STEM教育的基本方式與過程（十）

向世清，博士，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所研究員。長期從事激光物理與工程技術(shù)的前沿研發(fā)，是參與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略與決策咨詢、基礎(chǔ)教育改革咨詢、科技創(chuàng)新中心發(fā)展戰(zhàn)略設(shè)計(jì)等多領(lǐng)域戰(zhàn)略專家，也是上海市最為活躍的科技創(chuàng)新教育專家之一。

第八步，分析結(jié)果和歸納。這一步標(biāo)志著STEM教學(xué)/學(xué)習(xí)過程進(jìn)入收尾階段。我們現(xiàn)在可以歸納說STEM教育是一種主要以研究性/探究性過程為核心的教學(xué)方式，其教學(xué)法的核心是科學(xué)技術(shù)的研究/創(chuàng)新的過程與方法論，且強(qiáng)調(diào)中間必須具有真實(shí)的研究與實(shí)踐過程，真正的學(xué)習(xí)就在研究與實(shí)踐過程中發(fā)生。那么，到了這個(gè)教學(xué)位置，無論發(fā)生過怎樣的學(xué)習(xí)、探究、實(shí)驗(yàn)、研究過程，分析結(jié)果和歸納都是我們]形成所謂的“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”的過程和階段，是實(shí)現(xiàn)知識(shí)等記憶、回憶、掌握、理解、拓展、提升、擴(kuò)容、進(jìn)階甚至是創(chuàng)新的“出口”，也是同時(shí)衡量伴隨著知識(shí)的增加，我們還獲得了什么進(jìn)步，包括方法技能和思維，更重要的還有情感性發(fā)展，以及分析判斷能力和價(jià)值觀等。這其實(shí)就是在衡量教學(xué)效果。因此，做好這一步，不僅可對(duì)所獲得的結(jié)果有一個(gè)完整的總結(jié)和認(rèn)識(shí)，對(duì)所付出的功夫和努力的效果有一個(gè)準(zhǔn)確的歸納，還可以因?yàn)橛泻芎玫姆治觥⒕C合與融合過程，而使得學(xué)習(xí)的結(jié)果和效果達(dá)成飛躍性的提升。即便不是STEM教學(xué)過程，我們都有這樣的一個(gè)步驟和階段，何況STEM教育還偏偏又特別強(qiáng)調(diào)，期望在這樣一個(gè)步驟和階段中實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)結(jié)果的提升，甚至是大幅度的飛躍。

因此，我們強(qiáng)調(diào)，對(duì)于STEM教學(xué)而言，分析結(jié)果和歸納這一步必須十分注重其科學(xué)地實(shí)現(xiàn)“從結(jié)果到結(jié)論”的思維深化和升華過程。這也是采用科學(xué)研究自身的規(guī)律和規(guī)范所給出的要求和可以直接帶來的好處。隨后，我們可以看到STEM教學(xué)過程遵從科學(xué)研究的套路為什么就可以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

分析和歸納是常見的兩種從現(xiàn)象到本質(zhì)、從形象到邏輯、從具象到抽象的思維提煉總結(jié)方法（圖1）。分析是在頭腦思維中把一件事物、一種現(xiàn)象、一個(gè)概念分成較簡單的組成部分，經(jīng)由整體分解成各個(gè)部分或?qū)傩院螅页鲞@些部分的本質(zhì)屬性和彼此之間的關(guān)系（與“綜合”相對(duì)），然后依靠總結(jié)共同特征再最終達(dá)成合成。其意義在于通過認(rèn)識(shí)事物或現(xiàn)象的區(qū)別與聯(lián)系，細(xì)致地尋找能夠解決問題的主線，并以此解決問題。而歸納指一種由一系列具體的事實(shí)概括出一般原理（與“演繹”相對(duì)）的思維推理方法，是從部分到整體、從特殊到一般、從個(gè)別到普遍的推理過程，最終它從許多個(gè)別的事物中概括出一般性概念、原則或結(jié)論。

