宋 怡

（南京晓庄学院环境科学学院，江苏 南京 211171）

自20世纪80年代起，STEM教育运动在美国兴起，并逐渐在全球范围内掀起热潮，成为培养创新人才的国家战略。2018年12月，美国STEM教育委员会发布报告《制定成功路径：美国STEM教育战略》(Charting a Course for Success：America’s Strate⁃gy for STEM Education)，启动“北极星计划”，提出了联邦政府关于STEM教育的五年战略计划，致力于让全体美国人享有高质量的STEM教育终身学习机会，确保美国在STEM素养、创新和STEM职业领域的全球领导者地位。[1]

但近年来，STEM教师短缺仍然是美国乃至各国STEM教育不可回避的问题。2013年，美国著名科学教育和STEM教育专家Rodger W.Bybee在其论著《STEM教育的挑战与机遇》中，对联邦政府的STEM教育战略提出建议，在优先级别最高的五项工作中，与STEM师资培养相关的占了两条，分别是“支持STEM教师专业发展”和“建立STEM教师准入与资格认证”。[2]2017年，美国大学入学考试机构ACT（American College Test）颁布的美国STEM教育情况报告结果仍然显示，STEM教师培养面临严峻挑战。在970 532名参加ACT考试并表示对STEM感兴趣的高中毕业生中，只有5839名，即略超过0.5%的人计划主修或从事数学或科学教育。[3]这给STEM教师培养以及未来学生从事STEM相关领域工作都带来极大隐患。

2010年，美国科学与技术总统咨询委员会（President's Council of Advisors on Science and Tech⁃nology)向奥巴马总统提交报告《培养和启发：为了美国未来的K-12STEM教育》（Prepare and inspire：K-12 science，technology，engineering，and math edu⁃cation for America’s future），重点指出要培养所有学生在生活和工作中运用STEM学科并鼓励他们从事STEM职业，并提出未来十年培养10万名STEM教师的目标。[4]为响应这一目标要求，2011年“100Kin10”联盟机构成立，致力于支持STEM教育工作者，并在2021年前培训10万名优秀的STEM教师，因此“100Kin10”也被称为“十年十万人”计划。[5]

一、“100Kin10”计划简介

“100Kin10”计划是一个涵纳200多家合作伙伴的网络平台。意识到未来美国经济的健康发展在很大程度上取决于教育系统培养STEM领域人才的能力，“100Kin10”联合全国顶尖的学术机构、非营利组织、基金会、公司和政府机构来解决STEM教师短缺的问题，更好地加强STEM教育者的培养。旨在通过与学校、企业、非营利组织和政府机构的合作，在全国范围内提高STEM教师的数量，解决STEM师资队伍培养中的三个压力点，即招聘、培训和留用。

自2011年成立后，在其最初的四年中，“100Kin10”已经招聘和培训了30 000多名STEM教师，为新的STEM教师提供高质量的学科内容知识、技能和策略，使他们能够坚持自己的职业生涯，并通过向STEM教师提供他们需要的支持，最终帮助培养学生成为新一代的创新者和问题解决者。

二、美国STEM师资培养的重大挑战

（一）问题的确定

国家的未来取决于今天的学生成为未来的创新者。为了实现这一目标，解决美国优秀教师特别是科学、技术、工程和数学领域教师短缺的根本原因，“100Kin10”试图明确培养和留住优秀STEM教师所面临的多个挑战，并创造性地构建了一个路线图，指出了美国STEM教育改革的方向。

“100Kin10”围绕“为什么很难找到并留住优秀的STEM教师？”这样一个指导性问题，征询STEM教师和行业专家意见，收集了数千个不同的观点，并从中总结出104个不同的挑战。

接着，为了找到它们之间的联系，运用互动式方法，询问教育专家解决一个挑战将对另一个挑战所产生的影响。基于35 000个数据点，“100Kin10”发现STEM教学系统中的一切都是相互关联的，反映了类似自然生态系统的真实性。并且，在STEM教学生态系统中，有一些挑战比其他挑战具有更大的影响。如果解决了这个问题，它们可以产生类似多米诺骨牌的效果。“100Kin10”称其为“催化剂”，因为它们是创造系统性改善的重要机会。

