STEM項(xiàng)目與活動(dòng)課程教學(xué)模式的比較研究

郭小娜，倪小敏

（溫州大學(xué)教師教育學(xué)院，浙江 溫州 325035）

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，各國之間的競爭愈加激烈，人們越來越意識到科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)的重要性。1986年，美國國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）發(fā)表了《科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程本科生教育》報(bào)告，該報(bào)告首次明確提出要“加強(qiáng)大學(xué)教育并追求卓越，以使美國下一代成為世界科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者”[1]。STEM教育就在美國大學(xué)里開展起來，這被視作是STEM教育的開端（最初的英文縮寫為SME&T）。目前，美國的STEM教育已經(jīng)滲透到中小學(xué)階段，甚至幼兒園活動(dòng)，其他國家也紛紛效仿美國的STEM教育，進(jìn)行其課程改革。我國于2017年6月發(fā)布了《中國STEM教育白皮書》，全面啟動(dòng)STEM教育的研究和實(shí)踐探索。從STEM教育形態(tài)來看，其與我國“知識中心”的傳統(tǒng)教育有著很大區(qū)別，而與杜威的“兒童中心——發(fā)展思維”有著某種內(nèi)在聯(lián)系。本文嘗試從教學(xué)模式的角度對STEM項(xiàng)目教學(xué)與杜威活動(dòng)教學(xué)進(jìn)行比較分析，以便深入了解STEM教育的本質(zhì)特征，為中小學(xué)教師開發(fā)、實(shí)施STEM項(xiàng)目提供一些參考。

一、STEM項(xiàng)目教學(xué)模式的歷史追溯

何謂“教學(xué)模式”？教學(xué)模式實(shí)質(zhì)上是“在一定教學(xué)思想或教學(xué)理論指導(dǎo)下建立起來的較為穩(wěn)定的教學(xué)活動(dòng)結(jié)構(gòu)框架和活動(dòng)程序”[2]。也就是說，教學(xué)思想決定了教學(xué)模式，并成為區(qū)分教學(xué)模式的分界線，從這一定義出發(fā)，自學(xué)校教育誕生以來，教學(xué)模式的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：

1.17世紀(jì)至19世紀(jì)末，以“教”為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式主宰課堂教學(xué)。自17世紀(jì)夸美紐斯創(chuàng)造了班級授課制，學(xué)校成為“泛智工廠”，讓更多兒童接受知識教育是學(xué)校教育的目標(biāo)。19世紀(jì)赫爾巴特《普通教育學(xué)綱要》出版，在教育史上具有里程碑意義，他不僅系統(tǒng)闡述教育目的、原則，也提出了行之有效的高效率傳遞知識的教學(xué)模式，即明了、聯(lián)想、系統(tǒng)、方法“四步教學(xué)法”，后經(jīng)他的學(xué)生改進(jìn)，成為“教學(xué)五步法”，在世界各國廣為流傳。[3]但這種高效的教學(xué)模式是一種知識傳授為主的教學(xué)，其弊端是禁錮了學(xué)生思維的發(fā)展，不利于學(xué)生潛能的充分發(fā)展。

2.20世紀(jì)初，杜威領(lǐng)導(dǎo)的進(jìn)步主義運(yùn)動(dòng)，試圖以發(fā)展思維的教學(xué)模式，去取代傳統(tǒng)的知識教學(xué)模式，提出了“思維五步法”，即情境、問題、假設(shè)、推論和檢驗(yàn)五個(gè)環(huán)節(jié)。他主張以兒童為中心，以學(xué)生直接經(jīng)驗(yàn)的獲取為主，把學(xué)校教學(xué)重點(diǎn)放在學(xué)生的“思維發(fā)展”上。為了把自己的思想理論應(yīng)用到實(shí)踐之中，他創(chuàng)辦了杜威學(xué)校，歷經(jīng)八年，最后雖以失敗告終，卻為人類教育事業(yè)留下了“兒童中心”這一寶貴的教育思想遺產(chǎn)。[4]后來，克伯屈對杜威的教育思想進(jìn)行深入研究，提出了設(shè)計(jì)教學(xué)法，將教學(xué)步驟分為決定目的、制定計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃和評判結(jié)果，并把“有目的的活動(dòng)”作為教育過程的核心，使“學(xué)”為主的教學(xué)模式更加具有目的性，利于學(xué)生系統(tǒng)知識的獲取。[5]

