數(shù)字時代STEAM教師專業(yè)發(fā)展策略研究

張一鳴 白 欣 夏煥春 向金

（1.首都師范大學 a.教育學院；b.初等教育學院，北京 100037； 2.北京一零一中學，北京 100091； 3 西安交通大學附屬小學，陜西 西安 710048）

STEAM教育是集科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Art）和數(shù)學（Mathematics）于一體的跨學科教育，旨在培養(yǎng)學生基于項目設計解決真實問題的能力。近年來，STEAM教育在我國備受關注，得到迅速普及和發(fā)展，教育界對于STEAM教育的研究和應用日漸深入。STEAM教育的高質量發(fā)展和成熟也就使得專門從事STEAM教育的教師專業(yè)發(fā)展問題受到越來越多的關注。在如今的數(shù)字時代，作為“數(shù)字原住民”的青少年兒童，在數(shù)字化相關的知識儲備、個人能力與生活經(jīng)驗等方面比成年人更具優(yōu)勢。在這樣的時代背景下，教師的權威性面臨新的挑戰(zhàn)。教師會收到學生來自課本之外的各種問題，也需要能夠從學生的角度觀察和理解世界。數(shù)字時代教師只有不斷提升自己的能力和素質以適應和促進學生的發(fā)展，才能更好地培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，落實立德樹人根本任務。

一、數(shù)字時代STEAM教師專業(yè)發(fā)展的必要性

（一）數(shù)字時代為數(shù)字反哺提供必要條件

隨著互聯(lián)網(wǎng)和新媒體技術的快速發(fā)展，作為“數(shù)字移民”的中老年人和“數(shù)字原住民”的青少年之間逐漸出現(xiàn)一道“數(shù)字鴻溝”，代表著兩個群體在數(shù)字設備接入、使用技能、知識素養(yǎng)等方面存在差距。在這一背景下，“數(shù)字反哺”的概念應運而生?！胺床浮币辉~出自晉代成公綏《初學記·鳥賦》中的“雛既壯而能飛兮，乃銜食而反哺”一句，意為雛鳥長大后，銜食喂母鳥。數(shù)字反哺也即年輕一代在數(shù)字技術和新媒體使用上對年長一代的反哺[1]?，F(xiàn)如今，教育領域的知識體系在不斷擴大，需要具有快速適應能力的新興力量來接納這些迅猛的變化。數(shù)字技術為青少年兒童的學習提供了強有力的技術支撐，他們往往能夠快速地接受新興科技，在許多知識和技能方面都會比家長和教師學得更快、更多。數(shù)字時代，教師已然不再是知識的唯一來源，學生開始“反哺”教師，晚輩開始“反哺”長輩。這種時代的趨勢給教師的傳統(tǒng)權威帶來巨大挑戰(zhàn)，教師的職業(yè)角色亟待變革與重塑。

數(shù)字化的學習背景為新生代開辟了廣闊的學習空間和學習資源。以大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術為專業(yè)基礎，依托著各類智能設備和網(wǎng)絡平臺，正在產生豐富且多樣化地幫助學生學習、承載更多知識的信息化學習平臺，如數(shù)字教材、空中課堂、網(wǎng)絡學習云平臺等，能夠滿足學生隨時隨地學習個性化知識的需求。學生的學習環(huán)境和學習方式是多種多樣的，如多領域的信息資源、多媒體的知識呈現(xiàn)方式、簡單易學的操作等都為學生的自主學習提供了便利。此外，海量的數(shù)字化學習資源每天都在不斷更新，各個領域的專業(yè)人士都可以通過互聯(lián)網(wǎng)分享各類優(yōu)質內容，各種軟件提供的社交平臺能夠為學生匹配虛擬教師與合作對象，學生能夠組建線上的學習小組，使學習更顯開放性和互動性。學生可以通過自主選擇的方式查找自己感興趣的學習資源，并對相關內容進行深入研究。

