STEM教育的深度解读（五）

向世清

前面的各讲，让我们建立了一个基本的认识，即为了达成有效和准确的科学教育，在可以分解的每一步中，科学教育者（或教师）都必须牢记和遵循完成完备教授和传授的意识于心中，然后给予学生“完备的每一步学习”（或者不完备的每一步最后依靠多步的组合及相互弥补达成完备），这样学生通过积累而逐步建构的“科学知识大厦”才是有效的。前一讲，我们又已经将相关的分析推进到科学教育（科技教育，乃至科创教育）至少有着数种最为基本的完备性，这些完备性必须得以实现，否则就不成其为合格和到位的科学教育。说到底，这其中的道理其实很简单，任何东西，如果连完整完备的教学都没有做到，那肯定是没有完成该教的任务和要求（不教完还叫什么教？）那样的所作所为只能是在浪费时间。完整，应该是基本的要求，是底线，不应该算作什么高级的难以完成的任务。

然而，当前的科学教育现实中，还真是存在着各种各样的、不同层次的“不完备”，有的显性和直接，有的隐性和间接，虽表现和影响不一，但都已经导致了我们科学教育的“缺位”“错位”和“失位”，甚至是严重“误导”和“错学”。而更遗憾的是，我们教育界的很多人却对此没有认识，或者已经无意识而“司空见惯，麻木不仁”了。

前一讲，我们对此归因到开展科学教育的时间不够有过一些分析，但那很显然只是一种浅表层次的分析。实际上这还真不仅仅是时间不够的原因所造成的，背后还有更多的深层次的不足和不够。所以，针对这样的现状和现象，从这一讲开始，我们就对当前的科学教育现实中所发生的各种“分离”（对应“不完备”）进行不同类型和层次上的更深入具体的剖析。这样做，至少有三个目的，一是为大家拨乱反正认识；二是给大家提供警醒和促进；三是帮助大家梳理寻找本质应对方法以最终有效改善或改正。

我们首先为大家描述当前科学教育中最普遍发生的，也是最基本的一种“分离”（或“不完备”），那就是在教授和传授科学知识中已经显著出现的“知识概念与现实实际或实践的分离”。这是一种基础层次上的“分离”（然而在事实上，这也可以说是一种最高层次的分离，因为很多人都无法认识到和认清这种“分离”的存在及其巨大危害）。这里，我们从最基本的角度展开分析，那就是人们在认知中如何建立和发展“概念”，然后以此逐步建构起知识体系的角度。

在这其中，从抽象到概念是一个关键的基本过程。概念（英文对应词：idea、notion、concept），是人类在认识过程中，从感性认识上升到理性认识，把所感知的事物的共同本质特点抽象出来，加以概括所获得的结果表述。心理学认为，概念是人脑对客观事物本质的反映，这种反映是以词标示和记载的，即表达概念的语言形式是词或词组。概念都有着内涵和外延，即其涵义和适用范围。进一步地，概念又延伸为思维活动的结果和产物，且同时又是思维活动借以进行的单元。最终，概念是人的自我认知意识的一种表达，它在人类所认知的思维体系中是最基本的构筑单位，人们以概念为基础形成概念式思维惯性和套路。通过不断的认知，人类就不断建立和发展更多的概念，然后再组成越来越庞大的知识体系。同时，也因为概念随着社会历史和人类认识的发展而变化，人类的知识就越来越得以继续发展、深化和更新。

然而，在概念之前，人的认知有一个更基础的前道过程。我们都知道，人的认识是主观作用于客观的结果，所以，人们要建构认知，必须先与现实世界的万事万物“打交道”。在现实实际中，因为首先映入人们眼帘的都是一些实际的物质、外观、形体、变化乃至现象，所以人们的认知必然首先会是去看、观察、体验各种具象的东西。然后，将这些具象经由具象到抽象的认知过程与方式实现认知的下一个阶段，才能到达概念的建立。

