理科師范生STEM教學行為意向的實證研究

摘 要：理科師范生的STEM教學行為意向是推動STEM教育發展的關鍵。本研究以計劃行為理論為基礎，對浙江省三所師范高校的理科師范生進行研究發現：理科師范生的STEM教學行為意向總體上呈現中等偏上水平；男生的STEM教學相關知識豐富程度顯著高于女生；低年級學生的STEM教學行為意向顯著高于高年級；STEM教學價值、STEM感知行為控制能對理科師范生STEM教學行為意向產生顯著的積極影響，STEM教學相關知識通過影響STEM教學態度和STEM感知行為控制，進而間接提升理科師范生STEM教學行為意向。上述發現可為優化STEM教師隊伍建設提供依據，進而助力STEM教育更快發展。

關鍵詞：理科師范生；STEM教育；行為意向

STEM教育作為培養學生創新思維和實踐能力的新興途徑是近年來各國重點關注的話題。我國STEM教育逐步走向穩健、專業化的道路得益于《中國STEM教育白皮書》《中國STEM教育2029創新行動計劃》等文件的出臺。目前有關STEM師資隊伍的建設是STEM教育成效的保障，也是我國STEM教育改革所面臨的挑戰。理科師范生作為未來STEM教師的骨干力量，其STEM教學行為意向很大程度上決定了將來中小學生接受STEM教育的程度以及學生能力發展的狀況。［1］然而，當前理科師范生的STEM教學行為意向現狀如何？其影響因素有哪些？ 這些因素會對STEM教學行為意向產生怎樣的作用？解決這些問題需要立足理科師范生實際現狀，分析問題存在的原因，進而結合當前教學提出改進策略。

一、研究的理論建構

（一）研究的理論基礎

通過對相關文獻進行梳理，本研究以計劃行為理論為指導，深入分析該理論形成發展的過程以及具體內涵，在此基礎上建構本研究的模型框架。

計劃行為理論認為行為意向是個體做出某項行為的傾向，反映了個體對執行這一行為的可能性。該理論指出態度、主觀規范、感知行為控制能對行為意向產生積極效果，即個體對實施某一行為有樂觀的看法，自身能夠較好地控制該行為的過程，社會或周圍的人對執行該行為表示贊同，則產生的行為意向也就越強烈。［2］

計劃行為理論所持的觀點得到了學術界的廣泛應用，被認為可以預測STEM相關的學術行為。［3］如有學者在該理論的基礎上建立基于信念、理解和意圖模型，這對STEM課程的發展以及STEM專業的改進具有重要意義，它具備跨學科優勢，豐富了教學方法的多樣性。［4］這些研究充分證實了計劃行為理論作用于STEM教育研究的可靠性。綜上，本研究以計劃行為理論為指導，探究各變量對STEM教學行為意向的作用機制。

（二）研究的假設

以計劃行為理論為指導，探究STEM教學相關知識、STEM教學價值、STEM教學態度、STEM教學主觀規范、STEM教學感知行為控制對STEM教學行為意向的影響，各變量的具體內涵如下。

其一，STEM教學相關知識包括科學、技術、工程、數學等STEM學科，是教師實施STEM教學的基礎。教師對STEM知識的理解和應用決定著STEM活動的效果。此外，個體知識的豐富程度也會對其教學態度和主觀規范的形成產生影響。其二，為增強計劃行為理論的解釋力，許多學者提出了一些新的變量，STEM教學價值是普遍認可的一個。理科師范生對STEM課程價值的認可程度將會提升其對STEM教學的實施意愿。［5］此外，學校組織的教育實習積累了豐富的實踐經驗，也會對其STEM教學態度、主觀規范和感知行為控制產生積極效果。其三，態度是指個體對行為的評價和傾向，包含工具性成分和情感性成分兩個層面，是計劃行為理論中的核心部分，通常用作行為預測因素。STEM教學態度中的情感、認知等核心要素會對其STEM教學行為意向產生一定的作用。其四，主觀規范是指個體在做決策時所受到的來自社會的壓力，即社會對個體決策的影響，其來源包括社會主流價值觀和個體團隊的意見。社會給予個體的支持或壓力構成了主觀規范。因此，理科師范生實施STEM教學活動時，要重視社會、教師團隊等主觀規范因素對STEM教學行為意向的影響。其五，感知行為控制是指個體判斷實施某項任務的困難程度。根據計劃行為理論的觀點，理科師范生STEM教學感知行為控制受到其實施STEM教學活動所需要的資源、信念、機會等條件的影響。在STEM教學感知行為控制的影響下，理科師范生能夠選取合適的教學資源解決實際困難。其六，行為意向是指個體做出某種行為的傾向。計劃行為理論指出影響行為意向的主要因素包括態度、主觀規范、感知行為控制。理科師范生的STEM教學行為意向反映了其未來從事STEM教學活動的意愿。