3.隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，教育也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。20世紀(jì)50年代，逐漸形成了“教”與“學(xué)”兩者相結(jié)合的教學(xué)模式，既重視知識的系統(tǒng)性，又重視學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。例如，布魯納的“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)”教學(xué)模式，是一種讓學(xué)習(xí)者自己發(fā)現(xiàn)教材的結(jié)構(gòu)、結(jié)論和規(guī)律的教學(xué)模式，突出了現(xiàn)代教學(xué)的特點(diǎn)，將“知識學(xué)習(xí)”與“思維發(fā)展”緊密地結(jié)合。其操作程序?yàn)椋骸皠?chuàng)設(shè)問題情境—利用教材做出假設(shè)—檢驗(yàn)假設(shè)—做出結(jié)論”。[6]但“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)”的教學(xué)模式在實(shí)踐中也很難推廣，只是一種理想的教學(xué)模式。

后來，隨著蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星的成功發(fā)射，美國深刻地認(rèn)識到科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)是國家競爭力的核心要素，通過發(fā)展教育來加強(qiáng)科學(xué)、技術(shù)和工程領(lǐng)域的創(chuàng)造力，并提出了STEM項(xiàng)目教學(xué)模式，以項(xiàng)目、問題為基礎(chǔ)，在項(xiàng)目完成過程中，既鍛煉了學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的能力，也凸顯了跨學(xué)科之間的知識聯(lián)系。STEM項(xiàng)目教學(xué)模式取得了令人意想不到的成功。

二、STEM項(xiàng)目教學(xué)模式與活動(dòng)課程教學(xué)模式的比較

為了深入了解STEM項(xiàng)目教學(xué)模式的教學(xué)流程和本質(zhì)特征，下面分別選取活動(dòng)課程和STEM課程一個(gè)具體案例進(jìn)行分析比較，這兩個(gè)案例均為美國小學(xué)階段的教學(xué)內(nèi)容。

（一）活動(dòng)課程的教學(xué)模式

為了將“思維五步”具體地呈現(xiàn)給讀者，本文選取《杜威學(xué)校》的“哥倫布的研究”一課，對活動(dòng)課程的教學(xué)模式進(jìn)行深入分析。杜威認(rèn)為，教學(xué)法的要素和思維的要素是相同的，教學(xué)過程具體分成以下五個(gè)步驟：（1）學(xué)生要有一個(gè)真實(shí)的、經(jīng)驗(yàn)的情境——要有一個(gè)對活動(dòng)本身產(chǎn)生興趣的連續(xù)的活動(dòng)；（2）這個(gè)情境內(nèi)部產(chǎn)生了一個(gè)真實(shí)的問題，作為思維的刺激物；（3）要占有知識資料，從事必要的觀察對付這個(gè)問題；（4）他必須負(fù)責(zé)一步一步地展開他所想出的解決問題的辦法；（5）他要有機(jī)會(huì)，通過應(yīng)用來檢驗(yàn)他的想法，使這些思想意義明確，并且讓他自己去發(fā)現(xiàn)題目是否有效。[7]簡稱為情境、問題、假設(shè)、推論和檢驗(yàn)五個(gè)環(huán)節(jié)。“哥倫布的研究”整個(gè)教學(xué)過程簡化如表1。

（二）STEM項(xiàng)目的教學(xué)模式

美國STEM項(xiàng)目教學(xué)模式已日臻成熟，大致包括10個(gè)步驟：教師介紹、目標(biāo)、聯(lián)系、明確的結(jié)果、所用材料、投入、探索、解釋、延伸和評價(jià)。[8]同樣，在此選取其中一個(gè)有代表性的案例進(jìn)行分析。這個(gè)STEM課程案例是以“估算太陽系的大小”為項(xiàng)目主題，以小學(xué)五年級的學(xué)生為學(xué)習(xí)對象，進(jìn)行2到3天的STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)。課程教學(xué)步驟分析見表2。

