美国科学教师在职培训新动向

2022-04-01 08:23:44 | 浏览次数:

摘要:伴随科学教育改革的不断深化,美国K-12科学教师在职培训也在不断地调整、发展与完善。尤其是近三年在《科学教育框架》的影响下,美国科学教师在职培训出现了新的特征,即以“成为研究者”的培训理念为指引,围绕跨学科核心概念展开培训,培训策略以探究实践为主,培训课程着重SCK与PCK课程,培训者身份日益多样。与以往相比,在职培训也出现了新的问题,即教师参与培训的积极性普遍不高,缺乏时间,培训内容不能满足教师对专业知识的需求,教学任务的变更与教师离职使教师不愿参与培训,缺乏专业培训者等。为解决上述问题以及实现《科学教育框架》提出的科学教育新愿景,未来美国科学教师在职培训呈现新的发展趋势。

关键词:美国;K-12科学教师;在职培训;《科学教育框架》

美国历来重视K-12①科学教育,认为未来公民即学生,在科学、技术、工程以及数学方面接受的教育决定着美国未来在全球市场中经济与技术的地位[1]。因此,从幼儿教育阶段(5-6岁)开始,科学便与英语、数学、社会一道被列为核心课程。但从数据上看,美国科学教育的质量不容乐观。在2009年国际学生评估项目中,美国学生在34个经济合作发展组织(OECD)国家中,数学排名29,科学排名25。更严峻的是,美国现已出现科学与工程人才短缺的趋势——工程专业招生吸引力下降、雇主难觅优质人才——对整个社会的经济发展构成威胁[2]。相关研究表明,造成年轻一代对科学知识兴趣下降的主要原因,一是由于学生在小学阶段没有树立起科学学习的积极态度;二是K-12科学教师没有为提供有效的科学教学做好充分准备。[3]教育界人士普遍认为,虽然提高美国科学教育水平有很多步骤要走,但没有一个比提高科学教师在职培训水平更重要的[4]。2011年,全美科学教师协会和科学促进协会共同编写并发布《K-12科学教育框架:实践、跨学科概念、学科核心思想》(以下简称《科学教育框架》),标志着美国科学教育发展进入新阶段,同时也意味着为实现科学教育发展的新愿景,科学教育师资水平必须进一步提高。近三年来,围绕《科学教育框架》的实施,美国科学教师在职培训表现出新特征,也出现了亟待解决的新问题和新的发展趋势。研究美国科学教师在职培训的最新动态对我国科学教师在职培训具有借鉴意义。

一、《科学教育框架》实施背景下美国K-12科学教师在职培训的新特点

美国各州都规定,在职教师必须参加教师培训活动。教师在职培训是州教育法规中规范教师资格的一部分,由州政府教育部门负责执行。近年来,美国科学教师在职培训形式(在校教师培训、学区教师培训以及教育专业组织的教师培训)没有发生大的变化,但在《科学教育框架》影响下,科学教师在职培训的理念、内容、策略等均呈现与以往不同的新特点。

特点一:在职培训以“成为研究者”的理念为指引。现在美国K-12科学教育,不再被学生高中毕业后应该掌握哪些科学知识的教育理念指导,而是被学生未来升学、职业发展和成为良好公民的教育理念引导着。[5]《科学教育框架》亦意图向人们表明,科学教育不再是一门罗列很长的、互不相关的科学知识名单的学科,而是基于工程和技术实践,培养年轻一代对待科技的理解力、实践力,并让每个孩子拥有全面教育机会的教育。[6]受此影响,目前美国科学教师在职培训以帮助教师“成为研究者”的理念为指导[7],意在鼓励教师根据自身的特质和实践背景特征,以科学课堂为研究场所,适当改编科学课程材料,以科学研究的态度从事科学教学工作。

特点二:培训内容围绕跨学科核心概念展开。《科学教育框架》指出,科学教育不是对科学知识与事实的传授,而是在了解科学与工程跨学科性的基础上,围绕核心概念展开。事实上,将科学和工程联系起来,在科学教育历史上并不是新鲜事。在1989年,美国科学促进会在其出版的《为了所有美国人的科学》一书中便论述了科学与工程的关系,1993年在其出版的《科学文化基准》一书中,二者的关系被再次重申。但是,科学与工程的跨学科性在日后的科学课程设计、教学评价、教师教育中并没有得到重视。直至近十年,伴随科学教育研究的发展,“核心概念”在科学教育中的作用才日益彰显。相关研究表明,在科学与工程实践中,专家与新手的最大区别在于——专家理解其领域的核心原则和理论架构,并利用它搞清新信息之间的关系;而新手则总是试图掌握不系统的,甚至是相互矛盾的知识和孤立的事实,还意图寻找组织和整合它们的方法。以核心概念的方式对学生进行科学教学,会帮助他们像专家一样思考。因此,目前科学教师在职培训的内容体现出聚焦于核心概念,而非科学知识与细节的特征。

