基于線上線下融合的雙師型STEM教學模式構建

祝振華　張翠燕　周勇磊

摘要：STEM教育模式的師資問題是制約其發(fā)展與應用的瓶頸，雙師課堂依托線上互聯(lián)網平臺結合線下教學課堂傳播優(yōu)質教育資源，提升教師綜合素養(yǎng)，能夠促進STEM教育模式的推廣與應用。本文分析了雙師課堂與STEM教學模式的相關理論，融合線上線下課堂優(yōu)勢，依據專業(yè)特點，構建了以教師為主導、學生為主體的雙師型STEM教學模式，為推動我國高校教學模式改革與雙師型教師隊伍建設提供了新思路。

關鍵詞：STEM教學模式；雙師課堂；師資隊伍

引言

STEM是為了提升學生創(chuàng)新實踐能力，將跨學科內容整合于一體的項目式教學方式[1]。我國啟動了“中國STEM教育2029創(chuàng)新行動計劃”，旨在培養(yǎng)國家急需的創(chuàng)新人才。然而，由于很多教師缺乏跨學科的專業(yè)教育背景，導致STEM課程的教師隊伍不足。雙師課堂將線上和線下教師均納入師資隊伍，為解決STEM教育的師資和高校雙師型隊伍建設問題提供了新的解決方案。基于此，本研究從教學模式理論視角分析雙師課堂內涵與特征，結合兩種教學模式的優(yōu)勢，構建以教師為主導、學生為主體的線上和線下相融合的雙師型STEM教學模式。以此緩解師資難題，并為雙師型教師隊伍建設提供了新思路。

1. 基于線上和線下融合的雙師課堂與STEM教學模式理論

1.1 基于線上線下融合的雙師課堂模式

1.1.1 基于線上線下融合的雙師課堂內涵

雙師課堂是將線上教學資源與線下教學課堂結合的教學模式，是指利用線上互動教學系統(tǒng)搭建雙師授課平臺，綜合考慮線上教學知識信息獲取和教學沉浸體驗優(yōu)勢的混合式教學模式。雙師課堂應用模式如圖1所示，依據教學內容和教學任務將雙師課堂分為兩個部分：一是線上課堂，設置一名線上教師，主要負責專業(yè)課程的課程開發(fā)與知識講授等，是知識的集成與傳播環(huán)節(jié)；二是線下課堂，設置一名線下教師，主要負責課堂組織、個性化指導與總結反饋等，是知識的加工與創(chuàng)新環(huán)節(jié)。

1.1.2 基于線上線下融合的雙師課堂特征

雙師課堂特征主要如下：教學課堂主要分為線上、線下兩個部分。其中，線上課堂的教師承擔著“知識塊”的角色，主要負責專業(yè)課程開發(fā)與知識講授等，實時向學生傳授新的知識，為學生提供更多的信息資源；線下課堂的教師則承擔著“知識串”的角色，負責課堂組織、個性化指導與評價反饋，致力于為學生提供優(yōu)質的教學服務。依托雙師課堂教學模式，不僅為學生提供了更多的專業(yè)知識獲取渠道，提高了學生的理論知識和實踐能力，還促進了線下教師的專業(yè)成長和學生的全面發(fā)展。

1.2 STEM教育內涵與教學模式

1.2.1 STEM教育內涵與要求

STEM教育指的是教師使用跨學科領域的資源來幫助學生獲取專業(yè)知識、解決現實生活中的實際問題、提高學生創(chuàng)新能力的教學模式。不同的國家對于STEM教育的意義有所不同，美國STEM 教育的意義在于確保其在全球競爭中的領導地位；而加拿大STEM教育的愿景是培養(yǎng)學生異質性的實踐技能，能夠適應日益復雜和競爭激烈的就業(yè)環(huán)境。為了培養(yǎng)學生不同的專業(yè)技能和創(chuàng)新能力，就需要高素質的雙師型教師隊伍。首先需要教師樹立終身學習觀念，不斷更新自己的專業(yè)知識，提升理論水平。同時，需要加強在職培訓，通過企業(yè)和掛職鍛煉等方式提高實踐能力，并且需要進一步強化團隊建設，與多學科背景的教師形成教學團隊，提升自身理論水平和實踐能力。

1.2.2 國內外STEM教學模式梳理

國內外學者圍繞STEM教學模式展開了一系列研究。其中，美國生物學課程研究中心開發(fā)將STEM教育分解為參與、探究、解釋、遷移和評價5個教學環(huán)節(jié)的5E教學模式，注重培養(yǎng)學生的獨立思考能力和創(chuàng)新能力，強調學生需要根據自身的理解構建適合自身的知識體系；Wan等設計了以項目為導向的問題學習（POPBL）教學法，注重學生的目標價值實現和內生學習動力持續(xù)的能力培養(yǎng)[2]。國內學者余勝泉等[3]構建了證據導向的STEM教學模式，關注學生的跨學科專業(yè)知識的學習，幫助學生從多學科交叉與融合中發(fā)現新規(guī)律，從而提升學生創(chuàng)新實踐能力；黃雪嬌等[4]根據知識形成的三個階段重新構建了STEM教學模式；趙呈領等[5]依據學生學習的特點與教學規(guī)律設計了STEM教育模式的5E教學流程，以期提升學生的專業(yè)理論水平和實踐能力。

