綜合學(xué)習(xí)視野下的STEM教育：工作坊學(xué)習(xí)

李王偉 徐曉東

[摘 要]剖析作為一種學(xué)習(xí)方式存在的STEM教育的本質(zhì)，立足本土STEM教育實(shí)踐和發(fā)展趨勢(shì)，探索并構(gòu)建出STEM教育實(shí)踐的創(chuàng)新路徑——工作坊學(xué)習(xí)，并通過具體范例說明其可行性。

[關(guān)鍵詞]STEM；綜合學(xué)習(xí)；工作坊；范例

從國內(nèi)外的教育實(shí)踐來看，STEM教育沒有固定不變的法則，只有各具特色的STEM實(shí)驗(yàn)室、STEM校外項(xiàng)目、STEM校園創(chuàng)客空間等。國內(nèi)STEM教育由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)和策略指引，多數(shù)依舊是以校本課程、科學(xué)課程等為依托，實(shí)施過程欠缺規(guī)范，學(xué)習(xí)效果不一。這使研究者不得不反思STEM教育的本質(zhì)，探索和選擇更富成效的實(shí)施方式和路徑，進(jìn)而為學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的落地提供指引。

一、STEM教育：回歸綜合學(xué)習(xí)的本質(zhì)

2017年10月，在加拿大多倫多約克大學(xué)舉辦的“全球STEM教育高峰論壇”上，密歇根州立大學(xué)的朱莉安娜·特克斯雷（Juliana Texley）教授將STEM教育定位于一種新的學(xué)習(xí)方式，得到了眾多與會(huì)者的共鳴，為全球STEM和STEAM教育研究提供了新指向[1]。這一顛覆傳統(tǒng)的新型學(xué)習(xí)方式不再將理解基本概念放在第一位，而是著重強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的社區(qū)性和實(shí)踐性，讓學(xué)習(xí)者在真實(shí)問題實(shí)踐中逐步理解概念，通過“學(xué)習(xí)—實(shí)踐”，培養(yǎng)科學(xué)探究與問題解決的思維和技能。

綜合學(xué)習(xí)是一種將學(xué)習(xí)融入自然、社會(huì)、生活領(lǐng)域，通過學(xué)生真實(shí)體驗(yàn)、調(diào)查、演講、建構(gòu)作品等，來增進(jìn)其直接經(jīng)驗(yàn)和動(dòng)手實(shí)踐能力，并對(duì)真實(shí)情境概念深刻理解的學(xué)習(xí)方式[2]。它具有涉及領(lǐng)域（學(xué)科）廣泛、實(shí)踐靈活性強(qiáng)、富有地區(qū)生活特色、強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作學(xué)習(xí)的特征。事實(shí)上，STEM教育正是學(xué)生在自組織學(xué)習(xí)、情境認(rèn)知學(xué)習(xí)和多元智能理論指導(dǎo)下，基于自身建構(gòu)的思維、能力、深層知識(shí)、創(chuàng)新、價(jià)值等五大學(xué)習(xí)目標(biāo)，以及核心學(xué)習(xí)特征（跨學(xué)科統(tǒng)整的真實(shí)情境學(xué)習(xí)）的新型學(xué)習(xí)方式，它有三大典型特征，即真實(shí)性、綜合性、發(fā)展性。

二、STEM教育的創(chuàng)新路徑：

工作坊學(xué)習(xí)模型構(gòu)建

綜合學(xué)習(xí)視野下的STEM教育更注重學(xué)習(xí)者思維、能力、知識(shí)、創(chuàng)新、價(jià)值等全方位的發(fā)展。目前的STEM教育探索和創(chuàng)新大多采取項(xiàng)目實(shí)踐或課程學(xué)習(xí)的形式，但往往由于對(duì)其綜合性學(xué)習(xí)的本質(zhì)認(rèn)識(shí)不足，在跨學(xué)科真實(shí)情境下的學(xué)習(xí)效果未如預(yù)期那樣有明顯提高。為此，STEM教育需要?jiǎng)?chuàng)新實(shí)施路徑來促進(jìn)綜合學(xué)習(xí)視野下的教育統(tǒng)整目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

