STEAM教師跨學科集成培養策略與螺旋式發展之路

曾麗穎 任平 曾本友

[摘 要] 有效推進STEAM教育有助于提高國家競爭力，然而調查顯示確保其實施質量的STEAM教師嚴重短缺，其中既有深層文化、利益機制原因，更是STEAM教師跨學科綜合培養太難所致。針對其問題成因，我們運用教師發展階段理論，與職前職后一體化教師集成培養經驗結合的方法，提出延長STEAM教師職前培養年限，以拓展跨學科知識；對轉崗教師補教，對應屆畢業生進行崗前綜合培訓；對骨干教師和名教師采取提升綜合素質的培訓策略。讓STEAM教師群體沿著“主干課—拓展課—綜合應用—提升課—再綜合”的螺旋式課程設置發展素質；教師個人以“GPS定位”法優化升級路徑。各級政府為其完善跨學科知識結構，提升素質和學歷層次提供條件，并從待遇傾斜和職稱評審方面提供政策支持。

[關鍵詞] STEAM教師； 培養策略； 培養路徑； 跨學科知識

[中圖分類號] G434 [文獻標志碼] A

[作者簡介] 曾麗穎（1991—），女，四川宜賓人。技術員，碩士研究生，主要從事職業教育學原理與STEAM教育研究。E-mail：zengbyyb@126.com。

一、引 言

STEAM教育是集科學、技術、工程、藝術、數學于一體的綜合教育，是由美國政府主導的STEM教育計劃演變而來的，旨在打破學科疆域，通過對學科素養的綜合應用解決實際問題，同時，培養綜合性人才的教育[1]。原中國教育科學研究院院長田慧生指出：“中國發展STEM教育①有助于我們抓住第四次工業革命的機遇……已成為我國人才戰略的重要組成部分，也是提升國家競爭力的緊迫要求?！盵2]要讓STEAM教育有效推進，就要有教授STEAM課程的專任教師，他們是STEAM教育質量的重要保障，扮演著至關重要的角色。因此，如何培養合格的STEAM教師，解決其當下極度短缺問題，將是新時代師范教育和相關培訓機構義不容辭的責任。

二、STEAM教師嚴重缺乏的現狀及深層成因

（一）STEAM教師嚴重缺乏的現狀調查分析

STEAM教師短缺是全球共有的問題。截至2015年，美國中學數學和科學教師缺口累計達到28000多名；澳大利亞超過一半學校的數學、科學教師未經師資訓練；英國數學和科學教師也出現短缺問題[3]。我國STEAM教師更是嚴重短缺，對東中西部7省抽樣調查顯示：農村小學STEAM教師的缺口比例為37.3%，城市小學為14.5%，80.5%的STEAM教師沒有經歷系統的理科學習；大多數STEAM教師任教科學、綜合實踐、藝術等學科的教齡在5年以下，顯示STEAM教師流動性較大，缺乏穩定性[3]。根據中國教育科學研究院STEM教育研究中心發布的《STEM教師能力等級標準（試行）》，STEM教師指“從事科學、技術、工程、數學及相關學科的教育工作，并進行跨學科整合的專業人員”[4]，我們按照“跨學科整合的專業人員”標準，對粵西地區中小學STEM教師實地調查表明：一般只在城區較大的小學才有STEM教師崗位設置，而且一個城區小學僅有1～2名STEM教師，主要是開展科技活動和創客教育，并以競賽獲獎或提供參觀表演方式幫助學校打造特色。中學則以探究性課程和綜合實踐課教師擔任，一般一個年級配備一名具有跨學科背景的綜合實踐活動教師。由此推測，我國合格的“跨學科整合”專業化STEM教師，估計不到5%。

