國(guó)外STEM教師專業(yè)發(fā)展路徑研究：進(jìn)展與啟示

王文珠，何齊宗

（江西師范大學(xué)教育學(xué)院，江西 南昌 330022）

隨著以創(chuàng)新為核心的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，STEM教育成為全世界教育領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。同時(shí)伴隨著STEM教育研究的開(kāi)展，使得能夠滿足高需求、高質(zhì)量人才培養(yǎng)的STEM教師逐漸成為眾多學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。近年來(lái)，國(guó)外學(xué)者對(duì)STEM教師的研究取得不少有價(jià)值的成果，其中關(guān)于STEM教師專業(yè)發(fā)展路徑的研究也取得了建設(shè)性的成果。本文在分析國(guó)外STEM教師專業(yè)發(fā)展研究的緣起，梳理研究取得的進(jìn)展的基礎(chǔ)上，總結(jié)國(guó)外STEM教師專業(yè)發(fā)展路徑研究經(jīng)驗(yàn)，以期為我國(guó)STEM教師專業(yè)發(fā)展提供參考和借鑒。

一、STEM教師專業(yè)發(fā)展研究的緣起

科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)及日益激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，使得世界各國(guó)紛紛尋求創(chuàng)新人才培養(yǎng)方案，以謀求在激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中居于領(lǐng)先地位。在這種環(huán)境下，具有創(chuàng)新特質(zhì)的STEM教育應(yīng)運(yùn)而生。隨著STEM教育的開(kāi)展，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)大量的STEM人才，必須依靠STEM教師來(lái)開(kāi)展STEM教育。因此，高質(zhì)量的STEM教師專業(yè)發(fā)展對(duì)STEM人才培養(yǎng)具有不可或缺的作用，STEM教師專業(yè)發(fā)展研究的興起與STEM教育有著密切的關(guān)系。

（一）STEM教育的特殊性

所謂“STEM”，即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四個(gè)英文首字母的縮寫。STEM教育在世界范圍內(nèi)尚且沒(méi)有一個(gè)確切的定義，大致存在兩種看法。一種認(rèn)為STEM教育是一門進(jìn)行整合學(xué)習(xí)的獨(dú)立課程，另一種認(rèn)為STEM教育是一種整合STEM四個(gè)內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)的方法[1]。從這兩種定義可以看出，普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為STEM教育代表了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四個(gè)領(lǐng)域內(nèi)容的整合[2]。STEM教育這種帶有整合的特殊性，要求進(jìn)行STEM教育的教師也應(yīng)該具備這種整合的能力。如何培養(yǎng)STEM教師具有這種整合學(xué)科的能力，成為STEM教師專業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容。

（二）STEM人才培養(yǎng)的需求

從STEM教育開(kāi)始實(shí)施一直發(fā)展到現(xiàn)在，STEM人才培養(yǎng)一直處于低供給的狀態(tài)。美國(guó)是最早開(kāi)始實(shí)施STEM教育的國(guó)家，但是根據(jù)2011年美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)關(guān)于美國(guó)STEM教育的最新報(bào)告，大約有75%的學(xué)生在結(jié)束八年級(jí)的課程時(shí)，仍然不精通數(shù)學(xué)……美國(guó)學(xué)生在數(shù)學(xué)和科學(xué)方面的平均成績(jī)低于美國(guó)在全球市場(chǎng)上與之競(jìng)爭(zhēng)的其他國(guó)家的學(xué)生。更重要的是，絕大多數(shù)的學(xué)生在完成學(xué)業(yè)后并不會(huì)選擇在STEM領(lǐng)域工作[3]。這種STEM人才培養(yǎng)供給不足的狀態(tài)，不是美國(guó)獨(dú)有的現(xiàn)象，在歐洲其他國(guó)家中也存在。根據(jù)歐盟技能全景(The EU Skills Panorama)提供的數(shù)據(jù)，歐洲就業(yè)市場(chǎng)對(duì)STEM勞動(dòng)力的需求大大增加，但是STEM專業(yè)學(xué)生的高入學(xué)要求和高輟學(xué)率，使得學(xué)生選擇STEM專業(yè)的人數(shù)逐年下降，無(wú)法滿足市場(chǎng)對(duì)人才培養(yǎng)的需求[4]。只有高質(zhì)量的STEM教師才能滿足培養(yǎng)大量STEM勞動(dòng)力的需求，培養(yǎng)出高質(zhì)量的STEM人才。由此可見(jiàn)，促進(jìn)STEM教師專業(yè)發(fā)展，對(duì)于培養(yǎng)STEM人才和吸引學(xué)生留在STEM領(lǐng)域是如此重要。

