STEM方法之苏格拉底问答法大家好，好久不见！最近公众号更新慢了，主要是因为悠爸最近出差有点多，加上同时还在学习STEM教学课程设计，希望能为科学营的周日课堂带来新的课程。新设计的课程经过3次的科学营实践，家长和孩子们的反馈还不错，希望悠爸在科学营继续这种启发式的新教学方式。因此今天悠爸就把最近在STEM学习和教育实践方面的一些心得分享给大家。
什么样的课程才算STEM课程？
经常看悠爸说STEM公众号的朋友肯定都能说出STEM的四个字母的基本含义。可是作为一个新的且发展迅速的概念，究竟什么样的课程才是STEM课程呢？现在市面上培训机构的劳技课、编程课、机器人、机械加工课程都能算是STEM课程吗？
悠爸最近花了些时间研究了STEM的课程设计，对STEM相关的课程有了些粗浅的理解，所以在介绍科学营的新STEM课程前，悠爸想先花点时间回答上面的问题。
美国是STEM教育开展最早的国家，我们来看看美国的教师是如何理解STEM课程的：课程的主题并不是判断的标准，教师们对STEM课程的理解也有狭义与广义之分。
对STEM课程的狭义理解就是指那些体现科学研究流程或工程设计循环的整合课程，还包括科学现象和工程问题衍生出的培养学生想象力和创造力的课程。
对STEM课程的广义理解就是那些在STEM相关学科中涉及了动手环节，并设计了足够的或想象，或挑战，或创新，或创造的学习环节的课程（目的是让学生将所学快速转化，学以致用）都可以视为STEM课程。
因此，虽然把STEM方法应用于纯软件编程（Scratch），表面上看似乎缺少了工程设计循环的部分，但是如果方法得当，一样可以起到建构主义学习的效果。当然，为了弥补缺少的这部分工程设计循环，悠爸计划在科学营第5季中将编程和智能硬件相结合，把工程设计部分的训练也加入到科学营的课程中去。
STEM教育的核心特点
STEM教育是建构主义学习理论的产物。建构主义认为，知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境下，借助他人（老师和伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式获得的。因此，建构主义学习理论认为，“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境的四大要素，而这四大要素与STEM教育理念的4C核心素养（沟通交流communication、合作协作collaboration、批判性思维与问题解决能力Critical thinking & problem solving、创造创新creativity）相吻合。
因此，在STEM课程中，学生获得知识的多少取决于学生在头脑中建构有关知识的能力，而不取决于学生记忆和背诵教师讲授内容的能力。
敬畏教育，持续学习
STEM课程主题通常跨越多个学科，一名教师不可能做到样样精通，因此优秀的STEM教师首先自己要做一个持续学习者，能够快速学习，熟悉该主题领域尽可能多的知识，同时借助互联网的资源进行资料整理和备课。所以，快速地检索、收集、整理、学习未知领域的信息，是一名优秀STEM教师的必备素养。
悠爸业余时间做STEM教育的初衷是希望用STEM的方法在家庭教育中培养悠宝的创造性思维和解决问题的能力。朝着这个目标，悠爸在过去三年多的时间里工作之余对STEM教育这个新兴的领域做了些研究和学习，内容涉及儿童脑科学、儿童认知发展心理学、创造力教育、社会学和经济学角度看教育、数学和逻辑启蒙、乐高搭建、乐高EV3编程、国际象棋、Scratch软件编程、学习型无人机编程、Minecraft教育版应用、Micro Bit智能硬件编程、儿童电子电路启蒙等。
随着悠爸对STEM了解的越来越多，悠爸更加笃定这种学习方式对孩子的创造性思维和解决实际问题的能力培养大有裨益，因此也不遗余力地在对悠宝的教育中努力践行STEM教育。这就是为什么熟悉悠爸的朋友们常常会看到悠爸带着悠宝进行了不少有意思的玩中学的项目。
正是基于这段经历，当四小的陈老师问我能不能开一个周日的科学营课程带领一些同样感兴趣的同学一起在玩中学时，我才敢接下这个活。毕竟我自己是认真和用心的在做这件事，而教育是需要怀着敬畏之心和用心来做的一件事。
不知不觉，悠爸在四小的周末科学营课程已经开了四期了，孩子们经历了科学实验、数学逻辑、结构搭建、不插电编程、编程一小时到Scratch编程的学习和训练。现在也是时候开始扩展孩子们的知识面，带领他们做一些没有标准答案却需要他们发挥自己的创造力的项目了。
因此，从这个学期开始，经过和家长们的沟通，我为科学营的编程课开发了新的课件，把每一次编程学习都变成一个个有具体情境的项目，引导孩子们自由发挥他们的创意，并通过团队的合作完成项目目标，进而实现编程的进阶学习。
悠爸的新STEM编程课
新课程有何不同之处呢？为什么能得到家长们的好评和支持呢？因篇幅所限，悠爸将把新的课程分三篇来介绍。今天大家看到了将是第一篇。
新课程的第一个项目的终极教学目标是引导孩子们自主建构Scratch小车的自动巡线程序。
如果按照之前的教学方式，悠爸会先给孩子们讲什么是巡线，然后告诉孩子们巡线技术的要点以及会用到哪些程序指令，视情况再给孩子们做一个Demo。这些内容的教学大概需要一个课时完成。
