指向高阶思维的STEM教师培训模式例析

李文豪

摘要：STEM教育是整合科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）等学科内容于一体的项目式教学方式，旨在提升学生的科学精神和创新实践能力。STEM教育作为当今最具基础性、综合性、创造性和经济性的教育，受到了世界各国的关注与重视。但在STEM教育持续发展的过程中，很多STEM教师是科学课或综合实践课教师出身，导致其教学经验难以达到STEM课程的教学要求。基于此，本篇文章对指向高阶思维的STEM教师培训模式例析进行研究，以供参考。

关键词：指向高阶思维;STEM;教师培训模式;例析

中图分类号：G4 文献标识码：A

引言

随着教育资源的快速发展，指向高阶思维的STEM教师培训模式将在各大学校教育活动中发挥重要作用，推动我国STEM教育教学的健康、可持续发展。

一、STEM教师的设计素养

1.能基于教学设计的基本观念思考教学设计

这些观念涉及对知识、学习、学生以及教学的基本立场和看法，是统合哲学、心理学、社会學等学科理论的结果。如LACID主张“知识是意义、过程和价值的综合体”“学习是个体建构与群体建构的辩证统一”“学生是天然的主体”“教学是一种促使学习者从他主、他导、他律向自主、自导、自律转移的过程”等观念。这些观念可能直接对应着某些设计决策或者为决策提供依据。当STEM教师能够利用这些观念为自己的设计提供辩护时，就说明教师能够用这些观念思考了。

2.能结合实情和知识建模图组块确立任务类型，并将它们具体化为师生交互过程

任何知识点都处在知识网络之中。目标知识点的学习依赖于这个知识点的类型以及与其他先决知识点之间的关系。这组包含目标知识点及其先决知识点的知识点集合在知识建模图中表现为一个子图，这个子图被称为知识组块。知识组块的结构特征决定了可用的学习策略。这里的学习策略被称为任务类型。LACID一共区分6类意义建构类任务和4类能力生成类任务。意义建构类任务的选择可以依据一个组块特征与任务类型对应表进行;能力生成类任务的设计依赖特定的FC知识（FactsandCases），FC知识是指特定学科的事实和范例知识。

3.能结合实情和动力设计模型提升教学方案的质量水平

教师在设计任务和师生交互时，常常无法立即充分考虑动力的激发与维持。因此，需要教师在基本设计工作完成后，单独利用动力设计模型以及其他提信息对教学方案进行检视和修订。

二、国内外STEM教师培养现状

如何与高校合作，如何构建STEM教师学习社区等方面，提出了一系列的政策和实施方案。英国建立了全国STEM教师网络，采取招聘与培训相结合、设立国家STEM学习中心等措施来增强STEM教师的信心、动机和能力。我国对STEM教育的研究自2015年以来呈现出爆发性增长的趋势。有学者很好地总结了这一研究趋势：“2013年关注美国中小学发展、科学教育、STEM教师，出现了如何培养STEM教师的探索;2015年关注教师培养，主要是基础教育领域，涉及STEM教师入职资格。”通过近几年的研究，我们可以发现，基层学校的STEM教育师资队伍整体水平不高，对于大多数教师来说，转向STEM教师的最大问题是STEM领域的专业知识和核心能力。STEM具有跨学科性、融合性、问题情境、团结协作等方面的特征，然而这是普通学科教师都比较缺乏的，大多数教师都是数学、科学等专业学科教师，缺乏跨学科整合的能力，因而STEM教师培养迫在眉睫。

三、运用模型展开教师培训案例解析

“如何把真实世界问题转化为可研究实践的STEM问题”，分别选取“设计安全自行车道”“智能家居设计”和“偏远山区供水故障修复”三主要案例为载体，结合参训教师前期自己设计的STEM项目，引导教师在亲历确定STEM真实问题的过程，掌握STEM课程中真实情境问题的生成以及如何在实施中引导学生高阶思维的养成。

（一）个案示范，感性认识

1.触发真实世界领域问题。课程第一阶段，培训者展现“设计安全自行车道”问题触发和设计进阶的过程，作为STEM教师问题感知的第一个示范案例。教师因为一则国内首条通勤用自行车专用道建成开通的新闻，首先思考原来已有自行车道有什么问题、为什么要设计专用自行车道等问题，也联想到骑自行车遇到下雨以及与汽车混用道路的不便和危险等情况，继而想到学生中有相当一部分骑自行车上学，安全问题非常重要，因此觉得研究自行车专用道设计一定是一个能吸引学生的问题，触发了可以做“设计安全自行车道”的项目灵感，开启了STEM项目设计之门。但选定了问题领域，并不代表确定了一个可探究可实践的项目问题。真实世界中的自行车道问题涉及很多领域，选址、道路勘测、材料应用、交通安全，甚至自行车功能改进，都是可研究的问题。领域问题如果不进行问题聚焦，则很难具体细化为学生学习项目。

2.确定STEM真实情境问题。经过前述工作，教师将一个宽泛模糊的自行车专用道问题转化为“设计安全的自行车道”的STEM问题：“学生要为一座城市设计可供人们将自行作为主要交通工具的自行车道，为此学生不仅需要考虑为满足人们出行需求的工程设计问题，还需要权衡成本与安全等问题。”

案例一的解析过程中，问题提出和问题解决方案师生皆已知，但参训教师并不能够准确确定出一个可探究的STEM问题，只是体验和感悟培训者是如何将领域问题转化为一个确定的真实问题。所以案例一是事实水平的问题，学习者在对事实感知的基础上解决问题。

结束语

总而言之，没有学科素养，STEM教师培训的便失去了根基，自然也就难以生成基于设计的行动力。STEM教师也就难以成为专业教师。所以说，困难的根源仅在于STEM课程没有准备好！其实，没有功能稳定可靠的STEM课程，大多数的STEM教育研究很难深入下去。

参考文献

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