通常，在第七步完成后，我們獲得了很多的研究/探究/實(shí)踐結(jié)果，這些結(jié)果通常都是所觀察到的現(xiàn)象、觀測(cè)到的數(shù)據(jù)、驗(yàn)證形成的裝置/模型，以及它們的工作成功與否、具體工作的特點(diǎn)與參數(shù)性能等。那么，應(yīng)用分析和歸納，我們就可以對(duì)這些結(jié)果完成“論一論、估一估、評(píng)一評(píng)”的過程。如此，我們不僅挖掘得出這些結(jié)果的規(guī)律、所代表的涵義等，還要判斷評(píng)估這些結(jié)果具有怎樣的特征、特點(diǎn)、特性，例如科學(xué)、正確、合理、成功與否等;以及進(jìn)一步地，還對(duì)這些結(jié)果的獲得有何種方面的意義，它們?cè)谝?guī)律和方法等方面是否具有推廣性、應(yīng)用性等作出一定的判斷。完成了這些內(nèi)容，實(shí)際上就把結(jié)果提高到了結(jié)論。這種提高是因?yàn)槲覀兊乃季S所形成的，代表著我們認(rèn)識(shí)的不斷提升。

抽象地說，結(jié)果是當(dāng)前事物發(fā)展所達(dá)到的最后狀態(tài);而結(jié)論是人們對(duì)事物的狀態(tài)進(jìn)行分析評(píng)述后所下的最后的論斷。或者說，結(jié)果是指表象、現(xiàn)象的最終狀態(tài)，或由前一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)化為當(dāng)前新的狀態(tài)的情況描述;而結(jié)論是指思維推理中對(duì)狀態(tài)由一個(gè)已知判斷所推知的新判斷。更可以說，結(jié)果是獲得的客觀事實(shí)，其主要增加了知識(shí)的數(shù)量;而結(jié)論則是基于事實(shí)的知識(shí)升華、意義凝練與價(jià)值判斷，會(huì)提高知識(shí)的層次和能級(jí)。舉個(gè)形象的例子，我們用照相機(jī)拍了一張風(fēng)景照片（如圖2），照片的圖像本身就是結(jié)果，而我們對(duì)圖像進(jìn)行分析，在圖像中找到某些對(duì)其的判斷，例如其反映的風(fēng)景很漂亮，色彩包含豐富，反映了某個(gè)季節(jié)的典型特征，這張照片的色調(diào)是暖色調(diào)，給人以開心的印象等，這就是從結(jié)果分析得到了多方面的結(jié)論。而結(jié)論使得我們對(duì)照片的認(rèn)識(shí)更多和硬全面了。

按照科學(xué)研究的方法論，從結(jié)果到結(jié)論實(shí)際上有著常規(guī)范的要求，主要包括完成四方面的任務(wù)：一+是對(duì)結(jié)果的收集、整理和綜合;二是對(duì)結(jié)果達(dá)成效果的分析、歸納和判斷;三是對(duì)結(jié)果內(nèi)在規(guī)律和內(nèi)涵的提煉、判斷和檢驗(yàn);四是對(duì)結(jié)果的意義及進(jìn)步性、創(chuàng)新性、價(jià)值性、推廣性和應(yīng)用性等方面的分析、預(yù)期與展望。

把這四方面的任務(wù)對(duì)應(yīng)到STEM教學(xué)上，考慮到STEM教育仍然主要是一種知識(shí)教育/學(xué)習(xí)為主的教學(xué)過程，這里的四個(gè)任務(wù)就等同于完成：是對(duì)所學(xué)習(xí)的新老知識(shí)的綜合和整理;二是對(duì)此階段學(xué)習(xí)效果、掌握情況、內(nèi)涵理解深化情況的總結(jié)和認(rèn)識(shí)：三是對(duì)新增知識(shí)的意義、特點(diǎn)等的認(rèn)識(shí);四是梳理和明確新學(xué)知識(shí)在自身知識(shí)積累中的定位、新知識(shí)總集的特征框架情況等，并判斷自己的知識(shí)增加、提升、拓展和創(chuàng)新等，最后明了自己已具備什么樣的知識(shí)能力、具有了何種應(yīng)用知識(shí)的可能等。

