我國中小學(xué)教師STEM教育現(xiàn)狀的實(shí)證研究

方 旭，史妮娜

（1.蘭州大學(xué) 高等教育研究所，甘肅 蘭州 730000；2.深圳市新安中學(xué)（集團(tuán)）第一實(shí)驗(yàn)學(xué)校 初中部，廣東 深圳 518101）

一、引言

STEM 是 Science、Technology、Engineering、Mathematics四個(gè)單詞的首字母縮寫，分別代表著“科學(xué)”、“技術(shù)”“工程”和“數(shù)學(xué)”四門學(xué)科。STEM教育強(qiáng)調(diào)上述四門學(xué)科的結(jié)合，注重學(xué)生跨學(xué)科解決問題能力的培養(yǎng)，往往以項(xiàng)目的形式進(jìn)行教學(xué)。美國國家科學(xué)委員會(huì)（NSB）于1986年首次提出STEM教育的概念。美國研究理事會(huì)對(duì)STEM具體的指涉進(jìn)行了框定，認(rèn)為“科學(xué)”是指傳統(tǒng)的自然科學(xué)，包括物理、化學(xué)、生物和以及最近新興的地球、空間和環(huán)境科學(xué)?！肮こ獭笔侵竻⑴c系統(tǒng)設(shè)計(jì)以解決人類面臨的特定問題的廣泛意義上的學(xué)科?！凹夹g(shù)”是指人類制造的所有類型的系統(tǒng)和過程，并不僅僅是學(xué)校配備使用的計(jì)算機(jī)和通信系統(tǒng)與設(shè)備。數(shù)學(xué)是研究數(shù)量、數(shù)字和形狀之間的關(guān)系和模型的研究，其分支包括算術(shù)、幾何、代數(shù)、三角和微積分[1]。STEM教育最終的目標(biāo)是學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

目前，我國STEM教育獲得了一定的發(fā)展。各地積極探索STEM教育推進(jìn)方式，江蘇省、深圳市、成都市都發(fā)布專門的文件，大力推進(jìn)STEM課程，開展了試點(diǎn)學(xué)校申報(bào)和STEM教師培訓(xùn)工作[2]，例如江蘇省于2017年印發(fā)《江蘇省STEM教育項(xiàng)目學(xué)校建設(shè)指導(dǎo)意見》，確定了269所中小學(xué)、幼兒園為STEM教育試點(diǎn)學(xué)校[3]。

雖然有相關(guān)研究指出，我國中小學(xué)STEM教育的實(shí)施面臨著教師培養(yǎng)和專業(yè)發(fā)展的凌亂與空白、課程標(biāo)準(zhǔn)和課程目標(biāo)的缺位與異位、課程支持與課程資源的嚴(yán)峻與匱乏、教學(xué)手段和教學(xué)模式的僵化與單一等困境和問題[4-7]。但目前對(duì)我國STEM教育現(xiàn)狀的研究大多集中于理論分析，相關(guān)實(shí)證研究還較少見。本研究從微觀、中觀和宏觀的層面對(duì)我國中小學(xué)STEM教育現(xiàn)狀進(jìn)行了實(shí)證分析。微觀層面指的是從教師的角度對(duì)STEM教育進(jìn)行了分析，具體包括教師對(duì)STEM教育的認(rèn)識(shí)、實(shí)際行為、行為意愿、行為態(tài)度、自我效能感等方面；中觀和宏觀層面指的是學(xué)校、國家等層面，具體包括相關(guān)政策支持、促成條件等。知覺行為控制指的是教師對(duì)能夠進(jìn)行STEM教育的控制程度感知，包括是否具有進(jìn)行STEM教育的相關(guān)條件、個(gè)人是否有信心完成STEM教育以及STEM教育時(shí)的情緒等?？冃Ц兄傅氖墙處熣J(rèn)為STEM教育可以使其的工作提升到更好的程度。教師STEM教育自我效能感是指指教師對(duì)自己是否有能力完成STEM教育所進(jìn)行的推測與判斷。教師進(jìn)行STEM教育的便利條件指的是能讓教師更加容易的進(jìn)行的客觀條件