（二）重大挑战

100Kin10将统计得出的STEM教师培养的104项挑战，划分为以下七个主要领域。[6]

1.STEM教学专业声望

美国社会通常对幼儿园及中小学阶段的教学专业的认可度不高，教学价值受到社会文化的贬低，例如，大学STEM领域的教授也不鼓励STEM专业学生从事教学职业。STEM教师缺乏物质激励，教师缺乏协同工作环境。因此，教师职业对于知识和技能都很抢手的STEM专业毕业生缺乏吸引力，很少有STEM专业学生将从事STEM教学作为首选职业。

2.STEM教学准备

许多教师进入教学时准备不足，不能将STEM学科内容与基于项目的学习等教学方法相整合，缺乏满足对多样化学习需求的准备，无法有效地让所有来自不同背景不同学习能力的学生获得STEM学习体验。

职前教师缺乏有效指导，教师培养项目准入标准较低。许多教师培养项目没有考虑到本地区的需要，不愿改变其培训方法，也很少跟踪师范毕业生质量。

3.小学阶段的STEM教育

STEM学习尚未被视为小学教育的重要组成部分，缺乏以STEM教学为重点的小学阶段教师培养项目，许多小学教师没有做好充分的准备来教授STEM科目，缺乏有效的准备和支持。

小学教师往往缺乏获得STEM专业发展的机会，对STEM课程的教学感到焦虑和效能感不足。

4.STEM教师专业发展

STEM教师专业成长路径未达成共识，许多地区缺乏针对STEM教师需求的高质量、有针对性的专业发展培训。教师缺乏获得高质量STEM专业发展的机会，专业发展经常被视为例行公事。学校缺乏促进教师成长的协作环境，教师在其自身专业发展的讨论中不具有发言权。

5.教师领导力

许多STEM教师在课堂内和学校内都缺乏专业自主权。许多学校缺乏教师领导的机会，传统的学校模式不鼓励实验创新，教师很少有机会在课堂上尝试新的或创新的STEM教学策略，或有机会参与制定专业发展项目。

此外，很少有州或学区实施强有力的职业阶梯结构，认证优秀的STEM教师，并为他们提供有意义的教学或参与学校领导机会。

6.科学、技术和工程教育的价值

学校通常把阅读和数学的教学放在比科学、技术和工程等其他学科学习更重要的位置；而且，在美国社会，人们仍然认为并非所有学生都需要学习这些学科，或者可以在科学、技术和工程学科中获得成功。

学校和校长缺乏对科学、技术和工程学习的问责制，教师缺乏参与最新的STEM学科内容和行业发展的机会。

7.教学材料

教师缺乏足够的资源来促进卓越的课堂STEM教学，特别是缺乏工程和技术方面的资源。许多教师无法获得高质量的STEM课程，缺乏资金来提供高质量的STEM教学经验。

三、应对挑战的主要策略

100Kin10探索STEM教师短缺的潜在挑战，针对每个主题领域展开行动导向的研究，致力于解决这些问题，并发现其中具有巨大影响力的挑战。

（一）应对策略

1.提高STEM教学专业的声誉

大学和其他机构应当充分承认STEM教师的工作和成就，并且保证经过STEM专业培训的大学毕业生的起薪和长期收入潜力更具竞争力。

具体举措有：

设立STEM教师奖金，提供STEM教师工资，向选择成为教师的STEM专业学生提供奖学金或贷款减免。

认识到STEM教学也是STEM领域的工作，STEM教学是一项严谨的智力工作，鼓励学生成为STEM教师，大学将学前至高中阶段的STEM教学视为STEM专业性工作。

发展STEM教师的多样性，认识到STEM教学适合任何性别的人，提高男性STEM教师人数。

2.确保教师做好STEM教学准备

教师培养项目为师范生提供更多机会来观察和实践高质量的STEM教学，要求所有师范生学习STEM学科课程和教学法课程，并对课程完成设定更高的期望。通过教师培养项目和当地教育机构之间的精心协调，以及各州教师认证要求和教师培养项目资质认证的政策来鼓励创新STEM教学实践。

