[美].达西.哈兰德.STEAM项目学生研究手册[M].中国科协青少年科技中心 译.北京：科学普及出版社.2013，

作者达西.哈兰德（Darci J.Harland），美国伊利诺伊州立大学数学、科学和技术中心（CeMaST）的助理主任。本书指导学生开展STEM项目研究的书籍，内容包括计划和实施科学研究（包括启动STEM研究项目、研究设计、背景研究和做研究笔记、撰写假设、撰写研究方案、建立实验记录本），以及进行数据统计分析和交流研究成果（包括描述统计、图表展示、推论统计与数据解释、文献标注和研究论文的格式、撰写STEM研究论文、展示STEM研究项目）。对于科学课程教师而言，对于开展STEM研究项目的学生而言，这是一本操作性非常强的指导用书。

1、哈兰德认为科学教师“没有把以学生为主体的科学研究，作为课程组成部分”。9（感悟：科学教育，不仅仅是传授一些人类探索和研究的成果——知识，更重要的是要让学生去尝试、体验和学习科学研究，这就是“授之以鱼不如授之以渔”的教育要求。）

2、美国总统奥巴马：“美国的成功取决于要在创新和革新方面作为世界的发动机……企业的管理者知道，企业的将来取决于他们利用创新的能力，对新时代的洞察力和预见性。明天的领导力取决于我们如何教育学生——特别是在科学、技术、工程和数学方面。”9（感悟：“明天的领导力”，取决于以“STEAM”教育为主要载体的创新教育。）

3、哈兰德撰写此书的目的之一就是“帮助学生体验科学家的学习方式——开展研究，并以此来消除科研人员和科学教师之间的障碍。”9（感悟：STEAM教育的本质特征是“帮助学生体验科学家的学习方式”。）

4、哈兰德说，尽管他获得了Sigma Xi（伊利诺伊州立大学/伊利诺伊威利斯大学分校）杰出科学教师奖，但“对我来说，最大的奖励在于我的学生们，从始至终真正地参与到了激动人心的科学研究过程中，并且对于科学知识是如何发展的有了更深入的理解。”10（感悟：学生的成功和发展是对老师最好的奖励。）

5、哈兰德要求科学教师首要任务是“了解让学生‘做科学’的意义”。13（感悟：“做科学”，这颇有点陶行知“做中学”的味道，STEAM研究本身就是“做中学”。）

6、哈兰德认为，STEAM项目就是“一个以学生为中心的、长期的研究项目”。13

7、哈兰德认为，把STEAM作为研究性学习纳入到高中科学课程中，需要“在研究过程中为学生评分（正式的和非正式的），以此培养学生关于‘研究是一个过程’的概念，而不是仅仅是对最后的结果给出一个分数。”14（感悟：对于高中生，开展STEAM课程，最大的价值是让学生体验科学研究的过程，学会科学研究，而非获得一个具体的科研成果，过程比结果更重要。）

8、哈兰德对科学教师鼓励道：“不要低估你自己在没有外部导师的情况下，指导学生开展科学研究的能力”。15（感悟：目前，科学课程的教师对STEAM课程的开展积极性不够，一来是因为对STEAM课程的价值和意义认识不足，二来是因为他缺乏对科学研究的过程和方法等知识的储备，显得信心不足。）

9、学生选择STEAM研究问题时，完全可能超越教师自身掌握的知识范围，但老师依然要鼓励学生去研究，“要承认你的不足，并且和学生一切学习。指导学生经历研究过程将成为你教学生涯中最有成就感的经历”。18（感悟：“学然后知不足，教然后知困”，在指导学生开展STEAM研究中实现“教学相长”。）

