué)過程的學(xué)習(xí)動機序列模型，包括教學(xué)目標(biāo)/結(jié)果層、教學(xué)活動層、教學(xué)干預(yù)/策略層三層結(jié)構(gòu)，通過每層核心要素的橫向推進以及層與層之間的縱向轉(zhuǎn)化，最終指向STEM學(xué)習(xí)動機的激發(fā)。該模型的特色體現(xiàn)在，從情境、語境和全局三個層次劃分了學(xué)習(xí)動機，并指出在各教學(xué)環(huán)節(jié)可以通過不同的教學(xué)活動設(shè)計來激發(fā)不同類型的學(xué)習(xí)動機，且情境、語境和全局動機之間存在雙向循環(huán)遞歸關(guān)系。案例分析結(jié)果表明，該模型有助于指導(dǎo)教師更好地在STEM教學(xué)中激發(fā)學(xué)習(xí)者的多層學(xué)習(xí)動機。

關(guān)鍵詞：STEM;學(xué)習(xí)動機;動機層次模型;案例分析

中圖分類號：G434? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1009-5195（2021）02-0104-09? doi10.3969/j.issn.1009-5195.2021.02.011

作者簡介：涂濤，博士，教授，博士生導(dǎo)師，西南大學(xué)西南民族教育與心理研究中心，新媒體研究所（重慶 400715）;張煜明，碩士研究生，西南大學(xué)教育學(xué)部（重慶 400715）。

一、研究背景與問題

STEM教育是一種將科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）進行跨學(xué)科交叉融合的教學(xué)方式。2020年5月，中國教育科學(xué)研究院發(fā)布的《中國STEM教育2029創(chuàng)新行動計劃》從7個方面規(guī)劃了我國未來STEM教育的發(fā)展方向，提出應(yīng)實施STEM人才培養(yǎng)暢通計劃，注重培養(yǎng)中小學(xué)生學(xué)習(xí)STEM的興趣，增強學(xué)生學(xué)習(xí)動機，優(yōu)化STEM教育活動，提高相關(guān)活動的吸引力。這表明當(dāng)前STEM教育受到我國高校和研究機構(gòu)的高度重視。然而在課堂教學(xué)實踐中仍然存在諸多問題，如STEM課程設(shè)計粗線條化、教師布置任務(wù)后并沒有給予足夠的教學(xué)支架，甚至有意無意代替學(xué)生完成探究過程等（楊開城等，2020）。表面來看，這些問題都是由STEM教學(xué)設(shè)計不足引起的。實際上，教學(xué)設(shè)計的重要落腳點是如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，使他們能夠通過自主或合作探究的方式體驗探究過程并完成知識建構(gòu)。因此，學(xué)習(xí)動機成為STEM教學(xué)中的核心研究問題之一。從當(dāng)前已有研究來看，有研究者通過建立基于項目的學(xué)習(xí)模式和6E學(xué)習(xí)模式等，采用問題導(dǎo)向和實踐探究的方法引領(lǐng)學(xué)生自主建構(gòu)知識框架，以此探索STEM教學(xué)模式下學(xué)生學(xué)習(xí)動機的影響機制。這些教學(xué)模式雖然圍繞教學(xué)要素提及應(yīng)激發(fā)學(xué)習(xí)動機，但并未就如何更好地激發(fā)學(xué)習(xí)動機展開深入細(xì)致的探索。例如，蘇詠梅等（2019）建構(gòu)了“學(xué)?！猄TEM專家合作”模式，模擬真實情境讓學(xué)生了解不同專業(yè)的工作，以此激發(fā)學(xué)生盡早做好個人職業(yè)規(guī)劃的動機和熱情;梁芮銘等（2020）創(chuàng)設(shè)了眾包知識建構(gòu)STEM環(huán)境，提出了促進學(xué)生學(xué)習(xí)動機的途徑和方式。以上研究均采用不同形式來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，但筆者認(rèn)為，當(dāng)前研究或者是單純研究STEM教學(xué)模式建構(gòu)及其應(yīng)用，或者是單純研究STEM學(xué)習(xí)動機的影響機制，而未能將STEM教學(xué)過程模式與學(xué)習(xí)動機的動態(tài)發(fā)展相結(jié)合來開展深入的研究。有鑒于此，筆者將嘗試以STEM教學(xué)過程模式為主軸、以動機層次模型和相應(yīng)的理論及策略為支持，提出一種面向STEM教學(xué)過程的學(xué)習(xí)動機序列模型，并輔以詳細(xì)案例進行闡釋，以期闡明該模型的應(yīng)用價值與路徑。

二、相關(guān)研究述評

筆者將從STEM教學(xué)過程模式、學(xué)習(xí)動機相關(guān)理論、動機層次模型等方面進行綜述，以期為面向STEM教學(xué)過程的學(xué)習(xí)動機序列模型建構(gòu)提供學(xué)理支持。

