美國AAPT培養優秀教師的經驗及啟示

楊 薇,郭 玉 英

(1 沈陽師范大學 教師專業發展學院，遼寧 沈陽 110034；2 北京師范大學 物理學系，北京 100875)

一、背景：美國當前科學教育現狀并不理想

1989年，“2061”計劃的第一個報告《面向全體美國人的科學》發表，標志著美國乃至世界科學教育改革進入一個新階段。作為本輪科學教育改革的引領者，雖然美國1995年12月頒布的《國家科學教育標準》(National Science Education Standards NSES)中強調“我們這個國家已經將所有的學生都應具有良好的科學素養作為自己的一個既定目標”,[1]但是美國當前科學教育的現狀卻并不十分理想，主要表現在以下幾個方面：

(一)各州科學教育標準的實施參差不齊，整體呈下降趨勢

美國為聯邦制國家，其憲法修正案把管理職權主要交付各州和地方，因此 事務主要由州及學區負責管理。NSES的頒布固然能加強聯邦對科學 的領導和參與，但各州制定的政策、學區及學校執行者對科學教育改革所持態度等仍是決定NSES落實情況的關鍵。根據托馬斯·B·福德姆基金會2000年[2]和2006年[3]公布的兩個研究報告進行分析可以發現，盡管美國舉國一致肯定課程標準的設定，但是多數州在各項標準的實施方面都比較薄弱。各學科平均等級均沒有達到A級，全國所有學科的平均等級2000年和2006年均僅達到C-級。

對四個主要領域——英語、數學、社會學和科學進行比較，研究發現科學標準是相對履行最好的學科，但盡管如此，也同樣很不理想。萊拉·亞岱爾等人(Lila M.Adair and Christopher J.Chiaverina)在2000年加拿大多倫多舉行的美國全國物理教師協會(American Association of Physics Teachers，AAPT)計劃會議上指出，美國“只有19個州被評價為既成功地執行了國家科學教育標準，而且已經建立了本州可以接受的科學標準。有些州沒有自己制定的科學標準，大多數州只有一份沒有建議活動或實驗的百科全書式的目錄清單。此外，只有少數州指出了數學與科學之間的緊密的關系”。[4]2000年和2006年全美調查顯示，科學標準實施單項達標的均只有19個州，僅占美國全部51個州的37.3%。各州之間差異顯著，部分州的科學教育水平非常薄弱，如佛羅里達州、堪薩斯州等6個州兩次評價都只達到F級。也有少數州的實施情況良好，如加利福尼亞州、印第安納州、馬塞諸塞州三州，在2000年和2006年兩次全國統計中均達到A級。

除了各州水平參差不齊外，美國科學教育的另一個顯著事實是整體平均水平呈下降趨勢，2000年全國科學標準實施的平均水平為C級，到2006年平均水平沒有上升反而下降至C-級。2006年與2000年相比較，科學教育實施等級持平的僅為15個州，下降的竟達到19個州，持平與下降的州數和竟占總數的2/3！六年中只有12個州的科學教育水平有所提高，僅占總數的24%。

(二)科學教師數量短缺，整體專業素養狀況令人堪憂

根據毫瑟(Hauser)等人的研究，“小學和中學入學人數的增長、教師退休人數的加速以及對小型班級的探索，這些都意味著在未來的十年中，將會需要超過二百五十萬的新教師。據統計，在未來5年至7年內，在職教師將有50%退休和離開教學崗位”。[5]調查顯示，盡管每年教育類畢業生在增加，但是真正進入教師短缺學區和學校的比例還很低，少數民族學生和貧困家庭學生居多的農村學校，師資短缺現象尤為突出，而科學教師的情況更為嚴重?？茖W教師尤其是物理教師的招募工作，將是一項持續的挑戰，并且短期內無法得到緩解。

