引领型STEM教师能力构成、发展路径与影响因素研究

毛刚 吴童 崔子恒

[摘   要] 当前，STEM教育实践正在兴起。一批优秀的学科教师开始走出教学舒适区，引领学校以及区域STEM教育发展。了解引领型STEM教师专业发展的影响因素、专业能力构成和发展路径，可以为STEM教师专业发展提供理论依据和实践指导。对Z省6个区域10位优秀STEM教师进行深度访谈和文本分析后发现：教师性别和专业背景不是影响引领型STEM教师专业发展的主要因素;学校类型及其所在区域对教师专业发展的影响体现在不同的能力维度上;引领型教师专业能力在解决真实STEM问题的过程中得到发展，具有鲜明的实践导向;STEM教育理念在教师学习、实践与创新环节中的进入方式和作用方式各有差异，并影响教师发展路径的选择。最后，研究对STEM教师专业发展提出相应的建议。

[关键词] STEM教育; 引领型教师; 教师领导力; 教师发展

[中图分类号] G434            [文献标志码] A

[作者简介] 毛刚（1981—），男，湖北黄冈人。副教授，博士，主要从事教师专业发展、学习分析、教育数据挖掘等研究。E-mail：catihg@sina.com。

一、引   言

STEM教育被认为是整合传统数学、科学、工程和技术等学科教育的重要方向。随着STEM教育实践的发展，STEM不仅作为一种提升科学、技术、工程和数学教学品质的工具或策略，还承载了诸多教学改革的期待。我国的STEM教育起步较晚，但在国家和地区一系列鼓励性政策的支持下，凭借多年扎实的理科教育传统，部分学科教师开始转向STEM教育。在经济发展水平相对较高的地区或城市，开始涌现出一批STEM教育示范学校和优秀STEM教师，引领学校与区域STEM教育发展。

引领型教师是在教学实践中初具领导特质，尚在发展中的教师领袖。早在20世纪80年代，美国学者就提出教师领导力这一概念，指出“以个体或集体的形式通过影响同事、校长或学校共同体中的其他成员来改进教与学实践”的一类教师是教师领袖[1]。相关研究表明，教师领袖能够极大地促进学生学习，持续提升教师共同体成员的专业素养，并能够不断地改进学习的教育实践[2]。根据学科教学的特点和规律，培养引领型教师是世界各国教师专业发展的重点工作之一。例如，美国“引领教育者”组织致力于创造机遇，提升教师领导力，培养了一大批领导型教师，形成了深远的影响力[3]。在STEM教育方面，美国国家科学基金会通过拨款为新兴STEM教师领袖提供领导力培训，以促进教育体系的持久积极变革[4]。芬兰国家教育委员会设立LUMA项目，依托赫尔辛基大学统筹教师网络培训、STEM项目协同开发等活动，推进教师专业发展[5]。

当前，从我国基础教育领域涌现出来的一批STEM教师，有力地促进了学校发展，成为引领教育改革的中坚力量。鉴于我国在师范教育方面仍然沿用学科人才培养模式，并没有形成如美国等西方发达国家的STEM教育人才培养体系。有理由相信，这批跳出学科教学舒适区的教师正在引领一条符合我国教育实际的STEM教师专业发展之路。那么，这批引领型STEM教师发展历程中有哪些可资参考的经验？围绕这一问题，了解引领型STEM教师能力构成及其相互关系，明确这些教师进入STEM教育的路径和影响因素，能够为更多的学科教师转向STEM教育提供实践参考，也能够进一步丰富STEM教师专业发展理论。

二、关于引领型教师的相关研究

引领型教师是一个发展的概念，是教师从学科骨干走向卓越的中间状态。以下从引领型教师角色的理解和教师专业能力构成两个方面建立起一个基本的认知框架，以支持对STEM教师群体的分析。

