從體悟到頓悟：STEM參與式培訓是科學教師專業發展的必經之路

袁洋 馮凌 葉兆寧

究其根本，對大多數科學教師而言，從科學教師進階到STEM教師的距離，主要源于個體在STEM領域的專業知識和核心能力的欠缺。教師培訓如果停留在STEM理論知識的授受層面，教師的專業發展也僅停留在淺表層次。專業有效的教師培訓需要觸及教師提升STEM素養的痛點，走向STEM領域的專業知識和核心能力的培養。

不久前，筆者參加了一場主題為“提升教師STEM素養及教學能力”的專題培訓。這是一場基于STEM理念的參與式培訓，“換位”和“親歷”是整場培訓最主要的特點。

換位：從教師到學生的角色轉換

在這場培訓中，參訓教師變成學生，利用簡單材料，以小組合作的方式設計制作一個簡易創意泡泡機。在專業知識上，參訓教師知道泡泡的形成是由于表面張力；在專業技術上，多數教師也能使用專業工具進行拆裝、固定、切割等操作。但真正以學生身份參與該項目時，教師才發現已知的專業知識和具備的技能并不能完全解決實際問題。筆者所在小組計劃用拉長的棉線擴大出泡口，從而吹出較大的泡泡。而測試發現，大泡泡在吹出前就會破裂。這讓我們反思吹出較大的泡泡，不只是擴大出泡口一個技術難點，還需要充分考慮材質等對表面張力的影響。有的小組的任務目標是泡泡機能夠連續出泡泡，通過展示交流，筆者發現這個任務的技術難點是解決如何連續蘸取泡泡液的問題。因此，不同的任務內容對應不同的專業知識和技能要求。

從教師到學生的換位，教師個體置身于學習者的位置，不僅能夠深入理解學生的學習感受，更能充分了解STEM活動需要調用的學科知識和專業技能，更加關注問題的解決。因此，參與式培訓不僅能幫助教師站在學生的角度思考STEM教學，更能幫助教師明晰自身欠缺哪些專業知識和技能，進而補足和完善。

親歷：從發現問題到解決問題的完整實踐

本次培訓分為“拆”和“創”兩個過程，親歷完整的實踐過程，學習者才會在實踐中發現問題，進而將專業學科知識和技能聯結起來用于解決問題。筆者所在小組“拆”的是一款手搖式泡泡機，通過邊拆邊觀察邊分析，我們才發現了其內部核心的聯動齒輪傳動裝置，并從系統的角度分析得出完整泡泡機工作的機械原理。自“創”泡泡機時，筆者所在小組為了形成較多泡泡，用吸管設計制作出蜂窩狀出泡口，但測試結果卻是泡泡粘連成一整塊難以脫落。為了解決這個問題，小組成員嘗試了改變出泡口的形狀、分布，從密集的蜂窩狀改成分散的獨立圓口，取得了很好的出泡效果。對學習者而言，雖然專業的學科知識和技能，如與表面張力相關的學科知識，以及工具使用、拆裝和制作的技術，都可以單獨習得。但親歷過程，才能讓學習者在發現問題到解決問題的過程中，主動地將專業學科知識與技能建立聯結，此外，對于工程任務的完整流程和實際問題的解決過程也愈發明晰。

聚力：從體悟到頓悟的積累轉化

通過多次培訓，結合自身經歷，筆者認為，參與式培訓的特點對教師綜合素質和關鍵能力起到了促進與提高的效果，具體表現在以下幾個方面。

夯實STEM價值認同感和理解

STEM的宗旨是提升學生解決實際問題的綜合能力和跨學科的思維能力。但不少教師僅在字面意義上理解它，而非深植于內心、呈現于教學。“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，參與式培訓幫助教師綜合解決問題的能力得到提升，例如，學習到科學、技術、工程與數學等多學科的知識和技能并能熟練調用；在項目中學會處理問題的方法，形成解決問題的能力。筆者正是從最初對工程任務的“零基礎”，到如今能夠自發地調用跨領域知識和技能解決問題。持續地參與培訓，讓教師逐步對STEM理念產生共鳴，從而夯實STEM的價值認同感。因為認同，教師才愿意主動在日常教學和校本課程的開發過程中融入STEM理念，并嘗試探索STEM教育更加深層的內涵。

