我国中小学教师STEM教育现状的实证研究

方 旭，史妮娜

（1.兰州大学 高等教育研究所，甘肃 兰州 730000；2.深圳市新安中学（集团）第一实验学校 初中部，广东 深圳 518101）

一、引言

STEM 是 Science、Technology、Engineering、Mathematics四个单词的首字母缩写，分别代表着“科学”、“技术”“工程”和“数学”四门学科。STEM教育强调上述四门学科的结合，注重学生跨学科解决问题能力的培养，往往以项目的形式进行教学。美国国家科学委员会（NSB）于1986年首次提出STEM教育的概念。美国研究理事会对STEM具体的指涉进行了框定，认为“科学”是指传统的自然科学，包括物理、化学、生物和以及最近新兴的地球、空间和环境科学。“工程”是指参与系统设计以解决人类面临的特定问题的广泛意义上的学科。“技术”是指人类制造的所有类型的系统和过程，并不仅仅是学校配备使用的计算机和通信系统与设备。数学是研究数量、数字和形状之间的关系和模型的研究，其分支包括算术、几何、代数、三角和微积分[1]。STEM教育最终的目标是学生动手能力和创新能力的培养。

目前，我国STEM教育获得了一定的发展。各地积极探索STEM教育推进方式，江苏省、深圳市、成都市都发布专门的文件，大力推进STEM课程，开展了试点学校申报和STEM教师培训工作[2]，例如江苏省于2017年印发《江苏省STEM教育项目学校建设指导意见》，确定了269所中小学、幼儿园为STEM教育试点学校[3]。

虽然有相关研究指出，我国中小学STEM教育的实施面临着教师培养和专业发展的凌乱与空白、课程标准和课程目标的缺位与异位、课程支持与课程资源的严峻与匮乏、教学手段和教学模式的僵化与单一等困境和问题[4-7]。但目前对我国STEM教育现状的研究大多集中于理论分析，相关实证研究还较少见。本研究从微观、中观和宏观的层面对我国中小学STEM教育现状进行了实证分析。微观层面指的是从教师的角度对STEM教育进行了分析，具体包括教师对STEM教育的认识、实际行为、行为意愿、行为态度、自我效能感等方面；中观和宏观层面指的是学校、国家等层面，具体包括相关政策支持、促成条件等。知觉行为控制指的是教师对能够进行STEM教育的控制程度感知，包括是否具有进行STEM教育的相关条件、个人是否有信心完成STEM教育以及STEM教育时的情绪等。绩效感知指的是教师认为STEM教育可以使其的工作提升到更好的程度。教师STEM教育自我效能感是指指教师对自己是否有能力完成STEM教育所进行的推测与判断。教师进行STEM教育的便利条件指的是能让教师更加容易的进行的客观条件

二、问卷设计和数据处理

在STEM教育群中进行发放，群里的成员都是对STEM教育比较感兴趣或者正在或将来可能从事STEM教育工作的教师。最终填答问卷的教师为284位，全部有效。人口学变量分布如表1。从表1中我们可以看出，从事STEM教育的教师多集中于教龄在10年以下以及10年至20年的中青年教师，共占比达到了81.3%，这可能与STEM教育跨学科性等有关。中青年教师则有更多的精力进行STEM教育并且在信息技术方面水平要偏高。而在学科方面，则理科和工科教师较多，总占比达到了71.5%，这可能与目前STEM教育主要在理科（例如物理、化学、生物和地理等）和工科方面（例如信息技术等）的学科有关。

对问卷的信度和效度进行检验。经过SPSS17.0的计算，发现所有变量的Cronbach α一致性系数均大于0.7，这说明问卷具有良好的信度。经过SPSS17.0和AMOS21.0的计算，发现每个观测变量的因子载荷均大于0.5，组合信度大于0.7，平均萃取方差大于0.5，这说明问卷具有良好的聚合效度。综上，可以说此次调研问卷具有良好的信度和效度（表2）。

表1 人口学变量

表2 信度和效度检验

三、存在的问题

1.对STEM教育的认识和行为有待深入,教师行为意向和绩效感知有待提升

从本次调研来看，教师对STEM教育的认识还不深入，还有待进一步深化（表3）。教师对STEM教育的认识均值仅为3.18，这应该与教师缺乏对STEM教育系统 的学习及缺乏STEM教育具体的实践等有关。而教师STEM教育实际行为均值仅为3.20，而在参加过STEM教育培训和进行过STEM教育的均值仅为3.09和3.07。这说明教师还非常缺乏STEM教育方面的培训。培训有多种形式，例如邀请相关专家到校进行讲座、派遣教师到其他地方展开培训以及开展网络研修等。另一方面，很多教师仅是处在对STEM教育的了解和关注上，而并未真正深入的实施STEM教育。教师有了一定的行为意向（均值为 3.88）和绩效感知（3.83），换算成百分制仅77.6分和76.6分，但仍需提升，见表4和表5。