另外，由于就業市場的原因，造成科學教師整體專業素養水平令人堪憂。如美國聯邦教育部副部長斯克拉法尼(Sclafani)曾特別關注過數學教師和科學教師學科知識的欠缺。她引用相關研究成果強調到“具有相應學科學位的高中數學和科學教師所教的學生能夠有更大的成就；在教高年級課程時，這種效果更為明顯……而在中學51.5%的數學教師和40%的科學教師沒有所教專業的主修或副修學位；全美只有29個州要求教師參加全國的教師考試(national teacher exams)，其中15個州設置的及格線低于25分(百分制),只有弗吉尼亞州設置的及格線高于50分”。[4]由此可以看出科學教師專業素養水平非常不盡人意。

目前，富有的市郊學校正為滿足科學和數學教學而尋找合格教師。而那些沒有能力吸引合格職員的市內密集區域和鄉下學校仍然欠缺合格的教師。舉例說明這一問題的嚴重性，根據美國國家教育統計中心(The National Center for Education Statistics ，NCES)2000統計的數據，“在高度貧窮學校，70%的7年級至12年級的學生是由不合格的教師上課的。這個數據使全國56%的人感到恐慌”。[6]為了爭取更多優秀教師，芝加哥的移民部門甚至還曾制定過一些政策，使國外的優秀教師更容易獲取簽證以吸引他們來美從事教師工作。[7]

(三)各個階段科學教師在專業教學方面比較薄弱

根據美國各州相關調查，初中或高中教師每年至少用12至24學時教授科學課程，對于未來預計專攻科學的學生則所需學時更多。按照美國科學教師協會(National Science Teachers Association ，NSTA) 的要求，NSTA推薦小學教師在生物學、物理科學和地球科學以及科學教育中課程中的三個學科至少要掌握一門大學課程，而事實上只有一半的小學教師達到這個標準。地平線研究(Horizon Research)報告指出，7—9年級的科學教師有57%的教師接受這一建議，而5—8年級的教師中只有42%接受。一項關于科學和物理K—12教師的調查結果顯示教師在多數州“通常沒有為科學設備而設立的款項，而且教室里僅有沒有水和瓦斯線的破舊的實驗設備……只有少量甚至沒有正規訓練的科學教師，不能提供以活動為基礎的指導”。[4]

國際物理教育研究委員會前主席、著名物理教育家倫納德·焦塞姆(Leonard Jossem)的多篇文章中，他都曾表達出了“對大學教授和助手所用教育方法中物理專業訓練缺乏的擔心”。[8]他認為大學教師被期望“能夠徹底地理解他們自己的學科中的內容，善于在實驗中提供有趣并相關的實驗，善于處理不同學生因民族特征和文化差異所產生的變化。能給學校、學科和學生的教學找出重點，并且為工作所需準備畢業生”。[9]而這些都是當前所沒有得到實現的。

根據美國物理學會(American Institute of Physics，AIP)研究顯示，在過去的幾年中，大約40%的校方負責人想要雇傭物理教師，卻很難發現合格的候選人。調查顯示只有33%的中學物理教師擁有物理或物理教育學位。上述現狀均使得科學教師在專業教學方面力不從心。

二、AAPT在培養優秀教師方面所作的努力

美國科學教師的現狀造成科學教育方面的一些嚴重問題，諸如多數小學生在學期間缺少科學指導，中學生科學實驗的時間減少而且指導教師缺乏訓練，高中教師則因花費較多的時間為地區性、州及全國測試做準備，以至于無法完全覆蓋所有科學課程。TIMSS (The Trends in International Mathematics and Science Study )報告也同樣指出了美國學生的科學知識落后于其他國家的學生。此外大學物理的主修科目正在減少，優秀學生群體中國外留學生所占的數量和比例越來越多，甚至超過了美國本土的學生?；诖朔N現狀，各類組織都在積極進行多種努力改善現狀，其中AAPT的工作較有成效。

