STEAM教师能力模型构建研究

卫麓羽，袁 磊

(东北师范大学信息科学与技术学院，吉林长春130000)

0 背景分析及问题提出

STEAM是由科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、艺术(Art)和数学(Mathematics)的首字母组合而成。近年来，STEAM教育受到我国众多学者以及国家政府的高度关注。在教育部印发的《教育部“十三五”规划纲要》、《教育信息化“十三五”规划》、《教育部教育装备研究与发展中心2016年工作要点》等文件中均涉及对STEAM教育探索和建设的规划。自此我国也迎来了对STEAM教育研究和开发的浪潮。

STEAM教育的理论研究在我国已取得一定的发展，目前许多研究者、学校和一线教师正积极投身实践于STEAM教育具体的设计与开发中。教师作为教学中的关键要素，其质量的优劣和素质的高低将直接影响整个STEAM教育的教学效果。然而我国STEAM教师队伍整体呈现出数量少、质量差这一严重问题，具体表现为：理论基础薄弱、职前准备不足、课程设计能力低下。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》指出：要加强教师队伍建设，提高教师业务水平，造就一支高素质专业化的教师队伍[1]。因此，为使STEAM教育呈良性发展态势，实现通过STEAM教育培养新时代所需人才这一最终目标，设计并构建STEAM教师能力结构、培养一批STEAM教育专业型教师是目前亟待解决的问题。

1 TPACK理论对构建STEAM教师能力模型的支持点分析

不可否认，STEAM教育在培养学生综合能力和跨学科思维模式上具有得天独厚的优势。然而，STEAM教师存在的种种问题导致STEAM教育弊病丛生。为了妥善处理这些问题促进STEAM教育的发展，必须对STEAM教师应具备的能力进行科学合理的规范和阐述。TPACK理论为实现上述目标提供了新的思路。TPACK(Technological Pedagogical and Content Knowledge)，即整合技术的学科教学知识，是美国学者科勒和米什拉于 2005年提出的。基于TPACK理论构建的STEAM教师能力模型是对当前信息时代STEAM教师应具备的各方面知识间相互关系的系统化、结构化及概括化的描述。

TPACK传递的理念和其自身具备的特点可以为构建STEAM教师能力模型提供理论支撑和实践指导。通过对TPACK理论进行梳理，总结出以下三个支持点。

1.1 TPACK是教师知识体系的核心

TPACK由三个基本要素、四个复合要素以及Context(境脉)因素组成。TK(技术知识)、PK(教学法知识)、CK(学科内容知识)为三个基本要素；TPK(整合技术的教学法知识)、TCK(整合技术的学科内容知识)、PCK(学科教学知识)、TPACK(整合技术的学科教学知识)为四个复合要素。

这些要素从宏观高度概括了目前任意学科教师应具备的知识与能力，它将教师与学科专家和教育专家的能力进行了界定和区分。TPACK作为职前教师发展的导向以及在职教师自我反思修正的基础正发挥着积极作用。

1.2 TPACK强调技术知识对新时代教师的重要意义

近年来，大量学者尝试将技术与教育结合来促进教育教学的发展完善。TPACK理论就是典型的例子，它由PCK发展而来，强调了技术在教师结构中的重要地位，是教师使用技术进行有效教学必须掌握的知识[2]。科勒和米什拉[3]认为教师不仅需要知道技术的操作方法，还需要知道使用技术的意义所在，以及如何在教学实践中使用技术。STEAM教育同样强调技术知识的学习、获得及使用，技术作为STEAM教育的一个重要组成部分是项目学习、问题解决的有力武器。TPACK理论和STEAM教育同时对技术的关注，也再次印证了技术是当代教师不可或缺的重要知识。

1.3 TPACK是综合的、动态平衡的、结构不良的理论

TPACK理论是综合性的，TPACK理论是不断更新发展扩充的动态理论。TPACK各个要素之间相互联系相互作用形成一种平衡状态，这种平衡状态随着TPACK组成要素的变化而变化，平衡态一旦被打破将通过修补和重建实现新的平衡。TPACK理论是结构不良的，TPACK只是规定了教师应具备能力的多个范围，但其中具体内容将根据学科和教师间的差异表现出不同的特点。STEAM教育注重实际问题解决和跨学科跨领域的特点要求教师具备的知识应当是多层次多维度的，这与TPACK理论的上述特点高度契合。因此，TPACK将为STEAM教师能力规范提供一个科学合理的理论基础和现实可行的模型参考。

2 TPACK视阈下STEAM教师能力模型构建

TPACK的基本框架及其要素间的相互关系可以形象化的展示为图1。图1明确了教师TPACK中各个要素的生成过程及其在框架中所处的层级，STEAM教师能力模型的构建将以此为基础进行设计。

