基于STEAM教育理念的理科師范生專業能力提升策略研究

阮秋玲 李秋石

關鍵詞：STEAM教育;理科師范生;專業能力提升策略

2018年5月，中國教育科學研究院出臺了《STEM教師能力等級標準》（試行），對STEM教師需要掌握的專業知識、專業技能及實踐操作等方面提出了具體而實用的指導意見。《中國STEM教育白皮書》與《中國STEM教育2029創新行動計劃》將STEM教育的基本理念劃分為創新型人才培養、全社會共同參與的教育創新實踐、終身教育學習活動、綜合素質教育的培養載體、跨學科連貫的課程群建設。在這種綜合化的學科建設中，尤其要對理科師范生專業能力的培養重視起來，落實好STEAM教育的本質理念，逐步提升理科師范生的專業能力，從而更好地達到預期的培養效果。

1“STEAM教育”和“教師專業能力”的理論內涵

1.1 STEAM教育的內涵

STEAM代表科學（science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Art）、數學（Mathematics）。STEAM教育起源于1986年美國國家科學委員會發表的《本科的科學、數學和工程教育》，該報告提出了由科學、數學、工程和技術教育整合的綱領性建議。隨著STEM教育的發展，不僅迅速擴展到全球范圍，而且涉及的學科也在不斷拓展，不少學者開始在其中融入藝術（A）的成分，形成了STEAM教育。

“STEM+A=STEAM”的觀念是到2006年才被提起，時任美國總統的布什公布了《美國競爭力計劃》，明確提出培養具有STEAM素養的人才是教育的目標之一，也是全球競爭力的關鍵。STEAM教育不是五大學科的簡單組合，而是集科學、技術、工程、藝術、數學于一體的綜合教育。STEAM教育是一種以培養創新型人才為主要目標，以信息技術為載體，注重“在做中學，在學中做”的理念。STEAM教育強調教育的互動性、創造性、開拓性，強調學科融合教學和知識的多維性，蘊含著一種科學的、多學科融合的思想。

1.2教師專業能力的內涵

2012年2月10日國家出臺的《中學教師專業標準（試行）》是國家對合格中學教師的基本專業要求，是教師實施教育教學行為的基本規范。該標準將中學教師專業能力分為教學設計能力、教學實施能力、班級管理與教育活動能力、教育教學評價能力、溝通與合作能力。在見習研習與教學實習中，理科師范生在師德、專業理念、專業知識等方面發展得相對比較充分，更多的是要關注專業能力方面的發展。《中學教育專業師范生教師職業能力標準（試行）》明確了中學教育專業師范生教師職業基本能力。對教學實踐能力方面的學科素養、信息素養、知識整合以及對教學設計、實施課程教學、組織活動育人方面都有相應的標準。理科師范生在教學中要注重備課能力與講課能力統一、理論教學能力與實踐教學能力兼顧、教學研究能力與科學研究能力互促、持續學習能力與專業發展能力并行。

2基于STEAM教育理念的理科師范生專業能力

基于STEAM教育理念的理科師范生專業能力提升能夠推進STEAM教育本土化。為推進STEAM教育的順利實施與發展，有效保障STEAM教育質量，需要有專門教授STEAM課程的教師，理科師范生專業能力的提升是促進STEAM教育在中國可持續發展的基石。基于STEAM教育理念的理科師范生專業能力提升還能夠促進師范生自身的專業化發展。首先，可以促使理科師范生逐步成為跨學科學習的創造性使用者和設計者。其次，能實現理科師范生將跨學科學習從“觀念”走向“現實”。此外，理科師范生融合科學、技術、工程、數學、藝術的創造性發展，對促進其綜合素養的提升有切實的價值。基于此，整合出五個方面的基于STEAM教育理念的理科師范生專業能力。

2.1跨學科知識整合能力

知識整合與思維關聯是跨學科科研獲得成功的關鍵，知識關聯整合與知識因素（知識整合）、主體因素（思維關聯）及合作因素（知識吸收能力）有關。首先需要明確的一個問題是跨學科不等同于多學科，多學科一般指的是兩門及以上學科的見解并置在一起，而跨學科是要基于現實問題的研究和解決，以學科為依托，但要超出單學科研究的視角，關注更加復雜的問題或研究課題的全面認識和理解，并且還要推動新認知、新產品的產生。跨學科知識的整合是一個不斷思考、相互關聯、系統化的過程，這就要求理科師范生不僅要了解任教學科與其他學科之間的聯系、熟悉相關學科知識點，還要能夠將科學、技術、工程、數學、藝術知識進行有效整合，在跨學科的基礎上完成創新與創造。

2.2信息化教學能力

中小學教師的信息化教學能力是決定基礎教育教學質量和效果的關鍵性因素和推動信息技術與教育融合創新發展的根本力量。當前國際上比較典型的教師信息化教學能力模型有IBSTPI模型、AITSL模型、TPACK模型等。2014年，我國教育部頒布了《中小學教師信息技術應用能力標準（試行）》，將教師信息技術應用能力分為技術素養、計劃與準備、組織與管理、評估與診斷、學習與發展等五個維度。隨著學校課程、學校環境等的信息化，教師面臨著教育信息化帶來的諸多挑戰，提升理科師范生信息化教學能力就顯得非常關鍵。

