默会知识视角下的STEM教学实践改进

徐田子 夏惠贤

摘要：默会知识论是分析STEM教育实践的新视角，其可行性一方面体现在实践是两者内涵的交集，另一方面体现在默会知识的外显内隐循环转化可以解释学生实践能力提升的过程。基于该转化路径，提取两例美国典型STEM教学案例中的关键词，探究学生知识内隐与外显循环状况。研究发现，缺乏学生反思行为的明确指示词是STEM教育实践中的主要问题。因此，可参考反思性实践理论为STEM教育发展提供可行策略。

关键词：默会知识论;STEM教育;转化;实践;反思

作者简介：徐田子，上海师范大学教育学院博士研究生，主要从事课程与教学基本理论研究;夏惠贤，上海师范大学教育学院教授，博士生导师，博士，主要从事课程与教学论、比较教育、教师教育研究。

STEM教育是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的统称，由美国于21世纪初正式提出。2010年前后，我国学界开始对STEM教育进行细致深入的研究，主要集中在内涵、作用、课程、教法、评价、政策、学科整合、生态与体系等方面，其中，基于哲学理论视角的研究：一是将科学理性主义作为STEM教育的认识论基础，探究学科间知识通融问题

黄璐，裴新宁：《科学理性主义视野下的STEM教育思考：知识融通》，《比较教育研究》2018年第6期，第27-34页。;二是基于文化历史活动观建构项目学习模型，探究如何通过活动促进学生的高阶思维能力发展。

首新，胡卫平，王碧梅，陈明艳：《基于文化—历史活动观的小学生项目式STEM学习模式探索》，《中国电化教育》2017年第2期，第33-41页。本文同样关注STEM教育中的知识与活动，从“默会知识论”这一新视角出发，以美国典型STEM项目教学为案例，分析学生在实践活动中的默会知识循环转化情况，探究如何更好地开展STEM教育实践。

一、默会知识论：分析STEM教育的一种新视角

实践是默会知识论与STEM教育之间的连结点。默会知识论揭示并肯定实践知识的合法性与合理性，而STEM教育是基于真实问题情境的实践性教学。前者为后者提供哲学基础，后者是前者的现实实践。

1默会知识论的实践意蕴

默会知识的实践意蕴一方面体现在人类所具有的非言述性智力上，另一方面体现在实践本身。首先，非言述性智力是默会知识的重要形态之一。波兰尼指出，其先于语言，在人类婴儿时期便已存在。

Polanyi M. Personal Knowledge： towards a Post-critical Philosophy[M]. Chicago： The University of Chicago Press， 1961.同时，智力很难用语言充分表达。尽管有关于思维的图表和演示，但这些符号只为我们提供理解的线索，而不是理解本身。但智力却能体现在实践行动中。例如，教师如何组织知识、如何处理班级事务等都反映出教师的思维方式。因此，个人非言述性智力需要通过实践进行表达与习得。其次，实践本身即是默会知识论的重要内涵。默会知识论通过“技艺、能力之知”以及“亲知”这几个概念肯定实践。例如，波兰尼指出，仅仅理解操作规则并不能掌握某技能，只有亲自操作才能真正习得;赖尔通过区别“知道怎么做”和“知道是什么”来肯定实践知识的存在与优先性;凯农则揭露了“亲知”，是思维对客观实际进行的直接认知性接触。由此，实践这一认知方式获得直接肯定，成为知识表达与获取的重要途径。

郁振华：《人类知识的默会维度》，北京大学出版社2012版，第15-181页。

2STEM教育的实践性取向

STEM教育是基于真实问题情境的实践教育。首先，其课程内容设计以真实问题情境为主，将多学科整合于一个问题项目中。“项目引路”与“变革方程”是美国STEM教育重要的课程提供者，其开发的课程不仅需要学生理解相关概念，更需要学生知道如何运用知识制作模型、解决问题，让学生在动手动脑的过程中提高兴趣、获取知识、提升能力。其次，其教学方法以项目学习、问题学习、工程设计为主，重视学习与探究过程，强调学生亲自动手操作、设计、制作、提问、讨论与汇报。APB（Activity-， Project-， and Problem- based Approach，简称APB）与5E模式（Five Es Instructional Model）是美国STEM教育中具有代表性的两种教学模式。前者基于阶段式活动、项目与问题，重视设计类挑战，鼓励学生创造独具特色的问题解决法

