城鄉教師素養如何影響中學生的STEM職業期望？
——基于PISA 2015中國四省市數據的循證研究

王晶瑩,辛偉豪,鄭永和

(1.北京師范大學教育學部，北京 100875；2.華東師范大學教育學部，上海 200062)

科學、技術、工程和數學(Science, Technology, Engineering & Mathematics, 簡稱STEM)教育屬于偏理工科的多學科交融領域，是20世紀80年代美國為培養學生創新精神與實踐能力而提出的國家教育措施，現已成為各國所認同的促進經濟發展和增強國際競爭力之核心動力。當今世界各國都在面臨STEM危機，大力投入STEM的學生人數與稀缺的行業精英人才形成鮮明對比。因此，提高STEM領域從業者的數量和質量成為科學教育的關鍵問題。職業期望(Occupational Expectation)是個體希望自己從事某項職業的態度傾向，屬于個性傾向性范疇，是職業價值觀的外化，職業期望直接影響人對職業的選擇，進而影響人的整個生活。青少年職業期望是其職業發展的重要推力，成年后職業的獲得與青少年時期的職業期望密切相關。[1]美國弗吉尼亞大學研究者在《科學》發文指出，具有STEM職業期望的八年級學生獲得STEM學科學士學位的數量優于沒有該職業期望的學生，并且在日后從事STEM職業的質量上具有顯著優勢。[2]STEM職業期望不僅有利于STEM人才培養數量的提升，而且對于培養質量也有著極為關鍵的促進作用。教師素養與學生的學業成就及能力養成有著密切聯系，學生具有“向師性”，教師對學生成長具有潛移默化、持續性的影響。中學階段是人的價值觀和理念固化的關鍵時期，在當前全球STEM人才匱乏的背景下，研究教師素養如何影響中學生的STEM職業期望是一項備受關注的課題。

一、國內外研究進展

(一)STEM職業期望研究

以Web of Science為檢索源的職業期望SSCI文獻共有731篇(2019年4月)，STEM職業期望的研究共有23篇。學習項目、性別以及自我效能感等因素均會影響學生的STEM職業期望：項目式課程通過STEM技能和課程效用感知來影響學生的STEM職業期望；[3]大學STEM夏季橋梁課程使學生計劃從事STEM職業的比例增加了一倍，[4]創設性別刻板印象不明確的環境是增加女性STEM職業期望的有效做法；[5]研究技能和自我效能感可以影響學生的STEM職業期望，前者在一定程度上通過后者來實現；[6]自我效能及與同齡人互動對STEM職業期望的發展極為重要。[7]學生STEM職業期望的影響因素涉及家庭、個體、學校、教師、社會文化等諸多層面，對日后的職業選擇有著預測作用，存在較多的交互作用和復雜影響效應。種族、性別、社會經濟地位、數學興趣和科學自我效能是STEM職業期望的最重要預測因子。[8]科學教師是培養STEM興趣的重要因素，對31個國家的172名奧林匹克競賽參與者的調查結果發現，超過半數(57%)學生的STEM興趣來自于中學的科學教師。[9]此外，父母從事STEM職業能夠提高學生的職業期望，這為以學校為基礎提高STEM參與度的舉措提供有效經驗，即要擴大STEM職業知識的普及，尤其是對家庭沒有STEM從業者的學生。[10]學生的職業期望受內在興趣和外在經歷的雙重影響，職業期望和職業選擇是個人、環境和行為相互作用的結果，學生早期積極的STEM職業期望對其日后從事STEM職業有著正向預測作用。[2]