1.STEM教學(xué)過程模式

教學(xué)過程模式是支持教學(xué)實施的關(guān)鍵框架。當(dāng)前國際上已經(jīng)形成了諸多較為成熟的經(jīng)典模式，如美國生物學(xué)課程研究中心開發(fā)的5E模式（Bybee et al.，2006），國際技術(shù)和工程教育者協(xié)會修訂的6E模式（Burke，2014），維吉尼亞理工大學(xué)Wells教授提出的PIRPOSAL模型（Wells，2016），以及由我國學(xué)者提出的一些本土化STEM教學(xué)模式，如李克東等提出的5EX設(shè)計模型（李克東等，2019）、詹澤慧等提出的C-STEAM模式（詹澤慧等，2020）等。這些模式都是基于建構(gòu)主義理論從教學(xué)過程或教學(xué)環(huán)節(jié)的視角提出，為STEM教學(xué)實施提供了框架支持。具體而言，5E模式包括參與（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、精細(xì)化（Elaboration）和評價（Evaluation）5個環(huán)節(jié)（Bybee et al.，2006）。6E模式包括引入（Engage）、探索（Explore）、解釋（Explain）、改造（Engineer）、深化（Enrich）和評價（Evaluate）6個環(huán)節(jié)（Burke， 2014）。PIRPOSAL模型包括問題識別（Problem Identification）、想法形成（Ideation）、研究實施（Research）、可能方案生成（Potential Solutions）、方案最優(yōu)化（Optimization）、方案評估（Solution Evaluation）、整體改良（Alterations）、學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生（Learned Outcomes）等8個階段（Wells，2016）。5EX模式包括進入情境與提出問題活動（Enter and Questions，EQ）、探究學(xué)習(xí)與數(shù)學(xué)應(yīng)用活動（Exploration and Mathematics，EM）、工程設(shè)計與技術(shù)制作活動（Engineering and Technology，ET）、知識擴展與創(chuàng)意設(shè)計活動（Expansion and Creativity，EC）、多元評價與學(xué)習(xí)反思活動（Evaluation and Reflection，ER）等5個學(xué)習(xí)活動環(huán)節(jié)（李克東等，2019）。C-STEAM模式包括文化情境感知（Contextual Experience）、文化內(nèi)涵理解（Connotation Comprehension）、文化特征探究（Characteristic Inquiry）、文化制品創(chuàng)作（Create Artifact）、聯(lián)系社會推廣（Connect Society）、總結(jié)評價反思（Conclusive Reflection）等6個階段（詹澤慧等，2020）。另外，余勝泉等還提出了STEM跨學(xué)科項目設(shè)計模式，包括教學(xué)分析、學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計、工具與資源設(shè)計、學(xué)習(xí)支架設(shè)計、學(xué)習(xí)活動設(shè)計、學(xué)習(xí)評價設(shè)計、總結(jié)與強化聯(lián)系、項目方案試用與改進等8個環(huán)節(jié)（余勝泉等，2015）。

從上述STEM教學(xué)過程模式可以看出，5E和6E模式為STEM教學(xué)實施提供了較為寬泛的概念模型，PIRPOSAL模型、5EX模式和STEM跨學(xué)科項目設(shè)計模式是對5E和6E教學(xué)模式的擴展和應(yīng)用，C-STEAM模式是一種以中國傳統(tǒng)文化傳承為價值目標(biāo)的獨特的教學(xué)模式。這些模式為STEM教學(xué)設(shè)計與實施提供了靈活的框架指導(dǎo)。只有在STEM教學(xué)過程模式的支持下，通過設(shè)計合理的探究和學(xué)習(xí)活動，才能更好地激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機，提高學(xué)習(xí)效果。

2.學(xué)習(xí)動機相關(guān)理論

學(xué)習(xí)動機是教學(xué)活動開展、維持與順利完成的動力機制與重要條件。學(xué)習(xí)動機相關(guān)理論已歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展。20世紀(jì)60年代提出的“機械論”認(rèn)為，個體是受外部環(huán)境控制、無主觀能動性的機械個體。該流派的研究者單純討論學(xué)習(xí)過程中的外部動機（張公社等，2012），其代表性理論有本能論、驅(qū)力論、誘因論和需要層次論等（張愛卿，1999）。這類研究將外部動機看成是學(xué)生一切動機的根源，將學(xué)生學(xué)習(xí)行為的改變完全歸因于外部原因。總體而言，盡管“機械論”能夠解釋學(xué)習(xí)心理的某些外在機制，但是無法觸及學(xué)習(xí)的認(rèn)知本質(zhì)，因而后來“機械論”逐漸轉(zhuǎn)向“認(rèn)知觀”?！罢J(rèn)知觀”強調(diào)個人自身認(rèn)知的作用，側(cè)重研究個人內(nèi)部認(rèn)知對學(xué)習(xí)行為的影響，其代表理論有成就動機理論、歸因理論與認(rèn)知失調(diào)理論等（范春林等，2007）?！罢J(rèn)知觀”下的動機理論不斷發(fā)展，不僅鞏固了認(rèn)知因素在動機研究中的重要地位，而且發(fā)展出了充分考慮自我能動作用的自我決定理論等，由此推進學(xué)習(xí)動機理論向縱深發(fā)展?？傮w而言，“機械論”學(xué)習(xí)動機理論強調(diào)外在動機的決定作用，“認(rèn)知觀”學(xué)習(xí)動機理論強調(diào)內(nèi)在動機的決定作用，雖然兩者表現(xiàn)出明顯的分歧和爭議，但是兩者在解決學(xué)習(xí)動機和學(xué)習(xí)心理問題過程中都具有一定的合理性，兩者之間可以形成互補效應(yīng)，而且已有研究證明了外在動機和內(nèi)在動機之間可以相互轉(zhuǎn)化和促進。因此，筆者將根據(jù)STEM教學(xué)本身的特點和要求，選取對STEM教學(xué)開展具有重要指導(dǎo)意義的誘因理論（Incentive Theory）、自我決定理論（Self-Determination Theory）與歸因理論（Attribution Theory）等三大理論進行論述，以期為STEM教學(xué)中的學(xué)習(xí)動機激發(fā)提供理論指導(dǎo)。

