基于线上线下融合的双师型STEM教学模式构建

祝振华　张翠燕　周勇磊

摘要：STEM教育模式的师资问题是制约其发展与应用的瓶颈，双师课堂依托线上互联网平台结合线下教学课堂传播优质教育资源，提升教师综合素养，能够促进STEM教育模式的推广与应用。本文分析了双师课堂与STEM教学模式的相关理论，融合线上线下课堂优势，依据专业特点，构建了以教师为主导、学生为主体的双师型STEM教学模式，为推动我国高校教学模式改革与双师型教师队伍建设提供了新思路。

关键词：STEM教学模式；双师课堂；师资队伍

引言

STEM是为了提升学生创新实践能力，将跨学科内容整合于一体的项目式教学方式[1]。我国启动了“中国STEM教育2029创新行动计划”，旨在培养国家急需的创新人才。然而，由于很多教师缺乏跨学科的专业教育背景，导致STEM课程的教师队伍不足。双师课堂将线上和线下教师均纳入师资队伍，为解决STEM教育的师资和高校双师型队伍建设问题提供了新的解决方案。基于此，本研究从教学模式理论视角分析双师课堂内涵与特征，结合两种教学模式的优势，构建以教师为主导、学生为主体的线上和线下相融合的双师型STEM教学模式。以此缓解师资难题，并为双师型教师队伍建设提供了新思路。

1. 基于线上和线下融合的双师课堂与STEM教学模式理论

1.1 基于线上线下融合的双师课堂模式

1.1.1 基于线上线下融合的双师课堂内涵

双师课堂是将线上教学资源与线下教学课堂结合的教学模式，是指利用线上互动教学系统搭建双师授课平台，综合考虑线上教学知识信息获取和教学沉浸体验优势的混合式教学模式。双师课堂应用模式如图1所示，依据教学内容和教学任务将双师课堂分为两个部分：一是线上课堂，设置一名线上教师，主要负责专业课程的课程开发与知识讲授等，是知识的集成与传播环节；二是线下课堂，设置一名线下教师，主要负责课堂组织、个性化指导与总结反馈等，是知识的加工与创新环节。

1.1.2 基于线上线下融合的双师课堂特征

双师课堂特征主要如下：教学课堂主要分为线上、线下两个部分。其中，线上课堂的教师承担着“知识块”的角色，主要负责专业课程开发与知识讲授等，实时向学生传授新的知识，为学生提供更多的信息资源；线下课堂的教师则承担着“知识串”的角色，负责课堂组织、个性化指导与评价反馈，致力于为学生提供优质的教学服务。依托双师课堂教学模式，不仅为学生提供了更多的专业知识获取渠道，提高了学生的理论知识和实践能力，还促进了线下教师的专业成长和学生的全面发展。

1.2 STEM教育内涵与教学模式

1.2.1 STEM教育内涵与要求

STEM教育指的是教师使用跨学科领域的资源来帮助学生获取专业知识、解决现实生活中的实际问题、提高学生创新能力的教学模式。不同的国家对于STEM教育的意义有所不同，美国STEM 教育的意义在于确保其在全球竞争中的领导地位；而加拿大STEM教育的愿景是培养学生异质性的实践技能，能够适应日益复杂和竞争激烈的就业环境。为了培养学生不同的专业技能和创新能力，就需要高素质的双师型教师队伍。首先需要教师树立终身学习观念，不断更新自己的专业知识，提升理论水平。同时，需要加强在职培训，通过企业和挂职锻炼等方式提高实践能力，并且需要进一步强化团队建设，与多学科背景的教师形成教学团队，提升自身理论水平和实践能力。

1.2.2 国内外STEM教学模式梳理

国内外學者围绕STEM教学模式展开了一系列研究。其中，美国生物学课程研究中心开发将STEM教育分解为参与、探究、解释、迁移和评价5个教学环节的5E教学模式，注重培养学生的独立思考能力和创新能力，强调学生需要根据自身的理解构建适合自身的知识体系；Wan等设计了以项目为导向的问题学习（POPBL）教学法，注重学生的目标价值实现和内生学习动力持续的能力培养[2]。国内学者余胜泉等[3]构建了证据导向的STEM教学模式，关注学生的跨学科专业知识的学习，帮助学生从多学科交叉与融合中发现新规律，从而提升学生创新实践能力；黄雪娇等[4]根据知识形成的三个阶段重新构建了STEM教学模式；赵呈领等[5]依据学生学习的特点与教学规律设计了STEM教育模式的5E教学流程，以期提升学生的专业理论水平和实践能力。

