“STEM”是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写。其中，科学在于认识世界、解释自然界的客观规律；技术和工程是在尊重自然规律的基础上改造世界，实现与自然界的和谐共处，解决社会发展过程中遇到的难题；数学则是技术与工程学科的基础工具。
STEM教育是当前各国提高教育竞争力的系统性工程。其中，师资培养对于有效开展STEM教育至关重要。美国联邦政府自2010年推出“10年培养10万STEM良师”计划以来，关于STEM师资培训的实践与探索渐成气候，从理念认知的不断深入，到各种培训模式的开发与实施，从师资培训强调多元化与关注种族均等，到教师培训原则的逐渐形成，等等，反映出当前美国中小学STEM师资培训的最新进展。
近日，美国联邦教育部组织美国中小学STEM教师培训的专家、政府官员、高校学者和一线教师，围绕STEM教师培训开展了深度研讨。与会者从各自的工作领域介绍了关于STEM教师培训的最新进展及相关主张。
在国家层面，美国联邦教育部积极推进中小学STEM教师培训。配合美国政府2018年底推出的旨在全方位推动STEM教育的“北极星计划”，美国联邦教育部在近年来发起的教师培训项目中，围绕STEM教师培训做了专项设计。美国联邦教育部“教师素质合作计划”的项目负责人米娅·豪顿（Mia Howerton）指出，自去年以来，美国联邦教育部所发起设立的有效的教育工作者支持项目（SEED）将计算机培训作为STEM师资培训的优先内容。2020年，该项目划拨专款1.16亿美元，用于资助STEM教师培训中的计算机培训。
关注多元化和族裔平等成为STEM教师培训的重要考量。有着30余年教师培训经验的加州州立大学STEM教育创新中心主任卡莫尔·哈姆丹（Kamal Hamdan）指出，既要拓展教师专业发展路径，又要关注教师群体多元化。他认为，要解决愈演愈烈的中小学教师流失问题，关键是要将那些有志于终身从事教育者遴选出来，为那些有志于成为STEM教师的人提供正确的服务和培训，促使其成长为以教书育人为终身生涯的从业者，这也是从源头上解决师资流失问题的保障。哈姆丹进一步指出，教师多元化取向有助于最大限度征募和留任教师，特别是对于种族多元的学校来说，不同肤色的教师有可能会对应学校中相应肤色的学生群体，他们可以创设有效的课程，更受同种肤色的学生欢迎。因此，STEM教师培训过程中必须考虑相关的文化和社会性因素。与哈姆丹的STEM教师多元化主张相关，华盛顿大学的尼拉·沙（Niral Shah）博士也关注STEM教师培训的族裔平等问题。他表示，STEM学习过程本身也会因种族而产生分化，解决STEM学习中的种族差异问题，需要教师认识到STEM教学过程中的种族不平等，明确课堂上的差异，从而做出有针对性的解决方案。
不断加深对STEM教育的反思，开发有效的STEM教学模式，打造富有创造力的STEM课堂，是当前STEM教师培训的突出特色。美国密歇根州立大学戴维·斯特劳普（David Stroupe）博士提出，当务之急是要鼓励STEM新任教师深入反思STEM学科特征及教学，从当前关于STEM教育的世俗观念中走出来，首先是要破解颇为流行的关于STEM学科的“迷思”。一是破解STEM教育可以与文化背景不相关的观念。STEM领域始终有其特定的社会、历史、政治背景，STEM工作的核心也在持续变化，形成了学科实践以及学科观念。二是破解STEM领域可由社会大众所主导的观念。STEM领域尽管人人可得而言之，但并非人人都可以深度参与并主导其发展，而是具有学术权威的人主导着关于STEM相关学科的概念、认知、研究方法以及实践。STEM学科所反映的往往只是学科权力持有者的观念。三是要破解所有STEM学科探索世界的目的和过程相一致的“唯科学主义”观念。其实，STEM领域的每一个学科，均有不同的知识观、认知目的、实践和交流方式。在此基础上，斯特劳普主张，要鼓励教师反思教学，走出学生被动跟随教师教学的习惯，破解教师作为“舞台上的圣人”式的观念。STEM教学要切实围绕学生学习展开，教师要认识到STEM教学与学习的特殊性，做到与时俱进，不断改进方式与做法。