二、問卷設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理

在STEM教育群中進(jìn)行發(fā)放，群里的成員都是對(duì)STEM教育比較感興趣或者正在或?qū)砜赡軓氖耂TEM教育工作的教師。最終填答問卷的教師為284位，全部有效。人口學(xué)變量分布如表1。從表1中我們可以看出，從事STEM教育的教師多集中于教齡在10年以下以及10年至20年的中青年教師，共占比達(dá)到了81.3%，這可能與STEM教育跨學(xué)科性等有關(guān)。中青年教師則有更多的精力進(jìn)行STEM教育并且在信息技術(shù)方面水平要偏高。而在學(xué)科方面，則理科和工科教師較多，總占比達(dá)到了71.5%，這可能與目前STEM教育主要在理科（例如物理、化學(xué)、生物和地理等）和工科方面（例如信息技術(shù)等）的學(xué)科有關(guān)。

對(duì)問卷的信度和效度進(jìn)行檢驗(yàn)。經(jīng)過SPSS17.0的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)所有變量的Cronbach α一致性系數(shù)均大于0.7，這說明問卷具有良好的信度。經(jīng)過SPSS17.0和AMOS21.0的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)每個(gè)觀測變量的因子載荷均大于0.5，組合信度大于0.7，平均萃取方差大于0.5，這說明問卷具有良好的聚合效度。綜上，可以說此次調(diào)研問卷具有良好的信度和效度（表2）。

表1 人口學(xué)變量

表2 信度和效度檢驗(yàn)

三、存在的問題

1.對(duì)STEM教育的認(rèn)識(shí)和行為有待深入,教師行為意向和績效感知有待提升

從本次調(diào)研來看，教師對(duì)STEM教育的認(rèn)識(shí)還不深入，還有待進(jìn)一步深化（表3）。教師對(duì)STEM教育的認(rèn)識(shí)均值僅為3.18，這應(yīng)該與教師缺乏對(duì)STEM教育系統(tǒng) 的學(xué)習(xí)及缺乏STEM教育具體的實(shí)踐等有關(guān)。而教師STEM教育實(shí)際行為均值僅為3.20，而在參加過STEM教育培訓(xùn)和進(jìn)行過STEM教育的均值僅為3.09和3.07。這說明教師還非常缺乏STEM教育方面的培訓(xùn)。培訓(xùn)有多種形式，例如邀請相關(guān)專家到校進(jìn)行講座、派遣教師到其他地方展開培訓(xùn)以及開展網(wǎng)絡(luò)研修等。另一方面，很多教師僅是處在對(duì)STEM教育的了解和關(guān)注上，而并未真正深入的實(shí)施STEM教育。教師有了一定的行為意向（均值為 3.88）和績效感知（3.83），換算成百分制僅77.6分和76.6分，但仍需提升，見表4和表5。

表3 認(rèn)識(shí)和了解

表4 實(shí)際行為

表5 行為意向

績效感知N 極小值 極大值 均值 標(biāo)準(zhǔn)差我認(rèn)為S T E M教育非常有意義 2 8 4 1 5 3.9 6 1.0 3 6我進(jìn)行S T E M教育可以提升我工作的表現(xiàn) 2 8 4 1 5 3.7 7 .9 6 5進(jìn)行S T E M教育在我的教師生涯發(fā)展中較為重要有效的N（列表狀態(tài)）2 8 4 2 8 4 1 5 3.7 4 .9 3 7