1.STEM工作坊學(xué)習(xí)的提出

工作坊（workshop）一詞起源于教育學(xué)與心理學(xué)領(lǐng)域，20世紀(jì)60年代由哈普林將其引至社會(huì)交往中，成為群體交流、創(chuàng)新、問題解決的情境支撐[3]。在教與學(xué)領(lǐng)域，工作坊一般是基于10至20人左右的群體，采用自由、靈活的組織方式，由富于經(jīng)驗(yàn)的核心成員引導(dǎo)其他個(gè)體就某個(gè)共同話題展開探討與實(shí)踐，最后由小組成員協(xié)作制作出“產(chǎn)物”。因此，工作坊是一種集體驗(yàn)式、參與式、互動(dòng)式于一體的學(xué)習(xí)模式，它有利于參與者將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通，并獲得豐富的成長體驗(yàn)。這種“學(xué)習(xí)社區(qū)”式的學(xué)習(xí)理念在早前的教師專業(yè)發(fā)展中得到了成功實(shí)踐，如名師工作坊、網(wǎng)絡(luò)教研小組、在線實(shí)踐社區(qū)等[4]。這種工作坊學(xué)習(xí)也可以成為STEM教育的最佳實(shí)踐方式。

2.STEM教育路徑的創(chuàng)新

筆者在回訪廣州一些開設(shè)STEM課程的中小學(xué)時(shí)發(fā)現(xiàn)，STEM教育大多沒有標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)或?qū)W習(xí)模型可供借鑒。為此，基于綜合學(xué)習(xí)本質(zhì)的STEM教育目標(biāo)，分析綜合學(xué)習(xí)視野下的STEM教育“學(xué)習(xí)—實(shí)踐”統(tǒng)整特征和STEM工作坊學(xué)習(xí)要素后，構(gòu)建了STEM教育的創(chuàng)新路徑即基于工作坊的STEM學(xué)習(xí)模型（見圖1）。

基于工作坊的STEM學(xué)習(xí)模型是在多元智能理論、情境認(rèn)知理論等指導(dǎo)下，以STEM素養(yǎng)目標(biāo)為統(tǒng)領(lǐng)，滲透STEM“學(xué)習(xí)—實(shí)踐”的核心特征，以STEM工作坊情境為支持的綜合學(xué)習(xí)模型。多元智能理論和建構(gòu)主義視角下的STEM素養(yǎng)目標(biāo)包括知識(shí)、能力、思維、創(chuàng)新和價(jià)值。其體現(xiàn)為學(xué)生在工作坊中的探究過程、創(chuàng)意產(chǎn)出和評(píng)價(jià)中。此外，STEM工作坊情境對(duì)學(xué)習(xí)過程的支持至關(guān)重要，它不僅融合了STEM學(xué)習(xí)空間支撐，更體現(xiàn)在STEM學(xué)習(xí)過程的設(shè)備工具、信息技術(shù)、跨學(xué)科整合學(xué)習(xí)方法、STEM教師、家長以及社會(huì)的合作與支持上?；诠ぷ鞣坏腟TEM學(xué)習(xí)是一個(gè)包括三個(gè)階段八大學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的完整的非線性工作坊學(xué)習(xí)路徑。

（1）階段一：基于STEM主題的科學(xué)技術(shù)探究

環(huán)節(jié)1，共同參與。STEM工作坊學(xué)習(xí)情境依托工作坊和STEM實(shí)驗(yàn)室空間。教師基于學(xué)校和社會(huì)支持，準(zhǔn)備材料，布置STEM主題探究情境；學(xué)生基于興趣驅(qū)動(dòng)和家長及學(xué)校的支持，共同參與工作坊中的STEM學(xué)習(xí)；工作坊協(xié)調(diào)員負(fù)責(zé)組織、協(xié)調(diào)師生及社會(huì)參與STEM工作坊的學(xué)習(xí)過程。

