STEM教育的基本方式与过程（三）

向世清

第二步：确定目标和预期。在第一步选定问题或主题后，其实教学目标已经基本明朗，那就是解决选定的问题，或者使学习者掌握在选定的主题下需要通过学习掌握的知识、技能等未知内容。然而，这种目标的界定除了一个大致的框框或者范围之外，往往带有较大的模糊性，包括不具体、不明确、界限含糊等。所以，有必要经过一个具体明确化的过程，将目标适度简明化、准确化、框定化、可描述化，也最好是可量度化。

STEM教育的具体实施中，根据每次或每个项目选定的问题或主题，依据学习性、探究性、研究性和创新性的不同侧重，也依据知识量、知识面的差别及复杂性的不同，还加上所涉及知识的已知和未知的比重差别，实际上可以区分出多种不同的教学类型设计，主要可有主题学习型、主题探究型、问题探究型、问题研究型、问题解决型、课题研究型和工程创新型等。单是从知识的角度，每一个问题或主题之下，所包括或涉及到的知识量、范疇、学科都可以有很大的差别，在已知和未知的比重上具有明显的不同，需要达成已知知识学习了解、未知知识探究理解、未知知识创新实现、未知知识工程创新的过程与方法载体也不尽相同。一般而言，偏探索性和创新性课题的未知知识比重更大一些，而偏单纯性主题学习的项目中有可能完全是已知的知识。这就使得这些类型各有不同的具体特点，学习过程的侧重点各不一致，最后也就使得目标界定和预期的具体明确化要求有着各不相同的情况，可量度化的可能性与必要性也是千差万别（很多类型中和不同情况下完全可量度化也是不可能的，一方面做不到，另一方面若做到了则也堵死了学习过程中有可能出现的一些预想不到的良性拓展的可能性。这一过程环节尤其在以解决问题为目标的STEM项目中，包括在以研究课题或创新课题为目标的STEM项目中，显得特别重要，因为这类项目完全依靠创设的清晰目标展开学习和创新研究，否则对于解决问题和完成课题而言，就会因为目标不清而导致后续的解决方案和研究计划难以具体明确地制订。而对于完成某个主题之下的偏已知知识学习的STEM项目而言，这一过程便可以稍许进行得粗糙一点儿，主要是因为一定程度上的目标模糊反而可能对学习过程中形成多向性的知识连接拓展有更多的好处，使得学习者可以因为某些偶发的因素遇到更多的相关知识或者形成更多的知识跳转性拓展。这里请各位教师和STEM课程设计者予以充分的注意）。

预期有两个层面的含义，一是教师针对学习者提出预设或预定的目标结果并期望达到;二是学习者自身对达成的结果可能具有一个什么样的认识、表现甚至能力提前进行预判和想象，也包括他期望完成的学习结果中的成果表现形式可以描述为一个接近最终结果的基本“假设”或“假说”（尤其在解决问题或研究课题型的STEM中）。例如：研究制作的实物样品可能有什么样的大致外观、功能和性能，研究探索的理论模型最终可能呈现为什么样的公式、构想、规律或者客观表现结果等。很多时候，能够在头脑中预想到并构想出某种结果的图景，是对奠基易于成功的结果一开始即非常有效的办法，就像很多科学家在研究之前会提出某些假想、假说和猜想等。正是有了这些预期性的构想结果，他们往往才会更为明确所要达成的目标，并将眼光、思维和过程焦点一直朝向这样的假想目标。所以构想出和构想好预期结果不仅可以更为明确最终的学习目标或创新目标，而且可以建立起准确的大方向，由此基本指引出一条通向结果的逻辑路线和实施路径，并在兴趣心态方面激励学习者追求目标的达成，甚至激发出更高的克服困难和抵御挫折的毅力和信心，因为他的头脑中会存在着一个“较为清晰的美好愿景”。