图1 TPACK框架及其知识要素

TPACK是教师知识结构的概念框架，本文通过对TPACK概念的梳理和剖析，认为TPACK是结合学科知识、教学法知识和技术知识的一种完整知识。STEAM教师能力模型是在TPACK理念和框架的指导下，对STEAM教师应具备的知识和能力的高度总结和各因素间逻辑关系的形象化映现，如图2所示。

图2 STEAM教师能力模型

该模型描述了TK(技术知识)、PK(教学法知识)、CK(学科知识)三大基本要素在各自发展的同时相互作用结合生成TCK、TPK、PCK、TPACK四个复合要素这一动态过程。具体来看，CK是PK的运用基础及TK的理论推动，教师在具备完善学科知识的基础上才能进行教学的进一步设计与教学法的切实运用；学科知识的不断丰富也有助于为技术知识提供坚实的理论支撑。PK促进CK的高效输出及TK的提炼生成，只有在对教学法有深刻认识的前提下，教师才能更好的组织学科内容知识，完成知识的高效传递及输出；在教学法知识吸收、内化及发展的过程中可以提炼出适用于特定情况的技术知识。TK支持CK的呈现及PK的拓展丰富，通过技术知识与学科内容知识的融合可以使抽象化的知识形象的展现出来；技术知识的学习和运用可以帮助丰富拓展教师的教学法知识。另一方面该模型也表明了境脉因素与STEAM教师TPACK库的形成和生长存在着必要的双向互动，境脉会影响教师TPACK库的形成、使用和发展；教师通过在境脉中实践检验自身TPACK与当前境脉因素的拟合情况。

3 STEAM教师能力模型的成分分析

对STEAM教师能力模型成分的解释和说明，可以从TPACK的三个基本要素以及一个外围要素切入。

3.1 以CK(学科知识)为基础

对学科知识的学习、理解和使用是STEAM教师TPACK形成和发展的第一步。STEAM教育跨学科跨领域的特点决定了STEAM教师应同时具备多个学科或领域的知识以及对知识间进行整合的能力，如图3所示。STEAM教师不同于传统的学科教师，他们以发现和解决生活中的实际问题为出发点进行授课和教学，多学科的知识背景有助于教师思考和解释问题中蕴含的知识及其解决方法；具备跨学科知识的整合能力则可减轻教师课程设计的压力，帮助教师科学合理地进行项目及问题的设计与开发。

图3 STEAM教师CK的组成

3.2 以PK(教学法知识)为途径

教学法知识是STEAM教师进行教学活动的奠基石。STEAM教育丰富多样的活动形式要求教师应具备多样化的教学法知识，以此为基础，教师可以在不同的教学情境中进行自如的调整和切换。与传统教育中“以教师为中心”的观念不同，STEAM教育强调学生是学习活动的主体，因此，STEAM教师在教学过程中应当转换观念，依据学生学习的方法以及项目和活动的特点，恰当灵活的选择教学方法以提升课堂组织的效果，使学科知识在课堂中的呈现更具针对性和有效性。STEAM教师PK的组成及其成分之间的关系如图4所示。

图4 STEAM教师PK的组成

3.3 以TK(技术知识)为工具

技术知识对于教学和学习来说都是不可或缺的。掌握技术知识意味着教师应当学会技术本身的知识、发展技术的情境化使用能力以及形成通用的技术思维方式，三者之间的相互关系如图5所示。技术本身的知识是指STEAM教师应当掌握多种技术的使用原理及方法，只有对技术本身有了足够的了解，才能做到技术与教学的融会贯通。STEAM教育强调真实问题的解决和情境的创设，生活中的真实问题往往是结构不良的、模糊的、多个问题交叠的，解决这样的问题不是一项单独的技术所能完成，它常需要多种技术的结合作用。在掌握技术本身知识的基础上，还应发展教师技术的情境化使用能力，以便应对由情境或问题的复杂性所导致的对大量不同领域技术知识的需要。如今，技术发展一日千里，掌握一种通用的技术思维方式比掌握一种技术更为持久和重要[4]。STEAM教师应转变角色，从技术的传统使用者变为技术的创新发明者。

图5 STEAM教师TK的组成

3.4 在境脉中实践并发展

教师TPACK知识和能力的习得和应用受多因素的影响，这些因素统称为“境脉因子”[5]。受境脉因子的影响，不同的国家、不同地区、不同学校的STEAM教师将表现出不同特点。因此，STEAM教师能力模型的构建绝不能忽视境脉的作用。STEAM教师在个人发展过程中应理性思考，勤于总结，充分利用境脉因子赋予教师教学的灵活性，通过在不同教学情境中的不断实践，丰富和完善各种境脉下的TPACK。

4 结语

本研究基于对STEAM教育系统的分析以及对目前STEAM教师队伍状况的深入思考，以TPACK理论为支撑建构了STEAM教师能力模型，此模型可以作为STEAM教师职前培养的目标，也可以对现有的STEAM教师能力水平进行基本的衡量。业内研究者亦可根据此模型更新完善STEAM教师能力结构或拓展新的研究领域。