(一)AAPT簡介

AAPT(American Association of Physics Teachers)，美國全國物理教師協會。 AAPT的根本宗旨是：主要通過教學的途徑確保物理知識的普及，并為物理教師的專業化發展提供最新和完備的資源和研究成果。目前該協會有來自30個國家超過1.1萬的會員。

AAPT在每年2月份和8月份舉行國際性會議。特別在夏季年會中的后階段，召開專門“物理教育研究大會”。會議的主要內容是，與會人員進行學習和交流，討論物理教學方法的改革、共享教和學的研究成果。近年來，物理教育研究已逐漸成為了AAPT年會關注的熱點，如2001年AAPT第122屆冬季國際會議上，幾個專場都是圍繞物理教學展開的，其主題包括物理教育研究的方法、技術手段、評價方法及物理教育研究的困難等。AAPT與學會成員尤其在科學教師準備的領域里做出了主要的貢獻。

(二)AAPT承擔的若干具體項目

1.針對小學教師的PIPS項目

AAPT發起了一個PIPS(Powerful Ideas in Physical Science，物理科學權威概念)項目，該項目主要是為高校教師設計一個1000頁的學院課程，用于指導小學非理科專業職前教師的基礎物理科學知識。該課程提供廣泛的素材和評估工具，并且采用了很多創新的教育方式，這些內容都是基于物理教育研究數十年來的研究成果而設計的。[10]

2.針對初中教師的OP項目

初中教師則能夠從OP(Operation Physics，操作物理)項目中獲益。OP項目雖然不屬于AAPT項目，但該項目的成員絕大多數為AAPT會員。OP項目提供一系列模塊，這些模塊覆蓋物理學和物理科學的主要主題。每個模塊由書面材料、工作表、問題和需動手的活動組成，這些內容均由富有經驗的物理教師所編寫。

3.針對高中教師的PTRA項目

高中物理教師則已從PTRA(Physics Teaching Resource Agents，物理教學資源代理人)項目中受益匪淺。該項目始于1985年，已經培養了約900個訓練有素的代理人，培養內容包括內容、教法、手段和學科實驗活動等。這些代理人主要是擔任“教師們的教師”，通過工作間(Workshop)和夏季培訓制度為全國數以千計的教師提供專業發展指導。[11]以1999年為例，該項目提供了85個6小時工作間，總共有1545個參加者，其中30%為少數民族教師。參加者分布廣泛，80%高中教師，16%初中教師，4%小學教師；51%男教師、49%女教師；58%來自城市，34%來自市郊，9%來自農村。[12]

4.針對大學教師的IUPP項目

大學教師主要是從IUPP(Introductory University Physics Project，大學物理入門項目)中獲益，該項目最初是與美國物理學會(The American Physical Society，APS)在1987年到1995年期間聯合承擔的，最初定位為應用微積分講授物理課程的改革。當前AAPT課程有了進一步的發展，包括PRC(the Physics Revitalization Conference,物理新增內容)[13]、TYC21(Two-year Colleges in the Twenty-First Century,21世紀兩年制學院)[14]、TWNPF(The Workshops for New Physics Faculty,物理新教員工作間)和PFPF(Preparing Future Physics Faculty,為未來物理教師而準備)[15]項目。PRC聚焦于計劃、實施和評估本科物理教學方面的變化，TYC21旨在通過促進二年制學院教師間的溝通和交流提高物理教育水平，TWNPF是為幫助大學新教員更有效教學而設立的，PFPF是國家科學基金會(The National Science Foundation，NSF)計劃的一部分，旨在創設一種研究生培養模式，為五個學科領域的新興和發展準備未來的教師，這五個學科包括：化學、計算機科學、數學、微生物學和物理學。

