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首新等:小学生项目式STEM学习模式探索

发布时间:2019-06-12 08:52 来源:未知 编辑:admin

  随着社会对创新型复合人才需求的不断提高,旨在培养创新能力的项目式STEM学习活动正逐步在各个国家普及推广。

  作者简介:首新,在读博士,陕西师范大学现代教学技术教育部重点实验室,研究方向为科学教学心理、科学课程与教学,shouxing2461@胡卫平,博士生导师,陕西师范大学现代教学技术教育部重点实验室教授,研究方向为科学教育、心理发展与教育,weipinghu@;王碧梅,陕西师范大学现代教学技术教育部重点实验室(陕西 西安 710062);陈明艳,重庆渝北区天一新城小学(重庆 401147)。

  内容提要:随着社会对创新型复合人才需求的不断提高,旨在培养创新能力的项目式STEM学习活动正逐步在各个国家普及推广。文章基于文化-历史活动理论构建了项目式STEM学习活动模型,探索从知识到能力、从个体到小组的学习过程。通过教学实践,采用三角互证分析发现,STEM学习活动模型对学生的STEM技能有显著促进作用,活动模型创建的良好协作分工氛围有助于发展高层级STEM能力,有助于快速提升低水平个体的STEM技能。

  标题注释:本文系国家社科基金重大项目“中国儿童青少年思维发展数据库建设及其发展模式的分析研究”(项目编号:14ZDB160);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目“基于项目的STEM学习国际比较研究”(项目编号:2016CBY017)阶段性成果。

  文化-历史活动理论(Cultural-Historical Activity Theory,CHAT)的起源可以追溯到德国古典哲学(如康德、黑格尔的学说),后来马克思和恩格斯辩证地探讨了生产资料的历史形式及作用,为维果斯基、列昂捷夫关注社会与个人生活形式,提出第一代的文化-历史活动理论奠定了基础。目前,文化-历史活动理论得到了全球性的发展。Lantolf认为[1],现在的文化-历史活动理论融合了逻辑实证主义、民族方法学、自组织系统理论,已经发展成为一个全新的理论体系。从CHAT的发展过程来看,其基本思想可概括为四个方面:

  独立性源于维果斯基“单元切分法”的思想[2],在他看来,传统研究采用的“因素分解法”将整个事件划分为因变量与自变量进行分析割裂了研究对象的整体性,“单元切分法”确定最小整体单元是活动,这类似于化学研究中的“分子”,以及天文学研究中的“地月系”。活动作为最小整体分析单元必然具有相对独立性,表现为活动、行动、操作三个层次结构。操作是实现行动的方式,行动由一系列操作构成,一系列的行动又集合成活动系统,实现行动目标。

  认识到人类活动中使用中介工具,推翻了笛卡尔哲学把个体心理与文化和社会分离的论调,工具调节着主客体以及共同体之间的关系,参与对象的转换过程并形成结果,表现出中介性。文化、社会等要素从活动外部控制行为,决定着工具的创造和使用过程,表现出变化性。

  一方面,活动系统内部主客体间的相互作用形成主体内化的知识和技能;另一方面,活动系统与外部交流时,主体间达成一致的知识和技能外化为共同的行为。这样,活动就是一个由内化到外化、由外化再影响内化的过程,这种内外化交互性促成了活动的发展。恩格斯托姆提出的第三代活动理论正是考虑活动之间的相互作用,表明活动系统之间可以相互影响,最终促成调整和发展。

  活动理论认为,主客体是不可割裂的,主客体间的作用和发展由矛盾启动,外部实践活动的客体和内部思维的主体相互融合。Roth举了一个例子[3],一个学生制作一个特殊工艺品的过程:制作工艺品即是实践活动的客体,思考工艺品所应呈现的形状即是思维主体。首先,学生观看前人是如何制作的,随后他试了20次,直到他觉得自己的作品与头脑中所想到的作品形式一致了,这即是说20次以后的作品解决了主客体两种形式的矛盾。可以发现,文化—历史活动理论的哲学方法基础是辩证唯物主义,认为矛盾驱动了改变的发生。

  本研究试图依据上述CHAT理论指导项目式STEM学习过程,以活动的独立性与层次性、交互性与发展性为主体,以工具为中介,以主客间的矛盾为内驱力构建STEM学习系统,让学生在概念学习、支架式自主学习中形成合作问题解决意识,发展其批判性分析、创新等高阶思维能力。

  在概念学习阶段,学生将数学知识、科学概念转化为其内部经验,制作出一个结构完整的理想模型,接受教师的评价。此时学生是有意义的接受学习过程[4],需要不断修正、内化知识结构,完成知识有意义的建构,学习以个体自组织活动为主。

  在支架式自主学习阶段,技术、工程导向的生生、师生合作学习占主导地位,学生个体的自组织活动向学生间、师生间扩展,形成以项目为纽带的合作学习活动系统,项目成员围绕规则、分工进行有目的的合作学习,形成了系统层面的自组织活动。活动系统的形成过程是变化、发展、适应、调节的过程,学生在活动系统内获得概念,进行问题解决,表现出学习的自组织性质[5]。依据CHAT理论,项目式STEM学习活动模型[6],如图1所示。

  学生首先学习与活动内容相关的数学、科学概念,然后进行工具的组装和改进,其次以小组为单位进行合作练习,最后将接受STEM技能评价。主体可以是学生个体,也可以是小组、学生群体、甚至整个集体。随着活动进程不断发展,STEM活动的主体由学生个体聚合成团队或群体,逐渐形成稳定的聚类,通过心理活动与实践活动的同步发展,实现低级心理机能转向高级心理机能,最终使整个群体的高阶思维水平产生质变,整体显著提升。

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