特稿｜郑永和 等：我国小学科学教师队伍现状、影响与建议：基于31个省份的大规模调研
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我国小学科学教师队伍现状、影响与建议：基于31个省份的大规模调研
郑永和1, 杨宣洋1, 王晶莹1, 李佳2, 卢阳旭3, 李书惠2, 杨玉静4, 张晓琳1
1. 北京师范大学科学教育研究院
2. 华中师范大学化学教育研究所
3. 中国科学技术发展战略研究院
4. 辽宁师范大学物理与电子技术学院
摘要：为调查我国小学科学教师队伍现状，教育部基础教育教学指导委员会科学教学专委会于2021年下半年组织了覆盖全国31个省份的大规模调研，回收有效问卷131134份。教师队伍现状涉及队伍结构、职业素养和专业发展三大方面，调研发现：我国小学科学教师的队伍结构严重失衡，以兼任教师和文科背景占主流；知识与信念薄弱，信息技术应用等实践性智慧有待加强；专业发展羸弱，实验资源匮乏，缺乏精准化和专业化培训。建议完善小学科学的师资管理与督导机制，优化教师队伍结构；强化职前、入职和在职一体化的小学科学教师专业标准与发展规划；推动小学科学教育评价内容和形式改革，重视小学科学教学质量监测评估。
关键词：小学科学教师 ; 教师队伍建设 ; 队伍结构 ; 职业素养 ; 专业发展
本文发表在《华东师范大学学报（教育科学版）》2023年第4期 #特稿 栏目
郑永和，北京师范大学科学教育研究院院长、教授，第一届教育部基础教育教学指导委员会科学教学专委会主任委员。
王晶莹，通信作者，北京师范大学科学教育研究院教授，博士生导师，教育部基础教育教学指导委员会科学教学专委会秘书长。
李佳，通信作者，华中师范大学化学教育研究所副教授，教育学博士，硕士生导师，主要研究方向为科学教育。
目录概览
一、问题的提出
二、数据来源与概念框架
三、中国小学科学教师队伍结构
四、小学科学教师职业素养及其影响因素
五、小学科学教师专业发展及其影响因素
六、结论与建议
理解科学，国脉所系。我国当代科学教育不仅承载着提升公众科学素质的基本功能，更担当着培育科技创新后备人才的关键使命。发达国家历来重视基础教育阶段的科学教育，尤为关注学前和小学科学教师培养，自20世纪上半叶开始以国家立法、政策文件等诸多形式出台了多项旨在加强科学教师队伍建设的法案和政策。相较而言，我国小学科学教育的发展较为迟缓，2017年我国小学科学课程由原先的三至六年级开课调整为从一年级开始开设，并融入技术与工程领域内容，形成新的科学课程理念，开启了我国科学课程改革的新征程，但科学课程改革落实见效仍存在诸多挑战，尤其是小学科学教师队伍建设问题愈发凸显。
教师是立教之本、兴教之源。2022年4月，教育部等八部门联合印发的《新时代基础教育强师计划》着力推动教师教育振兴发展。小学科学教育是基础科学教育的最前端，投资小学科学教育就是投资未来。如果人才的种子在萌发阶段得不到好的营养，很难设想30年后在未来竞争中能够占据优势。对标国家发展对一流科技创新人才的迫切需求，以及国际科学教育先进水平，可以发现我国小学科学教育发展严重滞后，小学科学教师队伍建设更是“短板中的短板”。教育部基础教育教学指导委员会科学教学专委会（以下简称“科学教学专委会”）于2021年下半年积极组织了“全国小学科学教师队伍调查”。全国各级教研室纷纷响应，动员教师参与，调研范围覆盖全国31个省 （区、市）和新疆生产建设兵团，是迄今为止与我国小学科学教师队伍有关的研究中，样本数量最大、涉及省市最多、内容最为丰富、系统性最强的调查研究。
一、问题的提出
教师队伍状况直接表现在人员结构特征和职业素养水平上，同时，优质的专业发展是教师队伍长久保持发展动力和活力的重要支撑，因此队伍结构、职业素养和专业发展是教师队伍建设的关键表征。在师资队伍结构方面，芬兰对中小学教师设有严格的选拔制度，教师需要具备硕士及以上学历，大学设置的小学教师教育专业录取率仅约10%；日本、韩国、以色列等亚洲国家则明确规定了中小学教师应具备的学历资质，一般均为大学本科及以上（沈伟，李倩儒，2020）。教师的专业化程度主要通过其职业素养水平来呈现，大多国家以教师教育标准或教师专业标准的形式，明确规定职前教师或在职教师在教育教学知识、专业知识、教学实践、班级管理、学习环境等方面的要求。德国的《教师教育标准：教育科学》从教育科学、学科专业和学科教学法三个领域规范未来教师的职业素养，其中教育科学领域的核心能力体现为教学能力、教化能力、评价能力和创新能力四个方面（巫锐，2021）；美国科学教学协会发布的《科学教师培养标准》2020年版精准匹配NGhSS教学愿景，针对K-12科学教师培养提出学科知识、学科教学法、学习环境、安全、对学生学习的影响、专业知识与技能六项核心标准（张一鸣等，2021）。国际上现有研究多从科学教师的知识框架、信念和态度、教学实践等方面解读科学教师应具备的基本素质（Kind & Chan, 2019; Lee et al., 2021; van Aalderen-Smeets et al., 2012），并对知识、信念、教学实践之间的相互影响进行探索（Eberle, 2008; Milner et al., 2012）。与此同时，研究发现教师在实践中仍存在着信念与教学行为之间的偏离，虽然教师认识到新的教学理念很重要，但是教学经验与专业知识的水平会限制他们的教学质量，单纯增加学科知识或培训数量并不一定能增强教师科学教学的信心，精准设计的教师专业发展项目可以有效提升教师的专业信念和实践能力（Lederman & Abell, 2014）。因此，精准设计与课程改革和教师素养相匹配的专业发展项目尤为重要，这就需要社会各层面机构、研究团队、一线教研部门和学校通力协作。