从体悟到顿悟：STEM参与式培训是科学教师专业发展的必经之路

袁洋 冯凌 叶兆宁

究其根本，对大多数科学教师而言，从科学教师进阶到STEM教师的距离，主要源于个体在STEM领域的专业知识和核心能力的欠缺。教师培训如果停留在STEM理论知识的授受层面，教师的专业发展也仅停留在浅表层次。专业有效的教师培训需要触及教师提升STEM素养的痛点，走向STEM领域的专业知识和核心能力的培养。

不久前，笔者参加了一场主题为“提升教师STEM素养及教学能力”的专题培训。这是一场基于STEM理念的参与式培训，“换位”和“亲历”是整场培训最主要的特点。

换位：从教师到学生的角色转换

在这场培训中，参训教师变成学生，利用简单材料，以小组合作的方式设计制作一个简易创意泡泡机。在专业知识上，参训教师知道泡泡的形成是由于表面张力；在专业技术上，多数教师也能使用专业工具进行拆装、固定、切割等操作。但真正以学生身份参与该项目时，教师才发现已知的专业知识和具备的技能并不能完全解决实际问题。笔者所在小组计划用拉长的棉线扩大出泡口，从而吹出较大的泡泡。而测试发现，大泡泡在吹出前就会破裂。这让我们反思吹出较大的泡泡，不只是扩大出泡口一个技术难点，还需要充分考虑材质等对表面张力的影响。有的小组的任务目标是泡泡机能够连续出泡泡，通过展示交流，笔者发现这个任务的技术难点是解决如何连续蘸取泡泡液的问题。因此，不同的任务内容对应不同的专业知识和技能要求。

从教师到学生的换位，教师个体置身于学习者的位置，不仅能够深入理解学生的学习感受，更能充分了解STEM活动需要调用的学科知识和专业技能，更加关注问题的解决。因此，参与式培训不仅能帮助教师站在学生的角度思考STEM教学，更能帮助教师明晰自身欠缺哪些专业知识和技能，进而补足和完善。

亲历：从发现问题到解决问题的完整实践

本次培训分为“拆”和“创”两个过程，亲历完整的实践过程，学习者才会在实践中发现问题，进而将专业学科知识和技能联结起来用于解决问题。笔者所在小组“拆”的是一款手摇式泡泡机，通过边拆边观察边分析，我们才发现了其内部核心的联动齿轮传动装置，并从系统的角度分析得出完整泡泡机工作的机械原理。自“创”泡泡机时，笔者所在小组为了形成较多泡泡，用吸管设计制作出蜂窝状出泡口，但测试结果却是泡泡粘连成一整块难以脱落。为了解决这个问题，小组成员尝试了改变出泡口的形状、分布，从密集的蜂窝状改成分散的独立圆口，取得了很好的出泡效果。对学习者而言，虽然专业的学科知识和技能，如与表面张力相关的学科知识，以及工具使用、拆装和制作的技术，都可以单独习得。但亲历过程，才能让学习者在发现问题到解决问题的过程中，主动地将专业学科知识与技能建立联结，此外，对于工程任务的完整流程和实际问题的解决过程也愈发明晰。

聚力：从体悟到顿悟的积累转化

通过多次培训，结合自身经历，笔者认为，参与式培训的特点对教师综合素质和关键能力起到了促进与提高的效果，具体表现在以下几个方面。

夯实STEM价值认同感和理解

STEM的宗旨是提升学生解决实际问题的综合能力和跨学科的思维能力。但不少教师仅在字面意义上理解它，而非深植于内心、呈现于教学。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，参与式培训帮助教师综合解决问题的能力得到提升，例如，学习到科学、技术、工程与数学等多学科的知识和技能并能熟练调用；在项目中学会处理问题的方法，形成解决问题的能力。笔者正是从最初对工程任务的“零基础”，到如今能够自发地调用跨领域知识和技能解决问题。持续地参与培训，让教师逐步对STEM理念产生共鸣，从而夯实STEM的价值认同感。因为认同，教师才愿意主动在日常教学和校本课程的开发过程中融入STEM理念，并尝试探索STEM教育更加深层的内涵。