在此基礎上本文作進一步調整，提出了“理科師范生STEM教學行為意向模型”（見圖1），用以研究理科師范生STEM教學行為意向各影響因素的相互關系。

二、研究設計

（一）研究對象

本研究以浙江省三所師范院校的理科師范生為研究對象，調查年級為大一至大四，專業包括數學、物理、化學、生物、科學。調查開始前，所有學生均被告知調查目的并征得調查對象同意，具體的人口統計學信息如表1。

（二）研究方法

1. 資料收集

本研究采用問卷調查法，調查過程中發放問卷427份，標準剔除無效問卷后共收集有效問卷421份，回收率為98.6%。

2. 資料分析

本研究借助SPSS 27.0軟件，運用克隆巴赫α系數檢驗數據的信度，描述各變量的均值、標準差，通過獨立樣本t檢驗判斷自變量和因變量之間是否存在顯著性差異，并運用皮爾遜系數檢驗各變量之間有無相關性。

（三）研究工具及信效度

1. 研究工具

研究問卷是在kuen-Yi Lin（林坤誼）和P.John Williams（皮·約翰·威廉姆斯）研究團隊設計的《師范生STEM教學行為意向量表》的基礎上進行改編，經測試后最終確定的《理科師范生STEM教學行為意向量表》共31題，包括“STEM教學相關知識”“STEM教學價值”“STEM教學態度”“STEM教學主觀規范”“STEM教學感知行為控制”和“STEM教學行為意向”六個維度。問卷采用李克特量表七級尺度（1＝非常強烈不同意；7＝非常強烈同意），人口統計學信息涉及學校、專業、年級、性別。

2. 信效度檢驗

本研究將421份問卷進行信效度檢驗，首先以克隆巴赫α系數作為衡量信度的指標。研究發現：6個分量表的克隆巴赫α系數均大于0.8，總量表的克隆巴赫α系數為0.965，這表明該量表不論在分維度層面還是整體上均具有較高的信度。對該量表進行驗證性因子分析的結果顯示：六個維度的因子載荷均大于0.5，組合信度（CR）大于0.8，AVE值大于0.5，表明該量表具有較好的收斂效度。

進一步利用AMOS 24.0統計軟件確定該量表CFA模型的擬合優度指標。研究發現模型各驗證性因子指數均達到最優適配標準，表明該模型與實際數據的擬合程度較好，各項指標都在可接受的范圍內。

通過對該量表AVE平方根與相關系數的比較發現，所有分量表均呈顯著正相關（p＜0.001），并且各因子的AVE平方根均大于其他因子間的相關系數，說明該量表的區分效度較高（見表2）。

三、數據分析與發現

（一）理科師范生的STEM教學行為意向呈現中等偏上水平

根據描述性統計的結果顯示，“STEM教學價值”“STEM教學態度”“STEM教學感知行為控制”“STEM教學行為意向”四個維度的平均得分分別是5.435、5.209、5.170、5.468，均大于5，這表明理科師范生STEM教學行為意向在總體上是積極的。但在“STEM教學知識”均值為3.660，“STEM教學主觀規范”均值為4.397，兩個層面上的表現較差，這表明當前理科師范生所關注的STEM科目閱歷較淺，缺乏相應的STEM知識基礎，其知識水平亟須提升。

（二）男生STEM相關知識的豐富程度顯著高于女生

在研究性別對STEM教學行為意向影響時發現，男女生在“STEM教學價值”“STEM教學態度”“STEM教學主觀規范”“STEM教學感知行為控制”“STEM教學行為意向”這五個維度上的差異不大（p＞0.05），但在“STEM教學相關知識”維度上，男生的得分顯著高于女生（p＜0.05）。這表明男生平時比女生更關注STEM方面的基礎知識，其STEM知識的豐富程度高于女生。