5.其他部分項目

近些年來，AAPT還計劃了大量的字母組合型(alphabet soup)的項目,這些項目多數都是由帶與專業發展有相關的詞匯組合構成，但這些項目有些已經逐漸淡出人們的視野：如NSTAS(National Science Teachers Association Scope，全國科學教師協會范圍)、SC(Sequence and Coordination，持續與協調)，ISCS(Introductory Science Curriculum Study,科學課程研究入門)，IPS(Introductory Physical Science，物理科學入門), PSSC(Physical Science Study Committee physics，物理科學研究委員會物理學)，MMW(Man Made World，人文世界)，HPP(Harvard Project Physics，哈佛項目物理)等等，這里只列出少部分?，F在還有些仍在進行的項目，如PT(Principles of Technology,技術原理),AP(Active Physics，有用的物理學),C3P(Comprehensive Conceptual Curriculum in Physics，物理綜合概念課程),M(Modeling,建模),以及NSF和AAPT和ASP的聯合項目PT(Physics Technology，物理技術)等。

三、AAPT培養優秀教師的經驗及對我國的啟示

AAPT在美國擁有物理教師公認權威的獨特盛名，它不斷致力于解決潛在物理教育者面臨的困難，是在多年的實踐過程中獲得了這種名副其實的榮譽。AAPT一直在不斷完善現有項目和設計更多的項目旨在更進一步促進美國科學教師的專業發展。作為學術團體可以在全美各級物理教師中獲得如此高的評價也是絕無僅有。AAPT在培養優秀教師方面的經驗也非常值得我國的學術團體和相關機構借鑒：

(一)針對不同階段教師，設定不同層次的項目

AAPT所設定的各類項目，非常重視培訓對象的針對性，他們根據各個不同階段教師的特點和現狀，以及對教師專業發展的不同需求，設定了多個層次的項目，對不同階段的教師準備有針對性的分別實施影響。例如針對小學教師設計PIPS項目；針對初中教師設計OP項目；針對高中教師設定PTRA項目；而針對大學教師設計IUPP項目。而且每個項目的設計都非常細致，如IUPP項目中又包含PRC項目、TY21項目和PFPF項目等幾個不同內容 。

(二)運用前瞻的視角，為學科發展預留空間

AAPT在設計各類項目時，也并非僅僅局限于現狀而進行，他們經常用前瞻的視角，預測學科發展的未來，因此可以做到未雨綢繆，為學科未來發展預留足夠的空間，并做好所需教師的積極準備。如在針對大學教師設計的IUPP項目中的PFPF項目，目的就是為五個學科領域的新興和發展準備未來的教師。AAPT還積極為未來的K-18教師準備而積極發展新的大學課程和計劃，并能結合物理教育研究的最新成果設計各個項目的內容。

(三)理論聯系實踐，注重研究成果的直接應用與轉化

在AAPT設計的項目中，通常都特別注重對最新物理教育研究成果的應用。如他們強調培訓教師的課程應該包括內容、方法、在職訓練和課堂實踐觀察評價；在指導教師時應結合他們的水平，充分考慮能使各不同水平的參與者都得到優良的發展；評價的標準必須嚴格使其可以監督項目是否能做到上述要求，而且要求各項目必須設計動手參與的活動等。他們還強調這些課程的設計，應該是物理系和科學教育系在富有經驗的教師協助下，共同來完成。如針對初中教師的OP項目，項目提供一系列覆蓋物理學主要主題的模塊，每個模塊均由書面材料、工作表、問題和需動手的活動組成，這些內容都是由富有經驗的物理教師所編寫而成。

(四)加強培訓資源的開發，重視新教師的培養

AAPT還醞釀了為從教一年的新教師所設立的追蹤計劃，他們借鑒日本的經驗，幫助新教師更快提高。在日本第一年參加教學的新教師，必須拿出20小時用于顧問導師指導下的專業發展，該顧問導師由優秀教師擔當，他們會定期見面，共享課程計劃、交換班級授課以及對進展進行評估。AAPT還注重積極開發新的培訓資源，發動許多退休的教師，作為導師進行服務，創新和發展計劃內容，如PTRA項目已經廣泛的利用退休的PTRA成員來參與此類項目。