PLTW. Connecting the Classroom to the World Beyond[EB/OL]. [2019-10-16]. https：//www.pltw.org/our-programs/curriculum.;后者由参与、探索、解释、阐述、评估五个步骤组成，首尾相接，步步为营，引导学生通过实践解决问题。

Bybee R W， Taylor J A， Gardner A， et al. The BSCS 5E Instructional Model： Origins and Effectiveness[J]. Colorado Springs， Co： BSCS， 2006，（5）： 88-98.两者在美国STEM教学中具有代表性，共同引导学生在实践中逐步建构对世界的认识与对知识的理解，提高问题解决能力、合作能力与创新能力。

3以默会知识論分析STEM教育的可行性

以默会知识论分析STEM教育的可行性，一方面体现在实践是二者内涵的交集，另一方面体现在默会知识论强调知识外显和内隐循环转化，可以很好地说明学生知识理解和实践能力提升的过程。

首先，实践是两者的内在交集。默会知识论既是对实践知识的肯定，也是对实践这一认识路径的肯定。在默会知识论的推动下，“什么是知识”与“怎么样获取知识”有了不同的答案。以默会知识为代表的多元知识型获得认可，而对个人能力与经验建构的肯定促使实践成为一种重要的认知方法。STEM教育正是这一改变的现实写照。作为一种以真实问题情境为教学内容、以项目活动为教学方法、以能力培养为教学目标的理工科类教学改革，STEM教育在学科交叉整合下践行着“做中学”的实践性教学，强调不仅要知道“知识是什么”，更要知道“怎么运用知识”。因而，“实践”是联结默会知识论与STEM教育的坚固“桥梁”。默会知识论对实践知识合法地位的揭示与肯定为STEM教育提供了哲学基础，STEM教育则通过基于问题与项目的课程内容与方法践行着实践性教学。

其次，默会知识论强调知识外显和内隐循环转化，可以解释学生对知识的理解和实践能力提升的过程。“知识外显化”指个体默会知识经由反思与语言表达获得交流与批判，“知识内隐化”指外部知识经由实践转化为个体掌握的默会知识，是个体获取知识的重要方式。学生首先通过实践活动理解概念、掌握技能，然后在反思和语言表达下，对知识进行批判与更新。此时教师可以通过知识外显化掌握学生学习情况，有的放矢地指导学生理解与运用知识。而下一次实践便在新知识基础上向着更高更远的方向发展。没有外显化，知识很难得到批判与更新;没有内隐化，则无法真正掌握与运用知识。两者首尾相接，循环转化，不断促进个体认知发展与能力提升。接下来，本文就以知识外显和内隐的交替循环为路径，具体分析美国STEM教育案例中所展现出的知识转化情况。

二、默会知识视角下的STEM教学实践透视

实践是知识内隐化的主要方式，反思与语言表达是知识外显化的主要方式，分析两例美国STEM教学实践中学生默会与言述知识的循环转化情况后发现，“教师增加明确的学生反思行为指示词”应是促进STEM教育发展的一个新策略。

1知识内隐化与外显化的主要方式

实践是知识内隐化的主要方式。概念在实践运用的过程中熟能生巧，增加个体的知识储备;技能通过亲自操作、体验和练习而获得;智力在实践中逐渐成熟，得到不断发展。实践内隐化作用的原理是建构主义。个体在学习的过程中，原有的认知结构不断受到新的命题知识、技能与思维模式的挑战，为保持结构的“平衡”需要同化和顺应，通过实践运用进行证实或证伪，进而将这些知识融合进自身的认知结构中成为个体的默会知识。野中郁次郎将之称为“体验”，实际上就是对不同性质知识的运用。

野中郁次郎， 竹内弘高：《创造知识的企业：日美企业持续创新的动力》，李萌，高飞译，知识产权出版社2006年版，第71-82页。表示实践的关键词有“运用”“操作”“制作”“设计”等。

反思与语言表达是知识外显化的主要方式。反思表现为一种内省性的心智活动，既可以用语言表达出来，也可以保留其内省之态，以领悟、价值取向、认知图式等默会状态存在。语言表达使知识符号化，从而实现交流与批判。语言表达和反思不能相互替代。语言表达有许多方式，如对话、陈述、汇报、呈现、表达观点、回答问题等，但其本身可以是描述性的，不一定是反思的结果，是否具有反思性还要依据质疑、归纳、换位、对比、评价等关键指示词的出现。而反思的结果如果不通过语言表达也不能获得个体间的交流，只能是个体的知识外显化。由此将表示实践、反思、语言表达的关键词简单整理（见表1）。下文中将参考这些关键词，探究两例美国STEM教学实践。