美国国家科学院、工程院和医学院不仅高效参与K-12科学教育理论和实践的指导工作，还建议地方和学校为教师提供相应的培训机会，积极保障教师专业发展的资源和时间需求（National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, 2015）。有研究表明，精准与高效的教师专业发展项目有助于促进教师专业知识的发展，推动教师从传统的知识教学转向基于探究的能力教学（Dogan et al., 2016）。近年来，我国着力推动中小学教师队伍建设，积极推进新时代基础教育强师计划，但是高质量、专业化的小学科学教师极为匮乏，小学科学教师对课程改革倡导的探究教学等新理念认识也严重不足（崔鸿等，2021，第128—154页），缺乏专业发展的意识和动力，整体专业发展现状普遍较差（樊文芳，2015）。
现阶段恰逢我国推进科学课程改革的关键节点，《义务教育科学课程标准（2022年版）》已正式发布，亟需全面调研我国小学科学教师队伍结构、职业素养和专业发展，把脉我国科学教师队伍建设现状，为政府机构和研究院所提供科学教师专业发展的循证决策依据与启示。为此，本研究重点关注如下问题：（1）我国小学科学教师的队伍结构现状如何？（2）我国小学科学教师的职业素养表现如何？不同个人情况（性别、年龄、专业、学历）和从教信息（职称、专兼任、教龄、科学课教龄）的教师群体在职业素养表现上有何差异？（3）我国小学科学教师的专业发展如何？不同个人情况和从教信息的教师群体在专业发展上有何差异？
二、数据来源与概念框架
（一）调查样本分布
本次调研覆盖中国内地七大区域，分别是华北（北京、天津、山西、河北、内蒙古）、东北（黑龙江、吉林、辽宁）、华东（上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、山东）、华南（广东、广西、海南）、华中（河南、湖北、湖南）、西南（四川、贵州、云南、重庆、西藏）和西北（陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆），共包含全国31个省 （区、市）和新疆生产建设兵团。本次调研采取小学科学教师自愿在线填报的便利性原则，华中师范大学教育大数据应用技术国家工程研究中心提供在线问卷系统的技术支持，共回收在线问卷134973份。经过样本筛选，剔除质量不佳问卷，最终得到有效问卷131134份，有效样本率为97.16%。本次调查中，华东地区的小学科学教师占比最大（26.8%），超过四分之一；华中和华北地区超过五分之一，分别为22.0%和20.6%；西南和华南地区占比分别为14.3%和12.0%；东北和西北则各占3.2%与1.2%（图1）。与《中国教育统计年鉴》（2020）中的我国小学专任教师现状相比，七大区域的整体分布较为接近。其中，接受调研的华北和华中地区小学科学教师占比高于专任教师，西北和东北小学科学教师占比低于专任教师，华南、西南和华东地区占比相对较为接近。根据《中国教育统计年鉴》（2020），我国2020年小学科学专任教师数为230201人，本次调查的小学科学教师有效样本数为131134人，其中小学科学专任教师数为 39 193 人，占 2020 年小学科学专任教师的 17.03%。
进一步分析《中国教育统计年鉴》（2020）小学分课程专任教师的统计数据发现（图2），我国小学语文（2252661人）和数学（1779092人）教师数量最多，其次为外语（532481人）、体育（397980人）、综合实践活动（295000人）、音乐（274968人）、美术（261339人）、品德与生活（239465人），小学科学教师数量最少（230201人），仅为语文的10.22%、数学的12.94%。此外，对照数量占比与本科及以上学历占比，外语教师数量占比（8.50%）排在第三，本科及以上学历占比（80.55%）最高，小学科学教师本科及以上学历占比排在倒数第二，仅高于末位0.57%。整体看来，本次调查的小学科学教师本科学历占比68.40%，硕士占比1.80%，高于《中国教育统计年鉴》（2020）中的小学科学专任教师状况。
（二）调查指标体系
为评估和监测全球教育体系的教师、学校领导和学习环境状况，经济合作与发展组织（Organization for Economic Co-operation and Development，OECD）自2008年起启动五年一次的“国际教师教学国际调查”（Teaching and Learning International Survey，TALIS）项目，为全球教师队伍建设的政策制定提供证据和建议。教师教学行为、信念和态度、专业发展等指标稳定存在于TALIS三轮调查框架中（朱小虎，张民选，2019），本次调查分析框架和混合问卷的研制基于TALIS的概念体系和测评问卷，在科学教学专委会全体委员的三轮集体修订后确定施测版本。
研究过程严格按照科学性与准确性原则实施。首先基于TALIS分析框架和测评题目，北京师范大学科学教育研究院的研究团队设置了第一版混合问卷，共计34道题目；之后，结合科学教学专委会提供的小学科学教师教学状况调查（20个题项），对问卷题目进行了补充。形成初版问卷后，由科学教学专委会主任和副主任委员（4人）、全体委员（20人）和秘书处（3人）对问卷题目进行了三轮专家德尔菲的修订。正式问卷分为背景信息（14道单选题和1道填空题）、知识与信念（7道单选题和2道五点量表）、教学实践（8道五点量表和1道排序题）与专业发展（7道单选题、1道多选题和1道排序题）四个维度，具体指标的对应情况如表1所示，并设有1道开放题和1道多选排序题来考察我国小学科学教学现存的最大问题及影响其质量的主要原因，共计44个题项。
