指向高階思維的STEM教師培訓模式例析

李文豪

摘要：STEM教育是整合科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）等學科內容于一體的項目式教學方式，旨在提升學生的科學精神和創新實踐能力。STEM教育作為當今最具基礎性、綜合性、創造性和經濟性的教育，受到了世界各國的關注與重視。但在STEM教育持續發展的過程中，很多STEM教師是科學課或綜合實踐課教師出身，導致其教學經驗難以達到STEM課程的教學要求。基于此，本篇文章對指向高階思維的STEM教師培訓模式例析進行研究，以供參考。

關鍵詞：指向高階思維;STEM;教師培訓模式;例析

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A

引言

隨著教育資源的快速發展，指向高階思維的STEM教師培訓模式將在各大學校教育活動中發揮重要作用，推動我國STEM教育教學的健康、可持續發展。

一、STEM教師的設計素養

1.能基于教學設計的基本觀念思考教學設計

這些觀念涉及對知識、學習、學生以及教學的基本立場和看法，是統合哲學、心理學、社會學等學科理論的結果。如LACID主張“知識是意義、過程和價值的綜合體”“學習是個體建構與群體建構的辯證統一”“學生是天然的主體”“教學是一種促使學習者從他主、他導、他律向自主、自導、自律轉移的過程”等觀念。這些觀念可能直接對應著某些設計決策或者為決策提供依據。當STEM教師能夠利用這些觀念為自己的設計提供辯護時，就說明教師能夠用這些觀念思考了。

2.能結合實情和知識建模圖組塊確立任務類型，并將它們具體化為師生交互過程

任何知識點都處在知識網絡之中。目標知識點的學習依賴于這個知識點的類型以及與其他先決知識點之間的關系。這組包含目標知識點及其先決知識點的知識點集合在知識建模圖中表現為一個子圖，這個子圖被稱為知識組塊。知識組塊的結構特征決定了可用的學習策略。這里的學習策略被稱為任務類型。LACID一共區分6類意義建構類任務和4類能力生成類任務。意義建構類任務的選擇可以依據一個組塊特征與任務類型對應表進行;能力生成類任務的設計依賴特定的FC知識（FactsandCases），FC知識是指特定學科的事實和范例知識。

3.能結合實情和動力設計模型提升教學方案的質量水平

教師在設計任務和師生交互時，常常無法立即充分考慮動力的激發與維持。因此，需要教師在基本設計工作完成后，單獨利用動力設計模型以及其他提信息對教學方案進行檢視和修訂。

二、國內外STEM教師培養現狀

如何與高校合作，如何構建STEM教師學習社區等方面，提出了一系列的政策和實施方案。英國建立了全國STEM教師網絡，采取招聘與培訓相結合、設立國家STEM學習中心等措施來增強STEM教師的信心、動機和能力。我國對STEM教育的研究自2015年以來呈現出爆發性增長的趨勢。有學者很好地總結了這一研究趨勢：“2013年關注美國中小學發展、科學教育、STEM教師，出現了如何培養STEM教師的探索;2015年關注教師培養，主要是基礎教育領域，涉及STEM教師入職資格。”通過近幾年的研究，我們可以發現，基層學校的STEM教育師資隊伍整體水平不高，對于大多數教師來說，轉向STEM教師的最大問題是STEM領域的專業知識和核心能力。STEM具有跨學科性、融合性、問題情境、團結協作等方面的特征，然而這是普通學科教師都比較缺乏的，大多數教師都是數學、科學等專業學科教師，缺乏跨學科整合的能力，因而STEM教師培養迫在眉睫。

三、運用模型展開教師培訓案例解析

“如何把真實世界問題轉化為可研究實踐的STEM問題”，分別選取“設計安全自行車道”“智能家居設計”和“偏遠山區供水故障修復”三主要案例為載體，結合參訓教師前期自己設計的STEM項目，引導教師在親歷確定STEM真實問題的過程，掌握STEM課程中真實情境問題的生成以及如何在實施中引導學生高階思維的養成。

（一）個案示范，感性認識

1.觸發真實世界領域問題。課程第一階段，培訓者展現“設計安全自行車道”問題觸發和設計進階的過程，作為STEM教師問題感知的第一個示范案例。教師因為一則國內首條通勤用自行車專用道建成開通的新聞，首先思考原來已有自行車道有什么問題、為什么要設計專用自行車道等問題，也聯想到騎自行車遇到下雨以及與汽車混用道路的不便和危險等情況，繼而想到學生中有相當一部分騎自行車上學，安全問題非常重要，因此覺得研究自行車專用道設計一定是一個能吸引學生的問題，觸發了可以做“設計安全自行車道”的項目靈感，開啟了STEM項目設計之門。但選定了問題領域，并不代表確定了一個可探究可實踐的項目問題。真實世界中的自行車道問題涉及很多領域，選址、道路勘測、材料應用、交通安全，甚至自行車功能改進，都是可研究的問題。領域問題如果不進行問題聚焦，則很難具體細化為學生學習項目。

2.確定STEM真實情境問題。經過前述工作，教師將一個寬泛模糊的自行車專用道問題轉化為“設計安全的自行車道”的STEM問題：“學生要為一座城市設計可供人們將自行作為主要交通工具的自行車道，為此學生不僅需要考慮為滿足人們出行需求的工程設計問題，還需要權衡成本與安全等問題。”

案例一的解析過程中，問題提出和問題解決方案師生皆已知，但參訓教師并不能夠準確確定出一個可探究的STEM問題，只是體驗和感悟培訓者是如何將領域問題轉化為一個確定的真實問題。所以案例一是事實水平的問題，學習者在對事實感知的基礎上解決問題。

結束語

總而言之，沒有學科素養，STEM教師培訓的便失去了根基，自然也就難以生成基于設計的行動力。STEM教師也就難以成為專業教師。所以說，困難的根源僅在于STEM課程沒有準備好！其實，沒有功能穩定可靠的STEM課程，大多數的STEM教育研究很難深入下去。

參考文獻

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