于曉雅

STEM教育的特征之一是解決真實情境問題。我國教育家陶行知先生也曾提出過“生活即教育”“社會即學(xué)?！薄敖虒W(xué)做合一”的生活教育三大原理，指出生活就是一連串問題的求解過程。真實情境問題導(dǎo)向的STEM教育最終是返回生活的教育，所以STEM課程一定是“真實問題導(dǎo)向的”而不是“教科書導(dǎo)向的”的過程。這是目前開展STEM類課程中的一個難點。

“真實”情境問題和“偽真實”情境問題

某一課題實踐學(xué)校的老師在設(shè)計海洋主題的STEM課程中，其中有一個項目是“給魚兒蓋房子”，教師和學(xué)生在這里很仔細(xì)地學(xué)習(xí)了百科全書中魚兒在海里生活的深度、溫度、光照度、水流、鹽度等條件，甚至包括魚兒喜歡的洞穴形狀等，然后老師又給學(xué)生播放了動畫片尼莫家房子被毀的視頻，導(dǎo)入讓學(xué)生給魚兒建房子。學(xué)生從開展畫思維導(dǎo)圖頭腦風(fēng)暴蓋房子條件，到設(shè)計房子圖紙、動手搭建房子模型一系列的過程，甚至在展示中還強調(diào)自己建的房子適應(yīng)海底的條件（除了海洋物理化學(xué)環(huán)境的條件考慮，還包括抗水流強度的結(jié)構(gòu)、安全結(jié)構(gòu)等），整個外顯學(xué)習(xí)過程仿佛進(jìn)行了一個真正的基于項目的STEM學(xué)習(xí)全過程。

但在這一STEM項目中，老師恰恰忘了引導(dǎo)學(xué)生，該項目到底要解決什么問題，也就是人類為什么要給魚兒蓋房子這一問題。這既是一個必須回答的真實情境問題，同時也說明學(xué)生為什么可以判斷自己需要給魚兒蓋房子、蓋房子的最終意義在哪里。這也是最終評價整個學(xué)習(xí)過程的重要標(biāo)準(zhǔn)，而不是簡單的對魚兒生活環(huán)境知識學(xué)習(xí)、思維導(dǎo)圖學(xué)習(xí)、設(shè)計能力培養(yǎng)、動手物化能力加強等割裂問題的評價。

通過課題組的反復(fù)剖析，教師終于明白，是因為人類濫捕、廢物排放、開礦或采集珊瑚等行為污染了海洋，破壞了魚兒生存的環(huán)境，造成了海洋生態(tài)的退化，也造成了人類無魚可打的困境。因此，給魚兒建房子，是為了恢復(fù)生態(tài)，保護(hù)海洋環(huán)境，也是為了人類自身的生存。這樣的批判性思考過后，教師通過引發(fā)學(xué)生對問題深刻的人文思考，激發(fā)學(xué)生渴望探索和解決這一問題的興趣，也打開了學(xué)生的思路，給不同的魚兒尋找不同的環(huán)境和不同的房子。除了具體的工程原理之外，還能從正反兩方面分析評價自己建造的與其他小組建造的房子的優(yōu)劣、適應(yīng)魚群的不同等，從而使創(chuàng)造能力、創(chuàng)新能力和批判性思維、合作學(xué)習(xí)能力都得到了鍛煉，完成真正意義的高效學(xué)習(xí)。

更重要的是，這些能力是建構(gòu)在解決真實情境問題基礎(chǔ)上，用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維、工程思維結(jié)合人文素養(yǎng)、對生活的熱愛而完成的，而不是一個模糊的貌似簡單S、T、E、A、M組合的偽問題。

實踐結(jié)果證明，偽真實問題降低了項目學(xué)習(xí)的意義，而真實問題則可以提高學(xué)習(xí)效率，在相同時間內(nèi)，學(xué)生的綜合素養(yǎng)在有意義有興趣的價值獲得感中得到了提升。

“模糊”和“精準(zhǔn)”的真實情境問題

STEM教育是基于真實情境問題的學(xué)習(xí)，所以STEM教育的項目設(shè)計中，找準(zhǔn)一個真實情境問題，學(xué)習(xí)過程圍繞解決這一真實問題展開，才能是有意義的學(xué)習(xí)過程。

到底是為魚兒建房子還是解決生態(tài)環(huán)境問題，老師們在實踐過程中多有困惑。這反映了教師對STEM教育的理解不夠深刻，以為將科學(xué)、工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)和人文等內(nèi)容融入進(jìn)去了就是一個好的STEM學(xué)習(xí)項目，沒有認(rèn)真思考到底為了解決什么問題才這么做。

還有的老師雖然知道要創(chuàng)設(shè)真實問題，但是因為對要研究的問題本身理解不透，上位和下位問題分不清楚，也難以找準(zhǔn)整個項目要解決的真實問題。例如，在小學(xué)有“包裝盒的設(shè)計”這樣的綜合實踐活動課程，老師所在學(xué)校是以足球文化為校本特色，教師就應(yīng)開展基于足球文化的“足球包裝箱設(shè)計方案”的課程學(xué)習(xí)。

