基于STEAM教育理念的理科师范生专业能力提升策略研究

阮秋玲 李秋石

关键词：STEAM教育;理科师范生;专业能力提升策略

2018年5月，中国教育科学研究院出台了《STEM教师能力等级标准》（试行），对STEM教师需要掌握的专业知识、专业技能及实践操作等方面提出了具体而实用的指导意见。《中国STEM教育白皮书》与《中国STEM教育2029创新行动计划》将STEM教育的基本理念划分为创新型人才培养、全社会共同参与的教育创新实践、终身教育学习活动、综合素质教育的培养载体、跨学科连贯的课程群建设。在这种综合化的学科建设中，尤其要对理科师范生专业能力的培养重视起来，落实好STEAM教育的本质理念，逐步提升理科师范生的专业能力，从而更好地达到预期的培养效果。

1“STEAM教育”和“教师专业能力”的理论内涵

1.1 STEAM教育的内涵

STEAM代表科学（science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）、数学（Mathematics）。STEAM教育起源于1986年美国国家科学委员会发表的《本科的科学、数学和工程教育》，该报告提出了由科学、数学、工程和技术教育整合的纲领性建议。随着STEM教育的发展，不仅迅速扩展到全球范围，而且涉及的学科也在不断拓展，不少学者开始在其中融入艺术（A）的成分，形成了STEAM教育。

“STEM+A=STEAM”的观念是到2006年才被提起，时任美国总统的布什公布了《美国竞争力计划》，明确提出培养具有STEAM素养的人才是教育的目标之一，也是全球竞争力的关键。STEAM教育不是五大学科的简单组合，而是集科学、技术、工程、艺术、数学于一体的综合教育。STEAM教育是一种以培养创新型人才为主要目标，以信息技术为载体，注重“在做中学，在学中做”的理念。STEAM教育强调教育的互动性、创造性、开拓性，强调学科融合教学和知识的多维性，蕴含着一种科学的、多学科融合的思想。

1.2教师专业能力的内涵

2012年2月10日国家出台的《中学教师专业标准（试行）》是国家对合格中学教师的基本专业要求，是教师实施教育教学行为的基本规范。该标准将中学教师专业能力分为教学设计能力、教学实施能力、班级管理与教育活动能力、教育教学评价能力、沟通与合作能力。在见习研习与教学实习中，理科师范生在师德、专业理念、专业知识等方面发展得相对比较充分，更多的是要关注专业能力方面的发展。《中学教育专业师范生教师职业能力标准（试行）》明确了中学教育专业师范生教师职业基本能力。对教学实践能力方面的学科素养、信息素养、知识整合以及对教学设计、实施课程教学、组织活动育人方面都有相应的标准。理科师范生在教学中要注重备课能力与讲课能力统一、理论教学能力与实践教学能力兼顾、教学研究能力与科学研究能力互促、持续学习能力与专业发展能力并行。

2基于STEAM教育理念的理科师范生专业能力

基于STEAM教育理念的理科师范生专业能力提升能够推进STEAM教育本土化。为推进STEAM教育的顺利实施与发展，有效保障STEAM教育质量，需要有专门教授STEAM课程的教师，理科师范生专业能力的提升是促进STEAM教育在中国可持续发展的基石。基于STEAM教育理念的理科师范生专业能力提升还能够促进师范生自身的专业化发展。首先，可以促使理科师范生逐步成为跨学科学习的创造性使用者和设计者。其次，能实现理科师范生将跨学科学习从“观念”走向“现实”。此外，理科师范生融合科学、技术、工程、数学、艺术的创造性发展，对促进其综合素养的提升有切实的价值。基于此，整合出五个方面的基于STEAM教育理念的理科师范生专业能力。

2.1跨学科知识整合能力

知识整合与思维关联是跨学科科研获得成功的关键，知识关联整合与知识因素（知识整合）、主体因素（思维关联）及合作因素（知识吸收能力）有关。首先需要明确的一个问题是跨学科不等同于多学科，多学科一般指的是两门及以上学科的见解并置在一起，而跨学科是要基于现实问题的研究和解决，以学科为依托，但要超出单学科研究的视角，关注更加复杂的问题或研究课题的全面认识和理解，并且还要推动新认知、新产品的产生。跨学科知识的整合是一个不断思考、相互关联、系统化的过程，这就要求理科师范生不仅要了解任教学科与其他学科之间的联系、熟悉相关学科知识点，还要能够将科学、技术、工程、数学、艺术知识进行有效整合，在跨学科的基础上完成创新与创造。

2.2信息化教学能力

中小学教师的信息化教学能力是决定基础教育教学质量和效果的关键性因素和推动信息技术与教育融合创新发展的根本力量。当前国际上比较典型的教师信息化教学能力模型有IBSTPI模型、AITSL模型、TPACK模型等。2014年，我国教育部颁布了《中小学教师信息技术应用能力标准（试行）》，将教师信息技术应用能力分为技术素养、计划与准备、组织与管理、评估与诊断、学习与发展等五个维度。随着学校课程、学校环境等的信息化，教师面临着教育信息化带来的诸多挑战，提升理科师范生信息化教学能力就显得非常关键。