（二）數(shù)字時代變革與重塑教師角色

置身于以技術為支撐的數(shù)字時代，教師作為知識傳遞者、課程執(zhí)行者、學習監(jiān)管者的傳統(tǒng)角色正在受到空前挑戰(zhàn)[2]。教師如今面對的學生，是大數(shù)據(jù)迅速發(fā)展背景下具有豐富學習渠道、多樣知識儲備的新生代，在數(shù)字化驅動的大背景和無形的壓力下，教師角色必然發(fā)生轉變。對于學校而言，信息化與網(wǎng)絡平臺的全方位普及使得校內與校外的界限日益模糊，不再僅僅局限于單純的師生關系與生生關系，校內外師生、教師與家長、教師與社會的聯(lián)系可以跨越時間與空間，彼此之間的聯(lián)系更加緊密。隨著師生關系的多元化發(fā)展，教師在面對知識儲備更加豐富的學生時，師生關系變得更像相互促進和共同對話的伙伴關系，而非傳統(tǒng)的主動教授與被動接受的權威型師生關系。

近年來，學習科學的研究為科學學習提出一些原則：包括教師要從學生已有概念開始教學活動，關注前科學概念（日常概念）；學生的理解既需要事實知識又需要概念框架，應圍繞核心概念組織教學；學生需要知道“科學”意味著什么，需要參與探究實踐活動；元認知方法使學生能夠自我監(jiān)控[3]。對全球科學教育而言，這些原則是實現(xiàn)以科學素養(yǎng)為目標的理科教學實踐的重要指導?？梢钥闯?，這些原則的核心都在于以學生的學習為中心。

教師角色逐漸由單純的課堂知識傳遞者轉變?yōu)檎n程研發(fā)者與學生自主學習的引領者，也是學生構建知識與框架的輔助者和促進者，課堂不再是“一言堂”，而是需要教師創(chuàng)設一個師生互動的教學環(huán)境。因此，數(shù)字時代教師需要主動重塑自身作為教育者的角色，當教師角色得以改變時，學生的角色也會相應發(fā)生轉變，學生才能成為課堂中知識與信息加工的主體，真正實現(xiàn)新課改所要求的從“教育者為中心”轉向“學習者為中心”，踐行“主導—主體相結合”的教學。教師和學生、新教師和老教師、不同學科的教師之間才能形成一種共生發(fā)展的學習共同體。

二、數(shù)字時代STEAM教師專業(yè)發(fā)展的典型案例

國內外關于STEM教師、STEAM教師、創(chuàng)客教師的專業(yè)發(fā)展問題近年來有許多研究（STEAM教師與STEM教師、創(chuàng)客教師等不同稱謂所指代的教師群體在現(xiàn)實中具有重合性，本文不作區(qū)分），主要圍繞STEAM教師所需要的能力和素養(yǎng)、STEAM教師培訓的現(xiàn)狀和問題以及比較分析主要發(fā)達國家和地區(qū)在STEAM教師培訓方面的探索和實踐[4]。世界各國都存在STEAM教師短缺的問題，我國的STEAM教師短缺問題較為嚴重。對我國7省抽樣調查結果顯示，農村小學STEAM教師的缺口比例為37.3%，城市小學的比例為14.5%，80.5%的STEAM教師沒有理科背景，大多數(shù)STEAM教師從事科學、綜合實踐活動、藝術等學科的教學工作不足5年，表明STEAM教師存在流動性大、穩(wěn)定性缺乏等問題[5]。《中國STEM教育白皮書》指出，缺乏國家級教師培訓項目的示范引領是我國STEM教育面臨的重要問題[6]。2018年，中國教育科學研究院STEM教育研究中心發(fā)布《STEM教師能力等級標準（試行）》，從5個維度構建出STEM教師能力指標體系，為STEM教師培訓工作的開展提供了重要依據(jù)[7]。