(五)對教師標準提供建議，促進教師終身專業發展

AAPT還為國家科學教師標準的設計和出臺提供了直接的建議。為了促進教師終身專業發展，AAPT并沒有停留在對標準提供建議，更多的是積極設計培訓項目，促進標準中關于教師專業發展的相關內容得落實。如由MW(Modeling Workshops,建模工作間)發展而成的ASTEP(Arizona Science and Technology Educational Partnership,亞利桑那州科學技術教育伙伴)，在促進教師終身專業發展方面就取得了很多成功的效果。為促進這種終身發展，他們還積極提議成立NCPE(National Center for Physics Education,物理教育國家中心)，希望通過中心來推動科學教育改革和構建高校與中學合作的方式促進教師終身專業發展。

四、結束語

我國當前正在進行基礎教育新課程改革，現有研究已證明教師將是新課程改革實施順利與否的瓶頸之一，有效地促進教師專業發展是擺在我國教育研究者面前亟待解決的課題。作為美國眾多學術團體之一的AAPT，它在政策建議方面的影響力和全美教師心中的公認權威地位令我們刮目相看，而它在促進教師專業發展方面所做的努力和取得的經驗，更是值得我們認真思索和總結借鑒。

[1][美]國家研究理事會．美國國家科學教育標準[M]．戢守志，等譯．北京：科學技術文獻出版社，1999：15．

[2] Chester E.Finn, Jr., Michael J.Petrilli.The State of State Standards 2000[R].Thomas B.Fordham Foundation, 2000：4-6.

[3] Chester E.Finn, Jr., Michael J.Petrilli, Liam Julian.2006 The State of State Standards[R].Thomas B.Fordham Foundation, 2006：7-11.

[4] Lila M.Adair and Christopher J.Chiaverina.The Preparation of Excellent Teachers at All Levels[Z].AAPT Planning Meeting.Toronto,Canada,2000:1-15.

[5] Heubert,J.P.&Hauser,R.M.High Stakes.National Academy Press[M].Washington,D.C.,1999:273-307.

[6] Digest of Education Statistics, 2000[DB/OL].http:∥nces.ed.gov/pubsearch/pubsinfo.asp?pubid=2001034.

[7] Chicago Foundation for Education[DB/OL].http:∥www.newsday.com/news/local/yearinreview/.2000-03-12.

[8] Jossem, E.L.The Teaching of Physics[J].American Journal of Physics, 2000,68 (6)：499.

[9] Jossem, E.L.The Education of Physics Graduate Students[J].American Journal of Physics， 2000,68 (6):502.

[10] American Association of Physics Teachers.Powerful Ideas in Physical Science[DB/OL].http:∥www.aapt.org.Publications/pips.cfm.2008-12-10.

[11] American Association of Physics Teachers.Physics Teaching Resource Agents[DB/OL].http:∥www.aapt.org.PTRA/index.cfm.2008-12-10.

[12] Banilower, E.Annual Evaluation Report for Urban Physics Teaching Resource Agents (PTRA)[R].Chapel Hill, NC: Horizon Research, Inc.1999.

[13] American Association of Physics Teachers.Strategic Programs for Innovations in Undergraduate Physics:Project Report[DB/OL].http:∥www.aapt.org/Projects/upload/SPIN-UP-Final-Report.pdf.2003-01-20.

[14] American Association of Physics Teachers.Strategic Programs for Innovations in Undergraduate Physics at Two-Year Colleges: Best Practices of Physics Programs[DB/OL].http:∥www.aapt.org.2005-12-20.

[15] American Association of Physics Teachers.Preparing Future Physics Faculty[DB/OL].http:∥www.aapt.org/Projects/pfpf.cfm.2008-12-10.