誘因理論強調(diào)外部刺激能夠引起學(xué)習(xí)動機，誘因能夠促進學(xué)習(xí)行為。在STEM課堂中，情境是重要的誘因，教師可通過創(chuàng)設(shè)情境來引導(dǎo)學(xué)生觀察、探究，發(fā)現(xiàn)情境中的新知與自我認(rèn)知的沖突之處，從而引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知需求，繼而按照教學(xué)步驟解決認(rèn)知沖突。例如，金春平（2011）認(rèn)為誘因是影響小學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的重要因素，并提出通過培養(yǎng)興趣、意識與責(zé)任感等方式來合理運用誘因。張新明等（2016）通過梳理動機現(xiàn)狀，提出了由誘因、需求和中介組成的學(xué)習(xí)動機“三維因素”影響模型，并通過實證研究對其有效性進行了驗證。

自我決定理論認(rèn)為人的自我決定能夠靈活地控制自己和環(huán)境之間的相互作用，同時也強調(diào)社會環(huán)境對人的潛能發(fā)揮具有重要影響。該理論突出強調(diào)了個體與社會環(huán)境之間互動的重要作用，認(rèn)為個體獲得發(fā)展應(yīng)滿足三種心理需求，即自主（Autonomy）、能力（Competence）和關(guān)聯(lián)性（Relatedness）。其中，自主是指通過個體知識建構(gòu)將習(xí)得知識與自我認(rèn)知進行整合的過程;能力是指完成一項任務(wù)所需具備的綜合素質(zhì)，能力的不同將會直接影響學(xué)習(xí)的效果;關(guān)聯(lián)性是指學(xué)習(xí)者與他人共同探究知識時建立的聯(lián)結(jié)。三種心理需求滿足的過程，同樣也是以認(rèn)知和建構(gòu)主義為基礎(chǔ)進行的知識同化與順應(yīng)的過程。例如，有研究者基于自我決定理論探究了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)投入對于學(xué)習(xí)質(zhì)量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，自我決定動機和元認(rèn)知調(diào)節(jié)策略在認(rèn)識信念和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)投入的關(guān)系中起完全中介作用，但不同動機類型的作用存在差異;另外，自主性動機對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)投入有顯著的正向預(yù)測作用（周琰，2018）。還有研究者探索了自我決定、感知有用性、感知易用性、學(xué)習(xí)效果四個因素之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)者的自我決定對學(xué)習(xí)效果無顯著影響，但是當(dāng)自我決定與技術(shù)接受、學(xué)習(xí)效果被納入同一模型后，自我決定會削減感知有用性與學(xué)習(xí)效果之間的正相關(guān)關(guān)系，因此智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下應(yīng)對學(xué)習(xí)者的內(nèi)部學(xué)習(xí)動機和技術(shù)接受度給予更多的關(guān)注才能更好地提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果（郭婉瑢等，2020）。在STEM教學(xué)中，自主和合作探究是主要的學(xué)習(xí)模式，因而特別需要學(xué)習(xí)者發(fā)揮個體的主觀能動性，在原有知識和技能的基礎(chǔ)上，不斷與STEM環(huán)境中的工具、對象、其他學(xué)習(xí)者及教師進行關(guān)聯(lián)互動，從而達到體驗探究活動、完成活動制品的目的。

由美國社會心理學(xué)家弗里茨·海德（Fritz Heider）提出的歸因理論，旨在探索人們進行歸因的前提、方式和過程，以及導(dǎo)致人們將某一特定時間或行為結(jié)果歸屬于某種特定原因的影響因素（張愛卿，2003）。早期的歸因理論僅從個人或外部環(huán)境角度出發(fā)，探究歸因的過程，而忽略了對歸因后果的研究。Bernard Weiner嘗試將歸因與動機相結(jié)合從而形成了動機歸因理論，對歸因產(chǎn)生的后果進行了分析與評價，由此拓展了歸因理論的研究范圍（Weiner，2000）。在實踐應(yīng)用中，有研究者以歸因理論為指導(dǎo)，使用不同的歸因方式制定了新手型、熟手型和專家型教師的專業(yè)發(fā)展路徑（張成莉，2016）。還有研究者基于歸因理論為大學(xué)生建立了正確的職業(yè)挫折歸因模式，以期培養(yǎng)大學(xué)生的職業(yè)韌性（徐睿等，2019）。在STEM教學(xué)中，通常采用諸如測驗、訪談、組內(nèi)互評和反思日志等評價方式幫助教師與學(xué)生進行歸因（江豐光等，2017），既關(guān)注學(xué)科知識，又關(guān)注學(xué)生在真實或模擬場景下的學(xué)習(xí)表現(xiàn)。