基于已有研究可以看出，已有STEM教学模式主要聚焦于学生知识建构与素养培养，对于教师的能力培养和师资问题考虑不足。而双师课堂教学模式能够依靠双课堂的师资优势解决这个难题。因此，基于线上和线下融合的双师型STEM教学模式，不仅能够解决传统STEM教育模式面临的师资不足的现实难题，也为双师型教师队伍发展提供了新的理论思路。

2. 基于线上线下融合的双师型STEM教学模式构建

2.1 双师型STEM教学模式的构建

基于双师课堂教学模式与借鉴国内外STEM教学模式理论的已有研究，本文从课程实施环节的课前、课中、课后三个阶段构建了基于线上线下融合的双师型STEM教学模式，主要分为线上课堂和线下课堂两个部分，充分利用线上平台沟通便利，扩充双师型队伍。

2.1.1 线上课堂教师的“知识块”角色

线上教师一般是高校外聘的企业管理和工作人员，这些线上教师拥有较好的实践能力和技术技能，依据教师条件和学生能力拓展专业知识和教学内容，针对未来工作岗位需求定制专业培养方案，线上教师主要承担“知识块”的角色，不仅为线下学生提供专业知识的培养平台，同时为线下教师锻炼实践能力提供新的渠道。依据专业特点贯穿课程全过程，包括三个阶段，一是课前准备阶段，线上教师依据工作实际情况，重点关注跨学科知识的构建，提升学生专业理论水平与实践能力；二是课中实施阶段，线上教师将现实情境与理论结合设计教学任务，培养学生解决实际问题的能力；三是课后总结阶段，线上教师通过对学生的实践能力进行考核，学生将团队完成的作品进行线下展示，教师依据评价结果进一步优化课程设计。

2.1.2 线下课堂教师的“知识串”角色

线下教师主要是本校教师，在双师型STEM教学模式中起课堂组织与管理的作用，负责对学生学习的监管和指导工作，主要承担“知识串”的角色，依据学生特点进行个性化指导，提升学生的独立思考和创新能力。线下课堂同样包括三个环节，一是课前备课阶段，线下教师与线上教师协同备课，依据课程大纲和教学任务确定教学目标和学科知识；二是课中实施阶段，线下教师监督并辅助学生完成项目任务，教师并不要求学生完成统一的任务目标，注重激发学生发现问题以及合作解决问题的热情和兴趣；三是课后评价阶段，线下教师需归纳、总结课堂教学，系统化线上和线下的知识内容，评价和分析学生各维度能力的发展水平，同时，将学生对课程设计的结果反馈提供给线上教师，结合线上教师的教学设计对线下课堂内容进行调整和优化。

2.1.3 学生的培养过程

学生是双师型STEM教学模式的主体，学生通过双师授课平台拓展专业课程知识范围，促进知识获取与集成。一是课前预习阶段，依据教师布置的教学任务，学生预习课程内容、完成小组分工等。二是课中听课阶段，学生根据线上和线下教学布置的任务情境，并提出现实问题，团队协作并解决开放性的真实问题，提出自己的独立思考和个性化解决方法，团队成员之间进行沟通与评价，提高学生沟通和创新能力。三是课后应用阶段，学生线上和线下课堂掌握的知识和创新思维应用于现实生活，并将在这种教学模式中培养的沟通和创新能力等运用到其他的学习生活中，这种有效迁移不仅能够促进学生专业技能的发展，同时进一步提升学生的人际沟通、团队协作、独立思考和创新能力的综合素养。

2.2 双师型STEM教学模式的实施

双师型STEM教学模式的关键在于教师能力素质的培养，提高教师的跨学科知识和实践能力，以及吸纳企业人员弥补双师队伍师资的不足，是发挥此教学模式的关键。

2.2.1 强化线上线下协同机制，注重培养实践能力

双师型STEM教学模式的质量取决于由线上和线下教师的协同程度。线上教师负责知识的讲授与课程开发，线下教师负责知识巩固和个性化指导。在课前准备阶段时，线上教师与线下教师共同配合，依据专业培养目标设计教学任务，将多学科知识和实践理论进行整合。在课中实施阶段，教师设计符合现实情况的任务情境，线上教师将学科专业的化知识融入生活情境，将晦涩难懂的基础理论转变为现实生活中的具体问题，提高学生的专业理论水平和实践与迁移运用的能力。在课后总结评价阶段，依据教学考核内容，线下教师对学生进行个性化指导，鼓励学生提出个性化的解决方案，提高学生的独立思维和创新能力，线上教师依据结果反馈更新下次的教学内容，从而不断优化在线教学资源。