特征三:培训策略以探究实践为主,侧重探究的过程而非结果。《科学教育框架》内容显示科学、工程和技术是“做”的科学。[8]与之相应,科学教师在职培训也必将以实践为主。因此,科学教师在职培训策略从最初以培训教师讲授为主,以增长科学教师专业知识为目的,转变为以在职教师亲自实践为主,以扩展其科学视野、增强其教学自信、增长其科学经验为目的。研究表明,以实践探究为主的在职培训,能让科学教师更好地了解科学家科学实验时的经历与体会,增强他们的教学自信和职业稳定。如对哥伦比亚大学科学教师在职培训项目的调查显示:接受深层次探究实践培训后,教师回到学校后,会主动承担更多建构性的实践活动,会对学生的困难有更好的理解力与解决方式。与没有参加过此类培训的教师相比,他们的学生通过州科学考试的比例是对方的2.5倍,参加科学俱乐部的学生数是对方的4倍。参加培训的教师五年内只有5%的人离开教师行业。[9]

特征四:培训课程类型以SCK与PCK课程为主。《科学教育框架》颁布后,美国科学教师在职培训课程类型主要以SCK课程(Science-center knowledge,以下简称SCK)即以专业知识为中心的系列科学前沿课程和以PCK (pedagogy-center knowledge,以下简称PCK)课程即集中于教法知识的小型研讨课程为主。数据显示,目前几乎所有美国公立学校的科学教师都有学士学位,42%的教师拥有硕士学位。初看上去,似乎科学教师已经对教学做好了充分的学术准备。但研究发现,有64%的初、高中科学教师会在培训中选择学习所教的课程内容知识,即SCK课程。[10]教师解释“着重于科学知识内容,而不是教学方法,是因为他们想在教学时确信自己已经准备好足够的知识进行教学了”。同时,《科学教育框架》中对科学实践、探究教学的要求,也促使越来越多的科学教师参与教学技能的培训,即PCK课程。在PCK课程中,实验室技能、教学技术等内容是教师们最感兴趣,也是对实际教学帮助最大的。[11]

特征五:培训者身份日益多元化。为满足科学教师在职培训的多方面要求,本地大学、社区学院、专业进修机构需通力合作为在职科学教师提供培训。因此在职教师培训者身份日益多样,既包括大学教师、K-12中小学在职教师,还包括专业科学教育机构教师、非教育机构的教育者,如博物馆展览设计者、纪录片的作者和制片人等。[12]

二、《科学教育框架》背景下K-12科学教师在职培训存在的问题:以伊利诺伊州诺默尔市第五学区科学教师在职培训为例

《科学教育框架》自2011年发布以来,日益得到美国多数州的积极响应与接纳。但面对框架的多种要求:教育目标的要求即通过科学教育使学生具备追求科学技术事业的能力,课程组织的要求即通过“核心学科概念”组织科学课程,学习理念的要求即通过“学习进阶”描述科学学习的发展过程等,科学教师在各阶段均倍显力不从心,缺乏实施有效教学的信心。面对困难,科学教师参与在职培训的积极性却并不高,甚至还有抵触情绪。为此,笔者借在美国访学的机会,对所在地伊利诺伊州诺默尔市第五学区(Unit 5, Normal, Illinois State)的科学教师展开问卷与访谈研究。对该学区17所小学5年级教师(24位)、4所中学科学教师(26位)、2所高中科学教师(24位),合计74位教师发放调查问卷,回收35份,占47%,并对其中5位教师(小学2位、中学2位、高中1位)进行了访谈,在结合其他学者相关研究结论的基础上,归纳出目前美国K-12科学教师在职培训存在的问题,并试图分析其原因。