（三）低年級學生的STEM教學行為意向顯著高于高年級學生

不同年級的理科師范生在STEM教學行為意向存在一定的差異性，低年級理科師范生（一、二年級）各維度的得分均高于高年級學生（三、四年級）。其中，低年級學生在“STEM教學價值”（p＜0.05）、“STEM教學主觀規范”（p＜0.05）、“STEM感知行為控制”（p＜0.05）、“STEM教學行為意向”（p＜0.05）這四個維度上得分顯著高于高年級。但在“STEM相關知識”（p＝0.683）“STEM教學態度”（p＝0.069）維度上不存在顯著差異。這表明，與高年級相比，低年級理科師范生更加認可STEM課程的教學價值，對自己實施STEM教學活動具有更強烈的自信心，其STEM教學行為意向表現得更積極。

（四）價值、感知行為控制對理科師范生STEM教學行為意向具有顯著的正向作用

在計劃行為理論的基礎上，本研究認為STEM教學相關知識、STEM教學價值、STEM教學態度、STEM教學主觀規范、STEM教學感知行為控制5個變量能夠正向影響理科師范生的STEM教學行為意向，在深入挖掘各維度的內涵后最終形成了11條具體假設。通過對結構模型擬合情況的主要指標進行檢驗發現，此時的假設模型擬合效果較好，各項指標在可接受的范圍內（見表3）。

本研究提出的11條具體假設中，有9條假設通過了結構方程的驗證。其中，“STEM教學相關知識正向影響STEM教學行為意向”“STEM教學主觀規范正向影響STEM教學行為意向”2條假設沒有成立，具體的檢驗結果如表4所示。

檢驗結果表明，STEM教學價值（標準化路徑系數0.244，p＜0.05）和STEM教學感知行為控制（標準化路徑系數0.691，p＜0.05）對理科師范生的STEM教學行為意向具有顯著的正向影響作用。STEM教學態度（標準化路徑系數0.101，p＝0.053）對STEM教學行為意向有正向影響作用，但其影響不顯著。STEM教學相關知識（標準化路徑系數－0.038，p＝0.394）和STEM教學主觀規范（標準化路徑系數－0.125，p＝0.003）對STEM教學行為意向沒有直接影響。但STEM教學相關知識通過影響STEM教學態度（標準化路徑系數0.083，p＝0.067）、STEM教學感知行為控制（標準化路徑系數0.307，p＜0.05）兩個變量間接提升理科師范生的STEM教學行為意向。此外，STEM教學價值一方面能直接影響STEM教學行為意向，另一方面通過顯著影響STEM教學態度（標準化路徑系數0.735，p＜0.05）和STEM教學感知行為控制（標準化系數0.527，p＜0.05）兩個變量，進而正向影響STEM教學行為意向。檢驗假設后的理科師范生STEM教學行為意向模型如圖2所示。

四、結論與討論

（一）研究結論

通過文獻梳理與數據分析本研究得出如下結論：一是理科師范生的STEM教學行為意向總體上是積極的，但其STEM教學相關知識水平仍需加強；二是男生的STEM教學相關知識豐富程度顯著高于女生；三是低年級理科師范生STEM教學行為意向顯著高于高年級；四是STEM教學價值、STEM感知行為控制能對理科師范生STEM教學行為意向產生顯著的積極影響，STEM教學相關知識通過影響STEM教學態度和STEM感知行為控制，進而間接提升理科師范生STEM教學行為意向。

（二）思考和討論

1. 不同性別、年級的理科師范生STEM教學行為意向存在差異性

本研究發現，在STEM教學相關知識上女生的掌握程度不如男生；在STEM教學價值、STEM教學主觀規范、STEM教學感知行為控制、STEM教學行為意向這四個維度上高年級學生不如低年級，這在統計學上具有顯著性。男女生在STEM教學相關知識上差異的重要原因是性別的刻板印象。家長、學生心中普遍存在著“女性不擅長理科”的錯誤認知，并且這種“性別決定志向”的觀念在女生中根深蒂固。［6］當男生在STEM科目上大展拳腳時女生只能望而卻步。可見該成見對個體的行為和認知產生負面影響導致男女間自我實現預期的差異，并最終產生了女生STEM知識能力低于男生的消極結果。

理科師范生的STEM教學行為意向隨著年級的升高出現了下降，該現象可以用管道理論加以解釋：把學生比作水流，把實施STEM課程的教學生涯比作越來越窄的管道，把管道前進中經歷的重要事件比作節點（如STEM考試等），每個節點意味著現實中不同的因素導致越到后面的STEM人才流失得越多。［7］不少理科師范生在入學時都對STEM課程有著濃厚的興趣，一旦進入STEM科目的學習中興趣明顯下降。導致理科師范生興趣丟失的原因有很多，比如大學教學中STEM科目難度大、部分教師上課內容枯燥，學生自主探究時間少，注重知識論的教學方法遏制了理科師范生實施STEM教學的興趣。