（三）STEM師資短缺

盡管STEM教育對(duì)于STEM教師的需求如此強(qiáng)烈，但是研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的STEM教師隊(duì)伍，無(wú)論從數(shù)量上還是質(zhì)量上都無(wú)法滿足STEM人才培養(yǎng)的需求。一方面是STEM教師的專業(yè)發(fā)展得不到有效的支持，STEM教師缺乏相關(guān)的專業(yè)知識(shí)背景和持續(xù)的專業(yè)培養(yǎng)，導(dǎo)致STEM教師質(zhì)量低。另一方面STEM教師的工資與其他STEM領(lǐng)域的工資相比較低，無(wú)法留住優(yōu)秀的STEM教師，這使得STEM教師從質(zhì)量和數(shù)量上都無(wú)法滿足STEM人才培養(yǎng)的需求。因此促進(jìn)和支持STEM教師專業(yè)發(fā)展，吸引更多的STEM教師留在教育領(lǐng)域，是實(shí)施STEM教育的重要支柱。

此外，STEM教師專業(yè)發(fā)展研究的興起，與政府對(duì)STEM教育的重視與支持密不可分。例如美國(guó)為了培養(yǎng)大量的STEM人才，要求組建一支優(yōu)秀的STEM教師隊(duì)伍，為STEM教師提供資金和技術(shù)上的幫助，以支持STEM教師專業(yè)發(fā)展[5]。政府政策的推動(dòng)吸引了更多的學(xué)者對(duì)STEM教師專業(yè)發(fā)展領(lǐng)域的關(guān)注，使得STEM教師專業(yè)發(fā)展研究逐漸成為教育領(lǐng)域的熱點(diǎn)論題。同時(shí)，STEM教師自身的專業(yè)發(fā)展需求，也是促使STEM教師專業(yè)發(fā)展引起更多學(xué)者關(guān)注的原因之一。

二、國(guó)外STEM教師專業(yè)發(fā)展路徑研究概況

（一）研究的概況

基于ERIC外文檢索網(wǎng)站，以“STEM Teacher”為檢索詞，分別以“Teacher education”和“Professional Development”為限定詞，對(duì)2009—2018年STEM教師專業(yè)發(fā)展研究的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，獲得有效文獻(xiàn)共計(jì)52篇?？偟膩?lái)看，近10年來(lái)有關(guān)STEM教師專業(yè)發(fā)展研究的文獻(xiàn)數(shù)量總體上呈上升趨勢(shì)，論文發(fā)表數(shù)量主要集中在2014—2017年，共計(jì)38篇，占總文獻(xiàn)數(shù)量的73.08%。這說(shuō)明研究者們對(duì)STEM教師專業(yè)發(fā)展的關(guān)注度越來(lái)越高，STEM教師專業(yè)發(fā)展逐漸成為教育領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。同時(shí)還可以發(fā)現(xiàn)，研究者們使用的研究方法趨向于多元化，更加注重研究方法的全面性，尤其重視以定量研究和定性研究相結(jié)合的混合研究方法的使用。

綜觀整個(gè)研究過(guò)程可以發(fā)現(xiàn)，STEM教師專業(yè)發(fā)展研究是一個(gè)比較新興的研究領(lǐng)域，國(guó)外學(xué)者對(duì)于研究方法的使用更注重多元化，趨向于實(shí)證研究。目前國(guó)外學(xué)者對(duì)STEM教師專業(yè)發(fā)展的關(guān)注點(diǎn)主要聚焦在STEM教師專業(yè)發(fā)展路徑上，具體包括開(kāi)展STEM教師教育項(xiàng)目、促進(jìn)STEM教師專業(yè)學(xué)習(xí)、推動(dòng)STEM教師合作、激勵(lì)STEM教師反思以及提高STEM教師教學(xué)效能感等方面。

（二）研究的主題

1.開(kāi)展STEM教師教育項(xiàng)目

教師教育是促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展的主要途徑[6]，通過(guò)開(kāi)展多樣化的STEM教師教育項(xiàng)目，可以從不同的角度促進(jìn)STEM教師的專業(yè)發(fā)展。國(guó)外在通過(guò)開(kāi)展STEM教師教育項(xiàng)目促進(jìn)STEM教師專業(yè)發(fā)展方面，積累了不少有價(jià)值的成果。具體情況見(jiàn)表1。