问题一:科学教师参与在职培训的积极性普遍不高。问卷结果显示,该学区所有科学教师都知道《科学教育框架》的存在,并有90%以上的教师认为,该框架对学生的科学学习应该有好处。但是85%的教师表示,他们没有参加过与《科学教育框架》内容相关的在职培训,并有超过一半的教师表示,未来他们也不想参与此类培训。对此问题,访谈中,教师们普遍反映近年来多种多样的教师标准、框架让他们应接不暇、疲惫不堪。一位有十年教龄的中学科学教师谈到,“自她工作以来不断面对各类标准和框架的出台,对此她已经厌倦”,她认为“这些标准、框架对她的教学工作造成很大干扰,尤其在看到不同标准之间的冲突与矛盾时,更让她感到厌倦”。学者菲尔德兹(Fields)等人在研究也发现:“在小学教育中,许多小学生因教师对科学教育的关注度不够,或者是教师没有做好科学教学准备,导致许多学生被剥夺了通过一系列的科学教育,构建良好科学背景的机会”[13]。综上可知,由于教师对《科学教育框架》的理解与认同不够等原因,导致其参与相关培训的积极性普遍不高。

问题二:缺乏时间阻碍科学教师参与在职培训。问卷结果显示,53%的教师认为阻止自己参与科学教师在职培训的最大障碍是缺乏时间。在学校工作中,他们需要花费大部分时间去进行教学、与其他教师合作、实验新的教学策略等。卡亚(Kaya)等学者就“教师参与在职培训动机”的研究显示,缺乏时间和时机不对是二分之一的科学教师认为自己不能参与教师专业发展的最主要原因。另外,还有三分之一的新入职教师认为,在入职的第一年,由于时间不足,他们没有办法参加任何在职培训。[14]

问题三:在职培训内容不能满足科学教师对专业知识的需求。显然,《科学教育框架》给科学教师的教学提出了更高的要求,即以学习进阶理念为指导,围绕核心概念,开展科学与工程的跨学科学习,通过有效的科学教育力求使未来公民了解科学与社会的密切关系,并为他们未来进入大学、职业规划乃至终身学习做好准备。实现上述要求,科学教师必须具备深厚的科学知识储备、高超的教学技能以及娴熟的实践能力。但事实上,无论是经验丰富的老教师还是新教师,都需要花费更多的时间、资源和自信将上述内容融入到科学课程中。例如,学者杰姆斯(James)通过对全加州小学科学教师现状的研究指出,加州40%的小学教师(五年级教师)每周只有一个甚至不到一个小时的时间进行科学教学;90%的教师感觉自己为英语或数学教学做好了准备,但只有约三分之一的人认为自己对科学教学做好了准备。[15]笔者的调查也发现,科学教师九成以上都赞同“教师的科学知识储备越丰富,教学效果越好,学生的科学成绩也越高”。但是,60%的科学教师提出,目前现有的在职培训项目并没有为他们实施有效的科学教育提供必要的、充分的科学专业知识保障。尤其是小学阶段的老师,由于在大学阶段没有接受全部的科学课程的学习,因此在科学教学中,更需要扎实的科学专业知识,以满足实施有效教学的需要。

问题四:教学任务的变更与教师离职使教师不愿参与在职培训。相关调查结果显示,教学安排的不可预测与教师职业的不确定使教师不愿参加更多的在职培训。学者艾瑞克(Erica)等的调查结果显示,在过去5年里,只有27%的波士顿科学教师始终教授同一门科学课,而20%的教师每年都经历教学科目的变更。[16]访谈中,一位高中物理教师谈到:“有时候,你被鼓励着去参加在职培训,你也看到了自己的需要。但是,假如你在未来的教学中并不需要它,你就必须放弃。因为,我们必须小心谨慎地估量自己在专业发展中的资金投入。”另外,教师的离职也是科学教师不愿参与在职培训的重要原因。调查显示,在过去五年的时间里,有47%的波士顿初、高中科学教师,完全离开了教师行业。[17]笔者的调查亦证实,教师的离职、任教学区的改变都是阻碍教师参与在职培训的重要因素。

问题五:在职培训项目质量不高,缺乏专业培训教师。笔者的调查显示,约一半以上的教师认为,他们参与过的在职教师培训项目与其最初的期盼有一定差距。访谈中,有教师提出,现在在职教师培训项目越来越多了,培训者的身份也日益多元。但是由于很多项目准备不充分,缺乏必要的物理环境支持、亲自动手实践与相互合作的机会等,导致培训结束后,未能收到应有的培训效果,因此教师也对类似的在职培训项目失去了兴趣。[18]学者麦克内尔(Mcneill)等提出,未来只有那些面对面的、实践性强的、培训费不昂贵的培训项目才会对科学教师具有更大的吸引力。[19]