簡單地說，STEM教育的第八步就是歸納和認(rèn)清“老知識(shí)+新知識(shí)+增量+效果意義+多方同步產(chǎn)出”。其中，多方同步產(chǎn)出指的是，在知識(shí)學(xué)習(xí)的同時(shí)，包括技能、方法、思維、情感和價(jià)值觀的遞進(jìn)性在內(nèi)也都實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)出，都應(yīng)總結(jié)歸納。例如，是否學(xué)習(xí)了科技，是否掌握了研究性方法與過程，是否體會(huì)了創(chuàng)新的過程與方法，是否明辨了知識(shí)習(xí)得全新的進(jìn)展，是否在其中體會(huì)到了實(shí)踐的好處，是否在其中有了實(shí)驗(yàn)探究的體會(huì)?？傊?，這是研究型過程特別具有的，恰恰是這一點(diǎn)更具有認(rèn)識(shí)提升的驅(qū)動(dòng)能力。

要特別強(qiáng)調(diào)，①分析結(jié)果和歸納是在第七步的直接數(shù)據(jù)分析等基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行的，那么，這里的分析和歸納就一定要上升到理論的層面，要對(duì)結(jié)果作出更高層次的意義和價(jià)值分析，對(duì)所實(shí)現(xiàn)的效果要給出更為客觀和科學(xué)的評(píng)價(jià)和評(píng)估。②從結(jié)果到結(jié)論，必須嚴(yán)格遵守科學(xué)研究的實(shí)事求是和客觀原則。結(jié)論應(yīng)該觀點(diǎn)明確、嚴(yán)謹(jǐn)、完整、準(zhǔn)確、精煉。這就要求，所作的推論是客觀合理和實(shí)證適度的，所提出的推廣和拓展是接近于現(xiàn)實(shí)可行和預(yù)期可觀的，所闡述的意義是不過分和自然恰當(dāng)?shù)?。必須杜絕一點(diǎn)點(diǎn)結(jié)果，說出來一大篇意義，將其價(jià)值拓展到很高很大的“虛構(gòu)”程度，把展望遠(yuǎn)至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出想象的地步等。一句話，結(jié)論必須實(shí)事求是、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。當(dāng)然，該下到的結(jié)論沒有下到，那也是屬于分析不夠，或者分析水平不夠使得分析不到位。③第八步通常應(yīng)該更多依靠自己完成，就像研究過程更多靠自己一樣。

我們都知道，傳統(tǒng)教學(xué)法的知識(shí)學(xué)習(xí)過程中，都有一個(gè)被稱為“復(fù)習(xí)”的過程。在一定的意義上，復(fù)習(xí)所完成的就是分析結(jié)果和歸納的事情。但是由于多年來的教學(xué)演變，復(fù)犯經(jīng)在絕大多數(shù)情況下成為一種重復(fù)溫習(xí)和練習(xí)已學(xué)知識(shí)的過程，雖也帶有少量的分析、綜合、提升和融合性質(zhì)，但實(shí)效結(jié)果基本是簡單機(jī)械地?cái)?shù)次重復(fù)，只能用“再次學(xué)習(xí)以求得深化記憶和熟悉內(nèi)容”描述。而根據(jù)這里的總結(jié)，我們很簡單地可以看出，STEM教學(xué)的分析結(jié)果和歸納已經(jīng)大大超出了傳統(tǒng)教學(xué)的復(fù)習(xí)。形象地講，復(fù)習(xí)只是差不多完成了這里的第l個(gè)任務(wù)，而對(duì)這里的4個(gè)任務(wù)還有3個(gè)未能達(dá)到。這就鮮明地給出了為何STEM教學(xué)效果會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)教學(xué)法的理論性說明。如果加上前述的STEM教學(xué)的過程中效果、效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)好過于傳統(tǒng)教學(xué)，那么傳統(tǒng)教學(xué)的弊端就清晰無疑了（這里更對(duì)應(yīng)試教育中的復(fù)習(xí)提出更為嚴(yán)厲的批評(píng)，因?yàn)檫@一方式中的復(fù)習(xí)花費(fèi)了大量的時(shí)間實(shí)現(xiàn)僅供熟練性的提升，又沒有很科學(xué)地教會(huì)學(xué)生以何種方法論實(shí)現(xiàn)有效的總結(jié)和歸納，所以應(yīng)試型學(xué)生最終幾乎沒有掌握從結(jié)果到結(jié)論的方法與技能，其達(dá)到的學(xué)習(xí)水平和知識(shí)理解深度因此極其有限，長此以往，這些學(xué)生就形成學(xué)得挺多可是知識(shí)無用）。