（一）对引领型教师角色的理解

根据领导型教师角色的四种隐喻，他或他们是 “充分发挥职能的人”“反思的实践者”“学者”和“伙伴”[6]。其中，“充分发挥职能的人”以教师专业胜任力为基础，包括学科知识、教育和教学知识、教师动机、信念、价值观等内容。“反思的实践者”强调教师的批判性与反思性思维倾向与技能、自我学习与管理技能等。“学者”以教学研究与教师专业引领为核心，体现在对教育教学理念的深度理解、课程及项目的创新设计、教学模式创新等维度上。“伙伴”则以教师领导力为核心，包括专业交往能力、组织与合作能力、愿景引领能力和共同体建设能力[7]。有研究指出：“专业知识、协作、反思和授权是教师领导力的基本要素，当教师在这些领域中发展出高水平的技能时，这些教师就成为领导者”[8]。

在我国，引领型教师角色隐含在教师专业发展的高级阶段。中共中央、国务院下发的《关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见》指出，“到2035年，……，培养造就数以百万计的骨干教师、数以十万计的卓越教师、数以万计的教育家型教师”[9]。其中，骨干教师、卓越教师、教育家型教师是指导教师专业发展的层次目标。我们认为，引领型教师在“充分发挥职能的人”的角色上已经实现超越，是传递新的教育理念和方法，在引领学校乃至区域教育教学改革中发挥重要作用的个人或团队。引领型教师在层次上趋近于“卓越教师”，是“教育情怀深厚、專业基础扎实、勇于创新教学、善于综合育人和具有终身学习发展能力的高素质专业化创新型教师”[10]。

（二）引领型教师专业能力构成

随着时代的发展，教师专业能力的构成被不断引入新的内涵。依据以上对引领型教师角色的理解，并借鉴相关研究成果，可以建立一个包含认知、设计、实践和反思的引领型教师能力基础框架。

教师对教育的认识和专业知识的掌握水平是个人专业发展的基础。美国学者Koehler和Mishra指出整合技术的学科教学知识是未来教师必备的能力。其中包含三个核心要素，即学科内容知识、教学法知识和技术知识;四个复合要素，即学科教学知识、整合技术的学科内容知识、整合技术的教学法知识、整合技术的学科教学知识[11]。可以发现，核心要素中的知识属于教学知识，复合要素知识是教师知识、理念或经验基础上的相互融合。这种知识融合活动包含了学科、技术和方法三个方面的要素。对照STEM教育包含的学科（科学、数学等）、技术和工程（方法）可以发现，这种创新性的知识融合活动与STEM教育的本质一脉相承。因此，教师对复合性知识理解和掌握的水平可以作为衡量其是否具备开展STEM教育的能力指标。

教学设计是引领型教师专业能力的核心组成，突出体现为教师创新设计课程和教学活动的能力。有研究者认为，教师设计行动力所蕴含的教师专业素养可以区分为学科素养和设计素养。学科素养蕴含在课程之中，通过课程分析可以使之清晰化;设计素养蕴含在技术性教学设计理论之中[12]。有研究者从小学课程体系重构的角度提出，“（教师或学校要）以真实的实践项目或问题为途径，分析完成项目或解决问题所需的知识体系，形成知识模块，将同一能力培养下的知识体系的所有模块整合为一门课程”，同时承认“课程重构不是一朝一夕的事情……，需要多方的共同努力”[13]。由此可见，设计相关课程和项目是衡量引领型教师能力的关键指标，也是STEM教师发挥引领作用的起点。

教学实践是教师专业能力发展的主要场域，其内涵及外延的丰富性是引领型教师与普通教师的区别所在。以学生为中心，完成教学过程、达成教学目标是教学实践的应有之义。在“21世纪的学习者需要21世纪的教师”的时代背景下，教师教学实践愈发强调领导力的发展。引领型教师需要关注创建教师共同体，培育协作文化;通过教学研究促进教学实践;与同事一起促进与家庭、企业以及其他利益相关者持续的系统合作;使用评估与数据改善实践等方面的工作[14-15]。因此，对引领型教师教学实践能力的理解应超出课堂教学的范畴，扩展到教师共同体培育以及教学生态建设等方面[16]。