環(huán)節(jié)2，定義問題。師生共同對(duì)STEM工作坊學(xué)習(xí)情境進(jìn)行觀察并解釋現(xiàn)象。教師鼓勵(lì)學(xué)生提出多種問題解決的想法，并幫助工作坊成員進(jìn)行分析，提供概念腳手架；工作坊成員基于材料分析和先驗(yàn)知識(shí)共同確定問題，定義問題性質(zhì)。

環(huán)節(jié)3，明確目標(biāo)。教師基于確定的STEM問題情境，在工作坊情境中引導(dǎo)建構(gòu)核心概念，幫助工作坊成員明確STEM學(xué)習(xí)目標(biāo)，提示STEM目標(biāo)分析思路；工作坊成員就問題理解、給定材料及腳手架，與同伴一起確定知識(shí)技能和創(chuàng)意產(chǎn)出目標(biāo)。

環(huán)節(jié)4，頭腦風(fēng)暴。工作坊空間支持成員的頭腦風(fēng)暴，教師和協(xié)調(diào)員引導(dǎo)學(xué)生討論和評(píng)估自我的替代性想法；學(xué)生同伴之間積極地就共同的STEM學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行對(duì)話，設(shè)定初步計(jì)劃，討論并論證其可行性。工作坊成員在頭腦風(fēng)暴中激發(fā)創(chuàng)新思維和想法，進(jìn)行多方思考性學(xué)習(xí)，增強(qiáng)批判性，發(fā)展辯證思維。

（2）階段二：基于STEM主題的工程設(shè)計(jì)

環(huán)節(jié)5，合作設(shè)計(jì)。工作坊成員的合作設(shè)計(jì)是STEM學(xué)習(xí)實(shí)踐過程的開始，教師和協(xié)調(diào)員鼓勵(lì)學(xué)生展開合作，包括設(shè)定任務(wù)、完成計(jì)劃和實(shí)踐方案；同時(shí)，小組成員利用給定腳手架的提示，完成概念建構(gòu)，利用工作坊空間進(jìn)行相互啟發(fā)式的合作設(shè)計(jì)。

環(huán)節(jié)6，協(xié)同建構(gòu)。STEM工作坊學(xué)習(xí)將概念建構(gòu)和技能培養(yǎng)過程連通，目標(biāo)之一就是促進(jìn)學(xué)生深層次知識(shí)建構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的遷移思維和實(shí)踐能力。工作坊成員基于先前設(shè)定的方案動(dòng)手實(shí)踐，利用腳手架的支持進(jìn)行實(shí)驗(yàn)制作，在深化概念理解的同時(shí)進(jìn)行思維建構(gòu)；教師和協(xié)調(diào)員在實(shí)踐中發(fā)揮助學(xué)者和導(dǎo)師作用，支持學(xué)生探索，并提供反饋建議[5]。

環(huán)節(jié)7，測(cè)試評(píng)估。測(cè)試評(píng)估是保證STEM工作坊成員參與學(xué)習(xí)和獲得學(xué)習(xí)成就的重要環(huán)節(jié)。測(cè)試評(píng)估要包括對(duì)產(chǎn)品原型的測(cè)試和創(chuàng)意產(chǎn)出的評(píng)估，工作坊小組間相互評(píng)定，組間成員依據(jù)教師和協(xié)調(diào)員的建議對(duì)創(chuàng)意產(chǎn)出進(jìn)行改進(jìn)，并完善學(xué)習(xí)過程材料，準(zhǔn)備分享內(nèi)容。教師和協(xié)調(diào)員要依據(jù)不同的成員想法和產(chǎn)出，給定個(gè)性化的建議、激勵(lì)以及評(píng)價(jià)。

（3）階段三：融合科學(xué)性和藝術(shù)性的深層知識(shí)建構(gòu)

環(huán)節(jié)8，分享講演。學(xué)習(xí)者對(duì)STEM工作坊學(xué)習(xí)的協(xié)作反思和概念回溯是深層知識(shí)建構(gòu)的關(guān)鍵，教師組織學(xué)生共同參與主題和創(chuàng)意產(chǎn)出的分享講演，讓其完成學(xué)習(xí)契約，實(shí)現(xiàn)深層知識(shí)建構(gòu)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng)，同時(shí)使其在反思與互評(píng)中學(xué)會(huì)創(chuàng)新，進(jìn)行STEM學(xué)習(xí)主題的拓展。

