師范院校師范生STEM教育能力培養策略

許 慧，種孝文，劉 暢，李美琦

（白城師范學院數學與統計學院，吉林 白城 137000）

0 引言

在科學技術迅猛發展的時代，地方高等院校應主動向社會輸出有實踐能力、能將理論知識與實踐工作聯系的復合型人才，如何培養具有實踐能力與創新精神的多學科、多領域復合型人才已經成為世界各國教育改革的重要任務和迫切需求，因此，STEM 教育理念由此誕生.STEM 教育的開端源于1986年美國國家科學委員會發布的《本科的科學、數學和工程教育》報告，是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）以及數學（Mathematics）四門學科的簡稱，是一種全新的融合式教學方式，它幾乎囊括了與科學、技術、工程及數學相關的所有領域，甚至與經濟學、政治學、社會學和心理學相關［1］.STEM 教育的核心是保留了每門學科的特點，同時對這些學科進行交叉融合，促進各個學科的發展.經過幾十年的理論研究和實踐探索，STEM 教育逐漸成為一種國際性的教育發展戰略，被認為是“二十一世紀最具指導性的改革話語”［2］.目前，國內外對STEM 教育的研究都非常重視.2017 年，中國教育科學研究院在《中國STEM 教育白皮書（精華版）》中提出中國STEM 教育2029 創新行動計劃，要“建立由政府部門、科研機構、高新企業、社區和學校相融合的中國STEM 教育生態系統，打造覆蓋全國的STEM 教育示范基地，培養一大批國家發展急需的創新人才和高水平技能人才”［3］.同年，教育部教育管理信息中心、北京師范大學、北京國信世教信息技術研究院聯合發布《中國STEAM教育發展報告（起點篇）》［4］.這些宏觀計劃對我國STEM 教育整體發展都發揮了極大的推動作用.我國緊跟信息時代發展潮流，高度重視STEM 教育發展，各級教育部門和各大院校都將STEM 教育和加快建設創新型人才培養體系納入現有教育體系中，STEM教育也逐步成為解決多學科、多領域相互融合、共同發展的有效途徑.

但是，隨著STEM 教育的飛速發展，在STEM 教育本土化變革的過程中，也發現了一些問題，比如STEM 教育類教師緊缺；國內STEM 教育照搬照抄國外STEM 教育理念，造成“水土不服”等問題，都嚴重制約國內STEM 教育的發展.師范院校的師范生是未來教師的“儲備軍”，若能將STEM 教育理念融入高等教育課程的全過程中，將有助于培養更多的有STEM 教育理念的師范生，未來也會成長為具有STEM教育理念的一線教師，這將極大地解決我國STEM 教育類師資短缺和能力不足的現實問題，同時能夠提升在校師范生綜合素養，使其適應學科教學改革和未來發展的需要，甚至在未來的工作中，很容易融入非師范類的相應崗位上.因此，本文提出培養師范生STEM 教育能力的可行策略，為師范院校師范生STEM教育培養方案或課程設計提供一定的參考.

1 師范院校師范生STEM教育能力培養的必要性

1.1 適應時代發展的需求

人才資源是影響各國競爭力的主要因素.為促進社會發展，提高國際競爭力，培養具有創新創業能力的人才，國務院辦公廳在2015年提出，高校要打通一級學科或專業類下相近學科專業的基礎課程，開設跨學科專業的交叉課程，探索建立跨院系、跨學科、跨專業交叉培養創新創業人才的新機制，促進人才培養由學科專業單一型向多學科融合型轉變［5］.同時，中小學課堂教學模式也在慢慢發生變化，越來越多的學校開始關注STEM 教育理念在課堂上的運用，研究發現，STEM 教育在數學、科學、物理、化學、信息技術，包括語文、英語等多學科上都有一定的應用.未來社會要求教師不僅自身要具備創新發展意識和實踐應用能力，更要具備培養和發展學生創新素質的能力.

