師范院校師范生STEM教育能力培養(yǎng)策略

許 慧，種孝文，劉 暢，李美琦

（白城師范學院數(shù)學與統(tǒng)計學院，吉林 白城 137000）

0 引言

在科學技術迅猛發(fā)展的時代，地方高等院校應主動向社會輸出有實踐能力、能將理論知識與實踐工作聯(lián)系的復合型人才，如何培養(yǎng)具有實踐能力與創(chuàng)新精神的多學科、多領域復合型人才已經(jīng)成為世界各國教育改革的重要任務和迫切需求，因此，STEM 教育理念由此誕生.STEM 教育的開端源于1986年美國國家科學委員會發(fā)布的《本科的科學、數(shù)學和工程教育》報告，是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）以及數(shù)學（Mathematics）四門學科的簡稱，是一種全新的融合式教學方式，它幾乎囊括了與科學、技術、工程及數(shù)學相關的所有領域，甚至與經(jīng)濟學、政治學、社會學和心理學相關［1］.STEM 教育的核心是保留了每門學科的特點，同時對這些學科進行交叉融合，促進各個學科的發(fā)展.經(jīng)過幾十年的理論研究和實踐探索，STEM 教育逐漸成為一種國際性的教育發(fā)展戰(zhàn)略，被認為是“二十一世紀最具指導性的改革話語”［2］.目前，國內(nèi)外對STEM 教育的研究都非常重視.2017 年，中國教育科學研究院在《中國STEM 教育白皮書（精華版）》中提出中國STEM 教育2029 創(chuàng)新行動計劃，要“建立由政府部門、科研機構、高新企業(yè)、社區(qū)和學校相融合的中國STEM 教育生態(tài)系統(tǒng)，打造覆蓋全國的STEM 教育示范基地，培養(yǎng)一大批國家發(fā)展急需的創(chuàng)新人才和高水平技能人才”［3］.同年，教育部教育管理信息中心、北京師范大學、北京國信世教信息技術研究院聯(lián)合發(fā)布《中國STEAM教育發(fā)展報告（起點篇）》［4］.這些宏觀計劃對我國STEM 教育整體發(fā)展都發(fā)揮了極大的推動作用.我國緊跟信息時代發(fā)展潮流，高度重視STEM 教育發(fā)展，各級教育部門和各大院校都將STEM 教育和加快建設創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系納入現(xiàn)有教育體系中，STEM教育也逐步成為解決多學科、多領域相互融合、共同發(fā)展的有效途徑.

但是，隨著STEM 教育的飛速發(fā)展，在STEM 教育本土化變革的過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些問題，比如STEM 教育類教師緊缺；國內(nèi)STEM 教育照搬照抄國外STEM 教育理念，造成“水土不服”等問題，都嚴重制約國內(nèi)STEM 教育的發(fā)展.師范院校的師范生是未來教師的“儲備軍”，若能將STEM 教育理念融入高等教育課程的全過程中，將有助于培養(yǎng)更多的有STEM 教育理念的師范生，未來也會成長為具有STEM教育理念的一線教師，這將極大地解決我國STEM 教育類師資短缺和能力不足的現(xiàn)實問題，同時能夠提升在校師范生綜合素養(yǎng)，使其適應學科教學改革和未來發(fā)展的需要，甚至在未來的工作中，很容易融入非師范類的相應崗位上.因此，本文提出培養(yǎng)師范生STEM 教育能力的可行策略，為師范院校師范生STEM教育培養(yǎng)方案或課程設計提供一定的參考.

1 師范院校師范生STEM教育能力培養(yǎng)的必要性

1.1 適應時代發(fā)展的需求

人才資源是影響各國競爭力的主要因素.為促進社會發(fā)展，提高國際競爭力，培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的人才，國務院辦公廳在2015年提出，高校要打通一級學科或專業(yè)類下相近學科專業(yè)的基礎課程，開設跨學科專業(yè)的交叉課程，探索建立跨院系、跨學科、跨專業(yè)交叉培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的新機制，促進人才培養(yǎng)由學科專業(yè)單一型向多學科融合型轉變［5］.同時，中小學課堂教學模式也在慢慢發(fā)生變化，越來越多的學校開始關注STEM 教育理念在課堂上的運用，研究發(fā)現(xiàn)，STEM 教育在數(shù)學、科學、物理、化學、信息技術，包括語文、英語等多學科上都有一定的應用.未來社會要求教師不僅自身要具備創(chuàng)新發(fā)展意識和實踐應用能力，更要具備培養(yǎng)和發(fā)展學生創(chuàng)新素質的能力.

