STEM教育的基本方式与过程（十）

向世清，博士，中国科学院上海光学精密机械研究所研究员。长期从事激光物理与工程技术的前沿研发，是参与产业经济战略与决策咨询、基础教育改革咨询、科技创新中心发展战略设计等多领域战略专家，也是上海市最为活跃的科技创新教育专家之一。

第八步，分析结果和归纳。这一步标志着STEM教学/学习过程进入收尾阶段。我们现在可以归纳说STEM教育是一种主要以研究性/探究性过程为核心的教学方式，其教学法的核心是科学技术的研究/创新的过程与方法论，且强调中间必须具有真实的研究与实践过程，真正的学习就在研究与实践过程中发生。那么，到了这个教学位置，无论发生过怎样的学习、探究、实验、研究过程，分析结果和归纳都是我们]形成所谓的“学习产出”的过程和阶段，是实现知识等记忆、回忆、掌握、理解、拓展、提升、扩容、进阶甚至是创新的“出口”，也是同时衡量伴随着知识的增加，我们还获得了什么进步，包括方法技能和思维，更重要的还有情感性发展，以及分析判断能力和价值观等。这其实就是在衡量教学效果。因此，做好这一步，不仅可对所获得的结果有一个完整的总结和认识，对所付出的功夫和努力的效果有一个准确的归纳，还可以因为有很好的分析、综合与融合过程，而使得学习的结果和效果达成飞跃性的提升。即便不是STEM教学过程，我们都有这样的一个步骤和阶段，何况STEM教育还偏偏又特别强调，期望在这样一个步骤和阶段中实现学习结果的提升，甚至是大幅度的飞跃。

因此，我们强调，对于STEM教学而言，分析结果和归纳这一步必须十分注重其科学地实现“从结果到结论”的思维深化和升华过程。这也是采用科学研究自身的规律和规范所给出的要求和可以直接带来的好处。随后，我们可以看到STEM教学过程遵从科学研究的套路为什么就可以达到更好的教学效果。

分析和归纳是常见的两种从现象到本质、从形象到逻辑、从具象到抽象的思维提炼总结方法（图1）。分析是在头脑思维中把一件事物、一种现象、一个概念分成较简单的组成部分，经由整体分解成各个部分或属性后，找出这些部分的本质属性和彼此之间的关系（与“综合”相对），然后依靠总结共同特征再最终达成合成。其意义在于通过认识事物或现象的区别与联系，细致地寻找能够解决问题的主线，并以此解决问题。而归纳指一种由一系列具体的事实概括出一般原理（与“演绎”相对）的思维推理方法，是从部分到整体、从特殊到一般、从个别到普遍的推理过程，最终它从许多个别的事物中概括出一般性概念、原则或结论。

通常，在第七步完成后，我们获得了很多的研究/探究/实践结果，这些结果通常都是所观察到的现象、观测到的数据、验证形成的装置/模型，以及它们的工作成功与否、具体工作的特点与参数性能等。那么，应用分析和归纳，我们就可以对这些结果完成“论一论、估一估、评一评”的过程。如此，我们不仅挖掘得出这些结果的规律、所代表的涵义等，还要判断评估这些结果具有怎样的特征、特点、特性，例如科学、正确、合理、成功与否等;以及进一步地，还对这些结果的获得有何种方面的意义，它们在规律和方法等方面是否具有推广性、应用性等作出一定的判断。完成了这些内容，实际上就把结果提高到了结论。这种提高是因为我们的思维所形成的，代表着我们认识的不断提升。

抽象地说，结果是当前事物发展所达到的最后状态;而结论是人们对事物的状态进行分析评述后所下的最后的论断。或者说，结果是指表象、现象的最终状态，或由前一个状态转化为当前新的状态的情况描述;而结论是指思维推理中对状态由一个已知判断所推知的新判断。更可以说，结果是获得的客观事实，其主要增加了知识的数量;而结论则是基于事实的知识升华、意义凝练与价值判断，会提高知识的层次和能级。举个形象的例子，我们用照相机拍了一张风景照片（如图2），照片的图像本身就是结果，而我们对图像进行分析，在图像中找到某些对其的判断，例如其反映的风景很漂亮，色彩包含丰富，反映了某个季节的典型特征，这张照片的色调是暖色调，给人以开心的印象等，这就是从结果分析得到了多方面的结论。而结论使得我们对照片的认识更多和硬全面了。