具体举措有：

提高教师培养项目的准入标准，各州采用职前教师的STEM课程要求，教育部门与STEM行业在教师培养中开展协作。

职前教师教育课程关注STEM自主学习策略，运用建模教学策略，为职前教师观摩高质量教学提供便利，要求职前教师开展STEM教学实践。增加STEM教师的导师人数，为STEM教师的导师提供专业发展机会。

STEM教师职前培训应关注学生多样化学习需求，关注农村地区的特殊问题，关注文化相关策略，提供公平地接触高质量STEM课程的机会，认识到所有学生都能在STEM中获得成功。

地区与教师培养项目之间开展合作，跟踪STEM教师供需状况，开拓STEM教师选择性认证渠道。鼓励大学进行教师教育改革，对培养STEM教师的教师培养项目实施问责制，提升职前测试在预测教师教学有效性方面的准确性，将毕业生工作表现作为获得教师培养项目资质的条件。

3.重视早期STEM教育

为了使所有学生在小学期间获得卓越的STEM教学，幼儿和小学教师培养项目必须包括STEM教学。学校校长和领导重视分配资源，为STEM教师提供专业发展，提供专门的教学时间，以支持STEM教学实践。此外，努力克服小学教师对STEM科目的焦虑，同时纠正小学教师对STEM教学不感兴趣的错误认识，增加所有师生参与高质量STEM教育活动的机会。

具体举措有：

要求教师具备小学STEM教育专业能力，职前小学教师培养项目中要求学习STEM课程，进行教授高阶思维技能的职前培训，对教师培养项目实施关于小学教师STEM知识的问责制度。教师资格认证考试中要求考查STEM学科内容知识。

学校领导为小学教师配备有针对性的STEM专业发展，提供小学教师选择STEM教学领域的机会。鼓励小学教师获得积极的STEM教学经验，激发STEM教学兴趣。

4.提供优质有效的STEM教师专业发展机会

通过努力使教师评价标准更好地与教师个体专业成长需求相一致，并相应地提供专业发展活动，可以提高学前至高中阶段教师的STEM专业发展项目的质量和有效性。还可以通过关注STEM教学的最佳实践（如积极学习策略的使用）来改进专业发展项目。此外，教师间的合作和指导可以提高教师对专业发展项目的投入程度。

具体举措有：

提供STEM教师获得高质量专业发展培训的机会，专业发展项目提供者和地区协作，以确保职业生涯各阶段的一致性，教师专业发展阶段与评价标准的一致性，教师专业成长需求与评价标准的一致性，不同职业阶段的专业发展目标的协调性。

学区为新手STEM教师提供高质量的入职指导，提供关于STEM自主学习策略的专业发展培训，提供最新的STEM学科内容，创造STEM教师与STEM专家合作的机会。

学校领导理解STEM教师专业发展需求，学校就如何评估STEM教师专业发展项目质量达成共识。确定和支持STEM模范教师作为同行的导师，日程安排优先保证教师在校的合作时间，保障教师在校工作期间的专业发展机会。

专业发展培训导师识别高质量STEM教学资源的能力，运用数据来指导专业发展培训。教师参与专业发展决策，鼓励个性化的教师专业发展。要求基于能力发展的教师专业发展培训成为专业发展项目获得资质许可的条件。

5.赋予STEM教师领导权和自主权

学区和学校领导确保教师拥有在课堂和学校发挥领导力所需的资源和自治权，这将大大提升学生的STEM学习体验。

具体举措有：

为教师提供参与专业发展决策、发挥领导力的机会和实验STEM教学策略的自主权；学校领导负责创造积极的工作环境，为STEM教师提供职业发展阶梯，给教师进行STEM教学策略实验的时间，通过问责制促进教师创造力，日程安排要有利于教师开展合作。