2.3創新思維能力

當今世界正在飛速地發生變革，無論是企業還是個人，都需要不斷創新才能應對當前挑戰。創新思維是指人們有效地參與想法產生、評價和改進，從而形成原創且有效的解決方案，促進知識提升和想象力有效表達的能力。創新思維本質上是一種能力，而這種能力并不是由個人的天賦性決定的，而是可以通過后天的訓練和教學得到進一步提升。具有創新思維能力的老師往往能夠不拘泥于教材，能夠運用具有新穎性、獨創性的方法思考問題、解決問題。理科師范生在自身的發展中尤其要重視對創新思維能力方面的培養。

2.4工程與技術實踐能力

工程與技術是STEAM教育中的兩個維度，工程是技術在應用層面的實際載體。《美國下一代標準》（NGSS）中強調了實踐是科學教育中一個重要維度。理科師范生需要具備過硬的信息技術應用能力，能夠熟練掌握各種軟硬件技術、設備、工具、材料的應用操作，能夠理解技術工程設計與開發的過程，并且能夠靈活創新應用，才能在今后的教學中開展融合度更大、強度更大的STEAM綜合實踐活動。

2.5 STEAM教學實施與評價能力

《中國STEM教師能力等級標準（試行）》將STEM教學實施與評價分為四個類別，即創設STEM教育情境、實施STEM教學、評價與反饋、反思與提高。STEAM教育主要是通過跨學科培養出復合型人才，從而培養學生發現問題、解決問題的能力，以及創新思維能力，這就要求理科師范生本身能夠把控好STEAM教學實施和評價環節，STEAM教育需要依托具有STEAM精神的教師進行，理科師范生具備了相應的STEAM教學實施與評價能力，才能使STEAM教育得到有效發展。

3基于STEAM教育理念的理科師范生專業能力提升策略

3.1圍繞交叉學科研討知識協作

開展跨學科綜合實踐活動是STEAM教育的典型特征，因此，理科師范生跨學科意識、跨學科觀念要在日常生活中有所滲透。首先，師范生個人要仔細梳理教材內容，把握相關跨學科知識點，進而準確分析。在《中學教育專業師范生教師職業能力標準（試行）》中要求師范生能夠在教育實踐、社會實踐中與同事、同行、專家等進行有效溝通交流。因此，還可以和其他相關學科的師范生開展研討交流會，共同尋找交叉知識的關聯點和可融合的知識點。此外，嘗試與高等教育院校及其他科研機構合作參與一些能夠培養教師綜合能力的研究項目來提高跨學科整合能力。

3.2依托信息技術承載教學進程

隨著5G、人工智能等前沿技術的革新，教師的信息教學能力的切實提升不容忽視。針對理科師范生來說，首先，要有自發收集信息資源的意識和具備較強處理信息資源的能力，廣泛涉獵，注重積累。其次，要善于運用信息技術組織教學，例如，能夠將虛擬仿真技術帶進課堂，將互動教學軟硬件與學生平板電腦結合使用等。

3.3強化內生動力促進創新思維

創新思維能力的提升也是非常重要的一個方面。第一，善于用反常規或超常規思維看待和思考問題，第二，學會用發散思維看待和分析問題，第三，能夠積極主動地運用聯想、類比等方法找尋事物間的聯系。在教學中，尤其是教學方法、教學內容、教學評價方式等的選擇都需要力求創新。

3.4借力產學研合作落實工程實踐

首先，理科師范生要有工程實踐教育理念，能夠積極設計開發工程實踐類課程，將所學知識應用在工程實踐中，重視理論與實踐的結合。其次，可依托學校高水平工程教育實踐中心、實驗室等，進行工程和社會實踐進修學習，通過產學研合作教育培養等措施來提升理科師范生工程實踐能力。此外，理科師范生可以參與各類教學科研團隊，積極參與實踐教學教材的撰寫、參與各種工程類競賽，投身于真正的工程教學實踐中。

3.5積聚三方力量擴建師資隊伍

針對當前STEAM教師師資不足問題，可從政府、地方、個人三個方面著手。第一，政府應該出臺相關政策和措施保障STEAM教師質量。例如，構建并完善相關STEAM教師專業認證制度、制定STEAM教師素養標準、完善STEAM教師教學評價制度等。第二，地方積極建立STEAM教師培訓機構或STEAM學習中心，定期對未來愿意從事STEAM教育的理科師范生進行STEAM教學方面的專業培訓。第三，STEAM教師個人要積極參加網絡學習及相關培訓，在教學實踐中積極創設STEAM教學條件，采取PBL（項目化學習）等方式精心設計并靈活開展跨學科綜合實踐活動，還可以廣泛吸收其他優秀教師的教學經驗，不斷提升STEAM教學實施能力和評價能力。