(二)教師素養研究

教師作為教育政策與教育實踐的中介者，是決定教育質量的關鍵因素。教師素養指教師具有能夠順利進行教育教學活動的基本品質。在中國知網(CNKI)檢索教師素養的CSSCI文獻共有31篇(2019年10月)，對其進行系統性分析可以透視國內教師素養的研究脈絡。從職業要素來看，教師需具備科學的課程意識、嫻熟的課程開發技術、精誠合作的精神，以及行動研究的素養；[11]從過程屬性來看，教師素養的結構更新、自主意識的催生、方法論的轉化、教育經驗的豐富等較為重要；[12]從新興技術來看，當代教師應該具備文化道德素養和信息技術素養兩大核心素養。[13]由此可見，教師素養需要時刻對變化的教育情境作出“適應”，而最好的適應就是教師學會學習，教師素養的發展可以看作是教師自我學習的一種形式。[14]教師素養研究的學科分化是該領域的一大特征，不同學科領域的素養在呈現個性化的同時也存在共性。習近平總書記指出，有理想信念、有道德情操、有扎實學識和有仁愛之心是好老師共同的、必不可少的特質。[15]應當遵循教育規律和教師成長發展規律，加強師德師風建設，把提高教師思想政治素質和職業道德水平擺在首要位置，培養高素質教師隊伍，爭做“四有”好教師，全心全意做學生錘煉品格、學習知識、創新思維、奉獻祖國的引路人。[16]在“四有”好老師視角下，我國北京、上海、江蘇、廣東四省市教師在理想信念上的優勢顯著，其中，農村教師在人師育人和關注個體上顯著較高，小生師比學校的教師在師德絕大部分維度的表現顯著較高。[17]“四有”好老師標準是國際視野與本土情懷的有機整合，是傳統文化與現代需求的辯證統一，體現了中國特色與世界水平。[18]由此可見，“四有”好老師成為新時期關注和聚焦教師素養發展的核心靈魂。

(三)教師素養對學生STEM職業期望的影響

我國北京、上海、江蘇、廣東四省市15歲學生除科學成績高于OECD平均水平外，科學認識論和STEM職業期望均表現不佳，尤其STEM職業期望在PISA 2015的72個國家和地區中僅排在第68位。[19]從西方職業理論一個世紀的發展脈絡看，個體、教師、父母和環境因素等與職業期望有著互動影響，科學資本的傳遞是學生產生STEM職業期望分化的重要路徑。[20]在對200名天才學生潛在職業道路的教師特征調查發現，將教學實踐與學生興趣聯系、對教學充滿熱情、擁有良好的內容知識、使學生進行相關體驗、設定學生的高期望、對復雜想法有很好的解釋力，以及良好的課堂管理等成為最關鍵的優秀教師特質。[21]教師支持對學生的職業認知和知識水平產生影響，學生在教師的支持下反思并對職業機會形成越來越現實的看法。[22]利用大學招生的多層次模型、社會認知職業理論和數學模型，使用來自美國教育部國家教育統計中心、美國人口普查局和各州教育部共同核心數據的數據對五個州的15所高中展開調查研究發現，學生的職業抱負以及他們對實現這些抱負所需教育的理解與學校的資源水平有關，職業期望的性質也因學校資源水平的不同而不同。[23]由此可見，教師對學生的STEM學習過程、學業成績和學習情感產生重要作用，應著力探究教師素養與學生STEM職業期望之間的內在關聯，循證研究STEM教育的中國內核與本土化的有效路徑。

二、研究方法

本文數據來自PISA 2015的學校、教師和學生問卷，中國四省市數據包括268所學校(中小城市、大城市在內的城市學校97所，鎮、鄉村在內的鄉鎮學校165所，其他或缺失6所)、1568位中學科學教師和9841位中學生。所有題目均為四級評分，以學校編碼為參照，將學校、教師、學生三份數據匹配，并將樣本數據隨機平分為兩部分，分別用于探索性因子分析(EFA)與驗證性因子分析(CFA)。