表3 认识和了解

表4 实际行为

表5 行为意向

绩效感知N 极小值 极大值 均值 标准差我认为S T E M教育非常有意义 2 8 4 1 5 3.9 6 1.0 3 6我进行S T E M教育可以提升我工作的表现 2 8 4 1 5 3.7 7 .9 6 5进行S T E M教育在我的教师生涯发展中较为重要有效的N（列表状态）2 8 4 2 8 4 1 5 3.7 4 .9 3 7

2.缺乏相关政策体系的支持

学校政策还有待完善。在工作量认定方面，均值最低，仅为3.05（表6）。这说明目前还存在对教师STEM教育工作量并不能被很好认定的问题。由于STEM教育的复杂性，教师往往要花费大量的时间和精力完成STEM教育，包括学习相关知识和方法、进行项目设计和实践指导等，如果不能再工作量方面给与很好的认定，这将大大降低教师开展STEM教育的积极性。在访谈中也印证了这一点。在学校有着明确的STEM教育政策方面均值仅为3.05，还非常低。虽然目前我国一些地区出台了相关政策，但政策还比较简单，不够具体，例如 对STEM教育的资金和实验条件支持、课程资源的支持以及师资力量的支持等并无明确的政策，这也使得将STEM教育变成实际行为变得难以进行。在学校希望我们进行STEM教育方面，均值仅为3.27，也非常低。我国目前虽然出台了相关STEM教育政策，但总体来说相关政策还较少，往往从国家、省市等层面出台一个统一性的文件，而具体到学校、学科等并无相应的政策文件，而相关文件内容方面也不够明确具体，对于STEM教育的发展路径并无明确规划，因此这也大大降低了教师的政策感知。

表6 相关政策

3.知觉行为控制感知十分低、促成条件相当不成熟、STEM教育自我效能感低

经过本次调研发现，目前我国中小学在STEM教育促成条件方面还存在很大的问题（表7）。当我进行STEM教育遇到困难时，可以向相关的人求助方面，均值为3.61。目前网络越来越发达，人们可以通过微信、QQ以及网络论坛等方便进行交流和讨论。网络资源也非常丰富，教师在STEM教育遇到困难时，也可以通过网络资源的查找和学习解决问题。但是在学校具有STEM教育的师资方面，均值非常低，仅为2.86。STEM教育注重跨学科解决问题能力的培养，一个完整的STEM课程恒往往涉及到多门学科的教学，整合需要多门学科的教师配合完成。无论从数量上，还是质量上都极度缺乏STEM教育合格的教师，这逐渐成为中国STEM教育发展的最大瓶颈问题[8]。而学校有STEM教育方面的培训方面，均值仅为2.82，也非常低。这说明，虽然目前我国很多地方制定了STEM教育相关的政策，但还需要进一步进行落实。对教师展开STEM教育方面的培训是必要的，包括专题培训等。而在学校具有STEM教育所需的实验条件方面，均值仅为3.02。这严重了阻碍了STEM教育的发展和STEM教育目标的实现。STEM教育注重动手实践的能力的培养，不进行相关的实验或实践是不行的。因此，STEM教育目标的实现要求必须要具备相应的实验或实践条件。

教师进行STEM教育的自我效能感还有待提升。在我有信心完成STEM教育方面，均值仅为3.48，见表8。STEM教育在中国属于新生事物，而且其本身具有跨学科培养、注重实践创新能力的培养等特点，因此，对于教师来说可能是一件较难完成的事。

表7 促成条件

表8 自我效能感

四、差异性分析

通过对性别维度独立样本t检验，发现教师在行为意向、行为态度、情绪和绩效感知几个方面存在显著差异（P＜0.05），并且均是男性显著大于女性，见表 9、表10。而在实际行为、促成条件感知以及主观规范等方面并没有显著差异。这可能与STEM教育中男性偏多有关（理科、信息技术等方面大多为男性教师）。

经过方差分析，在学科维度上发现教师STEM教育在实际行为、主观规范、促成条件几个方面不存在显著差异外，在其他方面均存在显著差异（p＜0.05）。经过LSD（最小显著性差异法）检验，行为意向和行为态度方面理科和工科教师显著大于文科，知觉行为控制方面文科教师显著大于理科和工科教师，自我效能感、娱乐性感知何绩效感知方面工科教师显著大于理科和文科教师。这可能与各个学科的特点有关。可能目前STEM教育主要集中在工科和理科教育，所以在行为意向和行为态度方面理科和工科教师显著大于文科，而在绩效感知方面，可能与目前教师对STEM教育的认识有关，比如可能很多教师认为STEM教育重在信息技术方面的教育有关，因此，工科教师的绩效感知显著大于理科和文科教师。