（三）数据分析处理
为确保本问卷的量表题有良好的可靠性和有效性，能够稳定地测量出小学科学教师的知识与信念及教学实践状况，使用软件SPSS 25.0对问卷的量表题进行信度与效度分析。量表信度采用克隆巴赫一致性系数进行检验，问卷所有量表题的克隆巴赫系数为0.958，知识与信念维度量表克隆巴赫系数为0.826，教学实践维度克隆巴赫系数为0.958，均大于0.80，因此量表具有可靠的信度，可以进一步开展效度分析。问卷的结构效度使用因素分析法进行检验，总体KMO值为0.955，教学实践维度KMO值为0.947，均大于0.9，且p值均小于0.05，即Bartlett球形检验结果均达到显著性水平，因此该量表适合做因素分析。首先对10道量表题目做探索性因子分析，选择主成分分析法抽取2个因素，选用最大变异法为转轴方法，最终总量表抽取2个共同因子能够累计解释79.233%的变异量，即知识与信念（2道题目）和教学实践（8道题目），且旋转后的成分矩阵题项与预设维度对应，因子载荷均大于0.6；接着对教学实践维度继续做限定3个因子的探索性因子分析，抽取3个共同因子能够累计解释87.385%的变异量，因此教学实践维度的量表提取3个因子具有合理性。在具体分析过程中，采用配对样本t检验比较小学科学教师职业素养各维度的差异，通过独立样本t检验、方差分析辨析背景信息中单个二级指标对小学科学教师职业素养和专业发展各维度的影响，并使用多元线性回归方法探索背景信息中显著影响小学科学教师职业素养和专业发展的指标。
三、中国小学科学教师队伍结构
（一）个人情况
一方面从性别、年龄和学历来看，小学科学教师中女性占比更大，以中年教师为主，近七成达到大学本科及以上学历（图3）。小学科学教师中的女性占比超七成，30岁及以下的青年教师占27.9%，31—50岁年龄段的中年教师是主要群体，占比近六成（合计58.5%）；高中及高中以下学历（不包含“其他”）的教师为2.5%，达到大学本科学历及以上的教师占比为70.2%，其中具备研究生学历的仅有1.8%，达到博士学历仅有30人（占比0.02%）。相较芬兰、日本和以色列等国家对教师学历资质有严格要求，中小学教师必须具备大学本科及以上学历（沈伟，李倩儒，2020），我国小学科学教师队伍中专科及以下学历层次的占比仍然较大，学历水平有待提高，需要增加硕士及以上学历的小学科学教师比例。
另一方面，小学科学教师专业背景以文科居多，大多数教师的专业背景与科学学科无关。接受调查的小学科学教师中超过三成（32.3%）专业背景是文科，理科和教育的专业背景各占27.5%，音体美专业占比达6.6%，其他专业占比6.2%。问卷调查中将具体专业设置为填空题，对原始数据分析发现共填报了6212种专业，经过计算机查找和筛选以及人工校对与合并，精准分析出占比最高的前21个专业分布情况（图4）。整体看来，本次调查的小学科学教师专业背景复杂，并以文科为主，且与科学学科专业关系不大，其中汉语言文学（含师范）占比最高，超过五分之一（23.6%）；其次为小学教育（全科），占比13.3%；数学与应用数学（含师范）占比8.4%，英语（含师范）占比5.4%，其他专业各自占比不及4%。
（二）从教信息
首先从职称和专兼任来看，小学科学教师中超三成获得一级及以上职称，但是七成以上教师为兼任。我国中小学教师职称一般分为未定级、三级、二级、一级、高级和正高级共六个级别，其中达到高级及以上的小学科学教师占比为11.1%，主流群体为一级教师，占比超三成。整体看来，小学科学教师的专兼任失衡现象较为严峻，仅有不足三成为专任教师，即“只担任科学课教学，或者每周担任8节及以上科学课”（图5）。国际上小学教师通常是“全科型”培养，多为可以满足小学文化类课程和艺术类课程的两大类“通才教师”，且近年来由于STEM教育的蓬勃发展，越来越多的国家重视在小学阶段配备专门的科学教师以加强科学教学改革（Mills et al., 2020），如美国专门针对中小学科学教师构建了从职前、入职到职后一体化的教师专业标准，以强化科学教师的专业化发展（段戴平，林长春，2011）。
其次从教龄看，5年以上教龄的小学科学教师居多，但科学课教龄不足5年的占比六成以上。本次调查将教龄和科学课教龄分为5年以下、5—10年、11—20年、21—30年和30年以上五个时间段，教龄在5年以上的教师合计占比为72.9%，其中21—30年教龄的教师占比最多，但是科学课教龄在5年以上的教师占比仅为39.4%（图6）。由此可知，虽然小学科学教师的教龄相对平衡地分布于新手型、成熟型和专家型时间段，但是科学课教龄极度“年轻化”，以新手教师为主（60.6%），这说明小学科学教师多由其他学科转岗而来，较为缺乏对科学学科的理解与身份认同。
最后从小学科学教师的学校类别、聘用方式和教资获取看，村小和乡镇学校占比超六成，事业编制聘用方式超八成，师范院校毕业授予教资超四成。调研的学校类型分为村小（含教学点）、乡镇学校、县城学校、城市郊区学校和城市市区学校，其中城市学校（含城市郊区和城市市区）占比合计为18.6%，镇区学校（含县城和乡镇学校）占比合计为48.8%，乡村学校（即村小和教学点）占比为32.5%。教师聘用方式分为事业编制、企业编制、流动编制、临时代课和其他共五种，小学科学教师以事业编制为主，占比84.2%。教师资格证获得方式分为师范院校毕业时授予、师范院校毕业前考取、非师范院校毕业前考取、入职后考取和其他共五种，入职前获得教师资格证的教师占比最大（合计65.3%），入职后考取为23.9%（图7）。相较而言，美国、英国、澳大利亚、芬兰、日本、韩国、菲律宾等国均有严格的教师入职选拔制度，必须获得相应学科和所在地区的教师资格证书才能上岗。美国各州具有较大自主权，但教师需要取得该州颁发的全职教师资格证书或通过所在州的教师执照考试（和学新, 2018）。