2. 價值、態度、感知行為控制對STEM教學行為意向的影響

本研究發現，STEM教學價值、STEM教學感知行為控制對理科師范生STEM教學行為意向具有顯著的正向作用，STEM教學態度對STEM教學行為意向的影響雖不顯著，但在總體上還是正向的，這與計劃行為理論的觀點相吻合。

個體對教學價值的理解影響著理科師范生實施該教學行為的意愿，這與計劃行為理論的觀點不謀而合，本研究進一步證實了該理論。什么是STEM ？STEM有何作用？STEM教學如何實施？這些都是理科師范生所要思考的問題。在當前不斷發展的信息時代，理科師范生如能厘清STEM教學對學生核心素養發展的重要價值，認可STEM教育在教學改革中的重要地位，其就更容易接受STEM教育，對未來從事STEM教學工作也會更有信心。

感知行為控制是計劃行為理論中頗具爭議的一個變量。有部分學者提出把感知行為控制替換為自我效能感，以提高行為意向的解釋力度。某研究團隊以139名職前教師為調查對象，結果顯示大部分教師承認STEM教學具有一定的難度，但其愿意在擁有充足的平臺、資源、團隊等優勢后實施STEM活動，即感知行為控制利于提升個體的行為意向。［8］本研究同樣得出感知行為控制對行為意向具有顯著的正向影響，這符合大部分學者的觀點，也為這一爭議內容提供了參考。

態度作為個體對某事項的看法很大程度上決定著行為意向。本研究得出“態度正向影響行為意向”這一結論與計劃行為理論相一致的。進一步訪談發現，大部分理科師范生對中小學實施STEM教育持積極態度，認為STEM教育凸顯跨學科性，能夠較好地培養學生的問題解決能力和創新思維，也有少部分人認為STEM教學應用于國內教學仍須進一步探索。兩種不同的態度對職前教師實施STEM教學有著顯著的影響，充分印證了態度轉變是行為轉變的前提和基礎。

3. 知識、主觀規范對STEM教學行為意向的影響

STEM教學相關知識對理科師范生STEM教學行為意向并無直接影響，但對STEM教學態度和STEM感知行為控制兩個變量有著正向的積極作用，這與吳振華等人的研究結果相一致。

掌握STEM教學相關知識，厘清STEM科目間的核心概念能更清晰地幫助理科師范生意識到當前科學教育所面臨的全新的機遇和挑戰，學生更能接受STEM教育帶來的意義和推動STEM發展的原因，有利于形成積極的STEM教學態度。此外，隨著個體STEM知識儲備量的增加，個體對實施STEM教學的自信心更強，有更強的實力克服活動過程所面臨的膽怯和畏懼心理，降低認知負荷。這些因素都推動了理科師范生STEM教學行為意向更好更快發展。

計劃行為理論認為主觀規范的首要影響在于社會層面而非行為意向。有學者也指出主觀規范作為非個人因素相較于態度、感知行為控制對個體行為意向的影響力更弱。因此，本研究得出主觀規范對行為意向沒有明顯影響的結論是合理的。但是，課題組也不能忽視主觀規范對于文化背景的重要意義，即團體觀念、社會道德在潛移默化地改變著社會文化，重視主觀規范也是推動STEM教育發展的有效途徑。

五、啟示和建議

（一）政策引領，優化資源，提高認同感

研究表明，當前社會對STEM教育的認可度有待提高，與之相應的理科師范生缺乏實施STEM教學所需的自信心。基于此，國家可根據各地區的經濟水平，適度政策傾斜，通過提高薪資待遇、社會地位和相關福利等手段，吸引高層次人才加入教師隊伍，壯大STEM教師的師資力量。此外，STEM政策指引下高校需明確以STEM教育培養創新科技人才的優勢所在，大力宣傳STEM教育，豐富理科師范生相關的STEM課程，充分發揮理科師范生這一未來STEM教育主導者的作用。高校應完善理科師范生的培養方案，進一步拓寬專業發展途徑，開設STEM科目選修課程以供學有余力的學生進行選修，確保這些職前教師擁有豐富的學科知識、扎實的教學能力以及對STEM教育強烈的認同感。［9］