按照科学研究的方法论，从结果到结论实际上有着常规范的要求，主要包括完成四方面的任务：一+是对结果的收集、整理和综合;二是对结果达成效果的分析、归纳和判断;三是对结果内在规律和内涵的提炼、判断和检验;四是对结果的意义及进步性、创新性、价值性、推广性和应用性等方面的分析、预期与展望。

把这四方面的任务对应到STEM教学上，考虑到STEM教育仍然主要是一种知识教育/学习为主的教学过程，这里的四个任务就等同于完成：是对所学习的新老知识的综合和整理;二是对此阶段学习效果、掌握情况、内涵理解深化情况的总结和认识：三是对新增知识的意义、特点等的认识;四是梳理和明确新学知识在自身知识积累中的定位、新知识总集的特征框架情况等，并判断自己的知识增加、提升、拓展和创新等，最后明了自己已具備什么样的知识能力、具有了何种应用知识的可能等。

简单地说，STEM教育的第八步就是归纳和认清“老知识+新知识+增量+效果意义+多方同步产出”。其中，多方同步产出指的是，在知识学习的同时，包括技能、方法、思维、情感和价值观的递进性在内也都实现了产出，都应总结归纳。例如，是否学习了科技，是否掌握了研究性方法与过程，是否体会了创新的过程与方法，是否明辨了知识习得全新的进展，是否在其中体会到了实践的好处，是否在其中有了实验探究的体会。总之，这是研究型过程特别具有的，恰恰是这一点更具有认识提升的驱动能力。

要特别强调，①分析结果和归纳是在第七步的直接数据分析等基础上继续进行的，那么，这里的分析和归纳就一定要上升到理论的层面，要对结果作出更高层次的意义和价值分析，对所实现的效果要给出更为客观和科学的评价和评估。②从结果到结论，必须严格遵守科学研究的实事求是和客观原则。结论应该观点明确、严谨、完整、准确、精炼。这就要求，所作的推论是客观合理和实证适度的，所提出的推广和拓展是接近于现实可行和预期可观的，所阐述的意义是不过分和自然恰当的。必须杜绝一点点结果，说出来一大篇意义，将其价值拓展到很高很大的“虚构”程度，把展望远至远远超出想象的地步等。一句话，结论必须实事求是、科学严谨。当然，该下到的结论没有下到，那也是属于分析不够，或者分析水平不够使得分析不到位。③第八步通常应该更多依靠自己完成，就像研究过程更多靠自己一样。

我们都知道，传统教学法的知识学习过程中，都有一个被称为“复习”的过程。在一定的意义上，复习所完成的就是分析结果和归纳的事情。但是由于多年来的教学演变，复犯经在绝大多数情况下成为一种重复温习和练习已学知识的过程，虽也带有少量的分析、综合、提升和融合性质，但实效结果基本是简单机械地数次重复，只能用“再次学习以求得深化记忆和熟悉内容”描述。而根据这里的总结，我们很简单地可以看出，STEM教学的分析结果和归纳已经大大超出了传统教学的复习。形象地讲，复习只是差不多完成了这里的第l个任务，而对这里的4个任务还有3个未能达到。这就鲜明地给出了为何STEM教学效果会远远高于传统教学法的理论性说明。如果加上前述的STEM教学的过程中效果、效率远远好过于传统教学，那么传统教学的弊端就清晰无疑了（这里更对应试教育中的复习提出更为严厉的批评，因为这一方式中的复习花费了大量的时间实现仅供熟练性的提升，又没有很科学地教会学生以何种方法论实现有效的总结和归纳，所以应试型学生最终几乎没有掌握从结果到结论的方法与技能，其达到的学习水平和知识理解深度因此极其有限，长此以往，这些学生就形成学得挺多可是知识无用）。