四、小学科学教师职业素养及其影响因素
（一）职业素养表现
从整体上看，小学科学教师职业素养包括知识与信念和教学实践两个维度，后者明显优于前者。配对样本t检验结果显示（图8），小学科学教师教学实践（M = 3.17，SD = 0.65）的均值高于知识与信念（M = 2.73，SD = 0.59），并呈现显著差异（t = −246.911， p < 0.001）。一方面，教师的知识与信念影响其课堂教学实践，另一方面随着教学实践的不断丰盈也会反哺于教师的知识与信念（ Dogan et al., 2016; Kind & Chan, 2019），二者呈现较为复杂的动态交互影响，调研发现我国小学科学教师职业素养需要关注教学实践如何促进知识与信念的提升。
知识与信念维度包括专业知识、认识论信念和教学信念三个一级指标，我国小学科学教师的教学信念和专业知识相对薄弱。其中，小学科学教师的认识论信念（M = 2.95，SD = 0.81）均值最高，专业知识（M = 2.77，SD = 0.79）次之，最低是教学信念（M = 2.47，SD = 0.96），三个一级指标两两之间均存在显著差异（p < 0.001）。进一步分析3个一级指标下设的9个二级指标（ 图9），我国小学科学教师的学科知识、师生关系和教学认识亟待加强。科学教师的认识论信念、教学信念和师生角色信念始终是国际科学教育领域的热点论题，教师的认识论信念与教学信念相互关联，且教学信念也将影响他们对教学方式的选择（Lederman & Abell, 2014）。同时，教师的学科知识潜在间接地影响学生的学习成果，学科专业知识强的教师能够更有效地支持学生的学习，实验探究教学表现更加突出；并且随着教师教学经验的增长，学科专业知识逐渐成为制约教师教学实践的关键要素（Kind & Chan, 2019）。
教学实践维度包括一般教学法、学科教学法和实践性智慧三个一级指标，我国小学科学教师的实践性智慧显著匮乏。其中，小学科学教师的一般教学法（M = 3.27，SD = 0.75）均值最高，学科教学法（M = 3.17，SD = 0.79）次之，最后是实践性智慧（M = 3.09，SD = 0.53），三个一级指标两两之间均存在显著差异（p < 0.001）。下设的9个二级指标得分如 图10所示，我国小学科学教师在师生互动、教学设计和概念规律教学等方面表现相对较好，但在信息技术应用、跨学科与问题解决式教学、探究式教学等方面的教学实践较为薄弱。如何提升教师促进高阶思维的教学实践能力是有效培养科技创新后备人才的关键，同时也是学界面临的共同难题，这就需要教师具备扎实的科学学科专业知识、较好的科学认识论、系统的科学方法和科学探究技能，并且在科学精神、质疑和批判性思维、创新能力等方面有积极表现（Akuma & Callaghan, 2019; Rogers & Twidle, 2013）。国外研究也发现，教师虽然能将虚拟现实、在线学习平台、多媒体等信息技术应用于课堂中，但在技术与课程整合的教学技能上却呈现劣势（Rogers & Twidle, 2013）。同时，教师已经熟知和认同探究式教学理念，但教学效果却不尽如人意，研究表明其主要原因是科学教师缺乏长期有效的专业支持和高质量的技能培训，导致探究式教学实施过程中高阶实践能力的匮乏（Lederman & Lederman, 2012）。
（二）个人情况对职业素养的影响
女性小学科学教师的知识与信念均值高于男性，男性则在教学实践维度的均值更高（表2）。不同性别教师在职业素养的两个维度存在显著差异（p < 0.001），具体分析各维度下的一级指标可知，在知识与信念维度，女性教师的认识论信念和教学信念高于男性；男性则在教学实践维度优势明显，3个一级指标即一般教学法、学科教学法和实践性智慧的均值皆高于女性。国外基于女性主义和后结构主义视角的研究指出，教学实践（行为因素）受到教师在规定的学校课程（环境因素）的期望和要求下的态度与信念（认知因素）的影响（ Zapata & Gallard, 2007），女性小学科学教师在教学实践方面难免遭遇社会文化与学校氛围对其性别刻板效应所产生的较高期望和要求。
20—30岁的新手教师知识与信念表现最佳，51—60岁的熟手教师教学实践表现突出。不同年龄教师在职业素养的两个维度存在显著差异（p < 0.001），在知识与信念维度，40岁以下的中青年小学科学教师均值更高，并且20—30岁年龄段的得分最高（ 表3）。在教学实践维度，年长的科学教师表现优于中青年教师，51—60岁的小学科学教师的教学实践均值最高。随着年龄增长，教师的教学经验愈发丰富，其教学实践能力也随之增强，从新手型教师到成熟型教师再到专家型教师的成长历程也是其教学经验和实践智慧不断充盈与积淀的过程（Schneider & Plasman, 2011），调研结果也表明我国小学科学教师的教学实践并没有反哺于知识与信念，这可能源于我国小学科学教师的科学课教龄极短，该学科的教学实践不足。
理科背景的小学科学教师的职业素养显著优于其他专业背景的教师。不同专业背景教师在职业素养的两个维度存在显著差异（p < 0.001），教育学背景与音体美背景教师的职业素养表现相当，文科背景的小学科学教师在知识与信念和教学实践两个维度均表现最弱（ 表4）。教师的学科教学法知识具有主题性与情境性，学科内容知识则是有效提升学科教学法知识的坚实基础，具备理科背景的小学科学教师在职前教育阶段习得了科学学科相关的专业知识和技能，系统经历了特有的实验和探究过程，在科学学科的知识与信念方面具有显著优势，这也有助于教学的发展（Park et al., 2020）。