1.2 解決STEM師資緊缺的現狀

STEM 教育的推廣離不開具有相關經驗的教師隊伍，現有國內成形的STEM 教育師資還處于十分緊缺的狀態，也是制約國內STEM 教育發展的最大難題.很多從事STEM 教育的教師都沒有系統地接受過STEM 教育培訓.在教學方面，我國絕大多數高等院校都采用以教師講授為主的比較傳統的教學模式，而STEM 教育則強調要以學生為中心開展多學科、多領域的知識融合學習.STEM 教育模式要求教師作為指引人，引導和培養學生探究解決問題、設計實施項目等能力.根據國內教育及教師隊伍發展現狀來看，國內一線教師在短時間內并不能很好地完成角色轉換，將現有普通課堂教學模式轉變為STEM 教育模式.由此可見，在STEM 教育培訓方面，國內主要存在兩個方面的問題：一是培訓標準尚未統一，培訓差異化明顯，部分經濟欠發達地區STEM教育培訓力度不夠；二是國內STEM教育需求逐年增加，但受過STEM 教育系統培訓的教師數量遠不能滿足國內需求.現如今，我國教師培養的主要途徑仍是高等師范院校的系統培養，而國內現有的教育系統在課程設置方面以專業課程和教育教學課程為主，對師范生的培養仍是分科教學，綜合課程與實踐課程較少.STEM 教育主要培養學生的綜合素質，若能直接將STEM教育切入到師范生的教育中，優先培育出一批具有STEM 教育理念、綜合素養較高、跨學科能力較強的后備教師，這將對未來我國STEM教育的發展提供優質的教育土壤.從STEM教育的培養規模來看，可以將STEM 教育培訓擴大到全國的高等師范院校甚至師范?？圃盒?，將STEM 教育理念全面鋪開；從培養質量來看，應由STEM 教育經驗比較豐富的幾所前沿院校合作制定統一標準，其他院校依據此標準制定符合校園和當地社會實際的STEM 教育培養計劃，讓STEM 教育理念不只發揚光大，還要切實提升國內教育理念的先進程度.

1.3 促進STEM教育在高等教育中的實踐應用

STEM 教育作為國外教育的先進理念，逐漸被國內的教育體系所吸納，但國內在以教師授課為主的基礎教育體系下，STEM 教育的融入過程是十分漫長的，因此，如何研究和探索將STEM 教育理念融入國內現有教育體系中就顯得尤為重要.現階段的國內期刊文獻中，涉及STEM 教育的文章大多集中在STEM的基礎應用中，沒有深挖細究STEM教育的深層次內涵，沒有探索和制定適合我國的STEM教育道路.在實際的教學過程中，雖然經常強調開展STEM 教學，但大多都重形式、輕實踐，極度缺乏基礎教育項目式教學、科學教育等方面的研究.

2 師范院校師范生STEM教育能力培養策略

2.1 STEM教育價值理解能力培養

作為一種新興的教育方式，STEM 教育在潛移默化地影響和推動傳統課堂教學模式變化，調查結果顯示，現階段的師范生大多是通過教師在教學過程中提及STEM 教育理念，并沒有對STEM 教育進行比較深入的了解，更沒有進行比較深入的研究.因此，可以從師范院校、教師和師范生三個方面加強STEM教育.從師范院校角度看，要提高對STEM教育的重視度，制定符合本校實際和當地政策的STEM教育的專項培養方案，邀請不同學科的專家就STEM 教育理念開展專題講座，將STEM 教育理念與不同學科知識體系相融合，深化師范生的STEM 教育價值理解，提供更多的機會讓師范生深入學習STEM 教育價值理念和內涵；從教師角度看，教師在教學過程中也需要將STEM 教育理念深度融合到課堂教學當中，積極參加專題STEM 教育培訓，引導師范生關注新的教育理念和模式，鼓勵師范生學習和自學STEM 教育相關內容；從師范生角度看，師范生應當樹立主體參與意識，認真查閱現有STEM 教育理念文獻，主動請教校內權威教師，讓STEM 教育理念入腦入心，積極主動地汲取新知，豐富自我，培養STEM 教育價值理解能力.