1.2 解決STEM師資緊缺的現(xiàn)狀

STEM 教育的推廣離不開具有相關經(jīng)驗的教師隊伍，現(xiàn)有國內(nèi)成形的STEM 教育師資還處于十分緊缺的狀態(tài)，也是制約國內(nèi)STEM 教育發(fā)展的最大難題.很多從事STEM 教育的教師都沒有系統(tǒng)地接受過STEM 教育培訓.在教學方面，我國絕大多數(shù)高等院校都采用以教師講授為主的比較傳統(tǒng)的教學模式，而STEM 教育則強調(diào)要以學生為中心開展多學科、多領域的知識融合學習.STEM 教育模式要求教師作為指引人，引導和培養(yǎng)學生探究解決問題、設計實施項目等能力.根據(jù)國內(nèi)教育及教師隊伍發(fā)展現(xiàn)狀來看，國內(nèi)一線教師在短時間內(nèi)并不能很好地完成角色轉換，將現(xiàn)有普通課堂教學模式轉變?yōu)镾TEM 教育模式.由此可見，在STEM 教育培訓方面，國內(nèi)主要存在兩個方面的問題：一是培訓標準尚未統(tǒng)一，培訓差異化明顯，部分經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)STEM教育培訓力度不夠；二是國內(nèi)STEM教育需求逐年增加，但受過STEM 教育系統(tǒng)培訓的教師數(shù)量遠不能滿足國內(nèi)需求.現(xiàn)如今，我國教師培養(yǎng)的主要途徑仍是高等師范院校的系統(tǒng)培養(yǎng)，而國內(nèi)現(xiàn)有的教育系統(tǒng)在課程設置方面以專業(yè)課程和教育教學課程為主，對師范生的培養(yǎng)仍是分科教學，綜合課程與實踐課程較少.STEM 教育主要培養(yǎng)學生的綜合素質，若能直接將STEM教育切入到師范生的教育中，優(yōu)先培育出一批具有STEM 教育理念、綜合素養(yǎng)較高、跨學科能力較強的后備教師，這將對未來我國STEM教育的發(fā)展提供優(yōu)質的教育土壤.從STEM教育的培養(yǎng)規(guī)模來看，可以將STEM 教育培訓擴大到全國的高等師范院校甚至師范?？圃盒?，將STEM 教育理念全面鋪開；從培養(yǎng)質量來看，應由STEM 教育經(jīng)驗比較豐富的幾所前沿院校合作制定統(tǒng)一標準，其他院校依據(jù)此標準制定符合校園和當?shù)厣鐣嶋H的STEM 教育培養(yǎng)計劃，讓STEM 教育理念不只發(fā)揚光大，還要切實提升國內(nèi)教育理念的先進程度.

1.3 促進STEM教育在高等教育中的實踐應用

STEM 教育作為國外教育的先進理念，逐漸被國內(nèi)的教育體系所吸納，但國內(nèi)在以教師授課為主的基礎教育體系下，STEM 教育的融入過程是十分漫長的，因此，如何研究和探索將STEM 教育理念融入國內(nèi)現(xiàn)有教育體系中就顯得尤為重要.現(xiàn)階段的國內(nèi)期刊文獻中，涉及STEM 教育的文章大多集中在STEM的基礎應用中，沒有深挖細究STEM教育的深層次內(nèi)涵，沒有探索和制定適合我國的STEM教育道路.在實際的教學過程中，雖然經(jīng)常強調(diào)開展STEM 教學，但大多都重形式、輕實踐，極度缺乏基礎教育項目式教學、科學教育等方面的研究.

2 師范院校師范生STEM教育能力培養(yǎng)策略

2.1 STEM教育價值理解能力培養(yǎng)

作為一種新興的教育方式，STEM 教育在潛移默化地影響和推動傳統(tǒng)課堂教學模式變化，調(diào)查結果顯示，現(xiàn)階段的師范生大多是通過教師在教學過程中提及STEM 教育理念，并沒有對STEM 教育進行比較深入的了解，更沒有進行比較深入的研究.因此，可以從師范院校、教師和師范生三個方面加強STEM教育.從師范院校角度看，要提高對STEM教育的重視度，制定符合本校實際和當?shù)卣叩腟TEM教育的專項培養(yǎng)方案，邀請不同學科的專家就STEM 教育理念開展專題講座，將STEM 教育理念與不同學科知識體系相融合，深化師范生的STEM 教育價值理解，提供更多的機會讓師范生深入學習STEM 教育價值理念和內(nèi)涵；從教師角度看，教師在教學過程中也需要將STEM 教育理念深度融合到課堂教學當中，積極參加專題STEM 教育培訓，引導師范生關注新的教育理念和模式，鼓勵師范生學習和自學STEM 教育相關內(nèi)容；從師范生角度看，師范生應當樹立主體參與意識，認真查閱現(xiàn)有STEM 教育理念文獻，主動請教校內(nèi)權威教師，讓STEM 教育理念入腦入心，積極主動地汲取新知，豐富自我，培養(yǎng)STEM 教育價值理解能力.