6.确保科学、技术和工程在学校得到重视

地区和学校可以通过要求所有高中提供广泛的STEM课程选择，包括AP、IB和其他高级课程，证明STEM对所有学生的价值和重要性；通过向教师提供持续的STEM专业发展培训，确保他们的教学与这些领域的快速变化保持同步。各州也可以通过采用包括K-12计算机科学标准在内的课程标准来确保所有学生都掌握这些学科的关键内容和原理。

具体举措有：

加强学校领导对科学、技术和工程教育的重视，做好评价STEM教学的准备，建立合格STEM教师库。学校运用整合性STEM教学模式，学校领导具有STEM培训经验。将STEM课程纳入高中课程要求，将STEM内容知识纳入考试要求。

家庭认识到支持孩子的STEM学习的重要性以及STEM技能对工作的重要性，增加农村社区STEM工作机会，提高STEM领域的女性人数。

增设涵盖工程设计原理、技术熟练水平及评价的课程标准，加强科学课程标准和计算机科学课程标准，启动对科学、技术和工程学习的问责制。

7.确保教师获得高质量的STEM教学材料

地区可以通过设立专门用于STEM教学材料的资金，提高学校领导和教师识别和获取高质量STEM课程和课程支持的能力，以及通过与STEM行业专家合作来支持教师接触最新的STEM学科内容，从而促进更强有力的STEM教育。

具体举措有：

STEM教师与STEM专家开展合作，专业发展项目提供最新的STEM学科内容。

提供教师将科学、技术、工程和计算机科学整合到教学中所需的资源。提高教师识别高质量STEM教学资源的能力，获取与文化相关的教学资源的能力。提高学区识别高质量工程课程、技术课程、计算机课程的能力。

加强学区对STEM教学资源的资助，资助学校购买STEM教学材料，提供机会让教师进入STEM实验室。

（二）推动系统性转变的催化剂

尽管100多项挑战都很重要，但100Kin10通过750多位STEM教师和教育专家提供的35 000多个数据点确定出其中14项是影响系统的最具战略性和最有效的领域。这些挑战一旦获得解决，将在整个系统中产生巨大的积极影响，成为STEM教师培养发生系统性转变的催化剂（参见表1）。

表1 系统解决STEM教师培养问题的催化剂

四、思考与启示

教师培养在STEM教育中占据重要地位，成为STEM教育战略中的制高点。[7]我国作为STEM教育后发国家，师资短缺情况更为严重。到目前为止，缺乏专职的STEM教师队伍，也缺乏相应的培养和认证机制。“100Kin10”计划作为美国STEM师资培养的一项重要实践，对STEM师资短缺问题进行了全面剖析，并给出解决策略，尝试突破师资问题对STEM教育发展进程的掣肘，其在问题定位、应对策略和运行机制等方面的探索与经验，对我国缓解STEM师资短缺问题，探索STEM师资培养机制，建设高素质STEM教育专业队伍有积极的借鉴意义。

（一）抓住推动系统性转变的关键因素，提供相关策略支持

针对STEM教师短缺问题，“100Kin10”提供了全景的视角，在对这个问题全面了解的基础上，进一步解释这些挑战间的相互影响，识别推进STEM教师培养的最高杠杆，绘制STEM教育体系图。共同努力实际解决根本原因，共同应对系统性挑战，而不是治疗零星的表面症状。该路线图为推动STEM教育的可持续、系统性变革提供了一种新模式。

2017年6月中国教育科学研究院颁布的《2017中国STEM教育白皮书》中明确指出，我国STEM教育目前在学校实施中面临的最大瓶颈就是教师问题，并将建设教师培训平台列入“中国STEM教育2029创新行动计划”。[8]

2018年5月，中国教育科学研究院发布了《STEM教师能力等级标准（试行）》，尝试建立STEM教师能力指标体系，旨在创建基于能力标准STEM专业教师专业发展体系。随后“中国STEM教育2029行动计划”遴选出首批76名种子教师。

在这一系列举措初步实施的基础上，应及时反馈和总结实施情况，聚焦STEM师资队伍建设的实践问题，发现和明确STEM教师培养的最紧迫、最能带来系统性转变的因素，有针对性地进行重点研究，制定可操作性解决策略。