上述所列STEM教師教育項(xiàng)目大致反映了國(guó)外STEM教師教育項(xiàng)目實(shí)施的現(xiàn)狀，主要以培養(yǎng)數(shù)學(xué)和科學(xué)教師為主，但也有項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)對(duì)工程的重視，將工程融入數(shù)學(xué)和科學(xué)教師教育項(xiàng)目中。既包含了對(duì)職前STEM教師專業(yè)發(fā)展的培養(yǎng)，也包括了對(duì)在職STEM教師專業(yè)發(fā)展的培養(yǎng)。這些項(xiàng)目主要以培養(yǎng)大量高質(zhì)量的STEM教師為主，以應(yīng)對(duì)STEM教師短缺及STEM教師素質(zhì)不高的現(xiàn)狀。對(duì)于培養(yǎng)更多的或者高質(zhì)量的STEM教師，這些項(xiàng)目都能為STEM教師的專業(yè)發(fā)展提出可操作的方案。

2.促進(jìn)STEM教師學(xué)習(xí)

隨著教師教育的變革，教師學(xué)習(xí)被認(rèn)為是一條促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展的重要途徑。它使得我們對(duì)教師發(fā)展的概念產(chǎn)生了重大的轉(zhuǎn)變：一個(gè)是“終身學(xué)習(xí)”一詞取代了原來(lái)的“專業(yè)發(fā)展”；另一個(gè)是由原來(lái)關(guān)注教師個(gè)人技能的發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)注教師參與共同體的實(shí)踐學(xué)習(xí)。[11]教師學(xué)習(xí)是教師作為學(xué)習(xí)者主動(dòng)的、以自我為導(dǎo)向的自發(fā)行為[12]。齊達(dá)南達(dá)（Chitanana）研究了教師通過(guò)學(xué)習(xí)在線專業(yè)發(fā)展課程——國(guó)際教育資源網(wǎng)—科學(xué)、技術(shù)和數(shù)學(xué)（International Education And Resource Network—STM，簡(jiǎn)稱iEARN—STM）對(duì)STEM教師專業(yè)發(fā)展的影響。研究表明，教師作為學(xué)習(xí)者參與設(shè)計(jì)真實(shí)的任務(wù)，構(gòu)建其反思的環(huán)境并進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)是促進(jìn)教師學(xué)習(xí)的有效方式。iEARN—STM在線專業(yè)發(fā)展課程能夠創(chuàng)建一個(gè)學(xué)習(xí)共同體，使得參與的教師可以在其中相互協(xié)作和學(xué)習(xí)，分享彼此的經(jīng)驗(yàn)的知識(shí)，從而促進(jìn)教師的專業(yè)發(fā)展[13]。沃爾茲（Walz）和斯洛文斯基（Slowinski）等人認(rèn)為讓教師參與到國(guó)際交流學(xué)習(xí)中，可以促進(jìn)STEM教師的專業(yè)發(fā)展。他們對(duì)高?？稍偕茉吹慕逃ぷ髡邊⑴c國(guó)際交流學(xué)習(xí)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)通過(guò)國(guó)際學(xué)習(xí)的方式可以增加STEM教育工作者的知識(shí)和技能，開(kāi)拓他們研究問(wèn)題的國(guó)際視野[14]。在很多情況下，教師學(xué)習(xí)可能會(huì)受到各種各樣的外部條件的限制，為教師提供便利的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，是有效促進(jìn)教師學(xué)習(xí)和專業(yè)發(fā)展的最佳方案。