2美国典型STEM教学实践案例

本文选取APB模式与5E模式下的两例教学实践，前者是项目引路的官方教学模式，后者自20世纪80年代便运用于美国科学教育。二者在美国STEM教育中具有代表性。

（1）APB模式教学实践

“项目引路”生物医学课程分生物医学原理、人体系统、医疗干预与生物医学创新四个模块，遵照APB教学模式，沿“学习基础知识与操作步骤—掌握固定的科学研究与实验方法—开放与创新地解决真实情境问题”的路径，指导学生获取知识、提升思维水平、培养知识运用能力。

PLTW. Empower Tomorrows Biochemical Science Professionals Today[EB/OL]. [2019-10-16]. https：//www.pltw.org/our-programs/pltw-biomedical-science.

California State University East Bay. Biomedical Sciences- Getting Started[EB/OL]. [2019-10-17]. http：//www.csueastbay.edu/pltw/downloadable-docs.html.

①原理模块作为入门阶段为学生提供药学、生物学、生物信息学等基础知识与技能。教师以活动学习带领学生获得概念、原理与操作步骤。②学生在人体系统模块中进行“实验设计、调查、运用软件数据模拟人体肌肉组织与呼吸系统运作”等项目学习，并接触真实案例，扮演生物医学专家尝试解决医学难题。③医疗干预模块以家族病为案例进行教学。学生通过解决如何维持身体健康与体内稳态、如何预防与抵御传染病、如何筛选与评估DNA等问题，综合运用知识，深入了解健康生活方式的选择与疾病预防的措施。④生物医学创新模块为学生提供来自大学、医院、企业的专家咨询与指导，鼓励学生表达并呈现他们在该课程中取得的学习成果。

在默会知识视角下，该教学步骤中学生知识具有明显的转化痕迹。例如在人体系统模块中，学生通过项目进行“实验设计”“调查”“运用数据模拟”等实践操作。在醫疗干预模块中，通过问题解决、病例探究、情况调查等活动，学生的基础知识、科学思维与工程设计能力获得实践与发展。在创新模块中，学生获得同专家交流互动的机会。将该教学实践中的转化关键词提取（见表2），为下一步分析做准备。

（2）5E模式教学实践

火星教育STEM课程运用5E教学模型为K-12年级学生提供太空探索科学与工程课程。

Mars Space Flight Facility， Arizona State University. NGSS STEM Lesson Plans[EB/OL]. [2019-10-19]. https：//marsed.asu.edu/stem-lesson-plans.本文以“岩浆分层”为案例。在该课程中，教师组织学生进行模型制作，模拟火山岩浆流动的过程，理解不同岩层的形成，并学会测定岩层年代，绘制地质图。

①参与。教师以多层蛋糕比拟岩层，引出学生对“层次”概念的前知识，并抛出问题——“在不切开蛋糕的情况下，如何得知蛋糕的口味与层数”，导入课堂。②探索。学生利用杯子与硬纸板模拟火山口与地表，用小苏打和醋的化学反应模拟岩浆喷发。记录每次“喷发”的方向、形状、厚度，用橡皮泥等比例捏制岩浆模型并画出鸟瞰图。随后各组交换，画出他组鸟瞰图，用符号标记不同地点的勘探方法，如钻洞、河流侵蚀路线、路边切面等，并说明选择这些勘探地点的原因。而后通过观察勘探结果，用虚线绘制岩层之间的界限，对岩层形成的顺序做出假设，并书面回答教师提问。③解释。学生用彩笔制作一份某地区地质情况专栏并汇报，教师为学生提供更多理论知识。④阐述。学生对火星帕弗尼斯火山地质卫星鸟瞰图进行研究，分析其岩层形成史，并提供证据，进行汇报。⑤评估。小组间对探究结果进行共享与对比，并回答：组内测量结果是否相符，是否需要获取更多信息？如果是，需要补充哪些信息？所运用的勘探技术有哪些优势？运用专业词汇重新回答如何测得蛋糕的口味与层数？推测为何利用太空船照相技术难以绘制火星岩层地质图？教师对学习结果进行形成性与总结性评价。