学历层次越高，小学科学教师的职业素养表现越佳。不同学历教师在职业素养的两个维度存在显著差异（p < 0.001），学历为研究生层次（硕士和博士）的小学科学教师在职业素养两个维度的整体优势较为突出，大学本科层次的小学科学教师在知识与信念方面好于大学专科，但是后者在教学实践方面却占据优势（ 表5）。
（三）从教信息对职业素养的影响
职称为正高级的小学科学教师的职业素养明显高于其他职称。不同职称教师在职业素养的两个维度表现存在显著差异（p < 0.001），位居前两位的分别是正高级职称和未定级的小学科学教师（ 表6）。未定级教师多为新任教师，而正高级教师教学经验丰富、实践能力较强、学科知识掌握相对系统、教学方法相对先进、教学热情和精力相对饱满和充沛，故在职业素养上表现较为突出。
专任小学科学教师的职业素养呈现明显优势。专任小学科学教师在职业素养的两个维度及其下设6个一级指标上的均值明显高于兼任教师（p < 0.001），呈现全方位的明显优势（ 表7）。专任教师在学科背景、投入精力、身份认同、教育教学支持和专业发展等方面均优于兼任教师，我国中小学主流学科对专任教师的需求较为明确，对其质量和数量均有准入要求，但对小学科学学科教师还需加强。
教龄为5年以下的新手教师在知识与信念维度表现最佳，教龄为30年以上的熟手教师在教学实践维度呈现明显优势。不同教龄的教师在职业素养的两个维度表现存在显著差异（p < 0.001），在知识与信念维度，随着教龄增长均值呈下降趋势，教龄为5年以下的新手教师均值最高，教龄为21年及以上的教师均值较低（ 表8）。在教学实践维度，教龄为30年以上的小学科学教师均值最高，且具有显著优势，其次是教龄为5年以下的新手教师。
科学课教龄为11—20年的教师在知识与信念维度表现最佳，30年以上的教师教学实践最优。不同小学科学课教龄的教师在职业素养的两个维度表现存在显著差异（p < 0.001），在知识与信念维度，均值呈现先增后减的趋势，小学科学课教龄为11—20年的教师均值最高；在教学实践维度，随着科学课教龄的增长均值逐渐升高，小学科学课教龄为30年以上的教师均值最高（ 表9），小学科学课教龄为5年以下的新手教师在职业素养的两个维度均值皆为最低。随着科学教师职业生涯的发展，他们的本学科专业教学实践越多，教学技能就越成熟且获得专业发展的机会越多，其教学理念、反思性实践和教学智慧也随之完善与精熟，逐渐从新手向熟手和专家型教师转化（Lederman & Lederman, 2012）。研究也发现教师的学科内容知识，包括对学科前沿的了解，可能会随着时间的推移而下降，这与教师是否践行终身学习有关（Schneider & Plasman, 2011），科学教师应该及时更新专业知识、认识论信念与教学信念，保持终身学习的习惯。
（四）背景信息对职业素养影响的回归分析
为探索背景信息中对职业素养影响程度较大的指标，进一步分析背景信息下设的各二级指标与职业素养及其两个子维度的相关性，进而选择其中相关性较强的变量作为自变量，包括性别、地理区域、学校类别、年龄、最终学历、专业类别、教资拥有情况、教资获得方式、教师聘用方式、职称、教龄、科学课教龄、专兼任，再以职业素养及其两个子维度作为因变量，进行多元回归分析。分析过程中将地理区域按照地理位置自北向南、自东向西进行赋值，即东北地区、华北地区、华东地区、华中地区、西北地区、西南地区、华南地区按顺序分别赋分为1至7。多元线性回归结果如表10所示，研究发现背景信息中对职业素养影响最大的前三项指标依次为专兼任、科学课教龄和学校类型，对知识与信念影响最大依次为专兼任、科学课教龄和教龄，对教学实践影响最大的依次为专兼任、科学课教龄和性别。进一步分析发现，个人情况中对知识与信念影响最大的指标是地理区域，对教学实践影响最大的指标是性别；从教信息中对职业素养及其两个子维度影响最大的指标均是专兼任，且科学课教龄的影响不容忽视。结合多元相关系数的平方值可知，整体而言，背景信息对知识与信念和教学实践的影响程度持平。
五、小学科学教师专业发展及其影响因素
（一）专业发展表现
在培训内容方面，小学科学教师培训侧重概念规律和学科专业知识，高阶能力培训不足。将教师培训内容由多到少排序，并将次序转化为对应的权重，得到培训内容占比的均值如图11所示，可以发现跨学科教学、科学探究和项目式教学等有利于学生高阶思维能力培养的教学模式在培训中涉及最少。传统经验认为教师学科知识的提升有助于改善其科学教学和学生学习成效，但随着教师教育理念更迭，新兴技术发展对科学教育高需求以及对科学教师质量的高要求来看，小学科学教师应该具备跨学科能力、创造性思维与探究精神，需超越传统的单纯以学科知识提升职业技能的培训观（Lederman & Abell, 2014），让教师在参与体验情境式、探究式、项目式的学科和跨学科教学活动中理解与反思科学本质、科学方法和科学思维，促使自身成为有意义的且具备终身学习能力的学习者与教育者。
从教研和培训频次来看，我国小学科学教师培训现状不容乐观，尚未形成稳定的教研共同体，有17.4%的小学科学教师在过去一年内没有参加过任何形式的教研组活动和专业培训。具体看来，有33.7%的小学科学教师没有参加过每学期的教研组活动，23.1%的没有参加过每年的各级教材培训，26.6%的没有参加每年教研组以上的科学专业培训（图12）。教师的专业发展需要通过持续的精准化和高质量的培训保持活力和动力，不少国家和地区均倡导“教师是终身学习者”的理念，如美国、芬兰、法国、菲律宾等国家极为重视科学教师从职前到职后的一体化培训体系建设，其中法国更是通过立法规定和保障教师职后培训的权利与义务（陈君，高立伟，2016）。相较而言，我国小学科学教师在职前培养、入职遴选和职后培训中尚未有明确、精准和分级的专业标准，小学科学教师教育的质量难以保障，科学课程改革难以落地见效，科技创新后备人才的培养堪忧。