教師創(chuàng)設(shè)了“12個足球的包裝”這樣的情景，使學(xué)生可以通過數(shù)學(xué)的幾何體特征，學(xué)會準(zhǔn)確迅速計算棱長、表面積、體積等，還能夠組合新的幾何體。體育方面增加學(xué)生對足球的興趣，美術(shù)方面能夠通過運用形、色、空間等美術(shù)語言描繪和立體造型方法等，培養(yǎng)學(xué)生對工具、材料的認(rèn)識，通過動手，培養(yǎng)學(xué)生勞動操作能力。學(xué)生們后來展示的作品真的非常棒，但是在場的專家問了一個問題，你們這個包裝箱是為解決什么問題制作的，是為了送禮？運輸？收納？……不同的實際問題會有不同的解決方案。教師給出的標(biāo)準(zhǔn)，是讓每個小組從“結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、工具選用、人員分工、制作流程、預(yù)期效果、本組特色”7個方面展示匯報。雖然學(xué)生在匯報和互評中，都有意無意地提出了一些實用性考慮，但是因為要解決的目標(biāo)問題不精準(zhǔn)，造成了標(biāo)準(zhǔn)缺失，效果就打了折扣。后來和老師仔細(xì)分析，其實她是創(chuàng)設(shè)了一個學(xué)校足球課后足球收納箱的情境，但是設(shè)計課程中變成了包裝箱，設(shè)計評價標(biāo)準(zhǔn)時也沒有考慮真實情境的問題解決這一指標(biāo)，模糊了要解決的真實問題，造成了學(xué)生解決方案中似是而非的困惑，對最終的物化出來的產(chǎn)品評價就沒有了返回解決真實問題的標(biāo)準(zhǔn)，造成了課程實施中的上述問題。

可見，在STEM教育中，找準(zhǔn)真實情境問題，在項目學(xué)習(xí)中，緊緊圍繞解決真實問題發(fā)生學(xué)習(xí)活動，評價指標(biāo)也緊跟這一思想，才能真正做到學(xué)習(xí)過程靈活開放，方案設(shè)計豐富多樣，也才能充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新能力，真正培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。

“教科書導(dǎo)向”和“真實問題導(dǎo)向”的真實情境問題

在傳統(tǒng)的“教科書導(dǎo)向的”課程實施中，學(xué)生在實驗室中，根據(jù)實驗手冊，按照規(guī)定好的實驗器材、實驗步驟，嚴(yán)格遵循實驗要求，成功制造并收集二氧化碳即可，并可能還有要求記住化學(xué)反應(yīng)式的考核。

從STEM教育的視角，教師們明確了必須設(shè)計出一個開放的可以有多種解決方案的實踐學(xué)習(xí)過程，于是確定了解決“滿足不同需求二氧化碳的生產(chǎn)方式”的真實情境問題。以此實際問題出發(fā)，從二氧化碳的用途、二氧化碳的性質(zhì)、二氧化碳的化學(xué)組成，探究生成二氧化碳的各種可能方式（甚至包括從空氣中收集）。然后，創(chuàng)設(shè)工業(yè)制取和實驗室制取兩個真實情境路徑，通過調(diào)研搞清楚工業(yè)制取二氧化碳的幾種方式的原理和結(jié)構(gòu)以及選取這種制取方式的原因。例如，工業(yè)制取考慮的原材料易得性、安全量大等性價比影響因素。再回到實驗室，從教科書給出的制取方法開始，一步步探究實驗室制取二氧化碳的各種方法的優(yōu)缺點。在實驗中，在保證安全的前提下，鼓勵學(xué)生不斷探究實驗室制取二氧化碳裝置（不同的實驗器材組裝）、收集方法、化學(xué)反應(yīng)物、定量測量方法等，最后各小組都可能給出自己小組認(rèn)為的最佳的制取方法，并在全班展示說明。

從上面“傳統(tǒng)實驗室驗證型實驗”到“STEM項目學(xué)習(xí)”的問題進(jìn)階過程可見，STEM教育中的真實情境問題，首先是一個有不確定解決方案的開放的問題，其次是與生活實踐緊密聯(lián)系的真實情境問題。解決策略是“從真實生產(chǎn)生活中來發(fā)現(xiàn)問題——抽象到實驗室或課堂中解決問題——回到真實生活生產(chǎn)背景下評價問題的途徑。

STEM學(xué)習(xí)中要堅持“明確的目標(biāo)，模糊的過程”，即解決某個確定的實際問題，解決方案和解決過程是多途徑的，從而鼓勵學(xué)生的探索、創(chuàng)新和創(chuàng)造力。同時，在這樣一個過程中，從調(diào)研、對比、設(shè)計、制作、合作、探究、交流、展示、分享等各個環(huán)節(jié)，也鍛煉了學(xué)生跨學(xué)科的綜合應(yīng)用能力，發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

綜上所述，圍繞解決真實情境問題發(fā)生的STEM學(xué)習(xí)過程，是一個自然而然應(yīng)用跨學(xué)科知識的過程，學(xué)生應(yīng)用科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等多門學(xué)科知識，協(xié)作和探究式地解決現(xiàn)實問題。在參與和體驗學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生不僅獲得了結(jié)果性知識，更重要的是，提高了他們的學(xué)習(xí)能力，學(xué)會從多學(xué)科、多視角、多維度來分析和解決問題，收獲了蘊含在真實問題情境中的過程性知識，實現(xiàn)了從“學(xué)會”到“會學(xué)”的質(zhì)的突破。

學(xué)生在獲得綜合應(yīng)用知識解決真問題的能力過程中，極大的激發(fā)了他們的創(chuàng)造力和創(chuàng)新能力，同時具備了應(yīng)用科學(xué)思維、工程思維進(jìn)行批判性思考的能力，綜合素養(yǎng)得到提升，鍛煉了他們綜合解決問題的能力，也引發(fā)了他們對社會和國家層面的真實問題的關(guān)注，這是培養(yǎng)學(xué)生具備《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》要求的必備品格和關(guān)鍵能力的有效途徑。

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