從上述分析可以看出，學(xué)習(xí)動機相關(guān)理論發(fā)展至今，雖然形成了“機械論”和“認(rèn)知觀”兩大主要流派，但其在解釋學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)心理方面都具有一定的合理性，而且可以形成互補效應(yīng)。筆者通過對誘因理論、自我決定理論和歸因理論的闡述，旨在為STEM教學(xué)中的情境創(chuàng)設(shè)、知識建構(gòu)與評價反思提供動機理論支持，更好地促進STEM教學(xué)。

3.動機層次模型

早期的動機研究多從實驗和心理測量的角度進行，將動機視為穩(wěn)定的人格特質(zhì)，較少關(guān)注環(huán)境與情境對學(xué)習(xí)的影響。隨著學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計理論的發(fā)展和教學(xué)實踐方法的創(chuàng)新，學(xué)習(xí)的情境性、主動性和社會性開始受到重視，研究者逐步開始探索學(xué)生所處的背景因素對學(xué)習(xí)動機的影響（范春林等，2007）。在STEM教學(xué)中，由豐富的資源、工具、策略與人（教師和學(xué)習(xí)者）構(gòu)筑的學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動機激發(fā)提供了豐富的背景因素。Vallerand提出的動機層次模型（The Hierarchical Model of Intrinsic and Extrinsic Motivation）（Vallerand，1997）（見圖1）為STEM教學(xué)中的學(xué)習(xí)動機層次劃分、教學(xué)活動設(shè)計、動機激發(fā)與轉(zhuǎn)化提供了理論框架支撐。

該動機層次模型提出5個基本假設(shè)：一是一個完整的動機分析過程包括內(nèi)在動機、外在動機和無動機①三個結(jié)構(gòu)要素;二是內(nèi)在動機、外在動機和無動機普遍存在于全局（Global）、語境（Contextual）和情境（Situational）三個層面;三是動機是由社會因素和自上而下的動機效應(yīng)決定的;四是在一個給定層次的動機和下一個更高層次的動機之間存在一種遞歸式的、自下而上的關(guān)系;五是動機會產(chǎn)生不同類型的結(jié)果。該模型不僅揭示出人的動機的復(fù)雜性，而且指出這種復(fù)雜性是由人際因素和社會因素共同影響而造成的。因此我們不能僅僅對其進行描述，還要對其進行類型和層次劃分。厘清不同層次的動機之間的作用機制及其所產(chǎn)生的結(jié)果，有助于我們更好地將該模型應(yīng)用于實踐中。

從動機層次模型中可以看出，不同層次的動機之間體現(xiàn)出如下四個方面的作用關(guān)系。首先，動機是由三個層次的社會因素共同作用的結(jié)果，情境因素可以影響情境動機，語境因素可以影響語境動機，全局因素可以影響全局動機。其次，社會因素對動機的影響通過三個層次上的能力感知（與環(huán)境有效互動）、自主性（自由選擇自己的行動過程）、以及相關(guān)性（與重要他人有聯(lián)系的感知）來調(diào)節(jié)。再次，動機的決定效應(yīng)體現(xiàn)在上一層次的動機對下一層次動機的自上而下的影響，因而全局動機會影響語境動機，語境動機會影響情境動機，但除了特定情況外全局動機不會直接影響情境動機。最后，動機的決定因素還體現(xiàn)在獨特性效應(yīng)上，如以特定休閑活動的情境動機為例，它主要受到一個人對休閑活動的語境動機和特定休閑活動進行時的情境因素的共同影響。

該模型還指出，動機產(chǎn)生的不同類型的結(jié)果可以細(xì)分為三點：一是動機產(chǎn)生的結(jié)果在本質(zhì)上既可以是認(rèn)知的，也可以是情感的和行為的。二是不同的動機以不同的方式影響結(jié)果，如更積極的結(jié)果是由內(nèi)在動機產(chǎn)生的，而最消極的結(jié)果是由某些類型的外在動機和無動機產(chǎn)生的，因此我們需要以一種自我決定的方式進行激勵。三是動機產(chǎn)生的結(jié)果普遍存在于全局、語境和情境三個層次上。

從上述對動機層次模型的解析可知，該模型提出的對動機的三種分層方式，為多視角應(yīng)用動機理論提供了學(xué)理支持。只有將學(xué)習(xí)動機進行準(zhǔn)確分層，并逐層討論動機的影響因素與轉(zhuǎn)化關(guān)系，才能充分激發(fā)學(xué)習(xí)動機，增強學(xué)習(xí)效果。在對該模型的應(yīng)用方面，Gillet等人（2019）運用動機層次模型分析了大學(xué)生需求滿足的成長軌跡，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同需求滿足軌跡的學(xué)生其情感、認(rèn)知與行為能力并不相同。Vasconcellos等人（2020）運用該模型中的動機分層原理對體育教學(xué)進行系統(tǒng)回顧與元分析，探究了多種動機對于教學(xué)效果的影響。同樣，動機層次模型也為研究者探討提升STEM教學(xué)中的學(xué)習(xí)動機提供了新視角。若將STEM教學(xué)與該模型進行融合，則可能促進學(xué)習(xí)動機在不同層次間的橫向推進與縱向轉(zhuǎn)化。首先，STEM教學(xué)注重為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境，注重培養(yǎng)學(xué)生在實驗環(huán)境中自主探究建構(gòu)知識，該模型將語境與情境分層，有助于討論當(dāng)前創(chuàng)設(shè)的學(xué)習(xí)情境是否能增強學(xué)生的沉浸效果。其次，該模型強調(diào)三種動機之間的遞歸關(guān)系，認(rèn)為反復(fù)刺激情境動機可以激發(fā)和增強語境動機，最終有助于提升全局動機，為培養(yǎng)學(xué)生STEM素養(yǎng)提供了新思路。最后，該模型中強調(diào)的自主、能力與關(guān)聯(lián)性等調(diào)節(jié)要素，也為激發(fā)學(xué)生STEM學(xué)習(xí)動機提供了教學(xué)干預(yù)策略指導(dǎo)。