创设STEM学科知识和专业技能的联结

教师的学科知识和技能的习得有很多方式，然而脱离了真实解决问题的过程，教师依旧不清楚学科知识和技能之间产生联系的过程。学习者唯有在解决实际问题的过程中，才能将不同领域的专业知识和相关技能产生相互联系和渗透。參与式培训，正是为教师创设了体验和理解STEM学科知识和专业技能联结的机会。参与式培训中的项目内容具备一定的开放度，要求教师作为学习者主动思考任务目标、选择材料，进而实践解决问题。换位，帮助教师了解各个流程中的关键环节，从而清楚地认识到个体经历怎样的学习过程和体验，还能习得在STEM项目中涉及的具体的学科专业知识和技能本身；亲历，帮助教师在换位的基础上，在实践完整项目的过程中，建立专业的学科知识和技能之间的联结，二者缺一不可。

提升STEM课程观和教学能力

STEM教育的课程观是STEM教师的必备素质，具体体现在教师能达成对STEM素养和跨学科概念的认识和理解，教师能从教学和学习两个层面开展STEM课程的教学设计，以及教师能正确理解和践行STEM教师的角色与作用[2]。参与式培训的亲历和换位，帮助教师在设计STEM课程时，一方面关注STEM课程的跨学科融合的特质，另一方面站在学生立场，确保他们能通过这些学习活动体验系统的STEM学习历程。这些经历帮助教师明确自身在STEM课程中承担的支持者、组织者和引导者的作用。其次，STEM教师需要将理念内化为有效的教学行为。在参与式培训中，培训者的教学行为常常包括创设一个真实的问题情境，带领学习者进入学习活动，通过一些开放性的有结构的核心问题推动学习者任务的进度，适时地帮助学习者解决遇到的困难，鼓励引导学习者对任务进行反思和修正等。这些教学行为的背后，其实正是探究式教学、项目式教学等STEM教学方法的实操展示和示范。教师可以将这些教学方法迁移到个人的实践教学中，反复尝试从而提升STEM教学能力。

参与式培训的特点决定了这种培训模式在诸多STEM培训形式中独占优势，成为一种有效的教师专业发展方法与路径。那么，效从何来呢？

● 聚焦“亲历过程”甚于“得出产品” 参与式培训并不是简单的动手做。笔者认为，在设计和组织参与式培训时，首先需要聚焦亲历过程甚于得出产品。而沉浸式的亲历过程中，教师不仅能够熟悉STEM项目中的每一个流程和关键学习活动，也能从整体的角度提升对STEM教育理念的理解。

● 强化“思维能力”甚于“生搬硬套” 在STEM培训中，强化思维能力的训练和培养就是抓住了核心所在，能够促进教师STEM素养的完整提升，有助于教师学习和理解将设计思维运用于STEM教育的方法，同样能够帮助教师重新思考在STEM教育中培养学生创新思维和实践能力的方法与途径等。

● 关注“反思交流”甚于“埋头苦干” 教师是确保STEM项目或课程成功的核心钥匙[3]。STEM项目常常需要团队合作，合作离不开交流、沟通、相互理解和相互配合。因此，关注成员之间的合作、沟通、交流和反思是STEM项目中的关键，要给予每一个团队面向全体成员展示、评价、反思、交流的机会。

STEM参与式培训是科学教师走向STEM深度学习的必选之法，个人专业素养提升的必经之路。

参考文献

[1] 王素，李正福.国外STEM教师的培养培训及启示[J].中国民族教育，2018

[2] 叶兆宁，杨元魁.构建STEM教育的课程观——STEM教师专业发展的必由之路[J].人民教育，2018（08）

[3] 王雪华.STEM教师是确保STEM+项目/课程成功的核心钥匙[J].上海教育，2015（05B）■