表1 STEM教師教育項(xiàng)目研究成果一覽表

3.推動(dòng)STEM教師合作

教師合作往往與教師學(xué)習(xí)聯(lián)系在一起，最普遍的是教師之間組成一個(gè)學(xué)習(xí)小組——專業(yè)學(xué)習(xí)共同體。教師在這個(gè)共同體中通過(guò)合作來(lái)實(shí)現(xiàn)他們共同的目標(biāo)，每個(gè)參與者通過(guò)共享個(gè)人資源和經(jīng)驗(yàn)、參與批判性的對(duì)話，從而促進(jìn)自身的專業(yè)發(fā)展[15]。海默斯（Hamos）和伯根（Bergin）等人認(rèn)為，傳統(tǒng)的課堂模式割裂了教師之間的聯(lián)系，教師之間從來(lái)不交流怎么教學(xué)生，這使得教師處于一種孤立封閉的狀態(tài)。他們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，專業(yè)學(xué)習(xí)共同體可以有效解決STEM領(lǐng)域教師專業(yè)發(fā)展中潛在的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)孤立的現(xiàn)象。專業(yè)學(xué)習(xí)共同體使得教師相互合作，通過(guò)集體的努力，找到改進(jìn)其教學(xué)工作的辦法，并且塑造一種相互支持的文化[16]。教師群體之間的合作可以通過(guò)分享經(jīng)驗(yàn)和資源的方式促進(jìn)彼此的專業(yè)發(fā)展，教師與相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的研究人員的合作則是以教師和研究人員互相作為學(xué)習(xí)者的身份，通過(guò)參與彼此的研究或教學(xué)來(lái)促進(jìn)專業(yè)發(fā)展。特別是在STEM領(lǐng)域，能夠有效彌補(bǔ)教師專業(yè)發(fā)展的不足。坦布里奇（Tapprich）和格蘭加奈特（Grandgenett）等人探究了一個(gè)教師和研究人員共同合作的項(xiàng)目，教師和研究人員一起進(jìn)行真正的研究。通過(guò)這樣的合作方式，教師在加深對(duì)科學(xué)探究理解的同時(shí)也獲得了相關(guān)的STEM經(jīng)驗(yàn)，這能有效幫助教師提高在課堂教學(xué)中實(shí)施STEM經(jīng)驗(yàn)的能力[17]。

4.激勵(lì)STEM教師反思

近年來(lái)，反思性實(shí)踐在教師教育領(lǐng)域越來(lái)越受到重視，并逐漸發(fā)展成為一種教師教育模式。反思性思維最早源于杜威《我們?cè)鯓铀季S》一書，反思性思維的作用就是把一種經(jīng)歷了模糊、懷疑、沖突、某種干擾的情況，轉(zhuǎn)變成一種清晰、連貫、穩(wěn)定、和諧的情況。教師通過(guò)反思可以發(fā)現(xiàn)教學(xué)工作中存在的問(wèn)題，進(jìn)而改善自己的教學(xué)工作，促進(jìn)專業(yè)發(fā)展。有學(xué)者認(rèn)為，教師反思是促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展的有效途徑。如布萊克利（Blackley）和謝菲爾德（Sheffield）等人探究了反思實(shí)踐對(duì)STEM教育者專業(yè)發(fā)展的重要作用。首先，幫助他們確定作為STEM教育者的個(gè)人身份和專業(yè)身份，增強(qiáng)自信心。其次，STEM教育者通過(guò)反思使得他們先前的信念和經(jīng)驗(yàn)不斷受到挑戰(zhàn)的同時(shí)，提高了他們的STEM知識(shí)和技能[18]。有研究者通過(guò)認(rèn)識(shí)到教師反思的重要性，提出教師反思的可行性方案。如克萊尼（Glennie）和察理斯（Charles）等人提出教師日志是一種幫助教師實(shí)時(shí)收集課堂實(shí)踐數(shù)據(jù)的有效方法，它能夠?yàn)榻處熖峁┮环N記錄和參考及對(duì)學(xué)生產(chǎn)生影響的工具。教師利用日志數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)踐進(jìn)行反思，可以確定其優(yōu)勢(shì)和不足的地方，幫助教師促進(jìn)專業(yè)發(fā)展[19]。馬赫（Maher）和帕洛斯（Palius）等人則認(rèn)為視頻工具可以幫助教師更好地關(guān)注課堂實(shí)踐，因?yàn)樗軌騻鬟_(dá)課堂實(shí)踐的復(fù)雜性，使得教師更加專注于教學(xué)和學(xué)習(xí)，獲得專業(yè)發(fā)展的機(jī)會(huì)[20]。

三、國(guó)外STEM教師專業(yè)發(fā)展研究對(duì)我國(guó)的啟示

我們國(guó)家也非常重視STEM教育及STEM教師專業(yè)發(fā)展問(wèn)題，特別是在2017年召開(kāi)了首屆中國(guó)STEM教育發(fā)展大會(huì)，會(huì)議首次涉及了有關(guān)STEM教師專業(yè)發(fā)展的問(wèn)題。2018年又在深圳召開(kāi)了第二屆中國(guó)STEM教育發(fā)展大會(huì)，并發(fā)布了《STEM教師能力等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》文件。盡管我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始了STEM教師專業(yè)發(fā)展相關(guān)問(wèn)題的研究，但是與其他國(guó)家相比，我國(guó)晚了近20年的時(shí)間。為了能夠幫助我國(guó)STEM教師專業(yè)發(fā)展在短時(shí)間內(nèi)走上正軌，有必要借鑒國(guó)外STEM教師專業(yè)發(fā)展的豐富經(jīng)驗(yàn)。因此，通過(guò)對(duì)近10年來(lái)國(guó)外STEM教師專業(yè)發(fā)展研究的分析發(fā)現(xiàn)，可以從以下幾個(gè)方面促進(jìn)我國(guó)STEM教師專業(yè)發(fā)展。