在教育教学支持上，我国小学科学实验室、实验员和教学参考资料等资源的供给较为匮乏。小学科学教师的教学参考材料主要为教参（57.6%），其次是从网上下载（24.5%），仍有4.2%的教师备课时无参考资料，配套的教学资源包和在线的教学资源极度缺失；17.0%的教师所在学校没有专门的实验室，56.1%的学校有1个实验室，仅有13.8%的学校有2个实验室；65.5%的学校没有专职实验员，仅有14.6%的学校有1个实验员（图13）。
部分学校科学课程的课时安排仍未达到国家课程方案要求。本次调研中教师所在学校开设小学科学课的周课时数基本在1—2节，各年级1课时和2课时合计占比在58.80%—77.00%之间（图14）。2017年课程改革后才开始设一、二年级的科学课程，目前开课率仍有待提升，其他年级未开课的学校占比均在2%以内，而一、二年级未开课率超过8%，每周3课时以上的学校比例不足15%。教学资源的匮乏严重限制小学科学教师课堂教学实践和专业发展，诸如探究式、问题解决式等高阶思维培养的科学教学活动的顺利开展离不开必要的实验教学设备、实验室空间、课时保障和实验员等资源的供给和支持，同时也需要保证这些资源的利用率（田伟等，2021）。
（二）个人情况对专业发展的影响
小学科学教师中女性的专业发展优于男性。女性小学科学教师（M = 2.45，SD = 0.61）专业发展的均值高于男性（M = 2.40，SD = 0.59），且差异显著（t = −13.215，p < 0.001）。三个一级指标中，女性教师在教育教学支持和学校氛围上的均值更高，在教师培训质量上的均值低于男性（ 表11）。
20—40岁青年教师的整体专业发展显著优于其他年龄段。不同年龄教师在专业发展维度存在显著差异（p < 0.001），在三个一级指标的具体表现上，20—30岁教师均值最高，31—40岁教师次之，年龄越大专业发展各维度均值越低（ 表12）。青年教师处于职业发展上升期，往往会有更强烈和主动的学习需求；相较而言，年长教师通常已经获得比较稳定的专业评级、工资待遇，外部激励作用相对较弱（杨静，2021）。
理科背景的小学科学教师的专业发展水平最高。不同专业背景的教师在专业发展维度存在显著差异（p < 0.001），理科背景的小学科学教师在专业发展维度均值最高，文科和音体美专业相对较低（ 表13），在专业发展维度下设的“教师培训质量”“教育教学支持”和“学校氛围”三个一级指标亦是如此。理科背景的小学教师多为小学科学的专任教师，更多地参与相关培训，进而获得更好的专业发展。为了强化非理科背景科学教师的专业发展，新加坡国立教育学院为小学教师提供了多种学习途径，为科学课堂教学提供高质量的专家教师指导；由教师制定自己的个人学习计划，获得规定学时的有偿专业发展；支持在职科学教师的继续教育，提供相应的证书与认证等（Zembal-Saul, 2018）。
小学科学教师的学历层次越高专业发展水平越佳。不同学历教师在专业发展上存在显著差异（p < 0.001），学历为研究生层次（硕士和博士）的小学科学教师在专业发展方面的整体优势较为突出（ 表14），但是该群体仅占1.8%。小学科学教师的专业背景较为复杂，学历层次以大学本科（68.4%）和大学专科（27.3%）为主，应该加强本科及以下学历层次教师的专业发展，同时也需要重视偏远地区和乡村小学科学兼任教师的专业发展，切实保障其专业发展的参与度。
（三）从教信息对专业发展的影响
正高级小学科学教师专业发展水平高于其他职称。不同职称的小学科学教师在专业发展维度表现存在显著差异（p < 0.001），职称为正高级的小学科学教师专业发展均值显著高于其他职称，其次是未定级的小学科学教师（ 表15）。正高级教师属于经验丰富的专家型教师，其主动学习意识强、教学经验和专业发展热情高，有机会接触更多的软硬件资源，获得更多专业发展。未定级教师处于职业发展的初期，其自身具有强烈的专业发展需求，学校也会提供入职培训保证新手教师能尽快上岗。
专任小学科学教师的专业发展优于兼任教师。专兼任小学科学教师在专业发展维度表现均存在显著差异（p < 0.001），专任小学科学教师（ M = 2.82，SD = 0.57）均值高于兼任科学教师（M = 2.27，SD = 0.55），且在三个一级指标中均呈现出同样优势（表16）。兼任教师通常关注自己主授学科，调查也显示小学科学的兼任教师以语文老师占首位，他们通常为班主任还需要兼顾班级管理，对科学课的投入时间和精力有限（潘洪建，张静娴，2018），鉴于小学科学兼任教师的专业发展明显落后于专任教师，在后续教师培训方面应该格外关注兼任教师的参与度和学习成效。
教龄为5年以下的新手教师专业发展状况相对最好。不同教龄教师的专业发展表现均存在显著差异（p < 0.001），教龄为5年以下的新手教师均值最高，教龄为20年以上的教师相对均值较低，随着教龄增长均值整体呈下降趋势（ 表17）。新手教师往往在教学、师生互动和资源使用等方面需要一定的适应期（Jones et al., 2013），为了促进新手教师的专业发展，地方和学校均会设置专门的入职培训及专业指导，以帮助新手教师更快地融入教育教学工作；相较而言，对教学经验丰富的熟手教师的外部激励和技能训练考虑较少（杨静，2021）。
科学课教龄在11—20年教师的专业发展状况相对最佳。不同小学科学课教龄教师的专业发展表现均存在显著差异（p < 0.001），科学课教龄在11—20年的教师均值最高，5年以下最低（ 表18），这与上述教师教龄的影响存在明显差异，因为小学科学教师兼任问题的普遍存在，其教龄的长短并不能有效表征其科学学科的职业素养和专业发展。科学课教龄长的科学教师往往具有丰富的教学经验，对学科知识、课堂教学和实践智慧亦有更深刻的理解（Lederman & Lederman, 2012），因此在专业发展培训和资源的使用中既是学习者，也是专业指导者和经验分享者，在教学相长的参与中体验了更多的专业发展机会。