在此背景下，許多區(qū)域和中小學校積極引入先進理念，創(chuàng)新STEAM教師培訓形式，有效提升了教師STEAM教育能力。例如，北京市海淀區(qū)教師進修學校探索跨學科的教研機制，嘗試研發(fā)基于項目的STEM教學案例，提升教師跨學科整合教學的能力，開展了STEM教育教師能力提升的專項研修，吸納、整合或改進學校教師已有的STEM課程教學案例，通過體驗式研修促進教師專業(yè)發(fā)展[8]。本課題組對眾多優(yōu)質中小學校走訪調研發(fā)現(xiàn)，S小學和B中學在教師培訓方面的實踐案例最具典型性和代表性，培訓項目能夠深度融合理論與實踐，巧妙運用數(shù)字反哺促進STEAM教師專業(yè)發(fā)展，這些理念和經(jīng)驗對于其他區(qū)域和學校開展STEAM教師培訓項目非常具有借鑒價值。

（一）S小學案例

在S小學的機器人課堂中，教課的不是教師，而是一群小學生?，F(xiàn)在，學生給教師講課在S小學的課堂上已經(jīng)成為常規(guī)。課堂的設計者起初是由于讀到物理學家費曼的文章，對費曼學習法產生了興趣，所以在課堂上發(fā)起了“把自己學到的講給他人聽”的行動。這樣的課堂產生了意想不到的效果，學生在思維的廣度和深度上明顯優(yōu)于沒有實施該行動的班級。

數(shù)字反哺的優(yōu)勢不僅在于知識的傳遞更加新鮮、更加貼緊時代，而且還有利于教師自身的專業(yè)化成長。為了凸顯數(shù)字反哺的獨特性和對教師的激勵性，S小學在STEAM師資培訓中大膽采用了這種“學生教老師”的模式，特別是第二屆中國創(chuàng)客教育論壇暨STEAM教育應用提升培訓會議期間，全國各地的STEAM教師參加了多達10余場的STEAM工作坊，均是由學生主講、教師擔任助教，這種模式下教師感覺既新奇又不敢怠慢，生怕自己在學生面前露丑。

經(jīng)過問卷及走訪發(fā)現(xiàn)：83%的教師認為這種翻轉課堂模式可以激發(fā)自己學習的動力，參與活動的主動性和積極性要高于普通教師的授課模式。究其原因，受訪者都認為學生授課模式有利于教師出于職業(yè)操守的原因而保持精力集中，即便起初自己可能對該問題或者內容并不感興趣；對于同樣內容的培訓，如果換作普通教師進行授課，91%的教師選擇會根據(jù)其授課水平和內容是否有興趣進行學習，不會強制自己的精神高度集中。從這一點上來說，數(shù)字反哺對STEAM教師的培訓產生了深遠影響。

除在師資培訓中關注數(shù)字反哺外，S小學也經(jīng)常將數(shù)字反哺引入到公開課教學中，在STEAM全校教學研討會上，每個小組的同學都會邀請一位教師參與到自己的小組合作中來，甚至扮演非常重要的角色，比如參與到方案的設計、作品的制作、成果的匯報等環(huán)節(jié)。在整個活動中，往往不是教師指導學生，更多的是學生指導教師，因為這些學生都有了較為扎實的STEAM項目式學習的技術積累和實戰(zhàn)經(jīng)驗。觀摩課上的材料不僅有為學生準備的，而且還有為聽課教師準備的。學生不但要完成自己的項目，還要請聽課的教師和自己共同完成，這種設計有利于聽課教師更深入地體驗STEAM項目的全過程和體會設計者的思路，而且也有利于學生將自己所學轉化為一種能力，即教會他人，從而對所學的知識和技能獲得更深入的理解。

這種數(shù)字反哺在課堂中的應用效果良好：第一，激發(fā)了學生的學習熱情，因為學生可以自主設計課程內容，并將所學內容教給教師；第二，也檢驗了學生的學習效果，這種檢驗不是在教師講完課之后進行的，而是伴隨著課堂同步進行；第三，還促進了STEAM教師的師資培養(yǎng)，對于教師而言，觀摩一節(jié)課不僅僅是聽課，更多的是同步學習，并且接受學生們的指導。

