指向高階思維的STEM教師培訓(xùn)模式例析

李文豪

摘要：STEM教育是整合科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）等學(xué)科內(nèi)容于一體的項(xiàng)目式教學(xué)方式，旨在提升學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新實(shí)踐能力。STEM教育作為當(dāng)今最具基礎(chǔ)性、綜合性、創(chuàng)造性和經(jīng)濟(jì)性的教育，受到了世界各國的關(guān)注與重視。但在STEM教育持續(xù)發(fā)展的過程中，很多STEM教師是科學(xué)課或綜合實(shí)踐課教師出身，導(dǎo)致其教學(xué)經(jīng)驗(yàn)難以達(dá)到STEM課程的教學(xué)要求。基于此，本篇文章對指向高階思維的STEM教師培訓(xùn)模式例析進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：指向高階思維;STEM;教師培訓(xùn)模式;例析

中圖分類號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

隨著教育資源的快速發(fā)展，指向高階思維的STEM教師培訓(xùn)模式將在各大學(xué)校教育活動(dòng)中發(fā)揮重要作用，推動(dòng)我國STEM教育教學(xué)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

一、STEM教師的設(shè)計(jì)素養(yǎng)

1.能基于教學(xué)設(shè)計(jì)的基本觀念思考教學(xué)設(shè)計(jì)

這些觀念涉及對知識(shí)、學(xué)習(xí)、學(xué)生以及教學(xué)的基本立場和看法，是統(tǒng)合哲學(xué)、心理學(xué)、社會(huì)學(xué)等學(xué)科理論的結(jié)果。如LACID主張“知識(shí)是意義、過程和價(jià)值的綜合體”“學(xué)習(xí)是個(gè)體建構(gòu)與群體建構(gòu)的辯證統(tǒng)一”“學(xué)生是天然的主體”“教學(xué)是一種促使學(xué)習(xí)者從他主、他導(dǎo)、他律向自主、自導(dǎo)、自律轉(zhuǎn)移的過程”等觀念。這些觀念可能直接對應(yīng)著某些設(shè)計(jì)決策或者為決策提供依據(jù)。當(dāng)STEM教師能夠利用這些觀念為自己的設(shè)計(jì)提供辯護(hù)時(shí)，就說明教師能夠用這些觀念思考了。

2.能結(jié)合實(shí)情和知識(shí)建模圖組塊確立任務(wù)類型，并將它們具體化為師生交互過程

任何知識(shí)點(diǎn)都處在知識(shí)網(wǎng)絡(luò)之中。目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)依賴于這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的類型以及與其他先決知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系。這組包含目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)及其先決知識(shí)點(diǎn)的知識(shí)點(diǎn)集合在知識(shí)建模圖中表現(xiàn)為一個(gè)子圖，這個(gè)子圖被稱為知識(shí)組塊。知識(shí)組塊的結(jié)構(gòu)特征決定了可用的學(xué)習(xí)策略。這里的學(xué)習(xí)策略被稱為任務(wù)類型。LACID一共區(qū)分6類意義建構(gòu)類任務(wù)和4類能力生成類任務(wù)。意義建構(gòu)類任務(wù)的選擇可以依據(jù)一個(gè)組塊特征與任務(wù)類型對應(yīng)表進(jìn)行;能力生成類任務(wù)的設(shè)計(jì)依賴特定的FC知識(shí)（FactsandCases），F(xiàn)C知識(shí)是指特定學(xué)科的事實(shí)和范例知識(shí)。

3.能結(jié)合實(shí)情和動(dòng)力設(shè)計(jì)模型提升教學(xué)方案的質(zhì)量水平

教師在設(shè)計(jì)任務(wù)和師生交互時(shí)，常常無法立即充分考慮動(dòng)力的激發(fā)與維持。因此，需要教師在基本設(shè)計(jì)工作完成后，單獨(dú)利用動(dòng)力設(shè)計(jì)模型以及其他提信息對教學(xué)方案進(jìn)行檢視和修訂。

