STEM項目與活動課程教學模式的比較研究

郭小娜，倪小敏

（溫州大學教師教育學院，浙江 溫州 325035）

隨著經濟全球化的發展，各國之間的競爭愈加激烈，人們越來越意識到科技創新、人才培養的重要性。1986年，美國國家科學基金會（NSF）發表了《科學、數學和工程本科生教育》報告，該報告首次明確提出要“加強大學教育并追求卓越，以使美國下一代成為世界科學和技術領導者”[1]。STEM教育就在美國大學里開展起來，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教育已經滲透到中小學階段，甚至幼兒園活動，其他國家也紛紛效仿美國的STEM教育，進行其課程改革。我國于2017年6月發布了《中國STEM教育白皮書》，全面啟動STEM教育的研究和實踐探索。從STEM教育形態來看，其與我國“知識中心”的傳統教育有著很大區別，而與杜威的“兒童中心——發展思維”有著某種內在聯系。本文嘗試從教學模式的角度對STEM項目教學與杜威活動教學進行比較分析，以便深入了解STEM教育的本質特征，為中小學教師開發、實施STEM項目提供一些參考。

一、STEM項目教學模式的歷史追溯

何謂“教學模式”？教學模式實質上是“在一定教學思想或教學理論指導下建立起來的較為穩定的教學活動結構框架和活動程序”[2]。也就是說，教學思想決定了教學模式，并成為區分教學模式的分界線，從這一定義出發，自學校教育誕生以來，教學模式的發展大致經歷了三個階段：

1.17世紀至19世紀末，以“教”為主的傳統教學模式主宰課堂教學。自17世紀夸美紐斯創造了班級授課制，學校成為“泛智工廠”，讓更多兒童接受知識教育是學校教育的目標。19世紀赫爾巴特《普通教育學綱要》出版，在教育史上具有里程碑意義，他不僅系統闡述教育目的、原則，也提出了行之有效的高效率傳遞知識的教學模式，即明了、聯想、系統、方法“四步教學法”，后經他的學生改進，成為“教學五步法”，在世界各國廣為流傳。[3]但這種高效的教學模式是一種知識傳授為主的教學，其弊端是禁錮了學生思維的發展，不利于學生潛能的充分發展。

2.20世紀初，杜威領導的進步主義運動，試圖以發展思維的教學模式，去取代傳統的知識教學模式，提出了“思維五步法”，即情境、問題、假設、推論和檢驗五個環節。他主張以兒童為中心，以學生直接經驗的獲取為主，把學校教學重點放在學生的“思維發展”上。為了把自己的思想理論應用到實踐之中，他創辦了杜威學校，歷經八年，最后雖以失敗告終，卻為人類教育事業留下了“兒童中心”這一寶貴的教育思想遺產。[4]后來，克伯屈對杜威的教育思想進行深入研究，提出了設計教學法，將教學步驟分為決定目的、制定計劃、實施計劃和評判結果，并把“有目的的活動”作為教育過程的核心，使“學”為主的教學模式更加具有目的性，利于學生系統知識的獲取。[5]

3.隨著科學技術的迅速發展，教育也面臨著巨大的挑戰。20世紀50年代，逐漸形成了“教”與“學”兩者相結合的教學模式，既重視知識的系統性，又重視學生學習的自主性。例如，布魯納的“發現學習”教學模式，是一種讓學習者自己發現教材的結構、結論和規律的教學模式，突出了現代教學的特點，將“知識學習”與“思維發展”緊密地結合。其操作程序為：“創設問題情境—利用教材做出假設—檢驗假設—做出結論”。[6]但“發現學習”的教學模式在實踐中也很難推廣，只是一種理想的教學模式。

后來，隨著蘇聯第一顆人造衛星的成功發射，美國深刻地認識到科技創新、人才培養是國家競爭力的核心要素，通過發展教育來加強科學、技術和工程領域的創造力，并提出了STEM項目教學模式，以項目、問題為基礎，在項目完成過程中，既鍛煉了學生動手動腦的能力，也凸顯了跨學科之間的知識聯系。STEM項目教學模式取得了令人意想不到的成功。