所以，在这样一种人们通过不断发展概念而建构知识的过程之前，必然有一个由具象走向特征抽取，然后归纳精简出典型本质共性的过程，这就是抽象。通过抽象发展概念是前道的最基本环节，没有这一环节可能就没有概念，也就更没有后面的思维。所以，抽象是如此的重要，它决定了概念的形成。图1 以一张抽象意义的图对此予以形象的说明。必须记住，抽象一定是先有具象，或者说来自对于实际事物的形象的具体观察感知，然后因什么样的具象产生出来什么样的抽象（虽然最终的抽象因人而异，但大多数时候会达成较为接近的抽象）。于是，抽象必然出自于具象，其起点是具象，而不可能凭空出来抽象，凭空抽象不可能达成正确的抽象。而有正确的抽象然后才能再逐渐归向抽象的结果，即形成概念。

抽象也是不容易做好的。抽象看似很简单，但其实是最不容易的，它需要一个人具有高度的特征发现、区分、筛选、概括、提炼、凝练和升华等能力，而且要敏锐、准确地形成特征的归纳表述和严谨呈现。所以，很多时候培养人的学习和认识能力其实就是在不断促进其抽象能力的进阶和进化。这就说明，我们必须高度重视一个人的抽象和形成概念能力的发展性提升，一个人的抽象能力进阶和进化越好，最终这个人的学习能力一定也会更高。这最后可以看作是知识学习和认知发展的成功与否的衡量标志之一。事实上，抽象能力是一个人今后思维能力乃至判断决策能力的基石。

由此说来，培养抽象过程本身的能力在教学过程中是极其基础性的和必不可少的。然而，在我们过去乃至当前的教育中，我们的学生有过被给予有效和到位的抽象过程的经历吗？还有，这种经历够吗？这种经历充分吗？很遗憾，事实和结果很残酷。这是因为，我国的教育不知是什么时候开始，逐渐进入了一种“直接灌输概念”型的教学模式（应该可以肯定，这是在应试教育逐步极端化的时间段中形成的）。

这一模式有两种相关方式直接造成了抽象过程的缺乏：一是直接告诉学生概念，即类似于一上来就直接给出名词、定义、含义，让概念直接“飞进学生的记忆中”，而压根儿就不管概念的来龙去脉和因果承袭（太多的教师、太多的应试教学课堂就是这么做的），所以学生“不是云里就是雾里”，到最后哪怕记住了概念，但对概念仍然是既不太明白也没更多兴趣弄明白；二是没有真正的过程先让学生真正观察，总是弄一些“假设的情境和场景”，比如用故事、图片、短视频、PPT 等，让学生进入“情境”，觉得这样就能够代替真实的具象过程（例如，最典型的，让学生通过看视频学做化学实验。请问，您学校的化学实验这样做过吗？笑）。于是，因为没有真正的观察和体验，学生就没有真正的具象体验和触发过程，然后学生的学习过程类似于“釜底抽薪”“无米之炊”，学生从哪里来抽象？又怎么可能有準确和正确的抽象呢？图2 给出一个具有类似道理的寓意图。该图本来是批判不良的机关作风、讽刺那些坐机关的人没有实际的调查研究就乱作决策的，用在这里也恰好以它的寓意直接说明了这里“没有具象的抽象是形成不了正确的概念”的内涵。

当然，有些人申辩说，我也是尽了力“制造了教学情境的”，但是你有没有想过，你那个“情境”毕竟是假的，有多少真实和实际的成分？学生有真正见到过原本应该见到的用于抽象的源头事物吗？应该说，基本都没有，我们的教师都在“玩假的”。所以，我们的学生因为没有产生抽象的具体具象的接触，是没有基础建立抽象的，也更是无法建立有效的和正确的抽象的。不得不说，我们的教育在过去相当长的时间中偏离或缺失了学生必有的认知抽象过程，学生太少被给到用于实施抽象的“遭遇、机会和时间”了。所以，我们的教学过程最终让学生太缺乏有效和到位的抽象过程经历了。这无法让我们的学生建立真正的概念，然后建立不了真正的思维，也就无法建立真正有用的深度的知识乃至体系。

这样一种对教育的反思，在科学教育上更应深度进行，因为科学教育的概念建构更加讲究基于真实的具象建立抽象到正确的概念乃至知识。这将在下一讲继续说明。