2.2.2 转变传统的学习方式，提升学生4C能力素养

传统的教学方式以教师为主，对学生进行知识讲授和统一的指导。双师型STEM教学模式强调培养学生创新能力，以及培养学生的4C核心能力，即批判思维与问题解决能力、沟通能力、创新能力、团队协作能力。教师主要作用是引导学生完成现实情境任务，线上教师主要负责实践内容创建、提供更多的知识信息和平台资源，提高学生知识理论水平，线下教师负责课堂组织监督管理、提供个性化辅导，培养学生独立思考能力。在课堂教学中，学生以小组协作的方式开展学习活动，教师并不直接规定活动流程和解决方案标准，鼓励学生进行科学探究或头脑风暴，提高学生团队协作、创造性思维和解决问题的能力。

2.2.3 利用双师平台的互动功能，增强课堂教学的灵活性

双师型STEM教学模式含有丰富的教学资源，将线上和线下的优质教育资源融合，注重跨学科知识集成和综合能力培养，且具有一定的交互功能，线上课堂通过信息技术平台支持教学资源能够重复学习和提取等操作。在课堂教学过程中，教师可以依据课程与学生特点有选择性地播放教学视频，并不设定统一的操作流程和内容，提高了课堂的教学效率与教学灵活性。同时，线下教师利用双师平台设计最优的学习路径与学习计划，根据学生的认知特点和知识建构过程，注重个性化指导，并通过学习、探究、合作、实践等环节循序渐进地培养学生的团队协作、人际沟通和创新思维的能力。

2.2.4 深化校企合作，提高教师综合素质

双师型STEM教学模式要求教师具备多学科知识，高校教师还需要具备实践知识。因此，高校实施双师型STEM教学模式的关键是师资队伍不足，尤其是青年教师多学科背景和实践经历普遍欠缺，同时由于现行高校重科研而轻实践，共同制约着我国高校师资队伍的实践能力，进而不利于学生实践能力的整体培养。因此，高校应继续深化校企合作，积极探索与企业及研发单位的双向合作机制，鼓励教师在企业挂职锻炼。同时，依托线上平台建立教师实践能力研修和发展基地，增加教师的实践经验和实践能力，进而提高学生的实践能力。

结语

我国高等教育近30年来在规模和质量方面均取得了飞速进步，但教师控制主导而忽视学生自发能动性的问题依然存在，制约着创新人才的培养。基于线上线下融合的双师型STEM教育模式，有助于培养学生的自主学习、创新精神和实践能力，同时能缓解STEM教学模式师资不足的问题，也为双师队伍建设提供了理论启示。一是完善教师实践能力的提升机制，高校应建立健全教师实践能力的提升机制，可与企业合作建立线上培养平台与实训基地，提升教师实践经验和能力；二是提供开展探究性教学保障性条件，高等院校应建设教学资源共享与互动平台，引导学生在探究性学习中不断培养创新能力；三是鼓励发展跨学科教学团队，高校应通过奖励制度鼓励跨学科教学团队的发展，引导多学科的教师共同上课与指导学生，从而在课程微观层面提升学生学习效果与实践能力。

参考文献：

[1]李克东，李颖.STEM教育跨学科学习活动5EX设计模型[J].电化教育研究，2019，40（4）：5-13.

[2]李新，李艳燕，李巧英.双师型STEM教学模式的构建与实践[J].现代教育技术.2021，31（5）：119-126.

[3]余胜泉，吴斓.证据导向的STEM教学模式研究[J].现代远程教育研究，2019，31（5）：20-31，84.

[4]黄雪娇，周东岱，黄金，等.基于知识建构的STEM教学模式构建研究[J].现代教育技术，2019，29（6）：115-121.

[5]赵呈领，赵文君，蒋志辉.面向STEM教育的5E探究式教學模式设计[J].现代教育技术，2018，28（3）：106-112.

作者简介：祝振华，硕士研究生，讲师，研究方向：创新创业教育。

基金项目：教育部高等教育司产学合作协同育人项目——基于线上教学融合审视新疆高校“双师型”教师队伍建设（编号：202102205037）。