基于已有研究可以看出，已有STEM教學模式主要聚焦于學生知識建構與素養(yǎng)培養(yǎng)，對于教師的能力培養(yǎng)和師資問題考慮不足。而雙師課堂教學模式能夠依靠雙課堂的師資優(yōu)勢解決這個難題。因此，基于線上和線下融合的雙師型STEM教學模式，不僅能夠解決傳統(tǒng)STEM教育模式面臨的師資不足的現實難題，也為雙師型教師隊伍發(fā)展提供了新的理論思路。

2. 基于線上線下融合的雙師型STEM教學模式構建

2.1 雙師型STEM教學模式的構建

基于雙師課堂教學模式與借鑒國內外STEM教學模式理論的已有研究，本文從課程實施環(huán)節(jié)的課前、課中、課后三個階段構建了基于線上線下融合的雙師型STEM教學模式，主要分為線上課堂和線下課堂兩個部分，充分利用線上平臺溝通便利，擴充雙師型隊伍。

2.1.1 線上課堂教師的“知識塊”角色

線上教師一般是高校外聘的企業(yè)管理和工作人員，這些線上教師擁有較好的實踐能力和技術技能，依據教師條件和學生能力拓展專業(yè)知識和教學內容，針對未來工作崗位需求定制專業(yè)培養(yǎng)方案，線上教師主要承擔“知識塊”的角色，不僅為線下學生提供專業(yè)知識的培養(yǎng)平臺，同時為線下教師鍛煉實踐能力提供新的渠道。依據專業(yè)特點貫穿課程全過程，包括三個階段，一是課前準備階段，線上教師依據工作實際情況，重點關注跨學科知識的構建，提升學生專業(yè)理論水平與實踐能力；二是課中實施階段，線上教師將現實情境與理論結合設計教學任務，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力；三是課后總結階段，線上教師通過對學生的實踐能力進行考核，學生將團隊完成的作品進行線下展示，教師依據評價結果進一步優(yōu)化課程設計。

2.1.2 線下課堂教師的“知識串”角色

線下教師主要是本校教師，在雙師型STEM教學模式中起課堂組織與管理的作用，負責對學生學習的監(jiān)管和指導工作，主要承擔“知識串”的角色，依據學生特點進行個性化指導，提升學生的獨立思考和創(chuàng)新能力。線下課堂同樣包括三個環(huán)節(jié)，一是課前備課階段，線下教師與線上教師協(xié)同備課，依據課程大綱和教學任務確定教學目標和學科知識；二是課中實施階段，線下教師監(jiān)督并輔助學生完成項目任務，教師并不要求學生完成統(tǒng)一的任務目標，注重激發(fā)學生發(fā)現問題以及合作解決問題的熱情和興趣；三是課后評價階段，線下教師需歸納、總結課堂教學，系統(tǒng)化線上和線下的知識內容，評價和分析學生各維度能力的發(fā)展水平，同時，將學生對課程設計的結果反饋提供給線上教師，結合線上教師的教學設計對線下課堂內容進行調整和優(yōu)化。

2.1.3 學生的培養(yǎng)過程

學生是雙師型STEM教學模式的主體，學生通過雙師授課平臺拓展專業(yè)課程知識范圍，促進知識獲取與集成。一是課前預習階段，依據教師布置的教學任務，學生預習課程內容、完成小組分工等。二是課中聽課階段，學生根據線上和線下教學布置的任務情境，并提出現實問題，團隊協(xié)作并解決開放性的真實問題，提出自己的獨立思考和個性化解決方法，團隊成員之間進行溝通與評價，提高學生溝通和創(chuàng)新能力。三是課后應用階段，學生線上和線下課堂掌握的知識和創(chuàng)新思維應用于現實生活，并將在這種教學模式中培養(yǎng)的溝通和創(chuàng)新能力等運用到其他的學習生活中，這種有效遷移不僅能夠促進學生專業(yè)技能的發(fā)展，同時進一步提升學生的人際溝通、團隊協(xié)作、獨立思考和創(chuàng)新能力的綜合素養(yǎng)。

2.2 雙師型STEM教學模式的實施

雙師型STEM教學模式的關鍵在于教師能力素質的培養(yǎng)，提高教師的跨學科知識和實踐能力，以及吸納企業(yè)人員彌補雙師隊伍師資的不足，是發(fā)揮此教學模式的關鍵。