该教学内容充实，学生实践操作步骤详细，其中包含不同性质的学生知识转化，尤其在探索阶段，“模型制作”“标记与绘图”是知识的实践操作;“填表”与“回答问题”是知识的显性化表达;“推测与假设”是整合知识、解决问题的高阶实践活动。该教学模式中默会知识转化关键词提取如表3所示：

3循环转化路径下的案例分析

根据上述两例中所提取的关键词，将两个教学案例中学生知识的内隐与外显循环转化情况汇总，结果如表4所示：

整体来看，APB模式与5E模式都以学生实践活动为主，偏重知识内隐化。例如生物医学课程中有实验设计、运用软件模拟人体、病例研究、解决代际病问题等，火星课程中有岩浆模型制作、地图绘制、模拟勘探、探索火星鸟瞰图等。设计、调查、模拟、制作、绘图、标注、观察、分析等实践性关键词种类多样且出现频率高，符合STEM项目教学法特点。知识外显化则略显单薄。在生物医学课程中，仅创新模块有明显的外显化指示词，例如，“为学生提供专家咨询与指导”“鼓励学生呈现并汇报学习结果”，使得中学生获得言语交流的机会。火星课程中外显化指示词较多，每一步都为学生提供知识显性化的机会，例如，第一步中学生表达自身对“层次”已有的概念认识，第二步中学生通过填表、说明理由、书面答题等方式外显化知识，第三与第四步都要汇报，第五步则要组间交流并回答教师提问。两例中，“表达”“呈现”“汇报”“咨询”“填写”“说明”“交流”“回答”等指示词，为学生所获得的概念、命题、理论、操作技术、思维方式等知识的外显化提供了多种机会。

然而，从表5中能够明显地发现，反思性外显化指示词非常少。5E模式的评估步骤中有两位教师的提问具有反思性，即“组内测量结果是否相符，是否需要获取更多信息”“如果是，需要补充哪些信息”。第一个问题中，组间对比如果出现不同，学生则会反思原因，说明理由，进行取舍，从而实现对学习过程与结果的反思。第二个问题中，如需补充信息，成员则需回到实践的起点，梳理步骤，查漏补缺，并对比原理概念，找出所应补充的信息，由此学生通过回顾与对比实现反思。而APB案例中甚至没有出现明显的引导学生反思行为的指示词。因而，两个案例都远未达到应有的反思深度与广度。

基于真实情境中项目和问题的STEM教学方法，虽说以实践活动作为教学的最大特点，但在丰富学生活动的同时不应忽视反思。根据默会知识论，外显化能够帮助个体梳理在实践中所获得的知识，审视其是否准确和全面，实现同伴交流，收获评价与更新。在此基础上，个体对知识的理解有所加深和升华，进一步促进实践的发展。APB模式教学案例中，如果在“实验设计”和“数据模拟”项目完成后增加总结、提出不足、自我评价、比较异同的活动指示词，如果在完成一系列家族病例的问题解决后增加一些诸如“有没有更便捷的方法、是否有步骤缺失、是否有其他方法”等的反思问题，将会促进学生对实践的深度思考。在5E模式中，教师在学生的实践过程中提出过许多问题，例如“如何得知岩浆的层次、可以运用哪些技术进行勘测、是否可以运用于真实的岩浆流层中、是否可以运用于地球或火星上真正的岩层、所运用的勘探技术有哪些优势、推测为何利用太空船照相技术难以绘制火星岩层地质图”等等，这其中考察了学生对命题知识的掌握情况，考察了学生的理解力、判断力、应用能力、分析力、创造力等能力，却缺少关于反省性思维的问题。此外，在解释一步中，学生汇报结束后由教师提供更多相关理论知识，却没有指示词引导学生将自己的理解同教师提供的理论知识相比较。在评价步骤中也未设置学生自评，错失了反思的良机。

因此，在默会知识视阈下，通过上述分析发现，缺乏明确的反思活动指示词是STEM教学实践中最主要的问题所在。由此，STEM教育可以向着“增加反思活动，精心设计反思问题”的方向发展。

三、走向反思的STEM教学实践

“行動中反思”与“对行动反思”是舍恩反思性实践理论的两种主要形式。前者是教师根据情境变化灵活调整教学策略的即时性反思;后者是教师对教学行动的回顾性反思。本文运用该理论，尝试对STEM教学实践的改进提出以下三条策略：

