美国AAPT培养优秀教师的经验及启示

杨 薇,郭 玉 英

(1 沈阳师范大学 教师专业发展学院，辽宁 沈阳 110034；2 北京师范大学 物理学系，北京 100875)

一、背景：美国当前科学教育现状并不理想

1989年，“2061”计划的第一个报告《面向全体美国人的科学》发表，标志着美国乃至世界科学教育改革进入一个新阶段。作为本轮科学教育改革的引领者，虽然美国1995年12月颁布的《国家科学教育标准》(National Science Education Standards NSES)中强调“我们这个国家已经将所有的学生都应具有良好的科学素养作为自己的一个既定目标”,[1]但是美国当前科学教育的现状却并不十分理想，主要表现在以下几个方面：

(一)各州科学教育标准的实施参差不齐，整体呈下降趋势

美国为联邦制国家，其宪法修正案把管理职权主要交付各州和地方，因此 事务主要由州及学区负责管理。NSES的颁布固然能加强联邦对科学 的领导和参与，但各州制定的政策、学区及学校执行者对科学教育改革所持态度等仍是决定NSES落实情况的关键。根据托马斯·B·福德姆基金会2000年[2]和2006年[3]公布的两个研究报告进行分析可以发现，尽管美国举国一致肯定课程标准的设定，但是多数州在各项标准的实施方面都比较薄弱。各学科平均等级均没有达到A级，全国所有学科的平均等级2000年和2006年均仅达到C-级。

对四个主要领域——英语、数学、社会学和科学进行比较，研究发现科学标准是相对履行最好的学科，但尽管如此，也同样很不理想。莱拉·亚岱尔等人(Lila M.Adair and Christopher J.Chiaverina)在2000年加拿大多伦多举行的美国全国物理教师协会(American Association of Physics Teachers，AAPT)计划会议上指出，美国“只有19个州被评价为既成功地执行了国家科学教育标准，而且已经建立了本州可以接受的科学标准。有些州没有自己制定的科学标准，大多数州只有一份没有建议活动或实验的百科全书式的目录清单。此外，只有少数州指出了数学与科学之间的紧密的关系”。[4]2000年和2006年全美调查显示，科学标准实施单项达标的均只有19个州，仅占美国全部51个州的37.3%。各州之间差异显著，部分州的科学教育水平非常薄弱，如佛罗里达州、堪萨斯州等6个州两次评价都只达到F级。也有少数州的实施情况良好，如加利福尼亚州、印第安纳州、马塞诸塞州三州，在2000年和2006年两次全国统计中均达到A级。

除了各州水平参差不齐外，美国科学教育的另一个显著事实是整体平均水平呈下降趋势，2000年全国科学标准实施的平均水平为C级，到2006年平均水平没有上升反而下降至C-级。2006年与2000年相比较，科学教育实施等级持平的仅为15个州，下降的竟达到19个州，持平与下降的州数和竟占总数的2/3！六年中只有12个州的科学教育水平有所提高，仅占总数的24%。

(二)科学教师数量短缺，整体专业素养状况令人堪忧

根据毫瑟(Hauser)等人的研究，“小学和中学入学人数的增长、教师退休人数的加速以及对小型班级的探索，这些都意味着在未来的十年中，将会需要超过二百五十万的新教师。据统计，在未来5年至7年内，在职教师将有50%退休和离开教学岗位”。[5]调查显示，尽管每年教育类毕业生在增加，但是真正进入教师短缺学区和学校的比例还很低，少数民族学生和贫困家庭学生居多的农村学校，师资短缺现象尤为突出，而科学教师的情况更为严重。科学教师尤其是物理教师的招募工作，将是一项持续的挑战，并且短期内无法得到缓解。

另外，由于就业市场的原因，造成科学教师整体专业素养水平令人堪忧。如美国联邦教育部副部长斯克拉法尼(Sclafani)曾特别关注过数学教师和科学教师学科知识的欠缺。她引用相关研究成果强调到“具有相应学科学位的高中数学和科学教师所教的学生能够有更大的成就；在教高年级课程时，这种效果更为明显……而在中学51.5%的数学教师和40%的科学教师没有所教专业的主修或副修学位；全美只有29个州要求教师参加全国的教师考试(national teacher exams)，其中15个州设置的及格线低于25分(百分制),只有弗吉尼亚州设置的及格线高于50分”。[4]由此可以看出科学教师专业素养水平非常不尽人意。