2.2.1 強化線上線下協(xié)同機制，注重培養(yǎng)實踐能力

雙師型STEM教學模式的質量取決于由線上和線下教師的協(xié)同程度。線上教師負責知識的講授與課程開發(fā)，線下教師負責知識鞏固和個性化指導。在課前準備階段時，線上教師與線下教師共同配合，依據專業(yè)培養(yǎng)目標設計教學任務，將多學科知識和實踐理論進行整合。在課中實施階段，教師設計符合現實情況的任務情境，線上教師將學科專業(yè)的化知識融入生活情境，將晦澀難懂的基礎理論轉變?yōu)楝F實生活中的具體問題，提高學生的專業(yè)理論水平和實踐與遷移運用的能力。在課后總結評價階段，依據教學考核內容，線下教師對學生進行個性化指導，鼓勵學生提出個性化的解決方案，提高學生的獨立思維和創(chuàng)新能力，線上教師依據結果反饋更新下次的教學內容，從而不斷優(yōu)化在線教學資源。

2.2.2 轉變傳統(tǒng)的學習方式，提升學生4C能力素養(yǎng)

傳統(tǒng)的教學方式以教師為主，對學生進行知識講授和統(tǒng)一的指導。雙師型STEM教學模式強調培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，以及培養(yǎng)學生的4C核心能力，即批判思維與問題解決能力、溝通能力、創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力。教師主要作用是引導學生完成現實情境任務，線上教師主要負責實踐內容創(chuàng)建、提供更多的知識信息和平臺資源，提高學生知識理論水平，線下教師負責課堂組織監(jiān)督管理、提供個性化輔導，培養(yǎng)學生獨立思考能力。在課堂教學中，學生以小組協(xié)作的方式開展學習活動，教師并不直接規(guī)定活動流程和解決方案標準，鼓勵學生進行科學探究或頭腦風暴，提高學生團隊協(xié)作、創(chuàng)造性思維和解決問題的能力。

2.2.3 利用雙師平臺的互動功能，增強課堂教學的靈活性

雙師型STEM教學模式含有豐富的教學資源，將線上和線下的優(yōu)質教育資源融合，注重跨學科知識集成和綜合能力培養(yǎng)，且具有一定的交互功能，線上課堂通過信息技術平臺支持教學資源能夠重復學習和提取等操作。在課堂教學過程中，教師可以依據課程與學生特點有選擇性地播放教學視頻，并不設定統(tǒng)一的操作流程和內容，提高了課堂的教學效率與教學靈活性。同時，線下教師利用雙師平臺設計最優(yōu)的學習路徑與學習計劃，根據學生的認知特點和知識建構過程，注重個性化指導，并通過學習、探究、合作、實踐等環(huán)節(jié)循序漸進地培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作、人際溝通和創(chuàng)新思維的能力。

2.2.4 深化校企合作，提高教師綜合素質

雙師型STEM教學模式要求教師具備多學科知識，高校教師還需要具備實踐知識。因此，高校實施雙師型STEM教學模式的關鍵是師資隊伍不足，尤其是青年教師多學科背景和實踐經歷普遍欠缺，同時由于現行高校重科研而輕實踐，共同制約著我國高校師資隊伍的實踐能力，進而不利于學生實踐能力的整體培養(yǎng)。因此，高校應繼續(xù)深化校企合作，積極探索與企業(yè)及研發(fā)單位的雙向合作機制，鼓勵教師在企業(yè)掛職鍛煉。同時，依托線上平臺建立教師實踐能力研修和發(fā)展基地，增加教師的實踐經驗和實踐能力，進而提高學生的實踐能力。

結語

我國高等教育近30年來在規(guī)模和質量方面均取得了飛速進步，但教師控制主導而忽視學生自發(fā)能動性的問題依然存在，制約著創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。基于線上線下融合的雙師型STEM教育模式，有助于培養(yǎng)學生的自主學習、創(chuàng)新精神和實踐能力，同時能緩解STEM教學模式師資不足的問題，也為雙師隊伍建設提供了理論啟示。一是完善教師實踐能力的提升機制，高校應建立健全教師實踐能力的提升機制，可與企業(yè)合作建立線上培養(yǎng)平臺與實訓基地，提升教師實踐經驗和能力；二是提供開展探究性教學保障性條件，高等院校應建設教學資源共享與互動平臺，引導學生在探究性學習中不斷培養(yǎng)創(chuàng)新能力；三是鼓勵發(fā)展跨學科教學團隊，高校應通過獎勵制度鼓勵跨學科教學團隊的發(fā)展，引導多學科的教師共同上課與指導學生，從而在課程微觀層面提升學生學習效果與實踐能力。

參考文獻：

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[4]黃雪嬌，周東岱，黃金，等.基于知識建構的STEM教學模式構建研究[J].現代教育技術，2019，29（6）：115-121.

[5]趙呈領，趙文君，蔣志輝.面向STEM教育的5E探究式教學模式設計[J].現代教育技術，2018，28（3）：106-112.

作者簡介：祝振華，碩士研究生，講師，研究方向：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。

基金項目：教育部高等教育司產學合作協(xié)同育人項目——基于線上教學融合審視新疆高校“雙師型”教師隊伍建設（編號：202102205037）。