（三）活動(dòng)課程與STEM項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)框架的比較

活動(dòng)課程主要圍繞著一個(gè)主題活動(dòng)進(jìn)行，其教學(xué)活動(dòng)框架如圖1所示，而STEM教學(xué)主要將科學(xué)問題以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的形式展開，其教學(xué)活動(dòng)框架如圖2所示。將兩者教學(xué)活動(dòng)框架示意圖放在一起，可以看出：活動(dòng)課程的教學(xué)程序比較簡略，而STEM項(xiàng)目教學(xué)步驟更加具體、細(xì)化。并且STEM項(xiàng)目教學(xué)步驟繼承了活動(dòng)教學(xué)程序中的情境、問題、解決問題等環(huán)節(jié)，并對一些環(huán)節(jié)進(jìn)行了細(xì)化，比如，解決問題環(huán)節(jié)，活動(dòng)課程中分為提出假設(shè)、進(jìn)行推論兩個(gè)步驟，而STEM項(xiàng)目教學(xué)分解為搜集所用材料、投入、探索、解釋疑難等多個(gè)步驟；此外，還增加了教學(xué)目標(biāo)、學(xué)科聯(lián)系、明確結(jié)果、延伸知識以及作品展示、評價(jià)評估等步驟，這些細(xì)化或增加的環(huán)節(jié)加強(qiáng)了知識教學(xué)，同時(shí)為教師實(shí)施STEM項(xiàng)目教學(xué)提供了清晰的教學(xué)指南。

表1 “哥倫布的研究”的教學(xué)步驟

表2 “估算太陽系的大小”的教學(xué)步驟

三、STEM項(xiàng)目教學(xué)模式與活動(dòng)課程教學(xué)模式的共同特征與不同之處

（一）共同特征

1.以創(chuàng)新思維的培養(yǎng)為最終目的

圖1 活動(dòng)課程教學(xué)活動(dòng)框架

杜威十分注重兒童思維能力的培養(yǎng)，在他看來，真正的學(xué)習(xí)必須調(diào)動(dòng)一切官能（如眼、耳、手等）去獲得經(jīng)驗(yàn)，而思維就是有意義的經(jīng)驗(yàn)和方法?！案鐐惒嫉难芯俊苯虒W(xué)過程中，教師讓學(xué)生思考他們在航行中將會(huì)遇到的困難、問題，養(yǎng)成將不利條件轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣麠l件的思維方式。兒童在問題假設(shè)過程中，預(yù)測可能出現(xiàn)的結(jié)果，這就需要一點(diǎn)創(chuàng)造性——從已知躍進(jìn)到未知，從舊的躍進(jìn)到新的，從而有助于兒童創(chuàng)造性思維的發(fā)展。[9]STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)要求學(xué)生有批判性的思維并且善于分析，強(qiáng)化高階的思維技能。[10]“估算太陽系的大小”項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生不是被動(dòng)地、強(qiáng)迫性地接受知識，而是根據(jù)教師提出的問題情境和模糊任務(wù)，自己動(dòng)手動(dòng)腦以解決各種問題，進(jìn)而繪畫出自己心目中的太陽系模型；并通過新舊模型的比較，思考改進(jìn)模型，從而鍛煉了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，有助于他們批判性思維的培養(yǎng)。這兩種教學(xué)模式都注重讓學(xué)生自己在問題情境中產(chǎn)生疑惑，主動(dòng)查閱資料、思考解決方案、解決問題、驗(yàn)證；都引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考問題，從而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維能力。