數(shù)字反哺在S小學機器人社團的訓練中同樣被廣泛應用。項目的先驅者往往都很大方地把經(jīng)驗傳給教師和后來的學弟、學妹，并且還經(jīng)常向教師發(fā)起挑戰(zhàn)賽。在這樣的學習環(huán)境下，S小學誕生了20多位機器人競賽世界冠軍，并且有相當多的學生后來進入了國際、國內知名大學學習相關專業(yè)，許多學生已從事相關行業(yè)，這些走出去的優(yōu)秀學生也會定期地反哺學校，他們?yōu)閷W校進行技術培訓已經(jīng)成了常態(tài)，這也成了S小學機器人社團的一個優(yōu)良傳統(tǒng)。

（二）B中學案例

B中學針對學校教師隊伍及學校的總體基本情況進行統(tǒng)籌規(guī)劃，開創(chuàng)了全新的“鏈式培養(yǎng)”方案。方案針對教師隊伍總體呈現(xiàn)出的高水平與高標準的特點，不僅可以滿足不同發(fā)展階段教師實現(xiàn)自主性和差異化的發(fā)展需求，更滿足了B中學因學校規(guī)模的擴大所導致的教師整體專業(yè)發(fā)展問題。所謂“鏈式培養(yǎng)”是將不同發(fā)展階段的教師結成一條相互關聯(lián)、實時互動的鏈索，其核心在于形成前輩哺育后輩、同輩互哺、后輩反哺前輩的校本研修氛圍，保證處于不同年齡、學科、學歷、職稱的教師都能夠在自己的經(jīng)驗起點上匹配到適合的學習與研究內容，發(fā)揮自身專長，實現(xiàn)自身的個性化發(fā)展。

基于這一機制，B中學內部組建了由處于各個發(fā)展階段的、不同類型的教師組成的專業(yè)發(fā)展共同體，保證每個教師都能在組內找到適合自己進行學習的方向與內容，并且也能通過發(fā)揮自身的專業(yè)長處去推動其他教師進行專業(yè)發(fā)展活動。另外，學校教師發(fā)展中心還專門成立了學習科學研究所，組織所有相關教師進行研究學習，將學校辦成既能培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才，又能促進教師發(fā)展的“雙基地”，讓教與學貫穿始終，師生相互學習、相互滋養(yǎng)。與此同時，針對新入職的青年教師，B中學會啟動“青藍工程”，也就是“鏈式培養(yǎng)”方案的一環(huán)，以師徒結對的形式對青年教師進行個性化培養(yǎng)與指導。學校、教學師父和徒弟簽署協(xié)議，鄭重約定旁聽課程方面的事宜。這樣的拜師結對促使優(yōu)秀老教師和高學歷新教師相互交流和獲取資源信息，使學歷和經(jīng)驗在碰撞中產生新的變化。

眾多教師從中獲益良多，例如教物理的W老師，從高校讀完博士畢業(yè)，沒有任何教學經(jīng)驗；同時，作為非師范專業(yè)畢業(yè)生，在教育教學方面也缺乏教育理論知識。于是，學校安排了兩位教學師父帶她，她通過跟著師父大量聽課，很快有了明顯進步。在參加新入職教師交流培訓、聽專家講座、集體備課等活動后，她逐步地適應了中學教師的角色，成功提升了教學基本功。經(jīng)過幾年的歷練，W老師已經(jīng)適應了學校的教育教學工作，不僅負責學校多項興趣小組的工作，更是作為學校STEAM項目的帶頭人，組織引領學校內的各位教師一起進行交流探討，帶領學生陸續(xù)斬獲了多個獎項，以實際行動為學校爭得了榮譽。

“鏈式培養(yǎng)”方案的實施將教師的課堂教學與教研活動有機結合，并且打破各種界限，將多種主題納入探討范圍，通過縱橫貫通的配置促進了教師間的深度交流，實現(xiàn)了處于各層次、各專業(yè)教師的交流互通。高學歷的新手教師可以將先進理念帶入學校中，對青年骨干教師和專家級教師產生啟發(fā)，而同輩教師之間相互交流與切磋，形成了彼此間的互補互助、共同發(fā)展，最終實現(xiàn)全體教師的整體性進步和發(fā)展。

