师范院校师范生STEM教育能力培养策略

许 慧，种孝文，刘 畅，李美琦

（白城师范学院数学与统计学院，吉林 白城 137000）

0 引言

在科学技术迅猛发展的时代，地方高等院校应主动向社会输出有实践能力、能将理论知识与实践工作联系的复合型人才，如何培养具有实践能力与创新精神的多学科、多领域复合型人才已经成为世界各国教育改革的重要任务和迫切需求，因此，STEM 教育理念由此诞生.STEM 教育的开端源于1986年美国国家科学委员会发布的《本科的科学、数学和工程教育》报告，是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）以及数学（Mathematics）四门学科的简称，是一种全新的融合式教学方式，它几乎囊括了与科学、技术、工程及数学相关的所有领域，甚至与经济学、政治学、社会学和心理学相关［1］.STEM 教育的核心是保留了每门学科的特点，同时对这些学科进行交叉融合，促进各个学科的发展.经过几十年的理论研究和实践探索，STEM 教育逐渐成为一种国际性的教育发展战略，被认为是“二十一世纪最具指导性的改革话语”［2］.目前，国内外对STEM 教育的研究都非常重视.2017 年，中国教育科学研究院在《中国STEM 教育白皮书（精华版）》中提出中国STEM 教育2029 创新行动计划，要“建立由政府部门、科研机构、高新企业、社区和学校相融合的中国STEM 教育生态系统，打造覆盖全国的STEM 教育示范基地，培养一大批国家发展急需的创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、北京师范大学、北京国信世教信息技术研究院联合发布《中国STEAM教育发展报告（起点篇）》［4］.这些宏观计划对我国STEM 教育整体发展都发挥了极大的推动作用.我国紧跟信息时代发展潮流，高度重视STEM 教育发展，各级教育部门和各大院校都将STEM 教育和加快建设创新型人才培养体系纳入现有教育体系中，STEM教育也逐步成为解决多学科、多领域相互融合、共同发展的有效途径.

但是，随着STEM 教育的飞速发展，在STEM 教育本土化变革的过程中，也发现了一些问题，比如STEM 教育类教师紧缺；国内STEM 教育照搬照抄国外STEM 教育理念，造成“水土不服”等问题，都严重制约国内STEM 教育的发展.师范院校的师范生是未来教师的“储备军”，若能将STEM 教育理念融入高等教育课程的全过程中，将有助于培养更多的有STEM 教育理念的师范生，未来也会成长为具有STEM教育理念的一线教师，这将极大地解决我国STEM 教育类师资短缺和能力不足的现实问题，同时能够提升在校师范生综合素养，使其适应学科教学改革和未来发展的需要，甚至在未来的工作中，很容易融入非师范类的相应岗位上.因此，本文提出培养师范生STEM 教育能力的可行策略，为师范院校师范生STEM教育培养方案或课程设计提供一定的参考.

1 师范院校师范生STEM教育能力培养的必要性

1.1 适应时代发展的需求

人才资源是影响各国竞争力的主要因素.为促进社会发展，提高国际竞争力，培养具有创新创业能力的人才，国务院办公厅在2015年提出，高校要打通一级学科或专业类下相近学科专业的基础课程，开设跨学科专业的交叉课程，探索建立跨院系、跨学科、跨专业交叉培养创新创业人才的新机制，促进人才培养由学科专业单一型向多学科融合型转变［5］.同时，中小学课堂教学模式也在慢慢发生变化，越来越多的学校开始关注STEM 教育理念在课堂上的运用，研究发现，STEM 教育在数学、科学、物理、化学、信息技术，包括语文、英语等多学科上都有一定的应用.未来社会要求教师不仅自身要具备创新发展意识和实践应用能力，更要具备培养和发展学生创新素质的能力.