教学反思是教师专业持续发展的动力来源，教师反思包含对教学活动的反思和反思性学习两个方面。教师对教学活动的反思是教师依赖现有的教学理念和价值观，审视和分析当前的教学活动，发现问题的过程。反思性学习是一种教师寻求问题解决方案并实施验证的活动过程，教师据此验证、深化或修正已有认知[17]。有研究者指出，反思本身是教师学习的必要条件。通过反思，教师协调他们的信念与实践之间的矛盾，从而达到改变教学实践的目的[18-19]。引领型教师通过了解教学前沿、技术应用和解读政策标准等学习活动，理解他人观点调整自我，同时意识到自己的价值观、想法和偏见，致力于与同事进行反思对话[8]。

三、引领型STEM教师专业发展水平研究

从学科教学走向STEM教育，教师进入新的职业生命周期。研究选取一批Z省颇具影响力的STEM教师为研究对象，采用深度访谈和文本分析方法，试图勾画这一群体的综合能力特征，揭示教师专业发展的规律，为STEM教师专业发展提供建议。

（一）研究对象

研究通过Z省各地区教育局、名师工作站等多种方式获取具有影响力的STEM教师信息。为保证研究对象选择的准确性，以教师姓名和学校名为检索关键词查阅网络信息，了解这些教师开展STEM教育的基本情况，为后续访谈做好准备。经过筛选，初步确定15人为访谈对象。研究通过视频电话等方式与受访教师沟通时间并开展深度访谈，访谈持续40～70分钟。个别教师还进行了二次访谈以补充相关信息。最终，完成对10位教师的访谈，基本信息见表1。

（二）数据采集方法

第一，采用访谈法收集相关资料。访谈问题围绕教师对STEM教育的认识、从学科教学转向STEM教育的原因、专业背景对STEM教育对影响、STEM教育实施心得及经典案例、STEM知识或资源获取的渠道、STEM教学中遇到的困难以及克服方法、对新手教师开展STEM教育的建议等方面。在访谈过程中根据交流情况，调整问题的表述方式或进一步追问，获取教师对STEM教学的认识、设计、实践与反思等方面的内容。每次访谈结束之后，在第一时间将访谈录音整理成文字。

第二，对访谈记录进行适度处理。首先，按问题—回答进行分段，删减无意义内容;其次，在不改变教师原意的基础上，将句子改为主谓宾结构的短句。最后，对明显重复的内容进行合并。

第三，对文本记录进行编码。首先，依据教师专业能力构成中的维度确定编码规则。例如，受访者提及“STEM本身就不是单学科”属于认知维度中的理念认识，“要考虑与高考有所对接”属于课程设计维度，“一步一步地完成一个大项目”属于实践教学维度，“有很多新东西要去拓展”属于反思维度中的自主学习。其次，由两名研究者进行独立编码。编码后，对存在异议的编码进行讨论，确定最终类属。编码采用迭代更新的方式进行，即根据访谈顺序对文本进行逐次编码。随着访谈的深入，两位研究者的编码趋于一致。编码统计信息见表2。

（三）引领型STEM教师专业发展分析与讨论

从教师专业发展阶段理论出发，教师发展是一个逐次递进发展的过程。然而，由于个体的差异，环境的不同等因素，教师专业发展也会呈现不一样的特征。以下从教师专业发展的影响因素分析出发，探索引领型STEM教师的能力构成，讨论其专业发展路径选择的特征。

1. 引领型STEM教师专业发展影响因素分析

引领型STEM教师专业能力的获得受到多种因素的影响。除个体特质和发展动机等内在因素外，教师专业背景、学校所在区域及条件等是影响教师发展的重要外在因素。根据教师访谈信息编码，对这些外在因素的作用进行分析，见表3。

男性教师对STEM教育理念的认知表现更好，女教师强调教师共同体的作用。男性教师着重从实践中提炼对STEM教育的理解，例如“学科融合”“思维能力”“项目化学习”等反映STEM教育特征的词汇在访谈中出现更为频繁。女性教师强调共同体建设的重要性，“协同研讨课程”“家校联动”“课程团队”等主题是她们讲述较多的内容。这种差异在一定程度上显示出男性教师可能倾向于独立开展STEM教育活动，而女性教师注重发挥集体的力量。在STEM課程设计、项目开发和反思学习等多个方面两组教师的表现趋于一致，说明性别不是影响引领型STEM教师专业发展的主要因素。

