作者：首 新 等
轉載自： 人大基礎教育期刊社
STEM教育是科學、技術、工程、數學跨學科協同整合的教育，是培養創造性人才的重要途徑，也是當前國際教育領域關注的焦點問題之一。本刊在去年9期曾做過專題，重點介紹了美國等發達國家實施STEM教育的經驗。本期專題重點關注國內外實施STEM教育的經驗以及未來STEM教育的發展方向，以期為我國中小學探索STEM教育提供參考。
一
文化-歷史活動理論下項目式STEM學習過程
在STEM學習活動中，期望建立這樣一種教與學氛圍：圍繞STEM學習內容建立師生活動共同體，以模型、技術、概念等為中介工具，在不同學習階段動態分配師生勞動，建立並發展知識到能力、個體到小組的學習規則，師生之間、生生之間相互協作，最終達到發展STEM技能的目的。依據這一理念，同時結合項目式STEM學習的特點，CHAT理論下的學習過程可分為如下幾個階段：
01
相關概念學習階段
此階段以有意義接受學習為主，教師需旁徵博引日常生活實例激發概念的同化、順應。STEM教育是「以數學為基礎，通過工程理解科學和技術」的跨學科、整合的教育體系，相關數學、科學概念對後續技術、工程活動起著關鍵作用。概念學習階段著眼於一系列積極的思維活動，確保新舊知識共通互融，形成明確而穩定的意義。
02
模型或工具的組裝和設計階段
此階段以設計、創造中介工具為主，教師需激發創新設計思維，引領工具的發展方向。以工程設計的形式學習科學和技術首先需要組裝和設計符合活動主題的工具或模型。作為活動顯性的中介工具，模型(工具)並非一成不變，而是隨著活動的深入不斷改變、修訂、更新，最終滿足客觀評價結果。模型或工具一般有原型，教師的任務是進行範例指導，基於原型啟發學生改裝和創造性設計，並評估學生的想法，如果認為可行，可協助學生進行設計與改進。
03
合作學習階段
此階段以學生間的相互商討、練習為主，教師根據學生技術操作水平、技巧熟練程度進行異步輔導。學生在學習諸如基本操作、調試技巧、行為規則等之後，以小組為單位進行練習。小組練習是合作學習過程，同伴影響起著重要作用，通過模仿榜樣的規範行為，與榜樣交流操作技巧，小組群體的STEM技能水平會顯著提高。此階段除了考驗上一階段模型(工具)的改裝效果外，更注重培養學生靈活掌握、融會貫通各項知識與技巧的能力。教師的後期分工轉化成個性化指導。
04
評價階段
此階段已是項目式STEM學習末期，教師可採用多種形式評價學生的STEM技能，如以小組為單位進行比賽，客觀影射產品的創新性、學生的技術操作水平、知識遷移水平等。值得注意的是，項目式STEM教學有別於傳統教學過程，其評價不應該是知識本身，而是知識、技術、工程的遷移應用能力，或者說應該跨越學科知識和技能，而評價指向全面發展的人的STEM技能。具體操作流程如下圖所示。
二
文化-歷史活動理論下項目式STEM活動師生行為
隨著活動的進行，教師行為經歷了從概念教學到支架式教學的轉變，學生行為經歷了從知識學習到能力發展的變化，學習形式也從個體拓展至集體(如同伴、小組、群體)。在活動初期，教師主要從概念、操作上幫助學生形成並領會工程技術要領。
根據我們的教學實踐來看，開始實踐練習之後，學生會立馬想驗證技術要領和改進後的產品，但由於對技術要領的了解不甚清晰，會造成初次的練習結果質量不高。我們認為，此時學生可能正在經歷所謂的觀念轉變的過程，他們試圖把教師直接教授的操作方法納入自我的「錯念」網中，並且嘗試依據「錯念」引導的操作動作得到與教師期望一致的結果。其他一些研究也有相似的解釋，認為此時學生正在經歷依據自我的最初觀念到形成一個更具有概括性概念的過程。
在活動中期，學生對規則和技術要領基本都已熟悉，教師更加注重規範學生的工程技術行為，如交流技術經驗、模仿操作動作、期待教師關注產品效果、同伴合作與競爭等。此時，教師給予學生更多的動手操作時間，讓同伴之間協同互助，交流實踐技巧，並對其不規範行為進行糾正和重塑。
從同伴關係來看，生生之間的合作更可能使個體積極融入工程技術行為之中，降低其懈怠程度。從小組氛圍來看，在遇到技術困難時，個體可以尋求其他共同體成員的幫助，合作治理問題和不標準的行為。從學習責任感來看，團隊的成功依靠成員共同的努力，學習責任是不可缺少的協調因素，可以有效抑制投機取巧、機會主義的產生，為小組STEM技能的提高提供保障。
在活動後期，教師已經很少關注知識以及與學生交流工程技術行為，而更傾向於發現STEM技能產生的直接後果(如產品創意水平、目標達成情況等)。部分學生在此階段可能會出現「瓶頸效應」，主要表現為積極性降低、探索欲下降、練習次數較少等。尋其緣由，主要是嫻熟的技術、良好的工具並沒有促使STEM能力快速發展，行為與能力之間的矛盾引起了挫敗感和倦怠感。因此，以STEM能力為導向的後期活動可採取諸如組長帶隊、重點跟蹤、獎勵、末尾淘汰等策略，激發學習動機，提高參與活動的積極性。