2.2 跨學科整合能力培養(yǎng)

STEM 教育有著培養(yǎng)跨學科整合能力的特點，開展STEM 教育就意味著不能局限在單學科或者雙學科教育上，而是要不停地吸納和汲取新的學科知識體系，將新的知識體系融入所選和所教的基礎學科中，比如，從事數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)的教師和師范生，在掌握基礎學科的基礎上，要吸收和學習工程類、化學類、物理類等多種學科的知識，從本質上理解數(shù)學在其他學科和技能中的應用.因此，從院校角度可以從兩方面來培養(yǎng)師范生的跨學科整合能力：一是豐富現(xiàn)有課程設置，以專業(yè)課為核心，適當增設綜合類選修課、通識課，鼓勵師范生跨學院、跨專業(yè)進行學習.組織開展科研興趣小組，主動將所學知識應用到實踐中，觀察和掌握所學知識在不同領域的作用；二是豐富教育資源，創(chuàng)設優(yōu)良的教育環(huán)境，建立STEM 活動室、STEM 實訓基地、創(chuàng)客空間、機械工坊、虛擬實驗室等多種類、多目標的多功能活動室，各院系將本學科比較有實踐性、綜合性的問題或者活動目標提供給多功能活動室，給師范生提供跨專業(yè)交流合作與整合實踐的空間.從教師角度來說，可以帶領本專業(yè)學生與其他專業(yè)學生組建跨專業(yè)小組，進行合作學習和交互實驗，同時提供國內(nèi)外先進的STEM 教育學習資源，引導師范生從不同學科角度思考解決現(xiàn)實問題；從師范生自身角度來說，可以選修或通過STEM 多功能活動室了解感興趣的其他專業(yè)課程，拓展自己的知識面，勇于踏出專業(yè)“小圈子”，與其他院系互相交流.同時也要多參與社團活動，積極參觀和使用STEM 活動中心、創(chuàng)客教室等，基于真實情境開展實踐活動，如進行科技發(fā)明制作、3D 打印、機器人編程等，充分發(fā)展跨學科整合能力.

2.3 STEM課程開發(fā)與整合能力培養(yǎng)

科學合理的STEM課程和資源是開展STEM教學活動的基礎，同時，STEM課程開發(fā)與整合能力也是師范生STEM 教育能力的重要組成部分.因此，從師范院校的角度來說，可以開設專門的STEM 教育相關課程，豐富師范生關于STEM 課程與資源開發(fā)整合的理論知識，還可以建設互助共享的STEM 在線學習平臺，聯(lián)系本校相關專業(yè)的教師、STEM 領域的專家學者及STEM 教育機構，構建共同體，合作開展STEM 課程開發(fā)設計的深入研究.從高校教師的角度來看，可以改變傳統(tǒng)課堂教學方式，多采用項目式、探究式等方法，幫助師范生通過實踐探究獲取知識和提高能力.從師范生自身角度來說，要積極學習STEM 課程和資源開發(fā)的理論方法，以項目式學習為媒介，通過課程學習，將STEM 教育理念與自身學科特點相結合，提高STEM教育的跨學科整合能力.

2.4 STEM教學實施能力培養(yǎng)

教學實施能力是師范生最重要的專業(yè)技能，培養(yǎng)師范生STEM 教學實施能力，是為了幫助更多優(yōu)秀的師范生登上講臺，在未來的教學中給學生帶去更新穎的教育模式.因此，師范院?？梢酝晟菩?nèi)軟、硬件設施，為師范專業(yè)配備微格教室、智慧教室等，提供錄課功能，幫助師范生適應數(shù)字化環(huán)境，方便師范生及時發(fā)現(xiàn)和調(diào)整自己的教學狀態(tài)，也可以積極聯(lián)合其他校外力量，如地方STEM 教育中心、STEM 教師工作坊、STEM 種子學校等，為師范生提供更多的教學觀摩、模擬和實踐機會，真正實現(xiàn)STEM 教育人才在實踐中成長，提高師范生STEM教學實施能力.

2.5 創(chuàng)新發(fā)展能力培養(yǎng)

創(chuàng)新發(fā)展能力培養(yǎng)是師范生STEM 教育重要組成部分，從師范院校的角度來說，可以多舉辦創(chuàng)新活動和創(chuàng)新比賽，加大宣傳力度，組織師范生了解相關活動基本流程和優(yōu)秀作品，同時邀請多領域專家學者進行賽前講座，邀請往屆獲獎師范生作經(jīng)驗交流.從高校教師的角度來說，要鼓勵師范生進行教科研課題研究，給予參加創(chuàng)新比賽或參與教科研項目的師范生專業(yè)指導，同時，在日常教學中多給師范生布置一些開放性的問題和任務，引導師范生進行思考，培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)新意識.從師范生角度來說，要克服畏難情緒，積極參與學校活動，提高自己的多方面能力，在日常生活和學習中保持對知識的好奇心，能思考、不盲從權威，了解教師專業(yè)發(fā)展的要求，探索新的STEM 教學方法，養(yǎng)成自主學習和終身學習的意識，提高創(chuàng)新發(fā)展能力.

3 結語

STEM 教育已經(jīng)成為我國教育改革與發(fā)展的重要內(nèi)容.STEM 教育理念逐漸應用于中小學課堂，這對教師的能力水平提出了更高的要求.師范教育是培養(yǎng)未來STEM 教育教師的主要方式，在這一階段發(fā)展師范生STEM教育能力，有助于從根本上改善STEM師資問題，增強師范生的核心競爭力，促進教師專業(yè)發(fā)展.