三、面向STEM教學(xué)過程的學(xué)習(xí)動機序列模型

筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，通過歸納演繹的方式來構(gòu)建面向STEM教學(xué)過程的學(xué)習(xí)動機序列模型。具體而言，筆者基于STEM教學(xué)過程模式，在誘因理論、自我決定理論和歸因理論的指導(dǎo)下，對STEM教學(xué)過程與動機層次模型進行整合與改進，形成如圖2所示的面向STEM教學(xué)過程的學(xué)習(xí)動機序列模型。

從圖2可知，該模型以STEM教學(xué)過程為軸線，將STEM教學(xué)過程劃分為教學(xué)目標(biāo)/結(jié)果、教學(xué)活動、教學(xué)干預(yù)/策略三層結(jié)構(gòu);每一層圍繞STEM教學(xué)的要求和特色進行要素凝練并確定要素之間的聯(lián)系;STEM教學(xué)過程三層結(jié)構(gòu)最終指向激發(fā)和維持學(xué)習(xí)者的STEM學(xué)習(xí)動機這一核心。具體闡述如下：

STEM教學(xué)目標(biāo)/結(jié)果層凝練為探究、建構(gòu)、生成、內(nèi)化四個核心要素，并構(gòu)成遞進關(guān)系，以此作為STEM教學(xué)設(shè)計與評價的依據(jù)。STEM教學(xué)活動層凝練為創(chuàng)設(shè)情境、自主探究、合作探究、總結(jié)歸納、遷移應(yīng)用、評價反思6個核心要素，并構(gòu)成遞進關(guān)系，以此為STEM教學(xué)活動設(shè)計和實施提供框架支持。STEM教學(xué)干預(yù)/策略層凝練為誘因、自主、關(guān)聯(lián)、能力、歸因5個核心要素，并構(gòu)成遞進關(guān)系，以此為STEM教學(xué)實施提供策略支持。STEM學(xué)習(xí)動機層凝練為情境動機、語境動機和全局動機三個核心要素，并形成雙向循環(huán)遞歸關(guān)系，以此為STEM教學(xué)目標(biāo)/結(jié)果層、STEM教學(xué)活動層、STEM教學(xué)干預(yù)/策略層提供靶向引導(dǎo)。

縱向上看，在以“探究”為目標(biāo)的環(huán)節(jié)，教師通過創(chuàng)設(shè)STEM教學(xué)情境來激發(fā)情境動機，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進入STEM教學(xué)現(xiàn)場，通過引入新知來刺激學(xué)生原本認(rèn)知中與之匹配或沖突的內(nèi)容（趙呈領(lǐng)等，2018），由此通過情境誘因來激發(fā)學(xué)習(xí)者的探究興趣。在創(chuàng)設(shè)情境時需要注意目標(biāo)、策略、時空以及參與人員的多要素融合與協(xié)同，堅持以學(xué)生為主體的理念，充分調(diào)動教師與學(xué)生的參與積極性，增強學(xué)生在STEM情境中的沉浸感（田陽等，2020）。

在以“建構(gòu)”為目標(biāo)的環(huán)節(jié)，教師通過創(chuàng)設(shè)STEM學(xué)習(xí)活動來激發(fā)語境動機，讓學(xué)習(xí)者采用自主和合作探究的方式進行知識建構(gòu)。在此過程中，教師一方面要充分利用STEM學(xué)習(xí)活動的語境來激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和自主性，另一方面要充分挖掘STEM學(xué)習(xí)活動所提供的語境線索來為學(xué)習(xí)者自主和合作探究提供支架策略。另外，在促進小組合作學(xué)習(xí)過程中，還需要根據(jù)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、認(rèn)知能力與認(rèn)知風(fēng)格等因素，按照異質(zhì)互補原則建立小組合作探究機制（高茜，2021），并使用豐富的實驗教具進行輔助，以促進人際與實驗環(huán)境下學(xué)習(xí)動機的充分激發(fā)。