（二）強化跨學科合作，關注性別差異，豐富知識基礎

由研究結果可知，當前理科師范生的STEM知識不夠扎實，女生的STEM知識更是落后于男生。這啟示課題組在加強職前教師STEM基礎知識的同時也要關注STEM科目學習中產生的性別差異，給予女生更多的展示機會。高校堅持以拓寬STEM知識基礎為前提，逐步增強其教學態度和感知行為控制，并最終改善教學行為意向。由于STEM課程強調跨學科性，單一學科學習易割裂與其他學科的緊密聯系，進而造成學科知識局限性、研究方法缺乏可靠性等消極影響。高校嘗試以小組合作的方式進行跨專業跨學科的協作交流，在獲取豐富多樣的跨學科知識的同時形成創新思維并拓展教學思路，助力理科師范生從事多元化STEM教學研究。高校亦可借鑒I－STEM教學模式，為STEM課程的開發賦予可靠的內容保障，也為STEM教學指引新的方向。［10］綜上，高校應加大實施STEM課程協同教學的力度，降低女生STEM領域的認知負荷，實現STEM教學活動的多元化。

（三）以項目化學習為載體，更新課程，提升實踐能力

項目化學習（Project－Based Learning）是指在驅動性問題的引導下，學生充分利用各種科技手段和其他關鍵工具以小組合作探究的形式解決復雜真實的問題，精心設計、呈現項目作品并交流反思，從而建構知識、發展學生高階思維的一種教學模式。目前項目化學習在中小學STEM教學中應用廣泛。研究表明，當理科師范生在STEM項目化學習中體驗到樂趣時，他們就會認識到STEM教學的意義；當理科師范生在項目化學習中共同承擔任務，擔任不同的角色時，他們就能切實體會到STEM教學的過程和責任感。因此，高校教師需要以項目化學習為載體，打破單一教師的授課以及單一學科的局限，盡可能地使教學方式多樣化，教學內容豐富化，通過集體反思，多元化評價提升理科師范生對STEM教學的認識。高校教師指導師范生優化STEM教學設計，通過對共同核心概念、關鍵內容進行界定，設計具有跨學科、探究性和應用性的STEM主題，充分利用I－STEM的6E教學模式（參與、探索、解釋、工程思維、豐富、評價）進行教學［11］，使整個學習過程體現整合、跨學科的設計思想。當理科師范生具有足夠的專業知識，對STEM教學的整個過程以及評價體系充分了解，并且能夠自主設計與開發STEM課程活動時，他們實施STEM教學活動的困難就會越小，對STEM教學的意向也就越強烈。

（四）多方協作，優勢共享，構建發展共同體

STEM教師隊伍的建設很大程度上取決于對職前教師專業能力的培養。當前我國STEM隊伍建設存在課程建構不合理、案例枯燥且非本土化、STEM培訓教師稀缺等問題。因此，STEM教育的發展不能依賴單一平臺或單位，而是以多方協作，優勢共享等方式，形成理科師范生STEM專業發展共同體，如高校充分發揮其資源優勢，聘請科學、數學等STEM科目的優秀教師組成STEM專業團隊，合力完成職前教師STEM教學培訓課程。這些來自不同STEM學科的教師對理科師范生學科素養的提升，STEM課程以及實施流程的理解有著重要作用。除此之外，高校應加強與中小學校的合作關系，利用這些實習平臺開展多樣化的STEM教學訓練，豐富STEM實踐經驗，做好進行STEM課程的準備，提升理科師范生的STEM教學效能。

六、結語

理科師范生的STEM教學行為意向總體上是積極的，但存在性別、年級方面的問題，具體表現為男生的STEM教學相關知識豐富程度高于女生，低年級理科師范生的STEM教學行為意向高于高年級，這意味著國家要加強政策引領，優化資源，提高理科師范生STEM教育認同感，同時實施跨學科合作，關注性別差異，豐富理科師范生STEM知識基礎。

在計劃行為理論的基礎上本研究構建了STEM教學行為意向模型，發現STEM教學價值、STEM感知行為控制能對理科師范生STEM教學行為意向產生顯著的積極影響，STEM教學相關知識通過影響STEM教學態度和STEM感知行為控制，進而間接提升理科師范生STEM教學行為意向。基于此，一方面高校要以項目化學習為載體，更新課程，提升理科師范生STEM實踐能力；另一方面高校應加強多方協作，優勢共享，構建理科師范生STEM教育發展共同體。由于時間、地點等一系列因素的限制，本研究的范圍和樣本量有待進一步拓展。此外，本研究后續還會從理科師范生擴大至文科師范生，以便針對職前教師形成一個系統的實證研究。

參考文獻

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