1.2 解决STEM师资紧缺的现状

STEM 教育的推广离不开具有相关经验的教师队伍，现有国内成形的STEM 教育师资还处于十分紧缺的状态，也是制约国内STEM 教育发展的最大难题.很多从事STEM 教育的教师都没有系统地接受过STEM 教育培训.在教学方面，我国绝大多数高等院校都采用以教师讲授为主的比较传统的教学模式，而STEM 教育则强调要以学生为中心开展多学科、多领域的知识融合学习.STEM 教育模式要求教师作为指引人，引导和培养学生探究解决问题、设计实施项目等能力.根据国内教育及教师队伍发展现状来看，国内一线教师在短时间内并不能很好地完成角色转换，将现有普通课堂教学模式转变为STEM 教育模式.由此可见，在STEM 教育培训方面，国内主要存在两个方面的问题：一是培训标准尚未统一，培训差异化明显，部分经济欠发达地区STEM教育培训力度不够；二是国内STEM教育需求逐年增加，但受过STEM 教育系统培训的教师数量远不能满足国内需求.现如今，我国教师培养的主要途径仍是高等师范院校的系统培养，而国内现有的教育系统在课程设置方面以专业课程和教育教学课程为主，对师范生的培养仍是分科教学，综合课程与实践课程较少.STEM 教育主要培养学生的综合素质，若能直接将STEM教育切入到师范生的教育中，优先培育出一批具有STEM 教育理念、综合素养较高、跨学科能力较强的后备教师，这将对未来我国STEM教育的发展提供优质的教育土壤.从STEM教育的培养规模来看，可以将STEM 教育培训扩大到全国的高等师范院校甚至师范专科院校，将STEM 教育理念全面铺开；从培养质量来看，应由STEM 教育经验比较丰富的几所前沿院校合作制定统一标准，其他院校依据此标准制定符合校园和当地社会实际的STEM 教育培养计划，让STEM 教育理念不只发扬光大，还要切实提升国内教育理念的先进程度.

1.3 促进STEM教育在高等教育中的实践应用

STEM 教育作为国外教育的先进理念，逐渐被国内的教育体系所吸纳，但国内在以教师授课为主的基础教育体系下，STEM 教育的融入过程是十分漫长的，因此，如何研究和探索将STEM 教育理念融入国内现有教育体系中就显得尤为重要.现阶段的国内期刊文献中，涉及STEM 教育的文章大多集中在STEM的基础应用中，没有深挖细究STEM教育的深层次内涵，没有探索和制定适合我国的STEM教育道路.在实际的教学过程中，虽然经常强调开展STEM 教学，但大多都重形式、轻实践，极度缺乏基础教育项目式教学、科学教育等方面的研究.

2 师范院校师范生STEM教育能力培养策略

2.1 STEM教育价值理解能力培养

作为一种新兴的教育方式，STEM 教育在潜移默化地影响和推动传统课堂教学模式变化，调查结果显示，现阶段的师范生大多是通过教师在教学过程中提及STEM 教育理念，并没有对STEM 教育进行比较深入的了解，更没有进行比较深入的研究.因此，可以从师范院校、教师和师范生三个方面加强STEM教育.从师范院校角度看，要提高对STEM教育的重视度，制定符合本校实际和当地政策的STEM教育的专项培养方案，邀请不同学科的专家就STEM 教育理念开展专题讲座，将STEM 教育理念与不同学科知识体系相融合，深化师范生的STEM 教育价值理解，提供更多的机会让师范生深入学习STEM 教育价值理念和内涵；从教师角度看，教师在教学过程中也需要将STEM 教育理念深度融合到课堂教学当中，积极参加专题STEM 教育培训，引导师范生关注新的教育理念和模式，鼓励师范生学习和自学STEM 教育相关内容；从师范生角度看，师范生应当树立主体参与意识，认真查阅现有STEM 教育理念文献，主动请教校内权威教师，让STEM 教育理念入脑入心，积极主动地汲取新知，丰富自我，培养STEM 教育价值理解能力.