在以“生成”為目標(biāo)的環(huán)節(jié)，教師通過創(chuàng)設(shè)STEM學(xué)習(xí)活動來激發(fā)全局動機和語境動機，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者對上一階段建構(gòu)的知識進行總結(jié)歸納和遷移應(yīng)用。有學(xué)者指出，在完成知識總結(jié)歸納后，教師應(yīng)通過創(chuàng)設(shè)新的問題情境，幫助學(xué)生完成認(rèn)知在不同情境下的遷移，實現(xiàn)知識含義與應(yīng)用范圍兩個方面的認(rèn)知重構(gòu)（劉儒德，2001）。因此，在該環(huán)節(jié)，教師要特別重視學(xué)習(xí)者的已有能力，通過相應(yīng)的干預(yù)策略引導(dǎo)學(xué)習(xí)者結(jié)合語境動機對知識進行總結(jié)歸納，同時結(jié)合全局動機對知識進行遷移應(yīng)用。學(xué)習(xí)者在對STEM教學(xué)內(nèi)容和知識不斷進行建構(gòu)和解構(gòu)的過程中，逐步實現(xiàn)知識的生成。

在以“內(nèi)化”為目標(biāo)的環(huán)節(jié)中，教師通過設(shè)計STEM教學(xué)活動來激發(fā)全局動機和情境動機，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者開展評價反思，并通過檢測、自我報告和反思日志等方式，對知識教學(xué)和學(xué)習(xí)的效果進行歸因分析，以便教師和學(xué)習(xí)者能夠從中汲取經(jīng)驗和教訓(xùn)。學(xué)習(xí)者在自我歸因和教師歸因的雙重助推下，逐步實現(xiàn)知識的真正內(nèi)化。

綜上分析，整體來看，STEM教學(xué)目標(biāo)/結(jié)果、教學(xué)活動、教學(xué)干預(yù)/策略三層結(jié)構(gòu)中各核心要素之間存在逐層遞進關(guān)系，構(gòu)成了每一層次上的序列結(jié)構(gòu)。這三層結(jié)構(gòu)最終指向了STEM學(xué)習(xí)動機層?？v向來看，圍繞情境動機、語境動機和全局動機的激發(fā)，大致形成了以“探究”“建構(gòu)”“生成”“內(nèi)化”為目標(biāo)的STEM教學(xué)環(huán)節(jié)，每一環(huán)節(jié)通過設(shè)計相應(yīng)的教學(xué)活動來激發(fā)相應(yīng)層次和相應(yīng)類型的動機，并通過相應(yīng)的調(diào)節(jié)策略來支持和推進STEM教學(xué)活動的實施。需要說明的是，學(xué)者Vallerand提出的動機層次模型中三個層次的動機并不是嚴(yán)格地按照先后順序分布在不同的教學(xué)環(huán)節(jié)中。動機層次模型只是表明了存在三個層次的動機，且不同層次的動機之間存在遞歸關(guān)系。因此，筆者提出的模型中，在STEM教學(xué)的不同環(huán)節(jié)，三種動機可能同時存在，但在不同環(huán)節(jié)卻有相對突出的一種或兩種動機類型。例如，在“探究”階段強調(diào)情境動機，在“建構(gòu)”階段強調(diào)語境動機;而在“生成”階段同時強調(diào)語境動機和全局動機，在“內(nèi)化”階段同時強調(diào)全局動機和情境動機。

四、基于學(xué)習(xí)動機序列模型的STEM教學(xué)案例分析

面向STEM教學(xué)過程的學(xué)習(xí)動機序列模型既關(guān)照了STEM教學(xué)過程，也強調(diào)了學(xué)習(xí)動機的層次序列。STEM教學(xué)過程包括教學(xué)目標(biāo)/結(jié)果、教學(xué)活動、教學(xué)干預(yù)/策略三層結(jié)構(gòu)，每一層都圍繞其核心要素構(gòu)成了先后序列關(guān)系，層與層之間也形成了遞進或遞歸關(guān)系，由此構(gòu)成了邏輯自洽的理論模型。為了更好地闡述該模型，使之能夠在STEM教學(xué)實踐中發(fā)揮效用，筆者將以澳門濠江中學(xué)設(shè)計的STEM教學(xué)項目“太陽能家居水培種植箱的設(shè)計與應(yīng)用”為例②，對其STEM教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)動機類型進行深入分析，以期為面向STEM教學(xué)過程的學(xué)習(xí)動機序列模型的落地應(yīng)用提供分析路徑。

1.STEM教學(xué)案例內(nèi)容分析

該STEM課程以水培種植技術(shù)為背景，面向初中三年級學(xué)生，讓學(xué)生探究營養(yǎng)液配制方案、了解太陽能家居水培種植箱的物理結(jié)構(gòu)、設(shè)計及制作太陽能板支架、美化水培箱與校園等活動，通過記錄、觀察和實驗等過程促進跨學(xué)科知識整合，提升學(xué)生的STEM素養(yǎng)。面向STEM教學(xué)過程的學(xué)習(xí)動機序列模型指導(dǎo)下的“太陽能家居水培種植箱的設(shè)計與應(yīng)用”教學(xué)分析如表1所示。

首先，教師通過讓學(xué)生觀看水栽培技術(shù)視頻、帶領(lǐng)學(xué)生前往珠海水培基地考察的方式進行情境創(chuàng)設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生將要探究的知識與實地場景建立聯(lián)結(jié)，激發(fā)情境動機。觀看視頻與實地參觀的導(dǎo)入方式能夠讓學(xué)生充分沉浸在知識探究的過程中進行科學(xué)觀察，由此引出“家居水培”的概念，引發(fā)學(xué)生的探究意識。