如果可以和需要，应该尽可能地将目标和预期定量化，或者叫作可量度化、可评测化。所以，给目标设定几个主要的指标或评测范畴要求是一种很好的做法。在这里，应该更多区分学生与教师的差别。学生单靠自己的能力一般还难以做好这一点，且越是低年龄学段的学生这方面越是薄弱。但教师在这一点上则很不同，所以教师的作用在这里就更为突出一些。这是因为，一者教师往往已经知道需要学习的结果（有些类似于普通教学的教案中教师事先已考虑好教学目标）;二者教师因可以做到对相关知识的全面把控，所以知道提出什么样的目标更为合适;三者这本来就是教师应该完成的事情，即根据整个教学内容和进度的安排基本设定好此处的准确教学目标（有些类似于普通教学的教案中教师必须事先制订好教学目标），只不过这里不能像普通教学的教案中完全按照教师的设定框死要求。

同时，这里也必须强调，对于学习者而言，他们一开始就将目标和预期弄得非常清楚是不可能的（就像一个研究者在做探索性的课题中，其课题目标总是会历经一个逐渐清晰的过程）。更为可能的是，学习者经过后期几个环节的反复磨炼后，才进一步明确和清晰化准确的目标并提出合理的预期。所以这里会有如下一个自然的过程：先有一个初步的目标和预期，然后循着这个目标与预期进入后续几个环节，并在后续几个环节中逐步确准、修正、清晰和明朗，甚至反复再反复。实际上这是一种类似“摸着石头过河”的过程，其中也富含了较强的探究性质与过程，对学生的学习过程其实是大有好处的。特别是，因为许多STEM项目最终更多是一个创新研究项目，在这种创新研究课题性的STEM教学中，对目标和预期进行更具有想象拓展的预设或假想往往是创新的更大关键。所以，教师在这一步中必须尽可能地帮学生做好目标预定和预期构想。

图2给出两种情况下的STEM项目关于结果预期的例子，一种是建筑设计主题学习性的STEM项目中所构想的设计蓝图（图2A），另一种是工程创新性的STEM项目中所构想的工程结果实物模型图（图2B）。有了这两张图，这两个STEM项目的目标会因为预期的清晰而更为明确。

历史上已有的基础科学研究案例中出现的有关理论猜想或假说的情形与此十分类似。图3是历史上有关月球起源的“大碰撞理论”所给出的一种构想图景。大碰撞理论是迄今为止有关月球起源的最受科学界认可的假说。根据该理论，年轻的地球与忒伊亚行星发生碰撞，被撞击出的地球地幔和忒伊亚行星地幔的物质最终形成了月球。事实上，在科学研究历史上，科学家已提出过许多假说或猜想，较为有名的如哥德巴赫猜想、大陆板块漂移学说、太阳中心论等，正是这些预先的构想推动了后续的研究和实证，才使许多科学研究真正解释了自然界的奥秘。在工程设计和创新发明中，这样的例子更是数不胜数。同样的道理，对于学习者而言，事先构想好学习的结果蓝图，无疑是具有重要的基础意义的。

归纳起来，作为STEM教育的第二步，确定目标和预期十分重要。在STEM项目的设计和教学中，教师应引导学生在此环节展开充分的工作，而且给足学生时间，不要急于进入教学的后续环节。

还必须注意，为了更好实现STEM教育的有效性，在此第二步中不能仅具有关于知识的目标和预期，还更应具有技能、方法、思维等更多的目标与预期。而且，预期要相对大一些，使得关于结果的构想多一点儿宏伟蓝图的意思，让STEM项目的过程更具丰富性、探究性，其中也可以包容更多的实验性和实践性内容，且具有更为适当的学习挑战性，使学生在学习过程中自然形成沉浸性、沉醉性，乐此不疲，学得津津有味还难以割舍。一旦出现那样的状态，就说明STEM项目的设计到位了，真正发挥出了STEM教学法的优势。