（二）我國STEAM教師嚴重缺乏的深層成因

首先，中國傳統文化阻礙了人們對STEAM教育的認識。無論是科舉文化，還是分科筆試為主導，缺乏綜合運用知識解決實際問題考察的高考，都從深層利益機制上引導著全社會追求單科分數，由此導致國人對STEAM教育缺乏認知。Lu與Jiang對115名中國數學師范生進行訪談調查發現，“80%以上的學生不知道STEM是什么，并且認為將STEM復雜課程應用于基礎教學的必要性很低?！盵5]其次，新教師認證方面，在《STEM教師能力等級標準（試行）》頒布之前，“沒有制定系統的STEM教師準入制度”，對于合格的STEM教師形象的認識比較模糊[6]。第三，師范院校缺乏STEAM教師培養的綜合類專業設置，是造成其缺失的源頭。即使同STEAM教師最接近的科學教育專業課程設置，在師范院校中也是以物理、化學、生物等分科方式為主開設的，而且缺少“工程、技術”等與STEAM密切相關的課程。第四，國內缺乏有針對性的STEAM在職教師專業拓展和跨學科綜合培訓，關鍵是缺少跨專業的STEAM教師培訓師。最后，根本的原因在于，STEAM教師知識和技能形成的復雜性。從《STEM教師能力等級標準（試行）》所包含的5個維度14類、35條STEM教師能力指標體系中，即可看出其培養難度和復雜程度遠高于單科教師。STEAM教學中，“教師角色更多地是教學設計者、活動組織者、知識講授者和學習引導者等。”[7]其教學中開展的每個實景問題都是綜合性的，需要跨學科知識才能解決。STEAM教師培養的困難，不僅在于其橫跨的學科多，需要學習的內容廣泛，更關鍵的在于其跨學科的融合問題。

三、STEAM教師跨學科素質分段

補缺集成培養策略

（一）STEAM教師跨學科知識和技能分段培養策略

STEAM職前教師跨學科知識拓展策略：師范專業的學科知識拓展和學歷延伸。STEAM教師跨學科知識結構的綜合性，不僅需要以現有師范專業為基礎增加跨學科內容，而且還要打破學科專業壁壘，增強STEAM職前教師綜合運用知識的能力訓練，使其形成跨學科融合的STEAM教育新視界。為此，在STEAM教師職前培養中，一是需要從專業設置上注重跨學科拓展，必須開出STEAM教育涉及的五門核心學科主干課程。二是強調跨學科知識和能力橫向拓展基礎上，同縱向延伸性訓練的有機結合，突出跨學科知識和技能的“綜合性”培養目標。為此，教師專業發展階段理論中，關于從新手到能手和專家發展理論都將更新。首先，STEAM方向的師范生在職前關注階段中，需要增加跨學科選課積分關注。雖然大學階段的學生還沒有經歷STEAM教學工作，但是需要引導他們從原來只關注本專業的必修課，轉向重視STEAM教育中新增的藝術、技術、工程類必選學科，這是STEAM教師培養中不同于單一的數學、物理學科教師培養的特征所在。同時，更需要引導其重點關注跨學科綜合能力的全面形成。根據“職前STEAM教師一般經過6個專題的實訓，會達到初級專業水平”的研究結論[3]，職前STEAM初中教師延長一年學制和高中教師延長三年學制發給碩士學歷證書，具有完善對應層次STEAM教師知識結構的現實性。這樣，便于對接我國現有教師資格認定制度，按照高中、初中和小學分段標準，進行STEAM教師資格考試和面試測評。為此，我們提出“2+2”小學和“2+3”初中教師本科；“2+3+2”高中STEAM碩士教師培養策略。

中小學STEAM教師之所以都設計“2”為基礎，是因為大一主要上公共課，大二以專業基礎課程為主，主要都是學好數學、物理等STEAM中的主干學科。因為小學的STEAM教師，其知識面雖然也是五門學科，也需要綜合學習，但是在學好一門核心學科基礎上，利用2年時間學好另外4門達到?？扑?，不僅符合傳統的?？茖W習時間，也適合小學階段開設STEAM課程對教師知識水平的要求。而初中階段，按照本科學歷要求學科教師，相應的也需要達到本科知識水平。要在主干學科基礎上拓展另外4門學科課程，就需要比小學教師延長1學年，這樣就形成了五年制初中STEAM教師本科培養策略。同理，高中知識的專業性強，理論程度增加，需要接近研究生水平才能更好地開展STEAM教育活動，且高中教育明確提出了增加碩士層次教師的要求。再者，初中多一年、高中多三年并獲得碩士學歷，這樣的設計才同其更高教學層次的收入增加相匹配，符合學生經濟和精力投入的心理，從而保證有充足的生源可供選拔。最后，注意根據不同層次教師，實施STEAM跨學科拓展基礎上的綜合素質提升。尤其是高中以上的STEAM教師，必須讓其拓展學科和綜合水平均達到一定高度。這是因為高中在開展STEAM教育活動中，學生提出的問題和解決方案，要求教師具有相當專業的指導水平才行。而針對本科和研究生層次的STEAM教育，則主要由跨專業的STEAM教育博士實施。這樣的博士入學選拔中，需要學生具有跨專業背景和工作經歷，待其入職高校教師后，才具有精通技術、工程設計、藝術設計等經驗，在組織大學生、研究生開展較高理論層次的STEAM教育中，才能抵達理論和實踐研究的前沿。