第一，開(kāi)展豐富的STEM教師教育項(xiàng)目。首先，要從政府層面開(kāi)展STEM教師教育項(xiàng)目，發(fā)揮好政府的帶頭引領(lǐng)作用，為STEM教師專業(yè)發(fā)展提供資金和政策上的支持。比如美國(guó)在《聯(lián)邦科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育：五年戰(zhàn)略規(guī)劃》和《STEM2026：STEM教育創(chuàng)新愿景》等報(bào)告中多次提出要發(fā)揮好聯(lián)邦政府的牽頭作用，因?yàn)檎陂_(kāi)展STEM教師教育項(xiàng)目中具有強(qiáng)有力的凝聚力和協(xié)調(diào)作用。其次，可以鼓勵(lì)私人培訓(xùn)結(jié)構(gòu)、企業(yè)等和學(xué)校合作共同開(kāi)展不同類型的STEM教師教育項(xiàng)目，為STEM教師專業(yè)發(fā)展提供有力的資金支持。STEM教師專業(yè)發(fā)展是一個(gè)長(zhǎng)期持續(xù)的過(guò)程，因此應(yīng)該同時(shí)兼顧職前和在職STEM教師培養(yǎng)，為STEM教師專業(yè)發(fā)展提供持續(xù)的支持。

第二，促進(jìn)形式多樣的STEM教師學(xué)習(xí)。STEM教師學(xué)習(xí)是促進(jìn)STEM教師專業(yè)發(fā)展有效途徑，但是現(xiàn)實(shí)中STEM教師學(xué)習(xí)會(huì)受到各種外部條件的制約。我們可以通過(guò)為STEM教師提供不同形式的學(xué)習(xí)方式，幫助STEM教師克服學(xué)習(xí)的障礙。比如，可以為STEM教師提供在線學(xué)習(xí)課程，通過(guò)遠(yuǎn)程的方式幫助教師克服地域交通條件的限制，使得偏遠(yuǎn)地區(qū)的教師也能及時(shí)獲得STEM專業(yè)發(fā)展的機(jī)會(huì)。此外，可以以學(xué)校為單位聘請(qǐng)STEM領(lǐng)域的專家，以校本培訓(xùn)的形式組織教師學(xué)習(xí)。

第三，推動(dòng)多元化的STEM教師合作。專業(yè)學(xué)習(xí)共同體是一種促進(jìn)教師合作的主要方式，我們可以聯(lián)合STEM領(lǐng)域權(quán)威的專家、優(yōu)秀的STEM教師共同創(chuàng)建一個(gè)STEM教師專業(yè)共同體，促進(jìn)STEM教師的合作。中學(xué)和大學(xué)之間的合作也是一種有效促進(jìn)STEM教師專業(yè)發(fā)展的形式，STEM教師可以向STEM教育工作者學(xué)習(xí)STEM知識(shí)和技能，促進(jìn)STEM專業(yè)發(fā)展。STEM教師和STEM專業(yè)人員合作參與科學(xué)研究，為STEM教師提供真實(shí)的STEM研究經(jīng)驗(yàn)，也是促進(jìn)STEM教師專業(yè)發(fā)展的一種形式。

第四，激勵(lì)多樣化的STEM教師反思。教師反思性實(shí)踐被認(rèn)為是促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展的重要途徑，許多國(guó)家將其作為一種模式應(yīng)用到教師專業(yè)發(fā)展中。反思性實(shí)踐可以幫助教師發(fā)現(xiàn)自身專業(yè)知識(shí)、技能和教學(xué)工作中存在的問(wèn)題，及時(shí)改進(jìn)教學(xué)工作，提升專業(yè)知識(shí)和能力，有效促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展。我們可以通過(guò)教師反思日志和錄制課堂視頻的形式鼓勵(lì)STEM教師進(jìn)行反思，還可以教師之間互相觀摩學(xué)習(xí)的形式，通過(guò)同伴反饋的形式激勵(lì)STEM教師反思。學(xué)生是教師課堂教學(xué)最直觀的感受者，因此可以通過(guò)學(xué)生評(píng)價(jià)反饋的形式推動(dòng)STEM教師進(jìn)行反思?！?/p>