三、美国K-12科学教师在职培训的发展趋势

作为终身教育的需要,教师在职培训在社会生活和教育系统中是永远无止境、连续不断的;作为教师专业发展的需要,在职培训为教师提供了知识、技能,以及实现有效教学的信心与勇气。[20]近年来,伴随适应新技术和了解新科学信息的需要,以及2011年《科学教育框架》的影响,社会各界对科学教师在职培训提出了更高、更深刻的要求,科学教师在职培训的理念、内容、策略等都呈现出新的需要与发展态势。

趋势一:以学习进阶理念为指引,关注在职培训的连续性与衔接性。《科学教育框架》提出,美国K-12科学教育要在“科学与工程实践、跨学科概念以及核心概念”的维度下,以学习进阶理念(Learning progressions)为指导循序进行。学习进阶意味着学生学习科学不是几周或者几个月的事情,而是以年级为单位,循序渐进、持续进行。这种持续的过程,既是学生对核心概念理解不断成熟的过程,也是教师为学生提供进步所需的支持和实践的过程。对科学教师进行在职培训则意味着,要更加聚焦于核心内容的连续性、更小的跨学科概念的联系性,以及K-12各阶段科学教师在职培训内容的衔接性。[21]

趋势二:以树立教学自信为目标,关注科学教师教学态度与信念的培养。在科学教学中,科学教师的教学态度和信念是最重要的,它代表着一种隐性机制,指导着教师的班级行为。[22]韦恩伯夫(Weinburgh)期盼理论认为:“个体对于客观事物的态度是其自身对客观事物功能的信仰。信仰决定态度,态度又影响目的和行为。”[23]实践证明,拥有积极教学态度和信念的科学教师,他们将会花费更多的时间去设计课程、制作教具并运用更多探究的方法进行教学,更重要的是他们更注重自我教学的效能,对教学成绩寄予期望。同时,科学教师的科学教学态度的强弱、科学自信的高低还影响着其学生对待科学学习的态度。但是,科学教师自己却通常认为,科学教学资源不足,设备不够,时间和空间的局限是造成科学教学水平不高的原因。这种“反科学的态度”(“Anti-science”attitudes)严重阻碍了他们为学生提供高质量科学教学的能力的发展。[24]因此,未来科学教师的在职培训,以树立科学教学自信为目标的教学态度与信念的培训内容是必不可少的。

趋势三:以学生行为期望为前提,深化在职培训内容。基于《科学教育框架》的要求,未来科学教育应帮助学生了解相互关联的科学本质,并通过实践与体验,实现对科学和工程的想象。因此,科学教师不仅要关注所提供的课程内容的跨学科性、实践性、连续性,还要对学生的行为寄予期待(Performance expectations),即对学生理解和使用科学知识有所期待。[25]为此,科学教师必须具备更加完备的专业知识和更加高超的教学技能。虽然,专业知识和教学法培训一直是在职培训的传统内容,但其深度、广度与实践的效度已不能完全满足目前科学教育的要求,进一步深化培训内容势在必行。

趋势四:以多种实践方法为手段,提高在职培训质量。研究表明,科学教师深度的科学实践经验能够改变他们的整个教学生涯。好的科学教师不必对所有科学问题都了如指掌,但是他们能够问有价值的问题,并和学生一起寻找答案。因此,高质量的科学教师在职培训就应赋予教师丰富的、能与学生一起分享的令人激动的科学经历。学者汉莫尔(Hammer)认为,高质量科学在职培训项目能帮助科学教师在班级教学中,为学生有力地展示科学学习的价值,能帮助学生树立科学学习的信心,能更广泛地使用资源发展有效的科学课程。[26]综合来看,实验室法、以问题为基础的学习法(Problem-based learning,PBL)、技术教育内容知识法(Technological Pedagogical Content Knowledge,TPCK) 、合作学习法、讨论学习法、观察法、短途科学旅行、与大学合作组建工作坊等都将是未来科学教师在职培训的实践方法。

趋势五:以证据为依据评价在职培训的成效。如前所述,目前美国科学教师在职培训项目多种多样,侧重点也各有不同,但低质量的培训项目不乏充斥其中。未来以证据为基础的评价方式(Evidence-based evaluations)将成为衡量科学教师在职培训项目质量、判断专业发展菜单有效性的重要依据。从目前文献研究来看,实施有效科学教学的重要因素,即教师的实验技能,实践能力、教学技术、增加学生对科学的兴趣、学生科学成绩等,将成为评价科学教师在职培训项目有效性的重要依据。[27]

注释:

①“K-12”是指从幼儿园(Kindergarten,通常5~6岁)到十二年级(Grade 12,通常17~18岁),这两个年级是美国、澳大利亚等国家免费教育系统头尾的两个年级。

参考文献:

[1]Gerald F.Wheeler.Strategies for Science[J],Educational leadership,2006(12):36-42.