創設STEM學科知識和專業技能的聯結

教師的學科知識和技能的習得有很多方式，然而脫離了真實解決問題的過程，教師依舊不清楚學科知識和技能之間產生聯系的過程。學習者唯有在解決實際問題的過程中，才能將不同領域的專業知識和相關技能產生相互聯系和滲透。參與式培訓，正是為教師創設了體驗和理解STEM學科知識和專業技能聯結的機會。參與式培訓中的項目內容具備一定的開放度，要求教師作為學習者主動思考任務目標、選擇材料，進而實踐解決問題。換位，幫助教師了解各個流程中的關鍵環節，從而清楚地認識到個體經歷怎樣的學習過程和體驗，還能習得在STEM項目中涉及的具體的學科專業知識和技能本身；親歷，幫助教師在換位的基礎上，在實踐完整項目的過程中，建立專業的學科知識和技能之間的聯結，二者缺一不可。

提升STEM課程觀和教學能力

STEM教育的課程觀是STEM教師的必備素質，具體體現在教師能達成對STEM素養和跨學科概念的認識和理解，教師能從教學和學習兩個層面開展STEM課程的教學設計，以及教師能正確理解和踐行STEM教師的角色與作用[2]。參與式培訓的親歷和換位，幫助教師在設計STEM課程時，一方面關注STEM課程的跨學科融合的特質，另一方面站在學生立場，確保他們能通過這些學習活動體驗系統的STEM學習歷程。這些經歷幫助教師明確自身在STEM課程中承擔的支持者、組織者和引導者的作用。其次，STEM教師需要將理念內化為有效的教學行為。在參與式培訓中，培訓者的教學行為常常包括創設一個真實的問題情境，帶領學習者進入學習活動，通過一些開放性的有結構的核心問題推動學習者任務的進度，適時地幫助學習者解決遇到的困難，鼓勵引導學習者對任務進行反思和修正等。這些教學行為的背后，其實正是探究式教學、項目式教學等STEM教學方法的實操展示和示范。教師可以將這些教學方法遷移到個人的實踐教學中，反復嘗試從而提升STEM教學能力。

參與式培訓的特點決定了這種培訓模式在諸多STEM培訓形式中獨占優勢，成為一種有效的教師專業發展方法與路徑。那么，效從何來呢？

● 聚焦“親歷過程”甚于“得出產品” 參與式培訓并不是簡單的動手做。筆者認為，在設計和組織參與式培訓時，首先需要聚焦親歷過程甚于得出產品。而沉浸式的親歷過程中，教師不僅能夠熟悉STEM項目中的每一個流程和關鍵學習活動，也能從整體的角度提升對STEM教育理念的理解。

● 強化“思維能力”甚于“生搬硬套” 在STEM培訓中，強化思維能力的訓練和培養就是抓住了核心所在，能夠促進教師STEM素養的完整提升，有助于教師學習和理解將設計思維運用于STEM教育的方法，同樣能夠幫助教師重新思考在STEM教育中培養學生創新思維和實踐能力的方法與途徑等。

● 關注“反思交流”甚于“埋頭苦干” 教師是確保STEM項目或課程成功的核心鑰匙[3]。STEM項目常常需要團隊合作，合作離不開交流、溝通、相互理解和相互配合。因此，關注成員之間的合作、溝通、交流和反思是STEM項目中的關鍵，要給予每一個團隊面向全體成員展示、評價、反思、交流的機會。

STEM參與式培訓是科學教師走向STEM深度學習的必選之法，個人專業素養提升的必經之路。

參考文獻

[1] 王素，李正福.國外STEM教師的培養培訓及啟示[J].中國民族教育，2018

[2] 葉兆寧，楊元魁.構建STEM教育的課程觀——STEM教師專業發展的必由之路[J].人民教育，2018（08）

[3] 王雪華.STEM教師是確保STEM+項目/課程成功的核心鑰匙[J].上海教育，2015（05B）■