教师自身专业背景不是影响其开展STEM教育活动的主要因素。必须承认的现实是，引领STEM教育的教师中较大比例是拥有物理、数学、生物、化学等学科背景的教师。然而，教师专业背景并不是影响其能力发展的主要因素。有教师谈道：“（时代）变化太快了，不能完全依靠大学教育这么一点东西……”（T8）。“大学里面学的东西（生物工程）在我目前的教学中基本上是用不到的……”（T2）。个体意愿和教育环境的变化才是驱动教师转向STEM教育的主要因素。文本分析显示非S.T.E.M专业背景教师综合能力在某些方面更好。尽管并不具有普遍意义，但两位英语和中文专业背景教师的专业发展历程具有典型性。第一，共同体是支持教师专业发展的重要因素。“一路上得到过很多良师益友的帮助，学校对青年教师的培养非常重视，不仅出去多培训，还有师傅现场指导……”（T5）。第二，项目开发是促进教师发展的重要抓手。“我们原先的（STEM）项目跟学科有脱节……，还是要回归学科本身，我们通过梳理STEM教育里面的小学科学的案例有多少个，小学数学的案例有多少个，结合信息技术科的有多少个，……打磨再修改，反复提炼”（T10）。

中学STEM教师综合能力表现更全面，小学STEM教师更关注实践教学活动的开展。学习并应用新技术是中学教师常常提及的内容，例如，“技术发展很快，自己的知识储备不太够，例如3D建模与打印，我要和学生跟着浙大的课题组学习……”（T8）。他们还关注课程设计的系统性和本地特色等问题。有教师指出“我们提出STEM+传承的建设思路，尝试设计一个可持续性的课程出来……”（T4）。在教学反思方面，他们认识到“STEM课程不是拼盘，课程之间需要建立内部的关联度……，它应该是基于课程标准的……，还应该有评价的跟进”（T9）。相较而言，小学教师更关心STEM教学活动。在访谈中，他们更愿意从具体教学的案例出发，总结其对于STEM教育的理解。例如，“我们对比较与测量这个两个内容进行单元重组和项目化，设计了一个多师联动的课型，……体育老师，然后是科学老师……，数学老师……”（T5）。

因学校所在地域的不同，一线城市引领型STEM教师在专业知识、课程设计、STEM教学与反思等方面的表現突出，但地方城市STEM教师共同体建设意识更强。毋庸讳言，一线城市所在学校能够更快接收到新理念、新技术，可以积聚更优质的资源。相关教师有机会参与到如美国印第安纳州中小学STEM课程平移等培训项目和各类竞赛。地方城市STEM教师在获取优质教育资源方面显然不如一线城市教师。尽管如此，他们通过构建STEM教育共同体，发挥集体智慧以弥补信息资源的不足。区域特色企业和专家资源也被引入到STEM教育共同体中，为开展多样化的教学活动提供机遇。有教师特别提到“我们不仅通过学科教师的联动，还有校企联动，我们当地有一个黄酒厂……”，“家长的力量也被调动起来，有些家长在工程设计方面其实比我们老师更专业……”（T5）。

2. 引领型STEM教师能力构成

通过文本分析发现，引领型STEM教师专业能力形成的过程具有显著的实践导向特征。STEM教师以解决教学实践中遇到的问题为出发点，逐步从一般的学科教师走向STEM教育，并成长为引领型STEM教师，其能力构成如图1所示。

教师对“什么是STEM教育”的理解经历过一个动态发展的过程，并驱动教师专业知识更新活动。在初期，教师基于学科本位的视角观察“舶来”的STEM教育理念，认为“它就是一个造物，或者讲得难听点，就是高级点的劳技课”。随着实践的深入，教师开始认识学科与STEM之间的联系，“每一门学科都有其内在的、体现在STEM中的优势”。STEM教育的价值与人才培养的目标是统一的，即“培养学生的设计思维、协作意识、创新精神和问题解决能力”。在此过程中，教师认识到自身学科知识与技能储备上的不足，“要学的东西就特别多，3D建模与打印等，都需要现学……”（T7）。