1行动中反思：抓住机会，增加频度

行动中反思是指个体能够根据情境变化随时调整自身行为，保障行动完成，是教师处理各种随机问题的策略。教师对教学问题的及时调整能够连接学生表现与教学目标，始终引导学生不脱离“主干道”。STEM教学以实践活动为主，其丰富的实验操作与互动交流为课堂带来极大的多变性。教师要在这种不确定性中保持敏锐，在组织学生动手动脑的同时，始终带着反思意识，以增加学生反思行为为目标。根据学生反馈随时调整教学策略，重新厘定问题，抓住一切能够引导学生反思的教学机会，增加学生实践过程中的反思行为频度，促使学生及时地对新知识和技能进行再思考、再调整。引导学生将新旧知识相联系、相结合，加深印象。使学生的默会知识通过反思实现语言化、可视化，在交流讨论中获得评价与批判，升华理解。例如，在学生困惑处及时调整教学问题，引导学生对比自己观点与书本概念的异同;在操作错误处引导学生对比步骤和规则有何出入;在观点相悖处重新调整教学进度，组织学生寻证溯因，讨论辩论;在实践结果相异处灵活调整教学方法，引领学生回顾检查，找出原因，判断正误。教师抓住这些反思机会，能够进一步完善STEM教学实践的开展，收获更好的学习效果。

2对行动反思：精心设计，教会方法

对行動反思是一种坐下来仔细回顾与思量的静态反思。相比于在行动中反思，其更为广大教师所熟识，是教师日常教学工作中不可或缺的一环。教师应当在课后反思中将“是否为学生安排了足够的反思活动”列入考量范围之内。一方面，其指向教师教学设计。教师在备课时应精心设计反思活动，规划反思问题，尤其应当明确教学用语中的反思性行为指示词。在默会知识论中，言语表达和反思是外显化的两种主要途径，反思偏向思维活动，同语言交流之间存在着沟壑，在项目教学实践中不能被语言表达所覆盖，应当有明确的指示词相区分。例如，引导学生进行对比反思——你和他人的想法有何异同，你能从中获得什么;质疑反思——问一问自己为什么这样想和这样做;溯源反思——你的这个观点从何而来;整合反思——该步骤与前后有什么关系。教师通过问题设计引导学生对自身思维进行再思考，引领学生学会如何反思，获得对认知过程的控制与调节。另一方面，其指向教师的课堂实施。在STEM教学实践活动结束后，教师应当及时回顾所设计的学生反思活动是否保质保量完成，是否有不合理之处。如完成效果不好，是因为要求过难，还是自己在组织、提示与引导方面存在问题;如完成效果良好，也要及时总结经验，提炼成功之处，为下一次教学实践的开展丰富自身“智库”。

3反思的实践者：唤醒意识，培养品质

教师要做反思型实践者，在实践中反思，在反思中实践。这首先要求教师唤醒自身反思意识。教师应当意识到反思对提升实践水平的价值，采取积极态度反思自身教学活动。从默会知识论维度考量，知识内隐与外显之间不断循环转化是个体知识获得发展、批判、更新、创造的主要途径。实践与反思交织是其关键步骤。通过对实践的回顾、质疑、对比等理性思考，个体零散的知识得到整合，能够产生新领悟，实践知识得到升华。其次，提高自身反思能力，培养反思性思维品质。教师的能力决定了学生的高度。教师要在日常工作中有意识地训练自己的反思性思维能力，包括对比、分析、批判、概括、综合等思维训练;有意识地总结反思技巧、反思步骤;分享反思活动的成功经验。同时，培养自身的反思性思维品质。基于此，教师能够逐步将反思性思维技能与品质变成自身默会知识，游刃有余地进行“行动中反思”与“对行动反思”，促进STEM教学实践的发展。

四、结语

在默会知识论这一新视角下，学生知识在实践与反思中的交互转化是考察STEM教育开展情况的新思路。而“实践有余，反思不足”则是当下存在的主要问题。反思作为学习中不可或缺的一环，能够帮助学生巩固、批判、更新与重构知识框架，促进STEM教育取得更好的实践成果。为此，教师应当成为反思型实践者，在行动中反思，灵活把握时机，增加学生反思的频度;对行动进行反思，精心设计教学，引导学生学会反思;提升自身反思能力，培养反思性思维品质。这对STEM教育实践的发展有重要的现实指导意义。