需要說明的是，在此提出的STEM工作坊學(xué)習(xí)模型是一個(gè)連續(xù)、分層的學(xué)習(xí)過程，是一個(gè)由理論基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)目標(biāo)和工作坊學(xué)習(xí)情境支持的完整的學(xué)習(xí)過程。

三、STEM工作坊學(xué)習(xí)模型課例

STEM工作坊學(xué)習(xí)模型描繪了一個(gè)STEM教育創(chuàng)新路徑的藍(lán)圖，但只有通過實(shí)踐才能檢驗(yàn)其是否可行。當(dāng)前很多學(xué)校正在大力開展依托跨學(xué)科學(xué)習(xí)的綜合實(shí)踐活動(dòng)，為STEM工作坊學(xué)習(xí)的實(shí)踐提供了現(xiàn)實(shí)條件。

綜合實(shí)踐活動(dòng)是一類跨學(xué)科實(shí)踐課程，注重引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在探究、服務(wù)、制作、體驗(yàn)中分析和解決現(xiàn)實(shí)問題。這與具有綜合學(xué)習(xí)本質(zhì)的STEM教育如出一轍。在此，以廣州某小學(xué)的一項(xiàng)綜合實(shí)踐活動(dòng)為例，說明STEM工作坊模式的現(xiàn)實(shí)可能性。

基于五年級(jí)科學(xué)課“種子與大自然”綜合實(shí)踐活動(dòng)主題課程的相關(guān)知識(shí)和學(xué)生對(duì)種子發(fā)芽現(xiàn)象持續(xù)的好奇心，教師與學(xué)生商定， 依托學(xué)?？茖W(xué)探究的溫室實(shí)驗(yàn)室，開展“種子發(fā)芽”實(shí)驗(yàn)。全班分為5個(gè)工作坊小組，每組約4至6人，溫室中配備一名實(shí)驗(yàn)協(xié)調(diào)員和一位指導(dǎo)教師?！胺N子發(fā)芽”工作坊學(xué)習(xí)和探究大約持續(xù)一周（見圖2）。

第一天，教師準(zhǔn)備種子發(fā)芽材料，布置溫室工作坊情境；學(xué)生在教師和家長支持下參與溫室空間，熟悉與“種子發(fā)芽”相關(guān)的材料和實(shí)驗(yàn)要求。溫室提供的實(shí)驗(yàn)材料有綠豆、草類等，發(fā)芽周期預(yù)計(jì)一周。

第二天，助教傳授種子發(fā)芽的相關(guān)核心概念，讓學(xué)生討論分析實(shí)驗(yàn)材料，了解并建構(gòu)核心知識(shí)；師生共同確定“種子發(fā)芽”的工作坊學(xué)習(xí)主題，分析組內(nèi)成員的各自優(yōu)勢(shì)，確定組內(nèi)分工。例如，比較細(xì)心的學(xué)生承擔(dān)觀察和記錄任務(wù)，動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生承擔(dān)每日澆水、施肥任務(wù)等。

第三天，教師階段性評(píng)估學(xué)生的知識(shí)建構(gòu)，學(xué)生利用學(xué)習(xí)單明確“種子發(fā)芽”的知識(shí)和技能目標(biāo)，明確創(chuàng)意產(chǎn)出和實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求，提出種子發(fā)芽的初步實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。

第四天，教師引導(dǎo)學(xué)生的初步計(jì)劃，每組學(xué)生利用同一思維導(dǎo)圖進(jìn)行合作討論，運(yùn)用科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)知識(shí)和工具分析替代性想法，制定種子發(fā)芽計(jì)劃，完成STEM記錄單指引。

第五天，教師指引學(xué)生預(yù)設(shè)“種子發(fā)芽”的工程設(shè)計(jì)模型，工作坊小組成員利用跨學(xué)科知識(shí)和核心概念合作設(shè)計(jì)“種子發(fā)芽”實(shí)驗(yàn)方案，并利用STEM記錄單完成“種子發(fā)芽”創(chuàng)意產(chǎn)出的設(shè)計(jì)過程。

