STEM教育的基本方式與過程（八）

向世清

第七步：實施研究和探究。到了這個步驟，大家感覺好像所有的前期過程都是為了這里，這才是所有過程中的落腳點。是的，這里就是要“做事情”了（從準備好的基礎(chǔ)知識和已有知識出發(fā)，深入認識、加深理解并集成新知識、融合多方知識、形成新知識），相比而言，前期只是“想事情”（當(dāng)然，在STEM教學(xué)與學(xué)習(xí)中，對學(xué)生而言前期一樣是屬于學(xué)習(xí)的過程，前述已經(jīng)說明是必不可少的甚至是要加強的，因為其作用更多和更重要地在于搜集和準備已知已有知識，然后設(shè)想如何整合理解融合內(nèi)化，如何加入新的知識內(nèi)容，然后如何深化和提升知識認識，甚至如何創(chuàng)新知識）。如果開始做事情前沒有太多的其他臨時需要的重大更改或者調(diào)整，這里便就只要按照前述所完成的方案和計劃一步一步實施了。客觀地說，這一步的確是STEM教學(xué)的所有步驟中的中心任務(wù)和過程重中之重。

說到這里，為了讓大家在此步驟中不至于發(fā)生偏差或者輕描淡寫地簡單而過，我們有必要好好說一說“研究”和“探究”的準確涵義了。大多數(shù)人其實可能沒有真正明白這2個詞的涵義，即便平時生活中都在說（比如，領(lǐng)導(dǎo)遇到事情就說，“研究研究”，意思其實已經(jīng)變了！笑），卻似乎理解又未能真正理解。

研究，在科學(xué)工作者的角度，一般是指利用科學(xué)研究的手段、工具和設(shè)備器材等，為了認識客觀事物和對象的內(nèi)在本質(zhì)和運動規(guī)律而進行的調(diào)查、實驗、試制等一系列活動。研究的基本任務(wù)就是探索世界、認識未知、創(chuàng)造新品，其起源于問題，終結(jié)于階段成果，然后再周而復(fù)始，其成果甚至在過程中都既有為新技術(shù)提供理論依據(jù)的，又有為創(chuàng)造發(fā)明新產(chǎn)品的。知識在過程中是一種進步的衡量基礎(chǔ)，它從無到有，從有到多，從多到深，從部分到完整，從不能描述客觀到能夠描述客觀，而學(xué)生則從自身缺乏知識到掌握知識、豐富知識。學(xué)生進行研究則既是學(xué)習(xí)知識的過程，又是解決問題的過程。而解決問題則是最終的目標(biāo)，知識只是過程中的載體。所謂“學(xué)而為用”，依靠研究過程就能夠?qū)⒅R學(xué)習(xí)和解決問題合二為一，比單純的知識學(xué)習(xí)過程具有更好的效能（從這一意義上，應(yīng)該反對完全單純的知識學(xué)習(xí)）。圖1—圖3分別給出幾種不同的研究的實際例子和情境（當(dāng)然還可以舉出很多例子），可以有助于大家更好地理解研究的涵義。

從更加強調(diào)知識概念與過程的角度，研究的定義可以是：①為了增進知識包括關(guān)于人類文化和社會的知識，以及利用這些知識發(fā)明新的技術(shù)而進行的系統(tǒng)的創(chuàng)造性工作;②是科學(xué)領(lǐng)域中的檢索和應(yīng)用，包括對已有知識的整理、統(tǒng)計，以及對數(shù)據(jù)的搜集、編輯和分析研究工作。而從基本的過程角度，研究的定義可以是：①對一些現(xiàn)象或問題經(jīng)過調(diào)查、驗證、討論及思維，然后進行推論、分析和綜合，獲得客觀事實的過程，其一般程序大致分5個階段（選擇研究課題階段，研究設(shè)計階段，搜集資料階段，整理分析階段，得出結(jié)果階段）;②指發(fā)現(xiàn)、探索和解釋自然現(xiàn)象，深化對自然的理解，尋求其規(guī)律，是一種盡量排除主觀因素的求證過程，容不得半點主觀，而且是一種反復(fù)求真的過程。

事實上，有了這些定義，相信我們可以更好地理解研究的內(nèi)在涵義和本質(zhì)，以此我們這里的“做事情”也就不會走偏（很多現(xiàn)在的教學(xué)過程對這一步驟的要求是不夠重視的，也是不大安排足夠的時間的）。

我們在這里對學(xué)生利用研究進行學(xué)習(xí)的研究作出進一步的界定。可以說這一意義下的研究基本屬于三種基本類型：一是探索性研究（學(xué)習(xí)），即對研究對象或問題進行初步了解，以獲得初步印象和感性認識，并為日后周密而深入的研究（學(xué)習(xí)）提供基礎(chǔ)和方向;二是描述性研究（學(xué)習(xí)），是正確描述某些總體或某種現(xiàn)象的特征或全貌的研究，任務(wù)是收集資料，發(fā)現(xiàn)情況，提供信息，描述主要規(guī)律和特征;三是解釋性研究（學(xué)習(xí)），探索某種假設(shè)與條件因素之間的因果關(guān)系，探尋現(xiàn)象背后的原因，揭示現(xiàn)象發(fā)生或變化的內(nèi)在規(guī)律。在STEM教學(xué)中，學(xué)生所做的研究通常可以從這三個視角進行分類和進行（說明：這與科學(xué)家所進行的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和開發(fā)研究還有著較大意義上的不同，畢竟學(xué)生的研究過程主要還是一種學(xué)習(xí)過程，即所謂的“研究性學(xué)習(xí)”）。