10、哈兰德认为，以学生为中心的科学研究非常重要，“没有从头至尾经历过科学研究过程的学生，不可能真正理解科学的本质，尤其是科学探究的过程经常是非线性的。”18

11、哈兰德认为，有一些科学课的课堂只是“按程序使用实验室，学生们只是简单地记录实验结果”，而我们需要的是“进行探究式教学或基于问题的学习（PBL）”。19

12、哈兰德认为，“当教师开展基于问题的项目和基于探究的实验时，学生们不仅能够学习到与以讲课为主的教学中同样的内容，还能够培养批判性思维和解决问题的能力”。19

13、哈兰德认为，“基于问题的学习和探究应该在科学课程中发挥重要作用。但不幸的是，通常的教学模式仍然是以教师为中心的——即教师决定学生要学什么，提出学生要回答的问题。尽管学生们也能参与到解决问题的过程中并有所收获，但是他们不能设计自己的实验，解决他们自己发现的问题。由学生主导自己的研究，会增强他们的动机，创造出强烈的自我意识。”19（感悟：这点出科学教学糟糕表象的问题核心：没有以学生为中心。即或是教师提出“探究的问题”，进行了充分热烈的探讨，但问题是老师提出的，而非学生自己发现并提出的，于是创新的第一步“发现并提出问题”始终难以实现。即或是学生分组实验，也是学生按照书上既定的流程和方案实施，不允许学生超越书本，没有“由学生主导自己的研究”。）

14、哈兰德认为，“科学、工程、数学和技术的各个领域，需要研究者充满活力、灵活性，以及对于自己和外部世界的幽默感。”21（感悟：把“对于自己和外部世界的幽默感”作为科学研究者的素养，实在是耳目一新，超越了通常意义上的好奇心、冒险精神、质疑精神等。）

15、哈兰德认为，“对科学研究这一最激动人心的方面进行学习的最好方法，是亲自去经历而不是让人解释给你们听。”21（感悟：科学教学中，为了图方便，或者是为了节约时间，或者确保试验成功率，或者是避免危险发生，很多教师更多的是做演示实验而放弃学生操作实验，或者是用动画和视频来代替现场操作，这让学生没有“激动人心”的情感体验，也没有科学研究的方法体验。）

16、哈兰德把STEM研究界定为：“科学、技术、工程和数学研究，是指在能够使用科学研究方法验证的领域内，通过实验手段来解决问题，而科学研究方法指的是一种探究过程，用这种过程来对在自然界中观察到的现象进行系统研究、调查，并提供解释。”1

17、哈兰德指出，“真正的研究可能是很没有头绪的。……研究一词的本义是，它可以将我们引向很多不同的方向，并且经常只有当我们回过头去重新进行一番思考，或者是重新去进行一番实验的时候，才能获得最出色的发现。”3

18、哈兰德指出，“在科学探究中，当你了解的东西越多时，你会更加清楚地认识到自己还有那么多的东西不知道。这就是说，当你在对一个科学问题有了更多洞察时，你通常会产生比你获得的答案更多的问题，甚至有可能你并未能回答最初的问题，但却找到了另一个完全不同的答案。并且，对于大多数STEM专业人士而言，产生新的问题并不是坏事，而是非常值得庆祝的。”3（感悟：人的知识范围就是，已知的越多，未知的就越多。所以，在知识面前保持着敬畏与谦逊的态度的人，要么是真正无知的愚者，要么是自以为无知的智者。而那些自以为掌握了很多知识的人，却恰恰是无知的狂者。所以中国哲人庄子叹曰：“吾生也有涯，而知也无涯”。“知之为知之不知为不知”，当须知道自己知道什么和不知道什么，而要做到这一点，就必须自己去探索和发现。）

19、哈兰德提出STEM研究的不同阶段包括：生成研究主题；制定研究计划；了解自己的研究主题；撰写研究方案；准备并开展实验；统计分析；解释数据；报告结果等8个阶段。而这8个阶段是相互循环往复的，不是单向的线性过程。5

20、如何找到可行的研究主题？哈兰德建议道：“当你有了研究主体的轮廓之后，要开始不断地向自己提问，让自己天生的好奇心来引导你找到可行的研究主题。”9（感悟：好奇心驱动研究欲望，引领研究方向。）

21、哈兰德提醒道，研究主题必须是“能够被测量出来的”，“可以被测量的问题包括怎样（how），什么（what），什么时候（when），谁（who）以及哪个（which）。”9