第一階段利用EFA確定教師素養內在因素結構，首先采用臨界比率進行項目分析，將師生問卷中涉及教師素養的81個項目按照降序截取高低兩組，分占27%，進行顯著性檢驗表明可靠性良好(p<.001)。應用KMO樣本適應性檢驗和Bartlett’s球形檢驗進行因素分析，發現KMO統計量為0.892，Bartlett’s球形檢驗統計值顯著，顯著性水平為0.003，適合做因素分析。接下來利用主成分分析法抽取特征值因子，采用最大方差法旋轉因子矩陣，提取因子負荷大于0.5的項目，以確定基本結構。通過主成分分析法抽取的8個因子的累計方差貢獻率為69.82%，具有較好的結構效度。根據每個因子包含題項反映的四有好老師涵義，分別將8個因子命名為經師/教書、人師/育人、愛崗敬業、以身作則、教學研究、教師知識、平等待生和關注個體。EFA結果表明，基于PISA 2015問卷提煉的教師素養內在因素的基本結構包括以上8個維度。再次做EFA，基于四有好老師視角提出一級維度，得到兩兩二級維度組合的理想信念、道德情操、扎實學識和仁愛之心四個一級因子。第二階段采用CFA對8個教師素養結構維度進行驗證，考查外部效度。對另一半的驗證性因子分析表明，主要擬合指數 χ2/df、RMSEA、NNFI、CFI、GFI并不理想。在遵循不改變題項和小步修正原則下，根據修正信息，經過6次驗證性因子分析，總共刪去6個題項，形成75個項目8個因子。刪除題項后，各因子其他項目的分布并未改變。修正后的主要擬合指數有所提高，接近理想指標。8個因子的素養項目在各自因子上的負荷為0.58～0.81，CFA結果驗證了EFA的理論模型，可以確定教師素養的八因素結構模型。最后得到教師素養8個二級維度的題項，其中，理想信念的兩個二級維度分別包含8和7個題項，道德情操包含11和14個題項，扎實學識包含5和11個題項，仁愛之心包含6和13個題項(表1)。

根據研究目的，進行描述性統計分析、t檢驗、相關分析和Logistic回歸分析。以學生自身職業期望(Occupation code-Self, OCOD3)為因變量，以“四有”好老師視角下教師素養的8個二級維度為自變量，以學生經濟社會文化資本(Economic, Social and Culture Status, ESCS)、學生母親職業OCOD1(Occupation code-Mother)、學生父親職業OCOD2(Occupation code-Father)和科學成績為控制變量。遵循PISA2015對ESCS的計算方法，將學生填寫的職業名稱或描述按照ISCO-88提供的標準分成四類，即Science and engineering professionals, Health professionals,ICT professionals以及Science technicians and associate professionals。將上述STEM相關職業編碼為1，其他為0，依次對OCOD1和OCOD2以及OCOD3重新編碼。

三、研究結果

(一)城鄉間的變量存在顯著差異

中國四省市學生的家庭社會經濟文化背景(M城市=-.368>M鄉鎮=-1.211；t=-9.399，p<0.001)、母親是否從事STEM職業(M城市=.046>M鄉鎮=.018；t=-5.719，p<0.001)、父親是否從事STEM職業(M城市=.062>M鄉鎮=.030；t=-5.426，p<0.001)、科學成績(M城市=566.091>M鄉鎮=500.812；t=-2.671，p<0.05)在城鄉之間存在顯著差異，且城市顯著優于鄉鎮(表2)。學生的STEM職業期望(M城市=.209>M鄉鎮=.172；t=-8.009***，p<0.001)存在顯著的城鄉差異，城市明顯高于鄉鎮。教師素養的8個二級維度中，以身作則(M城市=2.876>M鄉鎮=2.652；t=-3.538***，p<0.001)和平等待生(M城市=3.386>M鄉鎮=3.258；t=-5.230***，p<0.001)存在顯著的城鄉差異，且城市優于鄉鎮，其他維度不存在差異(p>.05)。