其次，教師基于情境鋪墊提出制作營養(yǎng)液、水培箱、太陽能板支架，以及美化水培箱與校園等探究問題，通過讓學(xué)生在不同的學(xué)習(xí)活動中尋找線索和人際交互來進行探索和思考，由此實現(xiàn)學(xué)生個體對知識的自主建構(gòu)。與此同時，讓學(xué)生通過自主收集與整理材料、設(shè)計實驗等來初步建立問題解決方案，然后依據(jù)該方案與小組成員進行討論與修改，并在實驗論證過程中不斷完善，由此推進小組合作知識建構(gòu)。

再次，充分利用學(xué)生已經(jīng)習(xí)得的知識，結(jié)合語境動機讓學(xué)生進行學(xué)習(xí)成果展示與總結(jié)分享，不斷完善知識結(jié)構(gòu)。同時引導(dǎo)學(xué)生比較家居水培與真正水栽培技術(shù)的差異并建立兩者之間的聯(lián)系，促進學(xué)生將實驗場景中習(xí)得的知識和技能向?qū)嶋H場景遷移應(yīng)用。

最后，教師和學(xué)生通過對STEM活動的完成情況進行評估，從中總結(jié)經(jīng)驗和發(fā)現(xiàn)不足，為改進教學(xué)和學(xué)習(xí)提供指導(dǎo)，不斷實現(xiàn)知識內(nèi)化。具體表現(xiàn)為，從實踐能力、基礎(chǔ)知識和任務(wù)完成情況三個角度進行組內(nèi)學(xué)習(xí)評估，并運用P-M-I-Q（Plus-Minus-Interest-Questions）反思表對已經(jīng)學(xué)懂的、還未學(xué)懂的、想繼續(xù)關(guān)注的以及還存在疑問的知識進行自我反思。通過分析反思表發(fā)現(xiàn)，學(xué)生不僅學(xué)會了配置溶液、使用實驗儀器與操作計算機等技能，而且還提出了“太陽能板是否具有可替代性”以及“植物生長情況是否會影響味道”等問題，這表明學(xué)生積極投入到問題探究過程，激發(fā)了情境動機、語境動機和全局動機，不斷提升了創(chuàng)造性思維能力，增強了學(xué)生的STEM素養(yǎng)。

2.STEM教學(xué)案例動機分析

筆者將以面向STEM教學(xué)過程的學(xué)習(xí)動機序列模型為依據(jù)，主要從情境、語境和全局三個層次來分析STEM教學(xué)案例中的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動機情況。

（1）情境動機分析

學(xué)習(xí)情境以環(huán)境為載體，當(dāng)學(xué)習(xí)環(huán)境不同時，情境體驗感也會發(fā)生變化。教學(xué)過程中創(chuàng)建的學(xué)習(xí)情境一定要具有可被塑造的特征，即能夠依據(jù)教學(xué)活動的改變進行輔助調(diào)整（田陽等，2020）。STEM教學(xué)情境有助于激發(fā)學(xué)習(xí)者的情境動機，但在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時也要引導(dǎo)教學(xué)活動的有效進行。在該案例中，水栽培技術(shù)視頻與珠海水培基地為教學(xué)開展?fàn)I造了真實的學(xué)習(xí)情境，學(xué)生在觀察育苗、移苗、定植、采收的過程中，以及在技術(shù)人員的講解和學(xué)生互動的過程中，能夠充分激發(fā)學(xué)生的情境動機，增強學(xué)習(xí)興趣與探究意識。而在評價反思活動環(huán)節(jié)，教師提供的多角度評估方式與P-M-I-Q反思表同樣也為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了具體真實的情境，有助于充分激發(fā)學(xué)生的情境動機，進而完成知識的內(nèi)化。

（2）語境動機分析

語境因素是指在學(xué)習(xí)過程中，教學(xué)環(huán)境中的物（如資源、工具等）和人（如教師、學(xué)生、助教等）為學(xué)生探究學(xué)習(xí)特定知識內(nèi)容所提供的語境和線索。學(xué)生在探究和建構(gòu)知識過程中，需要一步步地獲得適當(dāng)?shù)?、小步調(diào)的線索，進而發(fā)現(xiàn)解決問題的模式。而在線索不斷被發(fā)現(xiàn)的過程中，學(xué)生的語境動機會得到充分激發(fā)。在該案例中，學(xué)生先以網(wǎng)絡(luò)為獲得線索的工具，進行資料收集與整理;后與小組同伴以實驗教具為獲得線索的工具，反復(fù)進行實驗論證;還通過與教師及同伴的交流而獲得將所學(xué)知識遷移應(yīng)用于新情境的線索。