二、國內(nèi)外STEM教師培養(yǎng)現(xiàn)狀

如何與高校合作，如何構(gòu)建STEM教師學(xué)習(xí)社區(qū)等方面，提出了一系列的政策和實(shí)施方案。英國建立了全國STEM教師網(wǎng)絡(luò)，采取招聘與培訓(xùn)相結(jié)合、設(shè)立國家STEM學(xué)習(xí)中心等措施來增強(qiáng)STEM教師的信心、動(dòng)機(jī)和能力。我國對STEM教育的研究自2015年以來呈現(xiàn)出爆發(fā)性增長的趨勢。有學(xué)者很好地總結(jié)了這一研究趨勢：“2013年關(guān)注美國中小學(xué)發(fā)展、科學(xué)教育、STEM教師，出現(xiàn)了如何培養(yǎng)STEM教師的探索;2015年關(guān)注教師培養(yǎng)，主要是基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，涉及STEM教師入職資格。”通過近幾年的研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，基層學(xué)校的STEM教育師資隊(duì)伍整體水平不高，對于大多數(shù)教師來說，轉(zhuǎn)向STEM教師的最大問題是STEM領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)和核心能力。STEM具有跨學(xué)科性、融合性、問題情境、團(tuán)結(jié)協(xié)作等方面的特征，然而這是普通學(xué)科教師都比較缺乏的，大多數(shù)教師都是數(shù)學(xué)、科學(xué)等專業(yè)學(xué)科教師，缺乏跨學(xué)科整合的能力，因而STEM教師培養(yǎng)迫在眉睫。

三、運(yùn)用模型展開教師培訓(xùn)案例解析

“如何把真實(shí)世界問題轉(zhuǎn)化為可研究實(shí)踐的STEM問題”，分別選取“設(shè)計(jì)安全自行車道”“智能家居設(shè)計(jì)”和“偏遠(yuǎn)山區(qū)供水故障修復(fù)”三主要案例為載體，結(jié)合參訓(xùn)教師前期自己設(shè)計(jì)的STEM項(xiàng)目，引導(dǎo)教師在親歷確定STEM真實(shí)問題的過程，掌握STEM課程中真實(shí)情境問題的生成以及如何在實(shí)施中引導(dǎo)學(xué)生高階思維的養(yǎng)成。

（一）個(gè)案示范，感性認(rèn)識(shí)

1.觸發(fā)真實(shí)世界領(lǐng)域問題。課程第一階段，培訓(xùn)者展現(xiàn)“設(shè)計(jì)安全自行車道”問題觸發(fā)和設(shè)計(jì)進(jìn)階的過程，作為STEM教師問題感知的第一個(gè)示范案例。教師因?yàn)橐粍t國內(nèi)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(shè)計(jì)專用自行車道等問題，也聯(lián)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(xiǎn)等情況，繼而想到學(xué)生中有相當(dāng)一部分騎自行車上學(xué)，安全問題非常重要，因此覺得研究自行車專用道設(shè)計(jì)一定是一個(gè)能吸引學(xué)生的問題，觸發(fā)了可以做“設(shè)計(jì)安全自行車道”的項(xiàng)目靈感，開啟了STEM項(xiàng)目設(shè)計(jì)之門。但選定了問題領(lǐng)域，并不代表確定了一個(gè)可探究可實(shí)踐的項(xiàng)目問題。真實(shí)世界中的自行車道問題涉及很多領(lǐng)域，選址、道路勘測、材料應(yīng)用、交通安全，甚至自行車功能改進(jìn)，都是可研究的問題。領(lǐng)域問題如果不進(jìn)行問題聚焦，則很難具體細(xì)化為學(xué)生學(xué)習(xí)項(xiàng)目。

2.確定STEM真實(shí)情境問題。經(jīng)過前述工作，教師將一個(gè)寬泛模糊的自行車專用道問題轉(zhuǎn)化為“設(shè)計(jì)安全的自行車道”的STEM問題：“學(xué)生要為一座城市設(shè)計(jì)可供人們將自行作為主要交通工具的自行車道，為此學(xué)生不僅需要考慮為滿足人們出行需求的工程設(shè)計(jì)問題，還需要權(quán)衡成本與安全等問題?！?/p>

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(xùn)教師并不能夠準(zhǔn)確確定出一個(gè)可探究的STEM問題，只是體驗(yàn)和感悟培訓(xùn)者是如何將領(lǐng)域問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)確定的真實(shí)問題。所以案例一是事實(shí)水平的問題，學(xué)習(xí)者在對事實(shí)感知的基礎(chǔ)上解決問題。

結(jié)束語

總而言之，沒有學(xué)科素養(yǎng)，STEM教師培訓(xùn)的便失去了根基，自然也就難以生成基于設(shè)計(jì)的行動(dòng)力。STEM教師也就難以成為專業(yè)教師。所以說，困難的根源僅在于STEM課程沒有準(zhǔn)備好！其實(shí)，沒有功能穩(wěn)定可靠的STEM課程，大多數(shù)的STEM教育研究很難深入下去。

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