2.缺乏相關(guān)政策體系的支持

學(xué)校政策還有待完善。在工作量認(rèn)定方面，均值最低，僅為3.05（表6）。這說明目前還存在對(duì)教師STEM教育工作量并不能被很好認(rèn)定的問題。由于STEM教育的復(fù)雜性，教師往往要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力完成STEM教育，包括學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)和方法、進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)踐指導(dǎo)等，如果不能再工作量方面給與很好的認(rèn)定，這將大大降低教師開展STEM教育的積極性。在訪談中也印證了這一點(diǎn)。在學(xué)校有著明確的STEM教育政策方面均值僅為3.05，還非常低。雖然目前我國一些地區(qū)出臺(tái)了相關(guān)政策，但政策還比較簡單，不夠具體，例如 對(duì)STEM教育的資金和實(shí)驗(yàn)條件支持、課程資源的支持以及師資力量的支持等并無明確的政策，這也使得將STEM教育變成實(shí)際行為變得難以進(jìn)行。在學(xué)校希望我們進(jìn)行STEM教育方面，均值僅為3.27，也非常低。我國目前雖然出臺(tái)了相關(guān)STEM教育政策，但總體來說相關(guān)政策還較少，往往從國家、省市等層面出臺(tái)一個(gè)統(tǒng)一性的文件，而具體到學(xué)校、學(xué)科等并無相應(yīng)的政策文件，而相關(guān)文件內(nèi)容方面也不夠明確具體，對(duì)于STEM教育的發(fā)展路徑并無明確規(guī)劃，因此這也大大降低了教師的政策感知。

表6 相關(guān)政策

3.知覺行為控制感知十分低、促成條件相當(dāng)不成熟、STEM教育自我效能感低

經(jīng)過本次調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前我國中小學(xué)在STEM教育促成條件方面還存在很大的問題（表7）。當(dāng)我進(jìn)行STEM教育遇到困難時(shí)，可以向相關(guān)的人求助方面，均值為3.61。目前網(wǎng)絡(luò)越來越發(fā)達(dá)，人們可以通過微信、QQ以及網(wǎng)絡(luò)論壇等方便進(jìn)行交流和討論。網(wǎng)絡(luò)資源也非常豐富，教師在STEM教育遇到困難時(shí)，也可以通過網(wǎng)絡(luò)資源的查找和學(xué)習(xí)解決問題。但是在學(xué)校具有STEM教育的師資方面，均值非常低，僅為2.86。STEM教育注重跨學(xué)科解決問題能力的培養(yǎng)，一個(gè)完整的STEM課程恒往往涉及到多門學(xué)科的教學(xué)，整合需要多門學(xué)科的教師配合完成。無論從數(shù)量上，還是質(zhì)量上都極度缺乏STEM教育合格的教師，這逐漸成為中國STEM教育發(fā)展的最大瓶頸問題[8]。而學(xué)校有STEM教育方面的培訓(xùn)方面，均值僅為2.82，也非常低。這說明，雖然目前我國很多地方制定了STEM教育相關(guān)的政策，但還需要進(jìn)一步進(jìn)行落實(shí)。對(duì)教師展開STEM教育方面的培訓(xùn)是必要的，包括專題培訓(xùn)等。而在學(xué)校具有STEM教育所需的實(shí)驗(yàn)條件方面，均值僅為3.02。這嚴(yán)重了阻礙了STEM教育的發(fā)展和STEM教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。STEM教育注重動(dòng)手實(shí)踐的能力的培養(yǎng)，不進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`是不行的。因此，STEM教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)要求必須要具備相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`條件。

教師進(jìn)行STEM教育的自我效能感還有待提升。在我有信心完成STEM教育方面，均值僅為3.48，見表8。STEM教育在中國屬于新生事物，而且其本身具有跨學(xué)科培養(yǎng)、注重實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等特點(diǎn)，因此，對(duì)于教師來說可能是一件較難完成的事。

表7 促成條件

表8 自我效能感

四、差異性分析

通過對(duì)性別維度獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)教師在行為意向、行為態(tài)度、情緒和績效感知幾個(gè)方面存在顯著差異（P＜0.05），并且均是男性顯著大于女性，見表 9、表10。而在實(shí)際行為、促成條件感知以及主觀規(guī)范等方面并沒有顯著差異。這可能與STEM教育中男性偏多有關(guān)（理科、信息技術(shù)等方面大多為男性教師）。