（四）背景变量对专业发展影响的回归分析
选择与专业发展相关性强的变量为自变量，包括性别、地理区域、学校类别、年龄、最终学历、专业类别、教资拥有情况、教资获得方式、教师聘用方式、职称、教龄、科学课教龄、专兼任，再以专业发展作为因变量，进行多元回归分析。研究发现背景变量中对专业发展影响最大的前三位依次为：专兼任、学校类型和地理区域（表19）。依据个人情况和从教信息将指标进行分类发现，对专业发展影响最大的个人情况指标是地理区域，从教信息指标是专兼任。由此可见，我国小学科学教师的专业发展主要受到学科地位、职业身份认同、区域和学校发展水平的影响，而长期以来小学科学的地位较低、教师以兼任为主、区域发展水平不平衡等现状严重制约了其专业发展质量。
六、结论与建议
小学科学教师是落实科学课程改革、保障青少年科学素养提升的关键群体，对筑牢教育强国建设之基具有重要意义，但是本次大规模调研发现，我国小学科学教师队伍建设成为强师计划“短板中的短板”，因此有必要从小学科学教师队伍结构、职业素养和专业发展三方面厘清亟待解决的队伍建设问题，进一步提出加强小学科学教师队伍建设的若干建议。
（一）中国小学科学教师队伍建设存在的突出问题
1. 小学科学教师队伍结构严重失衡，以兼任教师和文科背景占主流
调研发现，相较于兼任教师，专任小学科学教师在职业素养和专业发展方面表现更佳。多元线性回归分析发现，专兼任是对教师职业素养和专业发展影响最大的从教信息指标。本次调研发现兼任小学科学教师（70.1%）占主流，难以保障小学科学教育的高质量发展和课程改革的落地见效。教师的专业背景与其专业认识以及课程教学能力密切相关（杨静，2021），兼任教师往往需要兼顾多门学科，缺乏科学课程教学的系统培养，在专业知识、专业能力和时间精力投入等方面均处于较低层次（潘洪建，张静娴，2018）。理科背景教师在小学科学教学中占有明显优势，该群体在职业素养和专业发展方面表现优于其他专业背景。但是本次调研仅有27.5%的小学科学教师为理科背景，文科背景教师占据小学科学教师主流地位，汉语言文学（含师范）专业占比（23.6%）远超其他专业。专业对口率低将严重制约小学科学教育质量，非科学类相关专业背景的教师往往缺乏从事真实科学探究或科学实践的学习经历，对自己有效教授科学的能力缺乏信心，难以胜任诸如探究导向和项目式学习等新型教学方式变革（Zembal-Saul, 2018）。近年来全球各国相继制定和修订适用于本国的科学教师专业发展的一般标准和学科标准，涉及职前、入职和在职一体化的标准体系，并分学科、分等级对科学教师的队伍结构、职业素养和专业发展提出了规范要求，我国于2011年颁布通用的《教师教育课程标准（试行）》，尚未涉及科学学科教师专业标准，职业生涯不同阶段的素养要求也没有明确区分，比如职前教师教育的专业课程设计也缺乏明确规定和指导（孔繁成，2012）。因此，制定小学科学教师专业标准，提升小学科学专任教师占比，尽可能保障专业匹配度，明确专业能力要求是小学科学师资队伍建设的重点内容。
2. 小学科学教师的知识与信念薄弱，信息技术应用等实践性智慧有待加强
小学科学教师职业素养表现最低的三个一级指标有两项属于知识与信念维度，即专业知识和教学信念。教师的知识与信念很大程度上决定着教师采用何种教学模式以及具体如何开展教学实践，其中科学教师的教学信念与个人经历和背景经验紧密关联，其学生阶段经历的科学课堂教学、从职前到入职接受的教师教育塑造其自身对科学教学的认识与体验，由此形成整体的科学认识论和教学信念从而影响着他们对科学课程、教学方式和学生学习的理解与实践（Lederman & Abell, 2014）。同样地，专业知识和认识论信念决定了教师对科学学科的整体认知和专业性把握（Dogan et al., 2016），进而决定着其呈现出来的科学知识、科学方法和科学思维等方面的具体样貌。当小学教师在专业认识和科学探究方面的积累有限时，他们往往对自己有效教授科学的能力缺乏信心，进而抵制进行科学教学方式的转变（Zembal-Saul, 2018），即薄弱的知识与信念将会极大阻碍教师运用新观念、新方法和新技术去改善教学，因此我国小学科学教师在师生互动、高阶思维和信息技术应用等实践性智慧方面呈现明显弱势。然而，提升和完善教师的职业素养并不能依靠单纯的概念规律的教学技能训练，更需要注重学科与跨学科知识和技能的协同创新，以及动态更新的精准化专业发展支持。
3. 小学科学教师专业发展羸弱，实验资源匮乏，缺乏精准化和专业化培训
各类培训和教研活动是在职教师继续学习，实现专业发展的主要途径之一。然而，本次调研发现教育教学支持在所有一级指标的均值最低，教师培训内容仍以概念规律教学和学科专业知识为主，跨学科教学、科学探究和项目式教学等培训内容占比最低。然而已有研究表明，形成正确的跨学科概念认识、加强学科整合性是我国小学科学教师亟需提升的能力（高潇怡，孙慧芳，2020）。同时，17.4%的小学科学教师在过去一年从未参加过组内教研和教师培训活动，在课时和资源保障上，仍有10.0%的学校未在一年级开设科学课，65.6%的学校没有专职实验员，17.0%的学校没有实验室，4.2%的科学教师备课时无参考资料。调研数据表明我国小学科学教师在组内教研、校外培训、实验教学设施、课堂教学资源等方面的教育教学支持极为匮乏，且在信息技术应用、跨学科与问题解决式教学、探究教学等方面能力严重不足，因此，我国小学科学教师的专业发展一方面应该重视校内外教育教学资源的投入和支持；另一方面应该强化教师职前培养的实践性和进阶化，职后培训的精准化和专业化。