三、數(shù)字時代STEAM教師專業(yè)發(fā)展策略

（一）翻轉課堂促進STEAM教師專業(yè)發(fā)展

翻轉課堂是對傳統(tǒng)課堂進行翻轉，學生提前在家中或者在學校上課前完成相應的任務，并進行自主學習的過程。在這種新型的教學模式下，教師往往會給學生布置學習內容或閱讀任務單、聽相關的微課或者填寫配套的課后練習作業(yè)等，這就要求教師具備制作微課的能力，學習并應用視頻與音頻網(wǎng)絡軟件，制作出圖文并茂、吸引學生的微課課件。同時，在“雙減”政策背景下，教師還需要具備設計以學生核心素養(yǎng)發(fā)展為導向的作業(yè)的能力，提升作業(yè)設計能力水平，實現(xiàn)作業(yè)育人。翻轉課堂教學模式下，課堂成為學生自己的賽場和舞臺，他們通過小組合作的方式，針對在課前自主學習中遇到和發(fā)現(xiàn)的問題進行討論，并在教師的指導下進一步探究并解決問題。在這種同學之間、師生之間的思維碰撞與交流中，提高學生的課堂參與感和主觀能動性，并在交流過程中產生新的認識與想法，幫助學生構建全新的知識體系[9]。

在學校之外的非正式學習場所同樣可以實施類似的翻轉課堂。博物館、科技館、動植物園等經(jīng)常會開設面向青少年兒童或教育工作者的項目，以培養(yǎng)青少年兒童的社交技能，提高他們在STEAM方面的能力。研究發(fā)現(xiàn)，在非正式學習場所，青少年講解員對參觀者的體驗、學習和信息的記憶保留有積極影響。觀眾與青少年講解員互動時，表現(xiàn)出更高的參與度和興趣。影響最大的是9～11歲的兒童，在他們與青少年講解員互動時，信息保留水平明顯增高[10]。由此可以看出，教師可以創(chuàng)造教育環(huán)境為數(shù)字反哺提供條件基礎，進而讓學生作為教育者向教師進行教育反哺，以保障教師的學習效率。

翻轉課堂不僅能夠促進學生能力的提升，同時也能夠促進教師的專業(yè)發(fā)展。尤其是對于STEAM教師，在教學內容和教學的新技術方面都面臨著很大的挑戰(zhàn)。數(shù)字時代知識更新十分迅速，STEAM教師在進行備課時就需要能夠查閱最新的知識資料，開闊自身的教育專業(yè)視野，將科技知識聯(lián)系現(xiàn)實生活，設計完備的翻轉課堂方案。學校也可以通過組織學生與教師開展科技比賽、學生給教師講課等方式激發(fā)教師在STEAM教育方面的熱情和動力。實踐證明，翻轉課堂能夠促進STEAM教師不斷提高專業(yè)素養(yǎng)，提升課堂組織與管理能力，實現(xiàn)自身的專業(yè)發(fā)展。

（二）學習共同體促進STEAM教師專業(yè)發(fā)展

學習共同體是基于社會文化理論及社會建構主義視角，由享有共同愿景和學習目標的學習者、助學者所構建的學習團體。許多學校已經(jīng)形成了以學習共同體為基礎，通過分享和協(xié)作將有意愿的教師聯(lián)系在一起，以實現(xiàn)共同任務為目標，進行相互之間的有效交流和共同提高的良好氛圍[11]。教師專業(yè)發(fā)展需要重視年齡、學段、學科等方面的差異，學?；騾^(qū)域要創(chuàng)造有利的環(huán)境，建立環(huán)境與個體之間的有效聯(lián)結，通過開展適應和引領實踐內容的理論培訓、多種形式的技術學習、多種模式的案例研討等方式支持教師專業(yè)發(fā)展[12]。同時，學習共同體也促進了跨界學習的開展。教師跨越自身的年齡、部門、學科等邊界，向他人學習并尋求跨學科交叉融合，以實現(xiàn)提升問題解決能力、改善教育教學的目標。在這個過程中每位教師不再是被動地接受、理解知識，而是在已有學科知識的基礎上，優(yōu)化學科內部以及學科之間的知識整合，將多學科內容集于一體，并將各個學科隱含的教育資源進行主動挖掘和內化，從而在問題解決中學習[13]，這有利于提升教師的綜合素質和開展創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