經(jīng)過方差分析，在學(xué)科維度上發(fā)現(xiàn)教師STEM教育在實(shí)際行為、主觀規(guī)范、促成條件幾個(gè)方面不存在顯著差異外，在其他方面均存在顯著差異（p＜0.05）。經(jīng)過LSD（最小顯著性差異法）檢驗(yàn)，行為意向和行為態(tài)度方面理科和工科教師顯著大于文科，知覺行為控制方面文科教師顯著大于理科和工科教師，自我效能感、娛樂性感知何績效感知方面工科教師顯著大于理科和文科教師。這可能與各個(gè)學(xué)科的特點(diǎn)有關(guān)?？赡苣壳癝TEM教育主要集中在工科和理科教育，所以在行為意向和行為態(tài)度方面理科和工科教師顯著大于文科，而在績效感知方面，可能與目前教師對(duì)STEM教育的認(rèn)識(shí)有關(guān)，比如可能很多教師認(rèn)為STEM教育重在信息技術(shù)方面的教育有關(guān)，因此，工科教師的績效感知顯著大于理科和文科教師。

在教齡維度，績效感知方面，10年以下和10到20年的教師顯著大于20年以上的教師（p=0.012）。教齡較短往往意味著較為年輕或者職稱和事業(yè)等方面還有待進(jìn)一步發(fā)展。對(duì)于教齡較短的中青年教師來說，可能他們面臨著更多的諸如職稱晉升、事業(yè)發(fā)展等任務(wù)，STEM可能會(huì)對(duì)他們的發(fā)展起到較大的影響。而對(duì)于教齡在20年以上的教師，很多都在事業(yè)發(fā)展方面趨于穩(wěn)定，因此，在績效感知方面教齡較短的教師比教齡相對(duì)較長的教師來說可能要大。他們在STEM主觀規(guī)范方面，10年以下的教師顯著大于10到20年和20年以上的教師（p=0.025）。而在其他變量方面則無顯著差異。學(xué)校將STEM教育可能更多寄希望于相對(duì)年輕的教師，因此教齡較短的教師往往主觀規(guī)范感知要更強(qiáng)烈一些。

表9 組統(tǒng)計(jì)量

表10 獨(dú)立樣本檢驗(yàn)

五、對(duì)策探討

1.促進(jìn)教師對(duì)STEM教育了解和認(rèn)識(shí)

通過本次調(diào)研，我們可以發(fā)現(xiàn)教師還缺乏對(duì)STEM教育的認(rèn)識(shí)和了解。目前在很多學(xué)校，STEM教育還處于第二課堂，很多時(shí)候都是由相關(guān)的學(xué)科教師自主探索進(jìn)行STEM教育。對(duì)于STEM教育的深入了解和認(rèn)識(shí)主要通過自學(xué)完成，教師通過網(wǎng)絡(luò)搜索、文獻(xiàn)閱讀等方式加深對(duì)STEM教育的了解和認(rèn)識(shí)，還缺乏系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)。可以邀請相關(guān)專家對(duì)教師展開專門的培訓(xùn)，內(nèi)容包括STEM教育的內(nèi)容、方法、目標(biāo)以及案例等。也可派教師外出參加專門的培訓(xùn)和研討。鼓勵(lì)教師積極嘗試和探索STEM教育。鼓勵(lì)教師自主進(jìn)行STEM教育。這樣可以不斷加深教師對(duì)STEM教育的了解和認(rèn)識(shí)，也可以不斷提升教師STEM教育的自我效能感。

2.制定相關(guān)的政策

目前，完善相關(guān)的STEM教育政策對(duì)于STEM教育的推進(jìn)具有重要的意義。STEM教育政策包括相關(guān)的工作認(rèn)定機(jī)制、在教師職稱晉升以及評(píng)優(yōu)評(píng)獎(jiǎng)等方面的政策。由于STEM教育的特點(diǎn)，可能教師需要花費(fèi)較多的時(shí)間和精力才能完成STEM教育，達(dá)到STEM教育的目標(biāo)，因此，應(yīng)對(duì)教師STEM教育的工作量進(jìn)行科學(xué)認(rèn)定，同時(shí)在STEM相關(guān)學(xué)科的對(duì)教師職稱晉升、評(píng)優(yōu)評(píng)獎(jiǎng)時(shí)給予相應(yīng)的傾斜。這可以很大程度上增強(qiáng)教師在STEM教育方面的投入。

