我國中小學(xué)教師STEM教育現(xiàn)狀的實證研究

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）第一實驗學(xué)校 初中部，廣東 深圳 518101）

一、引言

STEM 是 Science、Technology、Engineering、Mathematics四個單詞的首字母縮寫，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)，往往以項目的形式進行教學(xué)。美國國家科學(xué)委員會（NSB）于1986年首次提出STEM教育的概念。美國研究理事會對STEM具體的指涉進行了框定，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)。“工程”是指參與系統(tǒng)設(shè)計以解決人類面臨的特定問題的廣泛意義上的學(xué)科。“技術(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)校配備使用的計算機和通信系統(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教育推進方式，江蘇省、深圳市、成都市都發(fā)布專門的文件，大力推進STEM課程，開展了試點學(xué)校申報和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]。但目前對我國STEM教育現(xiàn)狀的研究大多集中于理論分析，相關(guān)實證研究還較少見。本研究從微觀、中觀和宏觀的層面對我國中小學(xué)STEM教育現(xiàn)狀進行了實證分析。微觀層面指的是從教師的角度對STEM教育進行了分析，具體包括教師對STEM教育的認(rèn)識、實際行為、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能夠進行STEM教育的控制程度感知，包括是否具有進行STEM教育的相關(guān)條件、個人是否有信心完成STEM教育以及STEM教育時的情緒等。績效感知指的是教師認(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自己是否有能力完成STEM教育所進行的推測與判斷。教師進行STEM教育的便利條件指的是能讓教師更加容易的進行的客觀條件

二、問卷設(shè)計和數(shù)據(jù)處理

在STEM教育群中進行發(fā)放，群里的成員都是對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)。

對問卷的信度和效度進行檢驗。經(jīng)過SPSS17.0的計算，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的計算，發(fā)現(xiàn)每個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

三、存在的問題

1.對STEM教育的認(rèn)識和行為有待深入,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STEM教育的認(rèn)識還不深入，還有待進一步深化（表3）。教師對STEM教育的認(rèn)識均值僅為3.18，這應(yīng)該與教師缺乏對STEM教育系統(tǒng) 的學(xué)習(xí)及缺乏STEM教育具體的實踐等有關(guān)。而教師STEM教育實際行為均值僅為3.20，而在參加過STEM教育培訓(xùn)和進行過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STEM教育的了解和關(guān)注上，而并未真正深入的實施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)識和了解

表4 實際行為

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，教師往往要花費大量的時間和精力完成STEM教育，包括學(xué)習(xí)相關(guān)知識和方法、進行項目設(shè)計和實踐指導(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。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)出臺了相關(guān)政策，但政策還比較簡單，不夠具體，例如 對STEM教育的資金和實驗條件支持、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教育變成實際行為變得難以進行。在學(xué)校希望我們進行STEM教育方面，均值僅為3.27，也非常低。我國目前雖然出臺了相關(guān)STEM教育政策，但總體來說相關(guān)政策還較少，往往從國家、省市等層面出臺一個統(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)我進行STEM教育遇到困難時，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，人們可以通過微信、QQ以及網(wǎng)絡(luò)論壇等方便進行交流和討論。網(wǎng)絡(luò)資源也非常豐富，教師在STEM教育遇到困難時，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，但還需要進一步進行落實。對教師展開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教育所需的實驗條件方面，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)的實現(xiàn)。STEM教育注重動手實踐的能力的培養(yǎng)，不進行相關(guān)的實驗或?qū)嵺`是不行的。因此，STEM教育目標(biāo)的實現(xiàn)要求必須要具備相應(yīng)的實驗或?qū)嵺`條件。

教師進行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)、注重實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等特點，因此，對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

通過對性別維度獨立樣本t檢驗，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教育在實際行為、主觀規(guī)范、促成條件幾個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，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。這可能與各個學(xué)科的特點有關(guān)。可能目前STEM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STEM教育的認(rèn)識有關(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)等方面還有待進一步發(fā)展。對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可能會對他們的發(fā)展起到較大的影響。而對于教齡在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)范感知要更強烈一些。

表9 組統(tǒng)計量

表10 獨立樣本檢驗

五、對策探討

1.促進教師對STEM教育了解和認(rèn)識

通過本次調(diào)研，我們可以發(fā)現(xiàn)教師還缺乏對STEM教育的認(rèn)識和了解。目前在很多學(xué)校，STEM教育還處于第二課堂，很多時候都是由相關(guān)的學(xué)科教師自主探索進行STEM教育。對于STEM教育的深入了解和認(rèn)識主要通過自學(xué)完成，教師通過網(wǎng)絡(luò)搜索、文獻閱讀等方式加深對STEM教育的了解和認(rèn)識，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。鼓勵教師積極嘗試和探索STEM教育。鼓勵教師自主進行STEM教育。這樣可以不斷加深教師對STEM教育的了解和認(rèn)識，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教育政策對于STEM教育的推進具有重要的意義。STEM教育政策包括相關(guān)的工作認(rèn)定機制、在教師職稱晉升以及評優(yōu)評獎等方面的政策。由于STEM教育的特點，可能教師需要花費較多的時間和精力才能完成STEM教育，達到STEM教育的目標(biāo)，因此，應(yīng)對教師STEM教育的工作量進行科學(xué)認(rèn)定，同時在STEM相關(guān)學(xué)科的對教師職稱晉升、評優(yōu)評獎時給予相應(yīng)的傾斜。這可以很大程度上增強教師在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行STEM教育的重要障礙之一。STEM教育需要一定的條件，例如實驗條件或?qū)嵺`條件，沒有這些條件，STEM教育將難以實現(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，并安排專項資金，為教師提供良好的STEM教育條件。可以和社會企業(yè)等展開合作，為學(xué)生實踐創(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。可以采取遠程培訓(xùn)的方式提升STEM師資水平。遠程培訓(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)過檢驗發(fā)現(xiàn)，性別、學(xué)科以及教齡對教師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，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。可以優(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STEM教育的全面發(fā)展，而同時加大在文科中對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驗或?qū)嵺`條件，因此，可以加大對理科和工科STEM教育的投入。績效感知方面工科教師顯著大于理科和文科教師。可以加大對理科和文科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，可以重點關(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，事業(yè)發(fā)展心強烈，可以在職稱評定、評優(yōu)評獎方面更有針對性。

[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]董藍蔓.中國的 STEM 教育面臨三大瓶頸[N].文匯報,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)實施STEM課程的困境與對策[J].全球教育展望,2016,45(12):36-42.