目前，富有的市郊学校正为满足科学和数学教学而寻找合格教师。而那些没有能力吸引合格职员的市内密集区域和乡下学校仍然欠缺合格的教师。举例说明这一问题的严重性，根据美国国家教育统计中心(The National Center for Education Statistics ，NCES)2000统计的数据，“在高度贫穷学校，70%的7年级至12年级的学生是由不合格的教师上课的。这个数据使全国56%的人感到恐慌”。[6]为了争取更多优秀教师，芝加哥的移民部门甚至还曾制定过一些政策，使国外的优秀教师更容易获取签证以吸引他们来美从事教师工作。[7]

(三)各个阶段科学教师在专业教学方面比较薄弱

根据美国各州相关调查，初中或高中教师每年至少用12至24学时教授科学课程，对于未来预计专攻科学的学生则所需学时更多。按照美国科学教师协会(National Science Teachers Association ，NSTA) 的要求，NSTA推荐小学教师在生物学、物理科学和地球科学以及科学教育中课程中的三个学科至少要掌握一门大学课程，而事实上只有一半的小学教师达到这个标准。地平线研究(Horizon Research)报告指出，7—9年级的科学教师有57%的教师接受这一建议，而5—8年级的教师中只有42%接受。一项关于科学和物理K—12教师的调查结果显示教师在多数州“通常没有为科学设备而设立的款项，而且教室里仅有没有水和瓦斯线的破旧的实验设备……只有少量甚至没有正规训练的科学教师，不能提供以活动为基础的指导”。[4]

国际物理教育研究委员会前主席、著名物理教育家伦纳德·焦塞姆(Leonard Jossem)的多篇文章中，他都曾表达出了“对大学教授和助手所用教育方法中物理专业训练缺乏的担心”。[8]他认为大学教师被期望“能够彻底地理解他们自己的学科中的内容，善于在实验中提供有趣并相关的实验，善于处理不同学生因民族特征和文化差异所产生的变化。能给学校、学科和学生的教学找出重点，并且为工作所需准备毕业生”。[9]而这些都是当前所没有得到实现的。

根据美国物理学会(American Institute of Physics，AIP)研究显示，在过去的几年中，大约40%的校方负责人想要雇佣物理教师，却很难发现合格的候选人。调查显示只有33%的中学物理教师拥有物理或物理教育学位。上述现状均使得科学教师在专业教学方面力不从心。

二、AAPT在培养优秀教师方面所作的努力

美国科学教师的现状造成科学教育方面的一些严重问题，诸如多数小学生在学期间缺少科学指导，中学生科学实验的时间减少而且指导教师缺乏训练，高中教师则因花费较多的时间为地区性、州及全国测试做准备，以至于无法完全覆盖所有科学课程。TIMSS (The Trends in International Mathematics and Science Study )报告也同样指出了美国学生的科学知识落后于其他国家的学生。此外大学物理的主修科目正在减少，优秀学生群体中国外留学生所占的数量和比例越来越多，甚至超过了美国本土的学生。基于此种现状，各类组织都在积极进行多种努力改善现状，其中AAPT的工作较有成效。

(一)AAPT简介

AAPT(American Association of Physics Teachers)，美国全国物理教师协会。 AAPT的根本宗旨是：主要通过教学的途径确保物理知识的普及，并为物理教师的专业化发展提供最新和完备的资源和研究成果。目前该协会有来自30个国家超过1.1万的会员。

AAPT在每年2月份和8月份举行国际性会议。特别在夏季年会中的后阶段，召开专门“物理教育研究大会”。会议的主要内容是，与会人员进行学习和交流，讨论物理教学方法的改革、共享教和学的研究成果。近年来，物理教育研究已逐渐成为了AAPT年会关注的热点，如2001年AAPT第122届冬季国际会议上，几个专场都是围绕物理教学展开的，其主题包括物理教育研究的方法、技术手段、评价方法及物理教育研究的困难等。AAPT与学会成员尤其在科学教师准备的领域里做出了主要的贡献。