對于STEAM教師，需要主動尋求與科學家、工程師等社會力量以及不同學科教師之間的交流合作，通過積極參與更廣泛的科學共同體來不斷探尋自身角色，努力成為所在學校和區(qū)域進行高質量STEAM教育的積極領導者。學習共同體是具有發(fā)展特征屬性的面向全體教師的立體化培養(yǎng)體系，在促進教師專業(yè)發(fā)展、提升教師領導力方面具有顯著作用，能夠有效提升教師的專業(yè)歸屬感、認同感和職業(yè)幸福感[14]。學習共同體能夠促進新、老教師進行交流合作，如在完成課題或研究任務的過程中，新、老教師有了更多的機會進行思維的碰撞，這也有助于他們之間相互熟悉，方便進行更多的日常交流，從而使老教師逐漸熟悉新時代的思維與新時代青年的認知，進而促使老教師更容易去接受新鮮的知識與思維，實現(xiàn)新教師對老教師的數(shù)字反哺。

在STEAM教師職前培養(yǎng)的過程中，也需要聯(lián)合其他專業(yè)，甚至其他院校的優(yōu)勢學科構建學習共同體，共同參與STEAM教師的培養(yǎng)，確保職前教師在學科知識和技能方面獲得堅實的基礎。培養(yǎng)單位還要加強與校外科學教育場館、科研院所的聯(lián)系，讓職前教師有機會多感官接觸科學、面對面接觸科學家和工程師，增強對科學與工程實踐的理解。在STEAM教師職后培訓中，需要更多地關注教師自身專業(yè)領域以外的學科以及如何整合不同學科的教學目標[15]。

（三）師徒制促進STEAM教師專業(yè)發(fā)展

師徒制在中國歷史悠久，現(xiàn)如今，師徒制的應用更為廣泛，在各種領域都有涉及，師徒制的內涵和外延也得到了廣泛的延伸。在STEAM教師的專業(yè)發(fā)展項目中也普遍應用著師徒制這種模式，早期從事STEAM教育的老師已經(jīng)成為專家型教師，后期進入這一行業(yè)的年青一代就需要像前輩學習，建立起師徒關系。

上文提到的教師專業(yè)發(fā)展的兩種策略——翻轉課堂和學習共同體，它們當中都包含師徒制的成分。翻轉課堂中學生作為教師的徒弟能夠成為課堂的主導者，為其他學生甚至教師傳授一些實用性的知識與技能。與此同時，教師在聆聽學生講授的時候可以判斷學生的知識掌握程度，并及時進行補充，在這個過程中師徒制不僅促進了數(shù)字反哺，而且對教育教學有著實際的助益。在學習共同體中主要涉及的是新入職的教師對教齡較長教師的數(shù)字反哺，新教師與老教師形成的師徒關系有助于彼此之間的互補。這種互補體現(xiàn)在不僅老教師可以傳授給新教師經(jīng)驗，為新教師提出教學與管理方面的建議，而且也體現(xiàn)在新教師利用信息化手段對老教師的經(jīng)驗加以提煉和更新，并進一步促進年長教師進行數(shù)字化教學方面能力的提升。因此，基于師徒制的新、老教師之間的相互學習、共同成長能夠促進彼此的專業(yè)發(fā)展。

數(shù)字時代，人們學習的方式發(fā)生重要變化，年青一代善用技術快速掌握信息知識，很多資深人士都要向學生、孩子、年輕同事學習科技小竅門和最新術語。各個領域都體現(xiàn)著數(shù)字反哺的足跡，基礎教育領域也需要發(fā)揮數(shù)字反哺的優(yōu)勢，為教育教學注入新鮮活力、創(chuàng)造全新路徑。