二、STEM項目教學模式與活動課程教學模式的比較

為了深入了解STEM項目教學模式的教學流程和本質特征，下面分別選取活動課程和STEM課程一個具體案例進行分析比較，這兩個案例均為美國小學階段的教學內容。

（一）活動課程的教學模式

為了將“思維五步”具體地呈現給讀者，本文選取《杜威學?！返摹案鐐惒嫉难芯俊币徽n，對活動課程的教學模式進行深入分析。杜威認為，教學法的要素和思維的要素是相同的，教學過程具體分成以下五個步驟：（1）學生要有一個真實的、經驗的情境——要有一個對活動本身產生興趣的連續的活動；（2）這個情境內部產生了一個真實的問題，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問題；（4）他必須負責一步一步地展開他所想出的解決問題的辦法；（5）他要有機會，通過應用來檢驗他的想法，使這些思想意義明確，并且讓他自己去發現題目是否有效。[7]簡稱為情境、問題、假設、推論和檢驗五個環節?！案鐐惒嫉难芯俊闭麄€教學過程簡化如表1。

（二）STEM項目的教學模式

美國STEM項目教學模式已日臻成熟，大致包括10個步驟：教師介紹、目標、聯系、明確的結果、所用材料、投入、探索、解釋、延伸和評價。[8]同樣，在此選取其中一個有代表性的案例進行分析。這個STEM課程案例是以“估算太陽系的大小”為項目主題，以小學五年級的學生為學習對象，進行2到3天的STEM項目學習。課程教學步驟分析見表2。

（三）活動課程與STEM項目教學活動框架的比較

活動課程主要圍繞著一個主題活動進行，其教學活動框架如圖1所示，而STEM教學主要將科學問題以項目學習的形式展開，其教學活動框架如圖2所示。將兩者教學活動框架示意圖放在一起，可以看出：活動課程的教學程序比較簡略，而STEM項目教學步驟更加具體、細化。并且STEM項目教學步驟繼承了活動教學程序中的情境、問題、解決問題等環節，并對一些環節進行了細化，比如，解決問題環節，活動課程中分為提出假設、進行推論兩個步驟，而STEM項目教學分解為搜集所用材料、投入、探索、解釋疑難等多個步驟；此外，還增加了教學目標、學科聯系、明確結果、延伸知識以及作品展示、評價評估等步驟，這些細化或增加的環節加強了知識教學，同時為教師實施STEM項目教學提供了清晰的教學指南。

表1 “哥倫布的研究”的教學步驟

表2 “估算太陽系的大小”的教學步驟

三、STEM項目教學模式與活動課程教學模式的共同特征與不同之處

（一）共同特征

1.以創新思維的培養為最終目的

圖1 活動課程教學活動框架

杜威十分注重兒童思維能力的培養，在他看來，真正的學習必須調動一切官能（如眼、耳、手等）去獲得經驗，而思維就是有意義的經驗和方法?！案鐐惒嫉难芯俊苯虒W過程中，教師讓學生思考他們在航行中將會遇到的困難、問題，養成將不利條件轉變為有利條件的思維方式。兒童在問題假設過程中，預測可能出現的結果，這就需要一點創造性——從已知躍進到未知，從舊的躍進到新的，從而有助于兒童創造性思維的發展。[9]STEM項目學習要求學生有批判性的思維并且善于分析，強化高階的思維技能。[10]“估算太陽系的大小”項目學習過程中，學生不是被動地、強迫性地接受知識，而是根據教師提出的問題情境和模糊任務，自己動手動腦以解決各種問題，進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，思考改進模型，從而鍛煉了學生分析問題、解決問題的能力，有助于他們批判性思維的培養。這兩種教學模式都注重讓學生自己在問題情境中產生疑惑，主動查閱資料、思考解決方案、解決問題、驗證；都引導學生主動思考問題，從而培養他們的創新思維能力。

2.以“做中學”為課堂教學的主要形式

杜威對傳統的學校教育進行批判，并提出了“做中學”的教育理念。他認為：“人們最初的知識和最牢固地保持的知識，是關于怎樣做的知識；人們應該認識到，自然的發展進程總是包含著從做中學的那些情境開始?！盵11]“哥倫布的研究”這一活動課程，采用排演哥倫布生平劇本形式，讓學生在“做中學”“玩中學”，并鼓勵他們自己動手去制作服裝、設置場景、角色分配等。同樣，如今的STEM課程也強調“做中學”，以活動、項目和問題解決為基礎，為學生提供了一種動手做的課堂體驗。[12]“估算太陽系的大小”教學過程中，學生在應用所學到的數學和科學等知識來繪制太陽系模型時，他們自己創造、設計、建構、發現、合作并改善自己的模型。通過“做中學”，學生既掌握了基本的數學、科學、技術和工程等學科知識，又鍛煉了他們動手動腦、小組合作的能力。