“改变学科拼盘式的STEM教学”是引领型STEM教师在教学实践中关注的核心问题。其中，STEM课程与活动设计是探索实践的主要方面。在课程设计方面，引领型STEM教师致力于解决“科学探究指向的维度”“确立思维融入的课程标准”“创造性思维分等级评价”等问题（T9）。综合考虑学校定位和地域特色，STEM项目设计开始吸纳中国传统文化中的相关要素，“基于戏剧的项目式学习”“中国榫卯”等项目主题巧妙地融入多学科的知识，形成了动态、连贯的学习。关于实施流程、资源调配、教师任务划分等工作也随着项目的实施浮现出来，考验并锻炼引领型STEM教师的能力。

“如何让更多的教师参与到STEM教育中”是引领型STEM教师与一般教师最大的区别。在教学实践方面，引领型STEM教师通过公开课、讲课比赛等树立标杆，吸引其他教师参与。在教师共同体建设方面，通过师徒结对、名师工作站、磨课等多种方式，引领型STEM教师从“受益者”逐步成长为“输出者”，在学校范围内培育共同价值观和愿景，推动STEM教师共同体建设。“在发展初期，在教学过程中会遇到一些我觉得陌生的、拿不准的东西，那我肯定会去请教我师傅”，“我开始和关系比较好的同事一起磨课，参加一些比赛和培训等活动”，“现在我是学校STEM教育团队协调人，协调一个年级的课程，除了作课程设计，首先要做的事情是让每一位参与的教师觉得STEM教育是有意义有价值的”（T2，T3）。

“怎样才能让STEM教育与现行的教学运行机制相匹配”是引领型STEM教师在实践中持续思考的关键问题。其中包括：策略性的争取多元化支持，“趁着优质课竞赛的机会，……为学校争得了一些荣誉，后面开展活动，更容易获得一些支持”（T2），“我们会请黄酒厂的老师傅给学生们上课……，校企联动开展融合教育……”（T5）;团队协同设计课程和项目，“所有的学科教师一起去教研，去排课程，包括各种解决问题式的、学科生发的……寻找我们学校基于素养下的融合课程项目”;探索校本STEM教学模式，“通过单元重整和项目化，探索多师联动的STEM课型……，课时也被我们打破和重整，实施长短课的模式……”（T5）。在问题解决的过程中，教师能力得到了发展，引领作用也逐步凸显出来。

3. 引领型STEM教师专业发展路径

如果说以上能力模型是引领型STEM教师群体共同价值取向的话，那么教师根据自身特质、学科背景和学校条件选择的发展路径则体现出教师专业发展的独特性。归纳分析教师的访谈内容发现，引领型STEM教师专业发展路径有以下三种。

路径一：“观察模仿—实践体验—改造创新”。观察模仿是最好的学习方式，各类培训项目和课例展示为教师走向STEM教育开启了大门。几乎所有STEM教师回顾自身经历均提到这些学习经历，例如，“浙江—印第安纳州的平移项目让我慢慢理解STEM教育的本质……”（T2）。通过模仿实践，教师发现直接借鉴国外的STEM项目有水土不服的问题，例如“基于安全和效果两方面的考虑，投石机项目就没有开展……”（T2）。在积累实践经验的基础上，教师逐步完成对学科课程的改造，引领学校STEM教育发展。对照这些教师的基本信息发现，采用这一发展路径以青年教师为主。他们内在发展的动机更为强烈，并且在接受新理念、新技术方面表现出更强的开放性、包容性特征。

路径二：“学科实践—理念促变—质变创新”。采用这一专业发展路径的教师通常具备相当的学科教学经验。STEM概念的引入帮助其打开学科视野，通过提炼已有的实践经验和成果，实现专业发展层次的飞跃。其中，教师T6最为典型：“工作16年，我获得过全国自制教具能手、湖州市教学明星等称号，……开展了很多实验创新……”“STEM教育概念出来后，很自然地与我现在做的科创活动结合起来……