表2 我國四省市在各變量上的城鄉比較

(二)變量之間的關系因城鄉而異

學生的家庭社會經濟文化背景、母親/父親是否從事STEM職業、科學成績與學生的STEM職業期望水平之間存在顯著相關(0.167≤r≤0.625，p<0.05)，且鄉鎮高于城市(表3)。在教師素養方面，經師教書與愛崗敬業、教學研究、教師知識、關注個體之間存在顯著相關，但與以身作則無關；值得注意的是，僅城市的經師教書與人師育人存在顯著正相關，鄉鎮不存在；僅鄉鎮的經書教書與平等待生存在顯著負相關，城市不存在。無論是城市還是鄉鎮，人師育人在關注個體上均存在顯著正相關，而在教學研究上不存在；僅城市的人師育人與以身作則、愛崗敬業、教師知識、平等待生存在顯著相關。城鄉的以身作則與愛崗敬業、教學研究、教師知識、平等待生和關注個體均不存在顯著相關；愛崗敬業與教學研究、教師知識、關注個體均存在顯著相關，但與平等待生無顯著相關；上述變量的相關系數均為城市高于鄉鎮。教學研究與教學知識存在顯著相關，僅鄉鎮的教學研究與平等待生、關注個體存在顯著相關；教師知識與關注個體均存在顯著差異，僅鄉鎮的教師知識與平等待生存在顯著負相關；平等待生僅在鄉鎮與關注個體方面存在顯著相關，但在城市上并無顯著相關。

在學生個體與家庭因素同教師素養的關系上，城鄉學生的家庭社會經濟文化背景與關注個體存在顯著相關，但與人師育人、愛崗敬業均無顯著相關；僅鄉鎮學生的家庭社會經濟文化背景與經師教書、以身作則、教學研究、教師知識存在顯著相關，在城市上并不存在；僅城市學生的家庭社會經濟文化背景與平等待生存在顯著相關，但在鄉鎮上并不存在。母親是否從事STEM職業與經師教書、人師育人、愛崗敬業、教學研究、教師知識均無顯著相關關系；僅城市學生母親是否從事STEM相關職業與以身作則、平等待生和關注個體存在顯著相關。父親是否從事STEM職業與經師教書、人師育人、以身作則、愛崗敬業、教學研究、教師知識、平等待生和關注個體均無顯著相關。科學成績與關注個體存在顯著相關，但與以身作則不存在；僅鄉鎮學生的科學成績與經師教書、人師育人、愛崗敬業、教學研究、教師知識存在顯著相關，但在城市上并不存在；僅城市學生的科學成績與平等待生存在顯著相關，但在鄉鎮上并不存在。在自變量與因變量的關系上，學生的STEM職業期望水平均與關注個體顯著相關，與以身作則無關；鄉鎮學生的STEM職業期望水平僅與經師教書、愛崗敬業、教學研究、教師知識存在顯著相關，但在城市上并不存在；城市學生的STEM職業期望水平僅與人師育人、平等待生上存在顯著相關，但在鄉鎮上并不存在。

表3 我國四省市在各變量上的相關關系

(三)教師素養對學生職業期望具有顯著預測作用

采用普通Logistic回歸模型將學生STEM職業期望作為因變量，學生的社會經濟文化背景、母親/父親是否從事STEM職業、科學成績作為控制變量；教師素養的8個二級維度作為自變量；對鄉鎮和城市分別進行回歸分析(表4)。利用學生個人層面的控制變量得到鄉鎮模型1和城市模型1，用以解釋鄉鎮/城市學生STEM職業期望如何受到個人成績和家庭環境的影響；之后在模型中加入教師素養的8個二級維度，得到鄉鎮模型2和城市模型2，以探究鄉鎮/城市教師素養如何影響學生的STEM職業期望及其影響的效應大小。就鄉鎮而言，模型1和模型2在統計學上具有顯著性(p<.001)，模型2能夠有效解釋學生職業期望的18.7%，具有顯著預測作用，預測力相比模型1提高了4.5個百分點。學生科學成績(β=.298，t=2.601，p=.010)與教師知識(β=.252，t=2.008，p=.047)對學生職業期望具有積極預測作用。就城市而言，模型1和模型2在統計學上具有顯著性(p<.001)，模型2能夠有效解釋學生職業期望的42.8%，預測力比模型1提高了4.0個百分點。學生科學成績(β=.563，t=3.767，p<.001)與人師育人(β=.226，t=1.975，p=.052)對學生職業期望具有積極的預測作用。值得注意的是，鄉鎮教師素養的教師知識和城市教師素養的人師育人在各自模型中有著顯著的正向預測作用，教師素養對于城市和鄉鎮學生STEM職業期望的預測機制存在差別。