2.以“做中學(xué)”為課堂教學(xué)的主要形式

杜威對傳統(tǒng)的學(xué)校教育進(jìn)行批判，并提出了“做中學(xué)”的教育理念。他認(rèn)為：“人們最初的知識和最牢固地保持的知識，是關(guān)于怎樣做的知識；人們應(yīng)該認(rèn)識到，自然的發(fā)展進(jìn)程總是包含著從做中學(xué)的那些情境開始。”[11]“哥倫布的研究”這一活動(dòng)課程，采用排演哥倫布生平劇本形式，讓學(xué)生在“做中學(xué)”“玩中學(xué)”，并鼓勵(lì)他們自己動(dòng)手去制作服裝、設(shè)置場景、角色分配等。同樣，如今的STEM課程也強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”，以活動(dòng)、項(xiàng)目和問題解決為基礎(chǔ)，為學(xué)生提供了一種動(dòng)手做的課堂體驗(yàn)。[12]“估算太陽系的大小”教學(xué)過程中，學(xué)生在應(yīng)用所學(xué)到的數(shù)學(xué)和科學(xué)等知識來繪制太陽系模型時(shí)，他們自己創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、建構(gòu)、發(fā)現(xiàn)、合作并改善自己的模型。通過“做中學(xué)”，學(xué)生既掌握了基本的數(shù)學(xué)、科學(xué)、技術(shù)和工程等學(xué)科知識，又鍛煉了他們動(dòng)手動(dòng)腦、小組合作的能力。

圖2 STEM項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)框架

3.以真實(shí)情境為切入點(diǎn)

基于“學(xué)校即社會(huì)”教育思想，杜威所設(shè)置的活動(dòng)課程結(jié)構(gòu)是一個(gè)社會(huì)性的開放的結(jié)構(gòu)。[13]活動(dòng)課程的設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)以兒童為中心，以兒童的生活情境為切入點(diǎn)，從而激發(fā)兒童的需要和興趣。[14]“哥倫布的研究”教學(xué)過程中，教師通過亨利王子航行故事和哥倫布生平故事，并且以生活中的漁夫出海捕魚故事來引導(dǎo)描繪所學(xué)課程的情境。在這種情境中，學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)是內(nèi)在的，而不需要其他外在因素的影響，從而充分激起了他們學(xué)習(xí)的好奇心和求知欲。STEM課程也強(qiáng)調(diào)學(xué)校教育應(yīng)與社會(huì)生活緊密相連，主張以學(xué)生為中心，通過項(xiàng)目制作方式，讓學(xué)生綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識解決真實(shí)情境問題。[15]“估算太陽系的大小”教學(xué)過程中，教師通過人類所生存的地球運(yùn)轉(zhuǎn)情境，吸引學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，從而導(dǎo)入接下來的教學(xué)內(nèi)容。

（二）不同之處

杜威領(lǐng)導(dǎo)的進(jìn)步主義運(yùn)動(dòng)是以失敗而告終的，活動(dòng)課程的教學(xué)也因缺乏明確的教學(xué)目標(biāo)、系統(tǒng)性的學(xué)科知識以及思維發(fā)展難以評價(jià)而廣受批評。20世紀(jì)末出現(xiàn)的STEM項(xiàng)目教學(xué)模式在以下三個(gè)方面，可以說是對活動(dòng)課程的教學(xué)模式進(jìn)行的修正或超越。

1.STEM項(xiàng)目教學(xué)具有清晰的教學(xué)目標(biāo)

STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)具有明確的教學(xué)目標(biāo)，一方面要符合地方和國家的課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)；另一方面，STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)是跨學(xué)科性的，必須包括每一學(xué)科的目標(biāo)。[16]例如，在德克薩斯州，STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)課應(yīng)當(dāng)包括具體科目和年級對應(yīng)的德克薩斯州基本知識和技能標(biāo)準(zhǔn)（TEKS）。[17]在活動(dòng)課程中，杜威反對設(shè)置具體的教學(xué)目標(biāo)，他堅(jiān)持“教育無目的論”，在他看來，教育是沒有目的所在的，除了發(fā)展兒童自身以外，它沒有其他的外在目的。在“哥倫布的研究”教學(xué)過程中，教師并不強(qiáng)調(diào)具體的教學(xué)目標(biāo)，主張以角色表演的方式進(jìn)行，使學(xué)生直接獲取一些探險(xiǎn)經(jīng)驗(yàn)，鍛煉他們思考解決問題的能力。這使得教師的教學(xué)由于缺乏目標(biāo)的引導(dǎo)，難以駕馭課堂，也難以對學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行客觀的評價(jià)。