（二）树立STEM教学信念，提升STEM教学效能感

“100Kin10”计划将“提高STEM教师声望”作为最首要的挑战领域，并通过设立STEM教师奖金，向选择成为教师的STEM专业学生提供贷款减免政策来鼓励教师积极性，提高STEM教师这一职业选择的吸引力。同时，结合职前培养和职后培训，推进各州教师STEM教师认证机制和教师培养项目资质认证，帮助和敦促教师做好STEM教学准备。

我们应树立教师的STEM教学信念感，帮助他们充分认识STEM教育对于学生发展和国家进步的重大作用，基于对“什么是有价值的STEM教与学”这一问题的理解，形成对STEM教师的理解、对STEM教学的理解和对STEM教育对象的理解。尽快出台基于标准的STEM教师认证与评价机制，并配套相应的课时、薪酬和职称等政策上的倾斜，以生成STEM教师群体的荣誉感。引导教师提升STEM相关学科素养，在关注学科核心素养基础上，努力尝试学科整合，带领学生运用跨学科的视角、知识和能力，创造性地解决真实世界的复杂问题，实现有意识的跨学科素养的培养。在不断尝试、探索和优化实践的过程中，建立和提升STEM教学效能感，在跨学科的STEM教学和学生STEM素养的成长中收获成就感。

（三）鼓励STEM教学共同体建构，丰富STEM教师专业发展机会

“100Kin10”计划注重教师评价标准与教师专业发展需求的适切性，着力开发针对各阶段教师的专业发展培训项目，提高STEM专业发展项目的有效性，促进教师深度参与。鼓励STEM教师间的相互合作和指导，强调校领导要做好教师合作的时间与空间上的协调。

依托STEM教学共同体，促进自身专业发展，应当成为我国STEM教师培养与专业发展的重要途径。为学校领导和教师提供必要的专业共同体培训，学校领导对共同体的建构发挥引领作用，并对其有效性进行持续的监控。教师充分理解共同体的愿景，认可共同体对其自身专业发展的意义，借助共同体的力量，克服自身单一学科背景的局限，形成和提高多学科整合的能力。

STEM教师专业发展项目，要以STEM教师能力标准为重要参考，并且要开发相一致的STEM教师评价标准，为其开辟可行的专业发展路径。形式上提倡参与式、沉浸式的专业学习，教师能够从内容到形式熟悉STEM课程特征与教学模式，通过示范课观摩和互动式研修等经验的获得，对其自身开展STEM教学实践起到良好的激励和规约作用。此外，应关注STEM教师的职前培养阶段，在教师教育类课程中，开设跨学科的主题式课程，并运用基于设计、基于问题、基于项目的学习方式，为职前STEM教师做好跨学科素养和教学方法上的准备。

（四）建立网络平台，促进经验与策略的分享和推广

“100Kin10”机构作为第三方组织，创建网络平台，并以此为工具，积极寻求各方利益相关者作为合作伙伴，共同帮助旨在解决STEM教师短缺的任何问题。以确保该组织很好地完成到2021年将10万名STEM教师加入国家人才库的任务，从而共同改变美国的STEM教育。

“100Kin10”计划实施过程中，机构及时向所有合作伙伴及社会大众公布应对挑战的进展，并提供用户友好的研究结果。主要包括四种形式：第一，现场故事，通过来自教育者、学生和其他人的个人叙述，交流获得；第二，亮点，了解该组织如何成功应对挑战；第三，网络活动，了解“100Kin10”合作伙伴如何通过项目团队等协作应对挑战；第四，白皮书，通过简洁的白皮书来展示最相关的研究与案例。

我们应积极搭建STEM教师培养的网络平台，在国家级平台建设同时也可以鼓励第三方组织发挥作用。促进有志于STEM教育等各级各类学校与教师个人投身其中，加强联系和合作，交流成功经验与示范案例，在更大的范围内，探索与分享STEM师资培养的中国方案。▲