探究，亦稱嘗試性發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，是指學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)情境中通過嘗試性的觀察、閱讀，發(fā)現(xiàn)問題，搜集數(shù)據(jù)，形成解釋，獲得答案并進行交流、檢驗，然后逐步增進理解和初步應(yīng)用等。其近義詞有探討、鉆探、研討、研究等，但意義各有細微差別。在英文中，表達探究的詞有enquiry、investigation、exploration等。事實上，這個詞本身有一種為了達到目標(biāo)而不計路徑和方法的試探性過程，甚至是試錯的過程，尤其是帶有動手的試驗和試錯過程（“摸著石頭過河”用在這里還真特別合適）。事實上，沒有嘗試就不一定能夠自己找到對的方式和結(jié)果，所以在人類的已有學(xué)習(xí)過程中，已經(jīng)證明探索具有很高的學(xué)習(xí)價值和效果，包括學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)他人已經(jīng)創(chuàng)造好的已有知識時，探究的效能特別高，而不僅僅是用于描述探索未知。試探的過程越多越長，學(xué)習(xí)的收獲越多越深，理解和拓展的內(nèi)容、知識關(guān)聯(lián)的可能也就越多越好。所以，在STEM教學(xué)的角度，非常崇尚學(xué)生在研究過程中或者知識的習(xí)得過程中進行探究。STEM教學(xué)的導(dǎo)師或者教學(xué)設(shè)計者一定要把握住這一關(guān)鍵（事實上，這是STEM教學(xué)與我國當(dāng)前的知識傳授性教學(xué)最大的不同點之一。STEM教學(xué)中學(xué)生是自己發(fā)現(xiàn)知識為多，而傳授性教學(xué)是基本將知識直接“塞”或“灌輸”給學(xué)生的，后者學(xué)生因此往往就形成一種被動接受和死記硬背的方式。我們中國的應(yīng)試教學(xué)太不重視學(xué)習(xí)中的“探究”了，其危害十分深遠）。

同樣地，明白了探究的涵義和重要性，我們就可以擬定STEM教學(xué)更為準確的方式和研究過程，不至于走偏。這里還要強調(diào)，那些只由教師擬定好然后由學(xué)生按部就班、依葫蘆畫瓢的學(xué)習(xí)和實驗研究方式就肯定要被“淘汰出局”了（說明：由學(xué)生自己做好事先的計劃與發(fā)生探究是不矛盾的。首先計劃過程本身就是學(xué)生自我擬定探究方式的過程;其次擬定的計劃事實上還沒有細致到和準確到學(xué)生在實際中還要真實和細致地嘗試的程度，因為過程中一定還會遇到學(xué)生從來沒有遇到或事先未想好的事情的）。

為了不至于把STEM教學(xué)的這一步驟走偏，以下再給出一系列判斷原則，以約束STEM教學(xué)的設(shè)計者或者導(dǎo)師正確地引導(dǎo)學(xué)生（包括約束教師自身）完成這一步驟。這些原則包括：

（1）學(xué)生安排了足夠的研究時間嗎？

（2）學(xué)生的研究真實發(fā)生了嗎？

（3）學(xué)生有自己嘗試探究的過程嗎？

（4）學(xué)生的探究嘗試有效和充分么？

（5）學(xué)生有真實的動手實踐過程嗎？

（6）學(xué)生的研究過程中多感官的感覺統(tǒng)合作用過程發(fā)生了嗎？

（7）學(xué)生過程中遇到與計劃不同的情況，有自己思考和決定調(diào)整嗎？

（8）學(xué)生的實驗方式與教師按照教科書上擬定的不一樣時，教師允許了嗎？

（9）學(xué)生的研究結(jié)果與預(yù)期不一樣，得到認可了嗎？

（10）教師對學(xué)生的過度計劃偏差所持態(tài)度合理嗎？

（11）學(xué)生確實在過程中不斷發(fā)生著各種問題的釋疑性解決嗎？

（12）學(xué)生的技能在不斷得到鍛煉并看得見逐步提升嗎？

……

總之，研究和探究這一步驟要盡可能充分地、真實地讓其發(fā)生，而且遵從原有計劃也是相當(dāng)好的和一般更有效的（畢竟是自身前期做了大量準備和策劃的基礎(chǔ)）。但也要允許這樣說：“計劃不如變化”，如果學(xué)生在探究過程中想要進一步追蹤新遭遇感興趣的探究內(nèi)容，那就讓他去;如果真的對學(xué)習(xí)有意義（只要感興趣地探究，對學(xué)習(xí)者一定是有意義的），那放棄計劃原有的最初學(xué)習(xí)目的，包括改變計劃本身，都是值得的（而且追蹤新的感興趣的探究結(jié)束后，還可以回到已有的計劃嘛）。一句話，讓研究深入發(fā)生，讓探究真實存在，讓學(xué)生自我陶醉，讓教師心花怒放！