圖2 STEM項目教學活動框架

3.以真實情境為切入點

基于“學校即社會”教育思想，杜威所設置的活動課程結構是一個社會性的開放的結構。[13]活動課程的設計強調以兒童為中心，以兒童的生活情境為切入點，從而激發兒童的需要和興趣。[14]“哥倫布的研究”教學過程中，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描繪所學課程的情境。在這種情境中，學生的學習動機是內在的，而不需要其他外在因素的影響，從而充分激起了他們學習的好奇心和求知欲。STEM課程也強調學校教育應與社會生活緊密相連，主張以學生為中心，通過項目制作方式，讓學生綜合運用跨學科知識解決真實情境問題。[15]“估算太陽系的大小”教學過程中，教師通過人類所生存的地球運轉情境，吸引學生學習的興趣，從而導入接下來的教學內容。

（二）不同之處

杜威領導的進步主義運動是以失敗而告終的，活動課程的教學也因缺乏明確的教學目標、系統性的學科知識以及思維發展難以評價而廣受批評。20世紀末出現的STEM項目教學模式在以下三個方面，可以說是對活動課程的教學模式進行的修正或超越。

1.STEM項目教學具有清晰的教學目標

STEM項目學習具有明確的教學目標，一方面要符合地方和國家的課程內容標準；另一方面，STEM項目學習是跨學科性的，必須包括每一學科的目標。[16]例如，在德克薩斯州，STEM項目學習課應當包括具體科目和年級對應的德克薩斯州基本知識和技能標準（TEKS）。[17]在活動課程中，杜威反對設置具體的教學目標，他堅持“教育無目的論”，在他看來，教育是沒有目的所在的，除了發展兒童自身以外，它沒有其他的外在目的。在“哥倫布的研究”教學過程中，教師并不強調具體的教學目標，主張以角色表演的方式進行，使學生直接獲取一些探險經驗，鍛煉他們思考解決問題的能力。這使得教師的教學由于缺乏目標的引導，難以駕馭課堂，也難以對學生的學習結果進行客觀的評價。

2.STEM項目教學兼顧思維發展和知識學習

在STEM項目教學活動框架中，增加學科聯系、解釋疑難以及延伸知識等環節，實質上加強了活動課程所忽略的知識教學。在發展學生思維的同時，加強了以問題為核心的跨學科知識的學習，吸收了布魯納“發現學習”教學模式中結合教材內容學習的環節?！肮浪闾栂档拇笮　钡慕虒W目標中，明確強調學生在動手繪制太陽系、鍛煉他們思維的同時，要學會有關比例尺度的概念、模型概念以及換算比例知識等。在活動課程中，杜威十分強調兒童思維的發展，注重兒童切身經驗的獲取，并認為“思維就是有意識地努力去發現我們所做的事和所造成的結果之間的特定的聯結，使兩者連接起來”[18]，但是，他不重視學生知識的學習以及系統知識的獲取。

3.STEM項目教學注重多元評價

STEM項目教學既注重團隊評價，又注重個人學習效果的評價，并且采用多元評價的方式，包括形成性評價和終結性評價、自評和他評、前測和后測等。此外還設置了多種評價量規，如個人演示評價量規、口頭演示評價量規和團隊演示評價量規等。而活動課程主要以描述性評價為主，在活動完成之后，教師會在記錄本上寫下一段甚至幾段評論，例如，“哥倫布的研究”活動結束后，老師在記錄本上寫道：“這個班甲乙兩組的精神不同，甲組兒童個性堅定，具有斗爭和批判精神；乙組兒童志趣相投，結果，他們比甲組進步快，成績比較高……”[19]這種評價主要是針對一個組、一個團體的評價，而對單個兒童的評價很少。

四、結語

通過STEM項目與活動課程的教學模式比較，可以看出，STEM項目教學繼承了活動課程中發展學生思維、做中學、讓學生自主探索等先進教學理念，因而，在教學活動框架中保留了杜威“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項目教學模式增加了教學目標、學科聯系、收集所用材料、解釋疑難、延伸知識、評價等環節，可以說，還吸取了克伯屈設計教學法以及布魯納發現教學法的一些做法，彌補了活動課程教學的不足，也便于教師實施STEM項目教學，因而，又是對活動課程教學模式的超越。

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