（二）加强小学科学教师队伍建设的若干建议
1. 完善小学科学的师资管理与督导机制，优化教师队伍结构
学校和地区行政人员是建设科学教师队伍能力的核心（National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, 2015）。将科学素质提升相关内容纳入教育行政干部、校长、教师和辅导员培训体系，强化科学认识、科学观念，提升各方积极支持科学教育的自觉性。规范科学教师队伍体系，明确专兼任科学教师配备比例、科学实验员配备人数要求。明确科学教师工作职责和范围，制定科学教师工作量测算和薪酬标准，保障科学课教师在绩效考核、职称评聘、评先评优和专业发展等方面与其他专任教师享受同等待遇，并将科学实验员纳入教师的职称晋升体系。各级教育主管部门要定期督察学校科学教育开课率、实验开出率、专任科学教师配备率、科学教师专业对口率等科学教育办学条件，确定科学教师专业学习时间和学校在相关方面的资源投入（National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, 2015），并及时将督导结果向社会公开。此外，在全国各地对小学科学教师的补充需求进行测算后，需要进一步加强督导和鼓励高校办学，推动地方师范院校加大科学教育及相关专业教师培养力度，鼓励综合性大学建立科学教育专业，保障小学科学职前教师培养规模。
2. 强化职前、入职和在职一体化的小学科学教师专业标准与发展规划
专业发展活动对教师的信念养成和实践发展具有显著影响（杨帆，钟启旸，2017）。支持新时代科学教学愿景的教师专业发展，应当将教师的学习视为持续、连贯、动态的长期过程，让教师有机会有效地参与理论学习与教学实践，并在协作共享中不断成长和创新（Zembal-Saul, 2018）。建议强化我国科学教师培养标准体系建设，构建职前、入职及职后一体化的教师教育体系（王钰巧，方征，2016），增强教师从基础理论学习、见习教学、入职培训到职后继续教育的连贯学习体验，借鉴主要国家科学教师专业标准的成熟经验，对我国小学科学教师职前培养、入职遴选和在职发展提供切实可行的一体化职业素养规范。科学教师的成长发展应是情境化的（National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, 2015），建议加强师范院校、教育部门、科研机构、中小学、科普场馆、企业和社会机构之间的紧密合作，打造多主题、多样态的科学教师研修基地，形成协同培养机制，丰富教师参与科学学习、科学探究和工程实践的经验，强化探究式教学、项目式教学和跨学科教学等教学方式的教育实践，让教师在真实课堂教学情境中加强专业认识，完善自身的教学信念和教学实践（Zembal-Saul, 2018）。重视教师学习共同体的构建，鼓励职前和在职教师、兼任教师和专任教师、科学学科教师和其他学科教师、城区教师和乡村教师等形成多类型的教师专业共同体（Dogan et al., 2016），将教学和实践中获得的认识转化为可共享的“重复经验”，分享教学经验、课程研究收获和教学资源，丰富彼此的专业认识。为在职教师提供多种途径实现发展，职后培训中可以充分利用中国特色的教研员体系，在省、市、县区三级层面均配备专职科学教研员，以科学名师工作室、教研共同体、师带徒、名校引领、区域内教师交流等形式落实区域内教师帮传带，同时鼓励发达地区和薄弱地区科学教师的交流与协作。
3. 推动小学科学评价内容和形式改革，重视小学科学教学质量监测评估
推动教学评估创新可能成为课程改革的有力杠杆。虽然职前到职后一体化设计的教师教育体系对于支持小学科学的教学变革至关重要，但如果小学教师依然在关注高分测验结果而不重视探究的环境中工作，通过教师教育进行改革的积极影响将是有限的，高利害的测试将让教师的教学仍专注于教科书和知识点，而牺牲探究和实践的教学时间（Zembal-Saul, 2018）。应充分发挥评价导向的积极作用，以提升学生科学素养为评价主旨，重点关注探究实验教学的有效落实，评估课程中实验教学占比、教师探究教学水平、学生科学学习兴趣和能力表现等，以此推进科学教师有意识地创新教学，实现小学科学课程从知识记忆转向实践教学的育人模式变革。建议完善科学教师评价体系，基于教师教学能力、专业水平等进行专业认证和优秀教师资格认证（孙进，2012）。同时，强化对小学科学课程教学监测的关注，建议在小学生学业评价、国家与地方教育质量监测、学校教学规范达标评价与质量监测中，将科学与数学、语文作为同等重要的科目（郑永和 等，2021），以此强化地方教育部门、学校对科学教师职业发展的要求和支持力度。
综上所述，一支规模不足、专业技能薄弱、整体素质偏低的小学科学教师队伍，难以推动我国小学科学教育高质量发展之大任，已然成为我国科学教育体系的最薄弱环节，是整个科技创新人才培养链条的“洼地”。我们需要紧抓小学科学教师队伍建设之关键环节，系统推进新时代我国小学科学教师职前培养和职后培训质量，既要大力解决老问题，破解小学科学教师供给不足、结构失衡等状况，也要积极应对新挑战，体现当代科学教育新内涵，借鉴发达国家小学科学教师政策、实践和评价的一系列成熟经验，在新兴技术支持下深度融合科学、技术和工程教育，促进基于真实问题的实验探究和科学实践，纵深推进科学教育育人实效。
（郑永和工作邮箱：zhengyonghe@bnu.edu.cn；本文通信作者为王晶莹：wangjingying8018@126.com；李佳：amberlee1117@163.com）
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