在教龄维度，绩效感知方面，10年以下和10到20年的教师显著大于20年以上的教师（p=0.012）。教龄较短往往意味着较为年轻或者职称和事业等方面还有待进一步发展。对于教龄较短的中青年教师来说，可能他们面临着更多的诸如职称晋升、事业发展等任务，STEM可能会对他们的发展起到较大的影响。而对于教龄在20年以上的教师，很多都在事业发展方面趋于稳定，因此，在绩效感知方面教龄较短的教师比教龄相对较长的教师来说可能要大。他们在STEM主观规范方面，10年以下的教师显著大于10到20年和20年以上的教师（p=0.025）。而在其他变量方面则无显著差异。学校将STEM教育可能更多寄希望于相对年轻的教师，因此教龄较短的教师往往主观规范感知要更强烈一些。

表9 组统计量

表10 独立样本检验

五、对策探讨

1.促进教师对STEM教育了解和认识

通过本次调研，我们可以发现教师还缺乏对STEM教育的认识和了解。目前在很多学校，STEM教育还处于第二课堂，很多时候都是由相关的学科教师自主探索进行STEM教育。对于STEM教育的深入了解和认识主要通过自学完成，教师通过网络搜索、文献阅读等方式加深对STEM教育的了解和认识，还缺乏系统的学习和培训。可以邀请相关专家对教师展开专门的培训，内容包括STEM教育的内容、方法、目标以及案例等。也可派教师外出参加专门的培训和研讨。鼓励教师积极尝试和探索STEM教育。鼓励教师自主进行STEM教育。这样可以不断加深教师对STEM教育的了解和认识，也可以不断提升教师STEM教育的自我效能感。

2.制定相关的政策

目前，完善相关的STEM教育政策对于STEM教育的推进具有重要的意义。STEM教育政策包括相关的工作认定机制、在教师职称晋升以及评优评奖等方面的政策。由于STEM教育的特点，可能教师需要花费较多的时间和精力才能完成STEM教育，达到STEM教育的目标，因此，应对教师STEM教育的工作量进行科学认定，同时在STEM相关学科的对教师职称晋升、评优评奖时给予相应的倾斜。这可以很大程度上增强教师在STEM教育方面的投入。

3.大幅改善促成条件

目前条件的缺乏是教师进行STEM教育的重要障碍之一。STEM教育需要一定的条件，例如实验条件或实践条件，没有这些条件，STEM教育将难以实现预期的目标。从中央到地方再到学校，可以制定STEM教育的中长期发展规划，并安排专项资金，为教师提供良好的STEM教育条件。可以和社会企业等展开合作，为学生实践创新能力的培养提供良好的空间。另外，尽一切努力改善STEM教育的师资力量。可以采取远程培训的方式提升STEM师资水平。远程培训的方式也适合在职人员的培训，可以培训大量的STEM教育人员，这对缓解我国目前STEM教师的缺乏有着很大的作用。

4.考虑人口学变量的影响

经过检验发现，性别、学科以及教龄对教师STEM教育具有一定的影响，因此可以考虑制定相应的政策，以更有效地推动STEM教育的发展。第一，教师在行为意向、行为态度、情绪和绩效感知几个方面性别维度存在显著差异（P＜0.05），并且均是男性显著大于女性，因此，注重女性教师的参与和引导具有重要的意义。在制定相关STEM政策时，可以向女性教师做一定的倾斜。第二，在学科维度，有很多变量也存在差异。行为意向和行为态度方面理科和工科教师显著大于文科。可以优先在工科和理科中发展STEM教师，例如先期资金可以先往工科和理科倾斜，由此带动STEM教育的全面发展，而同时加大在文科中对STEM教育的宣传。知觉行为控制方面文科教师显著大于理科和工科教师。由于理科和工科STEM教育可能要具备一定的实验或实践条件，因此，可以加大对理科和工科STEM教育的投入。绩效感知方面工科教师显著大于理科和文科教师。可以加大对理科和文科STEM教育的宣传力度，保持工科、理科等STEM教育同步发展。 第三，教龄较短教师在主观规范和绩效感知方面要大于教龄较长教师。因此，在制定相关政策时，可以重点关注一下中青年教师。他们接受新事物的能力更快，信息技术能力更强，事业发展心强烈，可以在职称评定、评优评奖方面更有针对性。

[1]National research council(NRC).A framework for k-12 science education:practices,cross cutting concepts,and core ideas.Washington,DC:the national academies press,2012:11-12.

[2][8]中国教育研究院.中国STEM教育白皮书[R].2017.6.

[3]中国江苏网.269所中小学、幼儿园跻身江苏STEM试点学校[OL].http://www.eol.cn/jiangsu/jiangsunews/201709/t20170927_1557284.shtml,2017-9-27.

[4]邓磊.我国高师综合科学教育专业课程设置框架的建构研究[D].重庆:西南大学,2011.

[5]董蓝蔓.中国的 STEM 教育面临三大瓶颈[N].文汇报,2015-07-17(006).

[6]赵兴龙.STEM教育的五大争议及回应[J].中国电化教育,2016(10):62-65.

[7]董泽华.试论我国中小学实施STEM课程的困境与对策[J].全球教育展望,2016,45(12):36-42.