2.STEM項(xiàng)目教學(xué)兼顧思維發(fā)展和知識學(xué)習(xí)

在STEM項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)框架中，增加學(xué)科聯(lián)系、解釋疑難以及延伸知識等環(huán)節(jié)，實(shí)質(zhì)上加強(qiáng)了活動(dòng)課程所忽略的知識教學(xué)。在發(fā)展學(xué)生思維的同時(shí)，加強(qiáng)了以問題為核心的跨學(xué)科知識的學(xué)習(xí)，吸收了布魯納“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)”教學(xué)模式中結(jié)合教材內(nèi)容學(xué)習(xí)的環(huán)節(jié)?！肮浪闾栂档拇笮　钡慕虒W(xué)目標(biāo)中，明確強(qiáng)調(diào)學(xué)生在動(dòng)手繪制太陽系、鍛煉他們思維的同時(shí)，要學(xué)會(huì)有關(guān)比例尺度的概念、模型概念以及換算比例知識等。在活動(dòng)課程中，杜威十分強(qiáng)調(diào)兒童思維的發(fā)展，注重兒童切身經(jīng)驗(yàn)的獲取，并認(rèn)為“思維就是有意識地努力去發(fā)現(xiàn)我們所做的事和所造成的結(jié)果之間的特定的聯(lián)結(jié)，使兩者連接起來”[18]，但是，他不重視學(xué)生知識的學(xué)習(xí)以及系統(tǒng)知識的獲取。

3.STEM項(xiàng)目教學(xué)注重多元評價(jià)

STEM項(xiàng)目教學(xué)既注重團(tuán)隊(duì)評價(jià)，又注重個(gè)人學(xué)習(xí)效果的評價(jià)，并且采用多元評價(jià)的方式，包括形成性評價(jià)和終結(jié)性評價(jià)、自評和他評、前測和后測等。此外還設(shè)置了多種評價(jià)量規(guī)，如個(gè)人演示評價(jià)量規(guī)、口頭演示評價(jià)量規(guī)和團(tuán)隊(duì)演示評價(jià)量規(guī)等。而活動(dòng)課程主要以描述性評價(jià)為主，在活動(dòng)完成之后，教師會(huì)在記錄本上寫下一段甚至幾段評論，例如，“哥倫布的研究”活動(dòng)結(jié)束后，老師在記錄本上寫道：“這個(gè)班甲乙兩組的精神不同，甲組兒童個(gè)性堅(jiān)定，具有斗爭和批判精神；乙組兒童志趣相投，結(jié)果，他們比甲組進(jìn)步快，成績比較高……”[19]這種評價(jià)主要是針對一個(gè)組、一個(gè)團(tuán)體的評價(jià)，而對單個(gè)兒童的評價(jià)很少。

四、結(jié)語

通過STEM項(xiàng)目與活動(dòng)課程的教學(xué)模式比較，可以看出，STEM項(xiàng)目教學(xué)繼承了活動(dòng)課程中發(fā)展學(xué)生思維、做中學(xué)、讓學(xué)生自主探索等先進(jìn)教學(xué)理念，因而，在教學(xué)活動(dòng)框架中保留了杜威“思維五步”中的一些核心步驟，比如，提供問題情境、確定疑難、解決問題等，盡管名稱上有所不同。但是，值得注意的是，STEM項(xiàng)目教學(xué)模式增加了教學(xué)目標(biāo)、學(xué)科聯(lián)系、收集所用材料、解釋疑難、延伸知識、評價(jià)等環(huán)節(jié)，可以說，還吸取了克伯屈設(shè)計(jì)教學(xué)法以及布魯納發(fā)現(xiàn)教學(xué)法的一些做法，彌補(bǔ)了活動(dòng)課程教學(xué)的不足，也便于教師實(shí)施STEM項(xiàng)目教學(xué)，因而，又是對活動(dòng)課程教學(xué)模式的超越。

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