2.3创新思维能力

当今世界正在飞速地发生变革，无论是企业还是个人，都需要不断创新才能应对当前挑战。创新思维是指人们有效地参与想法产生、评价和改进，从而形成原创且有效的解决方案，促进知识提升和想象力有效表达的能力。创新思维本质上是一种能力，而这种能力并不是由个人的天赋性决定的，而是可以通过后天的训练和教学得到进一步提升。具有创新思维能力的老师往往能夠不拘泥于教材，能够运用具有新颖性、独创性的方法思考问题、解决问题。理科师范生在自身的发展中尤其要重视对创新思维能力方面的培养。

2.4工程与技术实践能力

工程与技术是STEAM教育中的两个维度，工程是技术在应用层面的实际载体。《美国下一代标准》（NGSS）中强调了实践是科学教育中一个重要维度。理科师范生需要具备过硬的信息技术应用能力，能够熟练掌握各种软硬件技术、设备、工具、材料的应用操作，能够理解技术工程设计与开发的过程，并且能够灵活创新应用，才能在今后的教学中开展融合度更大、强度更大的STEAM综合实践活动。

2.5 STEAM教学实施与评价能力

《中国STEM教师能力等级标准（试行）》将STEM教学实施与评价分为四个类别，即创设STEM教育情境、实施STEM教学、评价与反馈、反思与提高。STEAM教育主要是通过跨学科培养出复合型人才，从而培养学生发现问题、解决问题的能力，以及创新思维能力，这就要求理科师范生本身能够把控好STEAM教学实施和评价环节，STEAM教育需要依托具有STEAM精神的教师进行，理科师范生具备了相应的STEAM教学实施与评价能力，才能使STEAM教育得到有效发展。

3基于STEAM教育理念的理科师范生专业能力提升策略

3.1围绕交叉学科研讨知识协作

开展跨学科综合实践活动是STEAM教育的典型特征，因此，理科师范生跨学科意识、跨学科观念要在日常生活中有所渗透。首先，师范生个人要仔细梳理教材内容，把握相关跨学科知识点，进而准确分析。在《中学教育专业师范生教师职业能力标准（试行）》中要求师范生能够在教育实践、社会实践中与同事、同行、专家等进行有效沟通交流。因此，还可以和其他相关学科的师范生开展研讨交流会，共同寻找交叉知识的关联点和可融合的知识点。此外，尝试与高等教育院校及其他科研机构合作参与一些能够培养教师综合能力的研究项目来提高跨学科整合能力。

3.2依托信息技术承载教学进程

随着5G、人工智能等前沿技术的革新，教师的信息教学能力的切实提升不容忽视。针对理科师范生来说，首先，要有自发收集信息资源的意识和具备较强处理信息资源的能力，广泛涉猎，注重积累。其次，要善于运用信息技术组织教学，例如，能够将虚拟仿真技术带进课堂，将互动教学软硬件与学生平板电脑结合使用等。

3.3强化内生动力促进创新思维

创新思维能力的提升也是非常重要的一个方面。第一，善于用反常规或超常规思维看待和思考问题，第二，学会用发散思维看待和分析问题，第三，能够积极主动地运用联想、类比等方法找寻事物间的联系。在教学中，尤其是教学方法、教学内容、教学评价方式等的选择都需要力求创新。

3.4借力产学研合作落实工程实践

首先，理科师范生要有工程实践教育理念，能够积极设计开发工程实践类课程，将所学知识应用在工程实践中，重视理论与实践的结合。其次，可依托学校高水平工程教育实践中心、实验室等，进行工程和社会实践进修学习，通过产学研合作教育培养等措施来提升理科师范生工程实践能力。此外，理科师范生可以参与各类教学科研团队，积极参与实践教学教材的撰写、参与各种工程类竞赛，投身于真正的工程教学实践中。

3.5积聚三方力量扩建师资队伍

针对当前STEAM教师师资不足问题，可从政府、地方、个人三个方面着手。第一，政府应该出台相关政策和措施保障STEAM教师质量。例如，构建并完善相关STEAM教师专业认证制度、制定STEAM教师素养标准、完善STEAM教师教学评价制度等。第二，地方积极建立STEAM教师培训机构或STEAM学习中心，定期对未来愿意從事STEAM教育的理科师范生进行STEAM教学方面的专业培训。第三，STEAM教师个人要积极参加网络学习及相关培训，在教学实践中积极创设STEAM教学条件，采取PBL（项目化学习）等方式精心设计并灵活开展跨学科综合实践活动，还可以广泛吸收其他优秀教师的教学经验，不断提升STEAM教学实施能力和评价能力。