[2]黄芳.美国《科学教育框架》的特点及启示[J].教育研究,2012(8):143-149.

[3]Miranda Piloc.Science Education and Teachers’ Training: Research in Partnership[J].US-China Education Review,2012(1): 106-111.

[4][8][25]Thomas E.Keller,Greg Pearson.A Framework for K-12 Science Education: Increasing Opportunities for Student Learning Technology and Engineering Teacher[J].Technology and Engineering Teacher,2012(2):12-20.

[5]NGSS[EB/OL].http://www.nextgenscience.org/sites/ngss/files/Appendix%20A%20-%204.11.13%20Conceptual%20Shifts%20in%20the%20Next%20Generation%20Science%20Standards.pdf. 2013-12-12.

[6]National Research Council.A Framework for K-12 Science Education:Practices,Crosscutting Concept,and Core Idea[EB/OL].http:// www.nationalacademies.org/bose.2013-10-10.

[7]Rawatee Maharaj-Sharma.A Case Study of Five Science Teacher’s Understandings of Classroom Research and Their Willingness to Become Active Classroom Researchers[J].Asian Social Science,2011(9):158-172.

[9]Colleen R.Beaudoin,Pattie C.Johnston.University Support of Secondary STEM Teacher Through Professional Development [J].Education,2013(3):330-339.

[10]Thomas E.Keller, Greg Pearson.A Framework for K-12 Science Education: Increasing Opportunities for Student Learning[J].Technology and Engineering Teacher 2012(2):12-19.

[11]Boonliang Chordnork,Chokchai Yuenyong,Anne Hume.Exploring of Experienced Science Teachers’ Pedagogical Content Knowledge: the case of Teaching Global Warming[J].Journal of Applied Sciences Research,2012(11): 258-265.

[12][25]Josef Trna.How to Motivate Science Teachers to Use Science Experiments[J].Systemics,Cybernetics and Informations,2012(5):33-40.

[13][16][17]Erica T.Fields, Abigail Levy.The Science of Professional Development[J].Kappan,2012(5):44-47.

[14][18]Volkan Hasan Kaya, Yasemin Godek Altuk.The Views Concerning in-service Teacher Education Courses in Science Teachers’ Professional Development[J].Social and Behavioral Science,2012(47): 600-604.

[15]James Kisiel.Introducing Future Teachers to Science Beyond the Classroom[J].Journal of Science Teacher Education,2013(3):34-45.

[19]Katherine L.Mcneill, Amanda M.Knight.Teachers’ Pedagogical Content Knowledge of Scientific Argumentation: The Impact of Professional Development on K–12 Teachers[J].Science Education,2013(6): 936–972.

[20]Mira Kipnis,Avi Hofstein.The inquiry Laboratory as a Source for Development of Meta-cognitive Skills[J].International Journal of Science and Mathematics Education,2008(6): 601-627.

[21][22]Michelle F.Maier, Dary B.Greenfield.Development and Validation of a Preschool teachers’ Attitudes and Beliefs toward Science Teaching Questionnaire[J].Early Childhood Research Quarterly,2013(28):366-378.

[23]Deniz Saribas,Hale Bayram.The Efficiency of Meta-cognitive Development Embedded within a Motivating Lab Regarding Pre-service Science Teachers’ Learning Outcome[J].International Journal of Human Sciences,2010(7):573-603.

[24]Yin Kiong Hoh.Pre-service Versus in-service Science Teachers’ Views of NOS[J].Teaching Science,2013(2):22-31.

[26]Margaret Hammer,Barbara Polnick.Preparing Tomorrow[J].Education Leadership,2007 (1): 44-48.

[27]Zendler Andreas,Hubwieser Peter.The Influence of (research-based) Teacher Training Programs on Evaluations of Central Computer Science Concepts[J].Teaching & Teacher Education,2013(8):130-142.

(责任编辑 陈志萍)

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