路径三：“观察学习—协作创新—实践改进”。采用这一模式的教师处在一个研究性的教学团队中，教师普遍认同STEM教育活动的价值并且具有较强的学科教学和研究能力。引领型STEM教师在协调推进课程设计和项目实施过程中获得快速发展。教师T3是这一专业发展模式的代表，其从教时间并不长，但“学校特色是国际视野下的创新教育，高度重视STEM教育理念的实践指导意义”“组织系统地学习STEM相关理论，……协调教师系统地梳理学科教学内容……”“带项目，管团队……，逐步突破学科已有认知……”由此可見，这一教师发展路径适合具有超前教育发展理念，且具有较强师资力量的学校。个体可以借助群体的力量迅速脱颖而出，引领STEM教育发展。

根据教师专业发展路径的不同选择可以发现：面对不同类型的教师，STEM教育理念在教师学习、实践与创新环节中的进入方式和作用方式各有差异。对于大多数学科教师，路径一是一条常规的专业发展选择，STEM教育理念与方法在驱动教师进入这一领域的过程中起到非常重要的作用，模仿学习是教师发展的起点。对具备相当学科教学经验的教师，STEM教育理念及方法是凝聚实践经验的“药引”，帮助其实现专业发展层次的跃进。在认可STEM教育理念的优势学校中，STEM教育理念与方法在协作创新活动中体现出来，STEM教师在团队协作过程中获得快速成长，发挥出引领的作用。基于此，建立一个STEM教师专业发展路径选择的基本模式，如图2所示。

四、结   语

STEM教育作为一种尚在探索中的教育实践形式是需要引领型教师的。这一角色并非某种职务，而是一种以新的教育理念、新的知识内容组织形式和新的教学方式为国家培养未来创新性人才的教育使命。在我国STEM教育人才培育仍然以学科教育为主的前提下，这些引领型教师走出了一条符合我国STEM教育实际的特色之路。以他们的经验为参考，至少可以获得以下启示。

第一，STEM教师专业能力形成于真实的教学实践中。提供丰富的、多样化的实践机会有利于STEM教师专业的发展。这种实践不是对国外引入案例的简单模仿，而是在模仿过程中理解STEM教育的本质，引入中国传统文化遗产中的实践元素，创新课程教学内容和教学模式，形成对STEM教育的中国化理解。

第二，根据不同阶段STEM教育的特点，为教师提供差异化的支持。小学STEM教育着重通过创建与孩子真实生活体验相近的情境，为学生提供跨学科的学习体验，培养小学生观察、探究、实践的科学思维。中学STEM教育更注重引导学生综合运用科学、技术、工程、艺术、数学、社会等学科的知识、方法和技能，以专题学习或项目学习的方式进行问题解决与科技创新[20]。二者在目标上的不同决定了教师教学侧重点的不同。因此，在教师专业发展活动中，为小学STEM教师提供课程设计与教学活动实施等方面的支持就显得格外重要。对中学教师而言，融合多学科的项目设计支持应该是关注的重点。

第三，针对不同专业背景和发展阶段教师特点，提供差别化的路径支持，加快学科教师向STEM教育转型。教师专业背景的差异对其是否开展STEM教育的影响并不在于学科知识层面，更多的在于教师是否能够把握STEM教育的本质。不同专业发展阶段的教师需求也有差异。为一般学科教师提供观摩学习、手把手的指导有助于教师向STEM教育转型;引导学科专家型教师学习STEM教育理念，帮助其凝练教学实践成果与经验，有助于其提升专业发展境界;营造具有共同价值与目标、相互信任的多学科教师团队，并在资源和组织上授予适当权限则有助于团队型教师的快速成长。

最后，以STEM教师共同体建设为核心抓手，加快推进STEM教师培养工作。STEM教师专业的发展除了自身动力的激发，外在环境的支持至关重要。有研究指出“与专家和同事共同反思、社会性调节和内化并向教师提供练习机会及专家确认等是助力教师信念和行为转变的重要支持要素”[21]。“基于真实学习实践的工作坊学习”是开展“STEM教育的最佳实践路径”[22]。引领型STEM教师成长的历程说明，师徒结对、集体磨课和教师工作坊是促进教师专业发展的有效形式。它之所以有效，其根本原因在于这是来自于教师自发的力量，是教师个体和群体意识和努力的集中体现。引领型STEM教师如星火，能够点亮学校特色教育，但这种星火需要更多的学科教师参与进来，才能汇聚众光，凝聚成炬。

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