(二)AAPT承担的若干具体项目

1.针对小学教师的PIPS项目

AAPT发起了一个PIPS(Powerful Ideas in Physical Science，物理科学权威概念)项目，该项目主要是为高校教师设计一个1000页的学院课程，用于指导小学非理科专业职前教师的基础物理科学知识。该课程提供广泛的素材和评估工具，并且采用了很多创新的教育方式，这些内容都是基于物理教育研究数十年来的研究成果而设计的。[10]

2.针对初中教师的OP项目

初中教师则能够从OP(Operation Physics，操作物理)项目中获益。OP项目虽然不属于AAPT项目，但该项目的成员绝大多数为AAPT会员。OP项目提供一系列模块，这些模块覆盖物理学和物理科学的主要主题。每个模块由书面材料、工作表、问题和需动手的活动组成，这些内容均由富有经验的物理教师所编写。

3.针对高中教师的PTRA项目

高中物理教师则已从PTRA(Physics Teaching Resource Agents，物理教学资源代理人)项目中受益匪浅。该项目始于1985年，已经培养了约900个训练有素的代理人，培养内容包括内容、教法、手段和学科实验活动等。这些代理人主要是担任“教师们的教师”，通过工作间(Workshop)和夏季培训制度为全国数以千计的教师提供专业发展指导。[11]以1999年为例，该项目提供了85个6小时工作间，总共有1545个参加者，其中30%为少数民族教师。参加者分布广泛，80%高中教师，16%初中教师，4%小学教师；51%男教师、49%女教师；58%来自城市，34%来自市郊，9%来自农村。[12]

4.针对大学教师的IUPP项目

大学教师主要是从IUPP(Introductory University Physics Project，大学物理入门项目)中获益，该项目最初是与美国物理学会(The American Physical Society，APS)在1987年到1995年期间联合承担的，最初定位为应用微积分讲授物理课程的改革。当前AAPT课程有了进一步的发展，包括PRC(the Physics Revitalization Conference,物理新增内容)[13]、TYC21(Two-year Colleges in the Twenty-First Century,21世纪两年制学院)[14]、TWNPF(The Workshops for New Physics Faculty,物理新教员工作间)和PFPF(Preparing Future Physics Faculty,为未来物理教师而准备)[15]项目。PRC聚焦于计划、实施和评估本科物理教学方面的变化，TYC21旨在通过促进二年制学院教师间的沟通和交流提高物理教育水平，TWNPF是为帮助大学新教员更有效教学而设立的，PFPF是国家科学基金会(The National Science Foundation，NSF)计划的一部分，旨在创设一种研究生培养模式，为五个学科领域的新兴和发展准备未来的教师，这五个学科包括：化学、计算机科学、数学、微生物学和物理学。

5.其他部分项目

近些年来，AAPT还计划了大量的字母组合型(alphabet soup)的项目,这些项目多数都是由带与专业发展有相关的词汇组合构成，但这些项目有些已经逐渐淡出人们的视野：如NSTAS(National Science Teachers Association Scope，全国科学教师协会范围)、SC(Sequence and Coordination，持续与协调)，ISCS(Introductory Science Curriculum Study,科学课程研究入门)，IPS(Introductory Physical Science，物理科学入门), PSSC(Physical Science Study Committee physics，物理科学研究委员会物理学)，MMW(Man Made World，人文世界)，HPP(Harvard Project Physics，哈佛项目物理)等等，这里只列出少部分。现在还有些仍在进行的项目，如PT(Principles of Technology,技术原理),AP(Active Physics，有用的物理学),C3P(Comprehensive Conceptual Curriculum in Physics，物理综合概念课程),M(Modeling,建模),以及NSF和AAPT和ASP的联合项目PT(Physics Technology，物理技术)等。

三、AAPT培养优秀教师的经验及对我国的启示

AAPT在美国拥有物理教师公认权威的独特盛名，它不断致力于解决潜在物理教育者面临的困难，是在多年的实践过程中获得了这种名副其实的荣誉。AAPT一直在不断完善现有项目和设计更多的项目旨在更进一步促进美国科学教师的专业发展。作为学术团体可以在全美各级物理教师中获得如此高的评价也是绝无仅有。AAPT在培养优秀教师方面的经验也非常值得我国的学术团体和相关机构借鉴：