STEAM教師入職培訓策略。單憑職前教育階段的STEAM學科知識拓展，難以形成跨學科的綜合知識和教學技能。無論從STEAM教師需要完善的跨學科知識結構，還是從其發展階段的復雜性看，在精力有限的情況下完成如此艱巨的任務，只能實施分階段拓展的策略。從STEAM教師早期生存關注階段發展理論看，剛入職或轉行從事STEAM教育的新教師，主要是做到跨學科知識教學的正確無誤，確保能站住講臺。為此，就需要正確地講解教材，指導、引領學生綜合運用多學科知識解決真實問題。在組織實施STEAM教育中，不致因講授出錯或課堂監控力弱化，被學生笑話。因此，崗前培訓重在強化跨學科知識的綜合組織，STEAM課程開發與實施技能的訓練。由于STEAM教育受多學科教學知識的綜合影響，對那些從數學、物理等學科教師中轉行過來的人，為避免受其原單科教學習慣的影響，培訓課要在分科補償教育基礎上，處理好同原來擔任學科之間的融會貫通關系。借助崗前培訓，需要訓練新手們以藝術方式進行獨具匠心的設計，以數學方式對整體設計進行考量，以科學原理進行深入研究，并以技術方法加以實現。最后，運用系統工程將前面的設計一一編程，以3D或模型化的虛擬情境可視化地呈現。這其中，師生設計和實施的每一步，都有可能受到現有環境和條件的限制，遭受難以預料的挫折。因此，STEAM教師從新手到情境關注的能手過程相對漫長。對那些轉行的STEAM新手教師而言，只能從靠近自身支柱學科最近的跨學科課程入手，借助“互聯網+”方式，以STEAM“教師集體專業化愿景為凝聚力，依托在線實踐社區技術平臺開展教師集體專業化培訓”[8]。具體而言，可以遠程教育或自考的在線平臺為依托，分階段獲得相應的單科結業證書，以此拓展STEAM教育急需的跨學科知識，增強自身綜合駕馭課堂的能力。

（二）STEAM職后教師綜合素質集成式培訓策略

有研究表明：STEAM教師既可“在現有的本科、研究生專業中增加STEAM教育課程”進行職前培養，也可“對現有的具有科學、技術、工程和數學背景的優秀教師進行STEAM專業的系統培訓”[9]。對于入職3～5年的STEAM教師，尤其是那些已經跨越了生存和教學情境關注階段，成了STEAM教學骨干的青年教師，其跨學科綜合知識和創造性解決問題的技能，組織、監控學生開展STEAM教育的綜合能力等，都已經得到了明顯提升。進入這一階段，僅僅靠自學和校本研修提升幅度不大，需要尋求有針對性的STEAM教師培訓項目。如參加專門針對STEAM骨干教師的培訓項目等，在專業培訓師榜樣示范、案例剖析、互動交流、跟崗實訓中，形成綜合創新的知識技能、靈機應變的教學技藝。最后，進入到STEAM名教師提升培訓項目?，F有做法表明，除了組織STEAM教育前沿理論與跟崗學習名師培訓班外，最為有效的就是“基于真實學習實踐的工作坊學習”，它是開展“STEAM教育的最佳實踐路徑?！盵10]因為STEAM教育的跨學科綜合性，涉及學科廣泛、實踐靈活性強，只有由名師工作室以師徒結對方式，開展STEAM教學實踐研討，才能讓其從真實的教學場景中，體悟到STEAM的綜合實踐特性及實施活動的技巧。