针对STEM教学，斯特劳普提出“大科学教学”（AST）模式，该模式包括了核心教学与成体系的互动方案，即运用多种教学方式帮助学生理解与掌握学科基本原理；教学方法的有效性可得验证；教师自觉反思与改进教学；成效显著特色鲜明的专题教学，为学生达到学习目标提供有力支撑。“互动方案”主要强调，教师要对所有学生一视同仁，深入了解学生学习过程，鼓励学生联系实际、独立探索，开展富有成效的讨论，提高推理能力，做到学以致用，并及时反思。为有效开展“大科学教学”，斯特劳普主张，STEM职前教师应将更多的时间花费在中小学校，将自己视为一个学习者，学习与领会学生的生活与学习经历、价值观念、态度、文化特征，等等，在此基础上与学生达成共识、共行与共情，并做到教学相长。
中小学STEM教学应遵循特定的原则。STEM教师培训有没有规律可循，STEM教学应遵循何样的原则，成为本次研讨会的重点所在。2010年，奥巴马担任美国总统时期，提出了“10年培养10万STEM良师”计划，该项目历时10年，积淀了相应的经验。长期深度参与该项计划的福特海斯大学教授珍妮特·斯特梅尔（Janet Stramel）在会上表示，学生对STEM专业领域的兴趣和爱好其实在中学阶段之前就有，小学生对STEM领域的好奇心、对学习的热情和渴望以及想象力是自然的、无限的和未经过滤的。小学STEM教育就是培养将来的创新型人才和变革者的起点，具有科学、技术、工程和数学基础的小学生是全美经济、社会和全球实力竞争中获得不可或缺地位的根本保障。要从根本上改观美国STEM教育，就应该从小学阶段入手，让学生正式接受STEM教育。
实现这一改变的关键，就在于打造出卓越的中小学STEM师资队伍。研究表明，早期的数学和科学技能是未来学校成功的重要指标，而多年来，美国小学阶段往往强调的是阅读能力的培养。根据美国2019年的“做数学”报告，“当前小学老师在STEM教育方面接受的培训和支持还远远不够，小学教师急需有趣味性且真正的STEM教育指导”。有鉴于此，斯特梅尔团队强烈主张，小学教师可以通过系统实施STEM教育，培养学生的探索能力、批判性思维和推理能力。
在深度参与“10年培养10万STEM良师”的过程中，斯特梅尔团队归纳总结了“有效的小学STEM教学原则”。主要包括：要对STEM学科内容有着扎实的基础和深度的理解，并在教学中做到有效整合；着眼于学生将来的中学、大学学习乃至职业生涯，规划和设计STEM教学；通过STEM教学吸引并支持所有学生；确保所有学生都处于有效的STEM学习环境；定期、适当和有效地评估所有学生的STEM学习；成长为持续进步的专业STEM教育者。其中，每一项原则又有着更为具体的目标，以确保能够扎实贯彻。
为帮助教师有效贯彻上述STEM教育原则，斯特梅尔团队还对此专门设置了“STEM探索问题”，旨在启发教师客观公正地对待STEM教学专题，并采取有效教学策略，运用专业术语，与学生开展有效交流并帮助学生发展STEM素养。这些问题鼓励教师在教学过程中，能够做到像专业的STEM人士那样交流，全面分析问题，识别教学方案设计，系统阐释观点，确保学生均等参与，多角度观察与反思，反思局限性，等等。
STEM教学原则的提出，反映出STEM教师专业发展的自觉意识和自为意识，也表明一段时期以来，特别是“10年培养10万STEM良师”计划实施以来，美国STEM教师培训的经验成就和进一步的理性认识。
总体来看，这次由联邦教育部发起的关于STEM教师的研讨，集中代表了美国政府、学界和一线实践关于STEM教师培训的最新认知和实践，体现出美国STEM教师培训的最新进展，对于我国开展中小学教师培训也不无借鉴意义。
（作者单位：中国教育科学研究院；本研究为该院2020年度基本科研业务费专项资金项目“美国中小学STEM教师专业发展研究”[GYJ2020048]成果）
作者：赵章靖
《中国教育报》2020年11月20日第6版 版名：环球周刊·国际教育
编辑：王嘉颖