第六天，教師和協(xié)調(diào)員觀察工作坊小組成員制作“種子發(fā)芽”進(jìn)程，小組成員依據(jù)計(jì)劃實(shí)施方案，預(yù)測(cè)種子發(fā)芽與水量的關(guān)系，觀察發(fā)芽種子的生長情況，得到“種子發(fā)芽”的創(chuàng)意產(chǎn)出（如種子發(fā)芽條件與生長周期對(duì)照表、種子發(fā)芽過程形狀變化圖等），進(jìn)行反思并可修改設(shè)計(jì)方案，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

第七天，教師組織協(xié)調(diào)員、家長、小組成員評(píng)價(jià)工作坊小組種子發(fā)芽創(chuàng)意產(chǎn)出情況，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行同伴互評(píng)、分享講演和客觀點(diǎn)評(píng)，并利用評(píng)價(jià)量表和在線調(diào)查問卷對(duì)實(shí)驗(yàn)參與者進(jìn)行終結(jié)性診斷（如種子發(fā)芽知識(shí)測(cè)驗(yàn)，學(xué)生與他人互動(dòng)頻率及表達(dá)能力等）。學(xué)生以多種形式分享深層知識(shí)和創(chuàng)新思維建構(gòu)過程。最后，小組成員圍繞“種子發(fā)芽與水量的關(guān)系”興趣主題拓展探究，如“水污染與環(huán)境保護(hù)”實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)展創(chuàng)新思維和能力培養(yǎng)的維度。

以上在溫室空間開展種子發(fā)芽歷程的探究活動(dòng)，呈現(xiàn)了STEM工作坊學(xué)習(xí)路徑創(chuàng)新的現(xiàn)實(shí)范例?？梢?，工作坊學(xué)習(xí)創(chuàng)新路徑可先落地中小學(xué)校園，這也是STEM教育本土化的一種方式。此外，如何豐富STEM工作坊學(xué)習(xí)的實(shí)施情境，探索基于中小學(xué)STEM（創(chuàng)客）實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)客空間、學(xué)習(xí)社區(qū)的工作坊學(xué)習(xí)實(shí)施路徑，是今后STEM教育創(chuàng)新和本土化的重要方向。

四、STEM教育創(chuàng)新路徑的未來

“重新想象學(xué)習(xí)空間”成為近年來《地平線報(bào)告》的常客，未來學(xué)習(xí)空間泛在性的趨勢(shì)昭然可見。如何基于泛在的學(xué)習(xí)空間展開學(xué)習(xí)和工作？展望STEM教育的未來，基于不同的世情、國情、校情，其路徑在不斷創(chuàng)新和循證發(fā)展。但如何提升STEM教育的深層學(xué)習(xí)效果，如何以其推動(dòng)教育變革是STEM教育創(chuàng)新路徑能否全面落地和推廣的關(guān)鍵?；诠ぷ鞣坏腟TEM學(xué)習(xí)路徑已被證明可融合多元空間進(jìn)行“統(tǒng)整”的綜合性學(xué)習(xí)，具有可操作性和合理性?？梢灶A(yù)期，這一學(xué)習(xí)路徑可成為于泛在學(xué)習(xí)空間中展開泛在學(xué)習(xí)的一個(gè)恰當(dāng)基點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]胡畔，蔣家傅，陳子超.我國中小學(xué)STEAM教育發(fā)展的現(xiàn)實(shí)問題與路徑選擇[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2016（8）：22-27.

[2]鐘啟泉.綜合實(shí)踐活動(dòng)課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施[J].教育發(fā)展研究，2007（3）：43-47.

[3]左靖，董冰峰.工作坊：藝術(shù)家是如何工作的[M].北京：新星出版社，2010.

[4]Lorna Uden，Yu-Hui Tao.The 2nd International Workshop on Learning Technology for Education in Cloud[M].Berlin：Springer，2014.

[5]鄭碧波.工作坊式協(xié)作學(xué)習(xí)教學(xué)模式研究[J].中小學(xué)心理健康教育，2010（8）：13-14.

（責(zé)任編輯 郭向和）