這種專門針對STEAM教師類型和層次提升的培訓項目，主要采取利益捆綁，以集成相關培訓資源方式予以推進。首先，在強師工程中以“STEAM教師XX培訓項目”撥款方式，吸引有條件的相關機構參與聯合申報。為了讓具有合格資歷的各類機構，積極參與到STEAM教師培訓中來，教育部需要出臺系列STEAM教師培訓政策，由省市政府牽頭，以全額撥款方式吸引多家單位聯合申報培訓項目。讓相關教育學院、工程技術研發中心、大型企業、省市科技館、博物館、藝術館等，根據每期培訓項目側重的學科和技能訓練，以主要培訓單位牽頭實施獨立或聯合的方式申報項目，將跨學科知識、技能的STEAM教學實戰培訓，STEAM教師專業知識拓展落到實處，以跨學科協同培訓確保STEAM教師綜合能力的提升。其次，利用培訓外包市場化運作方式，充分調動科技企業參與STEAM教師培訓的積極性。借鑒廣東教育學會科技教育專委會主辦，深圳好課樂課教育科技有限公司等承辦的全國STEAM教師崗前培訓第一、二期經驗[11]，可從教育部國培項目、省廳強師工程項目中劃撥部分款項，委托相應的教育科技公司以成本價運營。因為這些教育科技公司，本身就在做STEAM教育產品拓展，擁有現成的STEAM教育培訓師和相應的實訓資源。其借助STEAM教師培訓，在擴大STEAM教師和教育規模的同時，相應地也就拓展了公司的營銷市場。對各級政府而言，又達成了以最小的代價，獲得高質量、大規模的培訓效益。最后，建立適應螺旋式發展的培訓評價方式。以競爭性申報單科補教和提升培訓項目，誘導科技館、藝術館、理工科大學，積極投身到獨立承辦單科培訓中來。同時，發給參訓者單科結業證，積累到五門主干學科合格（含原專業合格課程），即可參加STEAM教師資格證考試，并將其單科成績作為對應培訓機構質量評價的依據。對師范院校，則重點強化其提升學員綜合資源開發和高效組織教學活動的實踐技能培訓。由省廳或市教育局組織一線專家，對其開展綜合實訓后的STEAM教師進行跨學科STEAM教育達標示范課檢驗。讓合格者進入中級職稱，只有優秀者才能進入高級職稱評審，從而對培訓機構和參訓者起到針對性提高培訓質量之效。

四、STEAM教師綜合素質螺旋式

發展的有效路徑

（一）促進STEAM教師群體螺旋式發展課程設置

在西方，“課程被稱為‘跑道，含有行進時所遵循之路線的意義”，指“學校學生所應學習的學科總和及其進程與安排。”[12]前者說明課程是STEAM教師群體螺旋式發展的路線，后者則從跨學科學習進度安排上，規定了其螺旋式上升的進度。就職前階段的STEAM教師課程設置而言，橫向上都按五門學科主干課程設置，縱向上按照小學、初中、高中逐級加深。為彌補職前教師實習空間的不足，需要通過網絡研修活動，“為發展教師的實踐性知識和課堂教學實踐行為的改進提供必要的支持與助力?！盵13]讓其幫助中小學STEAM教師遠程備課等，實施STEAM跨學科教學設計實訓，以增強其教學實戰能力。最后，讓師范生提供中小學STEAM課程設計教案、課件等，同時，附上中小學教師根據其設計、結合開展STEAM教學活動的情況對其的評分，作為實踐課程得分依據，以此引導其扎實推進STEAM綜合教學素質的提升。

入職后的教師，屬于螺旋的上升段。由于歷史的原因，就整個轉行過來的STEAM教師群體看，其數理化學科基礎相對扎實，但技術、工程、藝術知識匱乏。因此，需要按照“提升數學、科學核心學科，補教技術、工程、藝術學科，綜合優化實戰技能”的課程設置原則展開。根據我們的跨省市跟崗培訓經驗，可由培訓項目牽頭或主辦方，委托理工科大學對口提供數學、科學、工程課程，職技院校和科技館提供技術訓練課程模塊，協同開展對骨干教師的單科課程提升培訓。其中，藝術課程模塊既需要藝術館或師范院校的藝術系提供相應的藝術知識課，更需要從綜合實施STEAM課程的設計藝術上予以落實。因為讓參訓名師形成設計和實施STEAM課程的藝術，才是培養其綜合實戰技能的關鍵所在。為增強其現實可行性，首先以省市為單位，對在職教師需要補教的課程進行調研。通過調研歸納出STEAM教師存在的主要問題，有針對性地設計其課程模塊，預算培訓機構開發和實施這些針對新手的拓展、綜合應用課程；針對骨干的單科提升和對名教師綜合提升類培訓課程，分別需要的總經費和學員人頭費。再由教育廳師資培訓處，根據新手、骨干、名教師培訓類別，同培訓單位簽訂委托培訓合同。最后，針對現有STEAM教師知識和能力補全后的狀況，按照STEAM骨干教師提升的要求打造設計高端課程。一是單項分科針對數學、科學、技術、藝術、工程的“骨干”提高班課程；二是設計好STEAM跨學科知識綜合的名師跟崗培訓課程。從總體上構成：“主干—拓展—綜合應用—提升—再綜合”的螺旋式課程設置，以分類補教、引導應用、提升單科水平、最后綜合突破的方式，為職前教師到新手、骨干和名教師，鋪就其發展、成名之路。