2.2 跨学科整合能力培养

STEM 教育有着培养跨学科整合能力的特点，开展STEM 教育就意味着不能局限在单学科或者双学科教育上，而是要不停地吸纳和汲取新的学科知识体系，将新的知识体系融入所选和所教的基础学科中，比如，从事数学与应用数学专业的教师和师范生，在掌握基础学科的基础上，要吸收和学习工程类、化学类、物理类等多种学科的知识，从本质上理解数学在其他学科和技能中的应用.因此，从院校角度可以从两方面来培养师范生的跨学科整合能力：一是丰富现有课程设置，以专业课为核心，适当增设综合类选修课、通识课，鼓励师范生跨学院、跨专业进行学习.组织开展科研兴趣小组，主动将所学知识应用到实践中，观察和掌握所学知识在不同领域的作用；二是丰富教育资源，创设优良的教育环境，建立STEM 活动室、STEM 实训基地、创客空间、机械工坊、虚拟实验室等多种类、多目标的多功能活动室，各院系将本学科比较有实践性、综合性的问题或者活动目标提供给多功能活动室，给师范生提供跨专业交流合作与整合实践的空间.从教师角度来说，可以带领本专业学生与其他专业学生组建跨专业小组，进行合作学习和交互实验，同时提供国内外先进的STEM 教育学习资源，引导师范生从不同学科角度思考解决现实问题；从师范生自身角度来说，可以选修或通过STEM 多功能活动室了解感兴趣的其他专业课程，拓展自己的知识面，勇于踏出专业“小圈子”，与其他院系互相交流.同时也要多参与社团活动，积极参观和使用STEM 活动中心、创客教室等，基于真实情境开展实践活动，如进行科技发明制作、3D 打印、机器人编程等，充分发展跨学科整合能力.

2.3 STEM课程开发与整合能力培养

科学合理的STEM课程和资源是开展STEM教学活动的基础，同时，STEM课程开发与整合能力也是师范生STEM 教育能力的重要组成部分.因此，从师范院校的角度来说，可以开设专门的STEM 教育相关课程，丰富师范生关于STEM 课程与资源开发整合的理论知识，还可以建设互助共享的STEM 在线学习平台，联系本校相关专业的教师、STEM 领域的专家学者及STEM 教育机构，构建共同体，合作开展STEM 课程开发设计的深入研究.从高校教师的角度来看，可以改变传统课堂教学方式，多采用项目式、探究式等方法，帮助师范生通过实践探究获取知识和提高能力.从师范生自身角度来说，要积极学习STEM 课程和资源开发的理论方法，以项目式学习为媒介，通过课程学习，将STEM 教育理念与自身学科特点相结合，提高STEM教育的跨学科整合能力.

2.4 STEM教学实施能力培养

教学实施能力是师范生最重要的专业技能，培养师范生STEM 教学实施能力，是为了帮助更多优秀的师范生登上讲台，在未来的教学中给学生带去更新颖的教育模式.因此，师范院校可以完善校内软、硬件设施，为师范专业配备微格教室、智慧教室等，提供录课功能，帮助师范生适应数字化环境，方便师范生及时发现和调整自己的教学状态，也可以积极联合其他校外力量，如地方STEM 教育中心、STEM 教师工作坊、STEM 种子学校等，为师范生提供更多的教学观摩、模拟和实践机会，真正实现STEM 教育人才在实践中成长，提高师范生STEM教学实施能力.

2.5 创新发展能力培养

创新发展能力培养是师范生STEM 教育重要组成部分，从师范院校的角度来说，可以多举办创新活动和创新比赛，加大宣传力度，组织师范生了解相关活动基本流程和优秀作品，同时邀请多领域专家学者进行赛前讲座，邀请往届获奖师范生作经验交流.从高校教师的角度来说，要鼓励师范生进行教科研课题研究，给予参加创新比赛或参与教科研项目的师范生专业指导，同时，在日常教学中多给师范生布置一些开放性的问题和任务，引导师范生进行思考，培养批判性思维和创新意识.从师范生角度来说，要克服畏难情绪，积极参与学校活动，提高自己的多方面能力，在日常生活和学习中保持对知识的好奇心，能思考、不盲从权威，了解教师专业发展的要求，探索新的STEM 教学方法，养成自主学习和终身学习的意识，提高创新发展能力.

3 结语

STEM 教育已经成为我国教育改革与发展的重要内容.STEM 教育理念逐渐应用于中小学课堂，这对教师的能力水平提出了更高的要求.师范教育是培养未来STEM 教育教师的主要方式，在这一阶段发展师范生STEM教育能力，有助于从根本上改善STEM师资问题，增强师范生的核心竞争力，促进教师专业发展.