但是当用PBL的方法来教学时，悠爸计划用三个课时完成整个项目。那么新的教学方式到底有什么不同呢？为什么会需要三倍的时间呢？
第一节课悠爸先给孩子们介绍了PBL这种学习方式的特点以及思维模式，让孩子们了解在PBL的学习过程中，他们需要如何去学习，方法和步骤是怎样的。
除了给孩子们介绍PBL，悠爸也给随堂的家长介绍了在PBL学习，如何在过程中评价孩子们的表现，即评价孩子学习成果的维度，这样家长们可以在课后有的放矢的观察和指导孩子们完成相应的课后作业。
方法和评价标准介绍完后，我们就开始正式的课程内容了。
主题导入
每个主题的导入是学生构建知识的基础，导入内容越宽广，学生的知识构建就越有效，而这些都能够很好地反映在学生的最后产出中。
悠爸在整节课都没有提及巡线程序这件事。相反，悠爸从几个问题和一幅画画创作开始，鼓励孩子们说出自己心目中对无人驾驶汽车的想象。孩子们围坐在一起，进行充分的讨论，然后把他们天马行空的想法用语言和绘画表现出来。这时候，作为老师，不需要指出他们的错误之处，而是要鼓励孩子们充分表达他们为什么是这么想的。
孩子们丰富的想象力
苏格拉底问答法
虽然学习是学生的自我建构过程，但是单纯的学生自我建构是不可能完整的，教师的引导作用非常重要。教师需要通过向学生提问进行引导，使学生经历struggling productive的积极思考的过程；学生通过回答问题、尝试解决方案使思考的深度逐渐增加，最终完成知识的建构。
如何在STEM课程中设计提问是帮助学生进行知识建构的关键一环。诺尔曼韦伯博士在布卢姆教育目标分类法的基础上生成了一个认知的深度等级工具DOK Levels,通过这个工具设计相应的问题以用于检验学生对所学内容是否达到应用的认知水平和知识深度。
孩子们回答完问题并完成画作之后，悠爸给他们展示了现实中的无人驾驶汽车的图片。
这时候孩子们的好奇心就上来了，新的问题自然就出来。“为什么车顶上有一排东西呢？”“这个东西是什么？”“它有什么用处？”
这时候“苏格拉底问答法”就起到关键作用了。那么什么是苏格拉底问答法呢？
苏格拉底方法，在西方哲学史上，是最早的辩证法的形式。“苏格拉底方法”自始至终是以师生问答的形式进行的，所以又叫“问答法”。苏格拉底在教学生获得某种概念时，不是把这种概念直接告诉学生，而是先向学生提出问题，让学生回答，如果学生回答错了，他也不直接纠正，而是提出另外的问题引导学生思考，从而一步一步得出正确的结论。
简而言之：不要给出答案，用问题回应问题，帮助每一位学生自己找出答案。
针对孩子们的疑问，悠爸反过来问孩子们：“很好，大家都观察的很仔细，发现了无人驾驶汽车在外观上与家里的汽车就有很大的不同，那么你们觉得车顶上那一排东西是什么呢？你们觉得它们有什么作用呢”？
A同学：是照相机，拍照给车里的行车电脑识别路上的障碍物的；
B同学：是超声波传感器，探测路上的障碍物并告诉车里的行车电脑避开它；
C同学：是喇叭，特殊情况下发声提醒路上的行人；
D同学：是激光发射器，探测路上的路障的；
。。。
这种问答还可以继续下去，如“那么超声波传感器是如何探测障碍物并通知行车电脑的呢？”。。
通过这种苏格拉底问答的方式，孩子们开始主动思考，整合他们旧有的知识，试图从自己已有认知的程度解释他们还不了解的世界。
当孩子们讨论的差不多的时候，他们其实已经把无人驾驶汽车的大部分科技设备都提到了，虽然具体的用途他们描述地并不是那么准确。
这时候，悠爸给孩子们播放了一个5分24秒的视频短片，这是悠爸在互联网上精心挑选的最通俗易懂的讲解无人驾驶技术的短片，边播放边暂停让孩子们讨论和回顾他们的答案。经过上述想象、问答、思考、观察、学习这样一个过程，孩子们对于无人驾驶汽车技术的知识建构就这样潜移默化的完成了。视频：【官方双语】 自动驾驶汽车什么原理？#电子速谈
引入无人驾驶主题任务一
在STEM课程中，每个主题至少有一个任务，每一个任务都会有一句简洁的语言来描述任务内容。在本次无人驾驶编程主题中，悠爸带着学生逐字逐句地审读。这和平时学科教学中的审题不同，不但要思考任务条件的限定要素，还要得出任务条件的不限定要素，只有这样才能更好地完成这种开放型STEM项目任务。
孩子们在完成任务一的过程中，难免还是会遇到困难，如“为什么我的程序里调用了角色隐藏指令，可是我的小人依然在屏幕上没有消失呢？”这时候，我们依然可以用苏格拉底问答法引导孩子们自己去找出问题所在，比如“你确定你的隐藏指令被执行了吗？”“你是如何确定的？”“如果你不能确定你的隐藏指令是否被执行了，你有什么好的方法能知道这条隐藏指令是否被执行过呢？”。。
这些问题不仅仅能引导孩子们去检查他们程序，思考问题出在哪里了，还能引导他们了解程序Debug的重要性。
通过这样一种问答的方式，孩子们自己把程序调试的知识建构了起来，而从始至终，悠爸没有正面回答过他们的问题，是不是很奇妙？
孩子们的学习成果
让我们来看看孩子们在新课程学习后且悠爸没有给出具体的编程指导的情况下，自己探索出来的任务一解决方案吧，孩子们的表现还是大大超过了悠爸的预期！
方案一：循环侦测
方案二：时间计数控制
孩子们自己创作的自动驾驶接孩子上学的程序效果
孩子说这是他自己的神奇校车
孩子模拟地铁报站
月球探险
好了，悠爸说STEM，今天先聊到这，咱们下次接着聊更有意思的任务二：自动巡线！