（二）激勵STEAM教師個體螺旋式發展的有效路徑

教師個體，可利用“GPS”能力發展定位系統進行導航學習。其中，“G指通識能力（General Abilities），是應對未來社會變化及可持續發展而必須具備的基本能力；S指學科能力（Subject Abilities），P指專業能力（Professional Abilities），是教師專業化水平的重要標志”[14]。在教師螺旋式提高過程中，可根據當下教學和未來發展需要，繪制出適合自己發展需要的“GPS”導航圖譜，以便按圖索驥地分階段提高跨學科知識和技能。就轉行的STEAM教師而言，第一階段主要是拓展跨學科專業知識。以1～2門核心學科為基礎，逐段實現從核心向邊緣化學科拓展。這一階段主要是借助遠程教學平臺和自考之路，學習相對容易的外圍學科，從知識面上達到實施STEAM教師的基本要求。然后，同STEAM專業畢業的師范生一樣，開始進入第二階段。即將淺層次的跨學科知識，綜合應用到STEAM教學實踐中。第三階段，為升級跨學科知識層次開展深化學習。主要以STEAM骨干教師培訓項目，從本科向研究生學歷提升為路徑，實現對單科知識的縱向提升。最后，爭取參加名教師培訓項目，進入成名前的綜合訓練階段。力爭通過綜合培訓，形成應對高層次STEAM教學需要的綜合知識和教學技能，將跨學科知識和教學經驗融為一體，逐步達到駕馭STEAM教學的專家水平。

以獲得STEAM教師資格證和職稱證為標志，提高教師個體待遇，促進其螺旋式發展。在依據《STEM教師能力等級標準（試行）》的教師資格認證中，需要面向社會人員敞開大門。廣泛動員科技館員、技術員、藝術工作者、工程師、數學研究員等積極報名參加STEAM教師資格考試。只要能達到STEAM教師資格認定標準，且通過了由省教育廳組織的STEAM教師綜合知識認定考試，就發給STEAM教師資格證書。同時，對持有STEAM教師資格證書的上崗者，參照鄉村教師補貼標準，以高于單科教師15%～30%的績效工資比例，增加其崗位工資，以激勵其他行業能手積極轉向STEAM教師崗位，這樣就有了廣泛的STEAM教師來源。從中選拔優勝者，就能得到從業經驗完全不同的STEAM教師。STEAM教師職稱評定，關鍵是考察教師對STEAM綜合課程的設計、開發能力，綜合實施STEAM教育的實際能力。同時，注重考察STEAM教師的教研和創新能力，特別要求教研論文同STEAM課程實施教案設計、學生作品之間有內在聯系。為此，要求高級職稱申報者提供自己STEAM教學實施活動錄像精彩片段，學生STEAM課程作品、競賽獲獎作品等，并對整個項目設計理念、目標、思路、操作流程、存在的問題等進行陳述和答辯，以判定其實施STEAM教育的綜合素質，對其是否達到高級職稱標準作出評審。以此激勵STEAM教師真抓實干，不斷提升我國STEAM教育質量。

五、結 語

單一的STEAM教師培養模式，不能滿足跨學科拓展及其綜合教學素質形成的需求。因此，需要政府出臺向STEAM教師增加15%～30%績效工資的政策，形成開放式廣納賢才的STEAM教師招聘制度，讓行業、企業的富余科技人員積極參與到STEAM教育中來。相應增加STEAM教師職稱評審系列，為提高STEAM教師待遇提供堅實保障。教育廳、局積極牽頭，相關高校積極聯合企業、科技館、博物館、社會多方力量，有針對性地組成STEAM教師培養和培訓機構。以項目經費為紐帶，集成STEAM教師專業化培養和培訓的一條龍服務，探索出“理論指導、案例分析、情境模擬、自主反思、行為反饋”的系統實訓模式和“網絡學習、自主反思、教師指導、能力測評”的混合式實訓模式[3]，將STEAM教師的跨學科理論拓展，同其綜合教育實踐能力提升有機結合，將實訓課培訓師同其設備匹配，一體化地予以落實！

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