(一)针对不同阶段教师，设定不同层次的项目

AAPT所设定的各类项目，非常重视培训对象的针对性，他们根据各个不同阶段教师的特点和现状，以及对教师专业发展的不同需求，设定了多个层次的项目，对不同阶段的教师准备有针对性的分别实施影响。例如针对小学教师设计PIPS项目；针对初中教师设计OP项目；针对高中教师设定PTRA项目；而针对大学教师设计IUPP项目。而且每个项目的设计都非常细致，如IUPP项目中又包含PRC项目、TY21项目和PFPF项目等几个不同内容 。

(二)运用前瞻的视角，为学科发展预留空间

AAPT在设计各类项目时，也并非仅仅局限于现状而进行，他们经常用前瞻的视角，预测学科发展的未来，因此可以做到未雨绸缪，为学科未来发展预留足够的空间，并做好所需教师的积极准备。如在针对大学教师设计的IUPP项目中的PFPF项目，目的就是为五个学科领域的新兴和发展准备未来的教师。AAPT还积极为未来的K-18教师准备而积极发展新的大学课程和计划，并能结合物理教育研究的最新成果设计各个项目的内容。

(三)理论联系实践，注重研究成果的直接应用与转化

在AAPT设计的项目中，通常都特别注重对最新物理教育研究成果的应用。如他们强调培训教师的课程应该包括内容、方法、在职训练和课堂实践观察评价；在指导教师时应结合他们的水平，充分考虑能使各不同水平的参与者都得到优良的发展；评价的标准必须严格使其可以监督项目是否能做到上述要求，而且要求各项目必须设计动手参与的活动等。他们还强调这些课程的设计，应该是物理系和科学教育系在富有经验的教师协助下，共同来完成。如针对初中教师的OP项目，项目提供一系列覆盖物理学主要主题的模块，每个模块均由书面材料、工作表、问题和需动手的活动组成，这些内容都是由富有经验的物理教师所编写而成。

(四)加强培训资源的开发，重视新教师的培养

AAPT还酝酿了为从教一年的新教师所设立的追踪计划，他们借鉴日本的经验，帮助新教师更快提高。在日本第一年参加教学的新教师，必须拿出20小时用于顾问导师指导下的专业发展，该顾问导师由优秀教师担当，他们会定期见面，共享课程计划、交换班级授课以及对进展进行评估。AAPT还注重积极开发新的培训资源，发动许多退休的教师，作为导师进行服务，创新和发展计划内容，如PTRA项目已经广泛的利用退休的PTRA成员来参与此类项目。

(五)对教师标准提供建议，促进教师终身专业发展

AAPT还为国家科学教师标准的设计和出台提供了直接的建议。为了促进教师终身专业发展，AAPT并没有停留在对标准提供建议，更多的是积极设计培训项目，促进标准中关于教师专业发展的相关内容得落实。如由MW(Modeling Workshops,建模工作间)发展而成的ASTEP(Arizona Science and Technology Educational Partnership,亚利桑那州科学技术教育伙伴)，在促进教师终身专业发展方面就取得了很多成功的效果。为促进这种终身发展，他们还积极提议成立NCPE(National Center for Physics Education,物理教育国家中心)，希望通过中心来推动科学教育改革和构建高校与中学合作的方式促进教师终身专业发展。

四、结束语

我国当前正在进行基础教育新课程改革，现有研究已证明教师将是新课程改革实施顺利与否的瓶颈之一，有效地促进教师专业发展是摆在我国教育研究者面前亟待解决的课题。作为美国众多学术团体之一的AAPT，它在政策建议方面的影响力和全美教师心中的公认权威地位令我们刮目相看，而它在促进教师专业发展方面所做的努力和取得的经验，更是值得我们认真思索和总结借鉴。

[1][美]国家研究理事会．美国国家科学教育标准[M]．戢守志，等译．北京：科学技术文献出版社，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.