3.大幅改善促成條件

目前條件的缺乏是教師進(jìn)行STEM教育的重要障礙之一。STEM教育需要一定的條件，例如實(shí)驗(yàn)條件或?qū)嵺`條件，沒有這些條件，STEM教育將難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)。從中央到地方再到學(xué)校，可以制定STEM教育的中長期發(fā)展規(guī)劃，并安排專項(xiàng)資金，為教師提供良好的STEM教育條件。可以和社會(huì)企業(yè)等展開合作，為學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供良好的空間。另外，盡一切努力改善STEM教育的師資力量。可以采取遠(yuǎn)程培訓(xùn)的方式提升STEM師資水平。遠(yuǎn)程培訓(xùn)的方式也適合在職人員的培訓(xùn)，可以培訓(xùn)大量的STEM教育人員，這對(duì)緩解我國目前STEM教師的缺乏有著很大的作用。

4.考慮人口學(xué)變量的影響

經(jīng)過檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，性別、學(xué)科以及教齡對(duì)教師STEM教育具有一定的影響，因此可以考慮制定相應(yīng)的政策，以更有效地推動(dòng)STEM教育的發(fā)展。第一，教師在行為意向、行為態(tài)度、情緒和績效感知幾個(gè)方面性別維度存在顯著差異（P＜0.05），并且均是男性顯著大于女性，因此，注重女性教師的參與和引導(dǎo)具有重要的意義。在制定相關(guān)STEM政策時(shí)，可以向女性教師做一定的傾斜。第二，在學(xué)科維度，有很多變量也存在差異。行為意向和行為態(tài)度方面理科和工科教師顯著大于文科?？梢詢?yōu)先在工科和理科中發(fā)展STEM教師，例如先期資金可以先往工科和理科傾斜，由此帶動(dòng)STEM教育的全面發(fā)展，而同時(shí)加大在文科中對(duì)STEM教育的宣傳。知覺行為控制方面文科教師顯著大于理科和工科教師。由于理科和工科STEM教育可能要具備一定的實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`條件，因此，可以加大對(duì)理科和工科STEM教育的投入?？冃Ц兄矫婀た平處燂@著大于理科和文科教師?？梢约哟髮?duì)理科和文科STEM教育的宣傳力度，保持工科、理科等STEM教育同步發(fā)展。 第三，教齡較短教師在主觀規(guī)范和績效感知方面要大于教齡較長教師。因此，在制定相關(guān)政策時(shí)，可以重點(diǎn)關(guān)注一下中青年教師。他們接受新事物的能力更快，信息技術(shù)能力更強(qiáng)，事業(yè)發(fā)展心強(qiáng)烈，可以在職稱評(píng)定、評(píng)優(yōu)評(píng)獎(jiǎng)方面更有針對(duì)性。

[1]National research council(NRC).A framework for k-12 science education:practices,cross cutting concepts,and core ideas.Washington,DC:the national academies press,2012:11-12.

[2][8]中國教育研究院.中國STEM教育白皮書[R].2017.6.

[3]中國江蘇網(wǎng).269所中小學(xué)、幼兒園躋身江蘇STEM試點(diǎn)學(xué)校[OL].http://www.eol.cn/jiangsu/jiangsunews/201709/t20170927_1557284.shtml,2017-9-27.

[4]鄧?yán)?我國高師綜合科學(xué)教育專業(yè)課程設(shè)置框架的建構(gòu)研究[D].重慶:西南大學(xué),2011.

[5]董藍(lán)蔓.中國的 STEM 教育面臨三大瓶頸[N].文匯報(bào),2015-07-17(006).

[6]趙興龍.STEM教育的五大爭議及回應(yīng)[J].中國電化教育,2016(10):62-65.

[7]董澤華.試論我國中小學(xué)實(shí)施STEM課程的困境與對(duì)策[J].全球教育展望,2016,45(12):36-42.