表4 普通Logistic回歸模型

四、討論與建議

(一)城鄉教師需要將情感教育作為工作基石

本研究發現，學生STEM職業期望水平與教師素養的關注個體維度顯著相關，在教學過程中教師應該更多地關注學生個體，明確學生已有學習經驗、考慮其個性需求。我國科技人力資源結構進入以青年人為主體的時代，急需提高STEM領域從業者的經驗和質量，未來經濟發展主要取決于如何為各類人員拓寬在STEM領域工作的渠道。美國國家縱向教育研究數據分析發現，管道比喻理論暗示的軌跡并不足以代表半數人的STEM職業生涯，側重于標志性事件的完成，而忽略此過程中的動機、情感和社會文化等及其所蘊含的學習經歷的質量，由此而來的途徑組合理論更好地闡述通向STEM學位和職業的多重軌跡。[24]而教師對學生的情感教育則是實現此多種路徑和目標的紐帶，教師應該因才施教，用“仁愛之心”關愛每一名學生，積極培養學生的科學素養和跨學科能力，同時提高學生的STEM職業期望。

(二)鄉鎮教師應著力提高STEM學科的教學水平

國際學界尤為重視女性和少數族裔的STEM教育水平以及偏鄉地區的科學教育資源配置等問題。目前，我國城鄉教育教學資源和水平還存在明顯的不均衡，[25]提升鄉鎮教師的教學水平是實現教育公平的重要環節。根據《中國教育統計年鑒》(2017)，在教師資源配置上城市存在明顯優勢，初中階段鄉鎮分科的科學教師密度稀疏、平均每位教師負擔的學生數較高。同時，本研究表明鄉鎮學生的STEM職業期望水平與經師教書、愛崗敬業、教學研究、教師知識存在顯著相關。教學是藝術，更是科學，如何提高STEM相關學科教師的教學水平與科研能力是鄉鎮教師教育急需解決的關鍵問題。我國鄉鎮教師基數大、分布廣使得教學水平存在較大的區域差異，其外在表現存在多層維度，原因也是多元化的，加之STEM相關學科對教師素養的要求相對較高，因此必須著力于“因地制宜”，深入調研鄉鎮教師STEM相關學科的教學水平現狀與發展瓶頸，根據鄉鎮的不同狀況研制針對性較強的教師教學水平提升項目，設計系統性的教師專業發展計劃。此外，還應當加強在線教師學習共同體建設，進一步深化理科課堂教學方式的變革，大力普及信息技術在提升STEM教學方面的促進作用，鼓勵鄉鎮教師積極參與STEM在線課程資源的利用與開發，為鄉鎮學生STEM相關學科的核心素養搭建基礎性平臺，進而促進學生STEM職業期望和跨學科能力在區域間的均衡發展。

(三) 城市教師重在踐行STEM課程的育人功能

教師是育人的關鍵角色，提升教師的教育境界、發展教師的育人自覺決定著學科實施的高度、深度乃至其有效性。[26]教師是課堂教學的主要組織與實施者，只有通過教師自覺的創造性教學活動，才能將自己的道德認知與情感融入道德實踐的教學過程中，提高育人能力以達成立德樹人的根本教育目標。本研究發現，城市學生個人的STEM職業期望水平與人師育人、平等待生存在顯著的相關。因此，激發城市教師的育人活力與覺悟、提升教師的育人意識和能力、加強教師對于學生主體的多元認識成為STEM教育達成育人功能的關鍵所在。在STEM教育實踐中，教育公平與因材施教需要有機結合，不僅要讓學生獲得人格上的尊重和跨學科的能力，而且要讓學生養成相應的STEM社會情感，達成STEM學習機會與價值認同的共鳴和同頻，更好地實現STEM教育的內核功能與輻射作用。