（3）全局動機分析

全局動機相對穩(wěn)定，體現(xiàn)為學(xué)習(xí)者看待事物和處理問題的一般態(tài)度。但是全局動機同樣受到情境和語境的影響。當(dāng)學(xué)習(xí)者在特定的情境中完成探究活動，并在情境中線索和語境的引導(dǎo)下建構(gòu)和生成新的知識并將其內(nèi)化到自己的知識結(jié)構(gòu)后，其全局動機也會隨之發(fā)生變化。在該案例中，學(xué)生通過對比家居水培與水栽培技術(shù)的差異，建立兩者之間的聯(lián)系，促進了其將實驗習(xí)得知識向真實場景的遷移應(yīng)用，由此就能激發(fā)學(xué)生的全局動機。在進行多維度學(xué)習(xí)評估與制作P-M-I-Q反思表的過程中，學(xué)生對學(xué)習(xí)效果進行總結(jié)評價，分析學(xué)習(xí)中的經(jīng)驗與不足，不斷實現(xiàn)知識的內(nèi)化，由此亦能激發(fā)全局動機。

整體來看，在“太陽能家居水培種植箱的設(shè)計與應(yīng)用”教學(xué)過程中，每一教學(xué)環(huán)節(jié)都圍繞不同的教學(xué)目標(biāo)，通過設(shè)置不同的教學(xué)活動，使用不同的教學(xué)干預(yù)策略進行教學(xué)實施，從不同層面激發(fā)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機。而不同層次的學(xué)習(xí)動機之間也通過不同的教學(xué)環(huán)節(jié)實現(xiàn)了聯(lián)結(jié)，由此構(gòu)成情境動機、語境動機、全局動機間的雙向遞歸關(guān)系。在STEM教學(xué)中，通過對不同層次學(xué)習(xí)動機的不斷刺激，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，提升STEM素養(yǎng)。

五、研究總結(jié)

STEM教育已成為當(dāng)前世界各國推動教育系統(tǒng)變革的重要抓手，推進STEM教育有助于有效培養(yǎng)具有國際競爭力的創(chuàng)新型人才。我國當(dāng)前的STEM教育面臨較好的發(fā)展機遇，但是在STEM教學(xué)中仍存在學(xué)生學(xué)習(xí)動機不足等問題，從而導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣、課堂知識留存率低。學(xué)習(xí)動機是促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)的內(nèi)生力量，也是影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要因素之一?；诖?，筆者在對STEM教學(xué)過程模式、學(xué)習(xí)動機相關(guān)理論以及動機層次模型等進行綜述的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了面向STEM教學(xué)過程的學(xué)習(xí)動機序列模型。該模型分為教學(xué)目標(biāo)/結(jié)果層、教學(xué)活動層、教學(xué)干預(yù)/策略層三層，通過每層內(nèi)部的橫向推進以及層與層之間的縱向轉(zhuǎn)化，最終指向STEM學(xué)習(xí)動機核心層。該模型從情境、語境和全局三個層次劃分了學(xué)習(xí)動機，并指出在不同的教學(xué)環(huán)節(jié)中通過不同的教學(xué)活動設(shè)計可以激發(fā)不同類型的學(xué)習(xí)動機，且情境、語境和全局動機之間存在雙向循環(huán)遞歸關(guān)系。若長期施以正向刺激，則可以促進學(xué)生內(nèi)在品格的形成。該模型為解決當(dāng)前STEM學(xué)習(xí)動機不足的現(xiàn)狀以及培養(yǎng)學(xué)生STEM素養(yǎng)提供了新思路。但本研究當(dāng)前只對單個優(yōu)秀STEM教學(xué)案例進行了系統(tǒng)分析，今后還需要通過更多實踐研究進一步驗證該模型的有效性。

注釋：

① 該詞對應(yīng)的英文單詞是“amotivation”，意指內(nèi)在或外在動機的相對缺失，此處譯為“無動機”，原文對應(yīng)的英文為“the relative absence of motivation， intrinsic or extrinsic”。

② 該案例為澳門濠江中學(xué)設(shè)計，在2019年中小學(xué)優(yōu)秀STEM教學(xué)案例評選活動中被評為“一等獎”。該課件的鏈接詳見https：//wenku.baidu.com/view/c076357177a20029bd64783

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收稿日期 2020-11-20責(zé)任編輯 劉選

Abstract： At present， there are many problems in STEM teaching in our country， such as the simple and rough curriculum design， the lack of teaching support， and the inability to satisfy students to complete the inquiry process. The core reason for these problems is that the STEM instructional design process did not fully consider how to stimulate learners learning motivation. STEM teaching emphasizes “l(fā)earning by doing” learning method which is independent， cooperative and inquiring and attaches importance to the characteristics of interdiscipline， context， experience and participation. It helps to stimulate learners learning motivation at multiple levels， thereby enhancing the effect of STEM teaching. Based on the support of the STEM teaching process model， theories about learning motivation and hierarchy model of motivation， the learning motivation sequence model for the STEM teaching process is constructed through induction and deduction， including three layers， the teaching goals and results layer， the teaching activity layer， and the teaching intervention and strategy layer. And through the horizontal advancement of the core elements of each layer and the vertical transformation between layers， it ultimately stimulates the motivation of STEM learning. The characteristics of the model are reflected in the classification of learning motivation from three levels of situation， context and global situation. Theses different types of learning motivation can be stimulated by different teaching activities in each teaching link， and there is a two-way recursive relationship between the situational， contextual and global motivations. The case analysis results show that the model helps instruct teachers to better stimulate learners multi-layered learning motivation in STEM teaching.

Keywords： STEM; Learning Motivation; Hierarchy Model of Motivation; Case Analysis