2.2 跨學科整合能力培養

STEM 教育有著培養跨學科整合能力的特點，開展STEM 教育就意味著不能局限在單學科或者雙學科教育上，而是要不停地吸納和汲取新的學科知識體系，將新的知識體系融入所選和所教的基礎學科中，比如，從事數學與應用數學專業的教師和師范生，在掌握基礎學科的基礎上，要吸收和學習工程類、化學類、物理類等多種學科的知識，從本質上理解數學在其他學科和技能中的應用.因此，從院校角度可以從兩方面來培養師范生的跨學科整合能力：一是豐富現有課程設置，以專業課為核心，適當增設綜合類選修課、通識課，鼓勵師范生跨學院、跨專業進行學習.組織開展科研興趣小組，主動將所學知識應用到實踐中，觀察和掌握所學知識在不同領域的作用；二是豐富教育資源，創設優良的教育環境，建立STEM 活動室、STEM 實訓基地、創客空間、機械工坊、虛擬實驗室等多種類、多目標的多功能活動室，各院系將本學科比較有實踐性、綜合性的問題或者活動目標提供給多功能活動室，給師范生提供跨專業交流合作與整合實踐的空間.從教師角度來說，可以帶領本專業學生與其他專業學生組建跨專業小組，進行合作學習和交互實驗，同時提供國內外先進的STEM 教育學習資源，引導師范生從不同學科角度思考解決現實問題；從師范生自身角度來說，可以選修或通過STEM 多功能活動室了解感興趣的其他專業課程，拓展自己的知識面，勇于踏出專業“小圈子”，與其他院系互相交流.同時也要多參與社團活動，積極參觀和使用STEM 活動中心、創客教室等，基于真實情境開展實踐活動，如進行科技發明制作、3D 打印、機器人編程等，充分發展跨學科整合能力.

2.3 STEM課程開發與整合能力培養

科學合理的STEM課程和資源是開展STEM教學活動的基礎，同時，STEM課程開發與整合能力也是師范生STEM 教育能力的重要組成部分.因此，從師范院校的角度來說，可以開設專門的STEM 教育相關課程，豐富師范生關于STEM 課程與資源開發整合的理論知識，還可以建設互助共享的STEM 在線學習平臺，聯系本校相關專業的教師、STEM 領域的專家學者及STEM 教育機構，構建共同體，合作開展STEM 課程開發設計的深入研究.從高校教師的角度來看，可以改變傳統課堂教學方式，多采用項目式、探究式等方法，幫助師范生通過實踐探究獲取知識和提高能力.從師范生自身角度來說，要積極學習STEM 課程和資源開發的理論方法，以項目式學習為媒介，通過課程學習，將STEM 教育理念與自身學科特點相結合，提高STEM教育的跨學科整合能力.

2.4 STEM教學實施能力培養

教學實施能力是師范生最重要的專業技能，培養師范生STEM 教學實施能力，是為了幫助更多優秀的師范生登上講臺，在未來的教學中給學生帶去更新穎的教育模式.因此，師范院校可以完善校內軟、硬件設施，為師范專業配備微格教室、智慧教室等，提供錄課功能，幫助師范生適應數字化環境，方便師范生及時發現和調整自己的教學狀態，也可以積極聯合其他校外力量，如地方STEM 教育中心、STEM 教師工作坊、STEM 種子學校等，為師范生提供更多的教學觀摩、模擬和實踐機會，真正實現STEM 教育人才在實踐中成長，提高師范生STEM教學實施能力.

2.5 創新發展能力培養

創新發展能力培養是師范生STEM 教育重要組成部分，從師范院校的角度來說，可以多舉辦創新活動和創新比賽，加大宣傳力度，組織師范生了解相關活動基本流程和優秀作品，同時邀請多領域專家學者進行賽前講座，邀請往屆獲獎師范生作經驗交流.從高校教師的角度來說，要鼓勵師范生進行教科研課題研究，給予參加創新比賽或參與教科研項目的師范生專業指導，同時，在日常教學中多給師范生布置一些開放性的問題和任務，引導師范生進行思考，培養批判性思維和創新意識.從師范生角度來說，要克服畏難情緒，積極參與學校活動，提高自己的多方面能力，在日常生活和學習中保持對知識的好奇心，能思考、不盲從權威，了解教師專業發展的要求，探索新的STEM 教學方法，養成自主學習和終身學習的意識，提高創新發展能力.

3 結語

STEM 教育已經成為我國教育改革與發展的重要內容.STEM 教育理念逐漸應用于中小學課堂，這對教師的能力水平提出了更高的要求.師范教育是培養未來STEM 教育教師的主要方式，在這一階段發展師范生STEM教育能力，有助于從根本上改善STEM師資問題，增強師范生的核心競爭力，促進教師專業發展.