杜学文 吴向明｜STEM教育理念下卓越职教师资培养课程体系开发

DOI:10.16298/j.cnki.1004-3667.2020.10.15

摘　要

建设一流本科教育背景下，以教育部首批卓越教师培养计划项目为依托，卓越职教师资培养立足于“学术性、技术性、师范性”融合的专业内涵，综合运用STEM教育理念，构建模块化结构和单元式设计思想为指导的新课程体系，遵循能力导向、层次递进、优劣互补、理念先行的原则，提出培养目标、课程模块、核心能力、课程标准四个维度的STEM课程开发策略，为推进高素质、专业化、创新型卓越师范人才培养提供理论支撑。

关键词

STEM；职教师资；卓越教师；课程开发

　　2014年12月，教育部确立80个首批“卓越教师”培养计划改革项目，其中卓越中等职业学校教师培养项目10项。职教师资人才培养具有“学术性、技术性、师范性”多重定位和特色，要求学生必须具有深厚的专业理论知识、较高层次的专业技能和较强的实践操作能力，同时具备较好的教育教学能力。从这个意义上来讲，该类人才既不同于普通工科类人才培养，也不同于普通高等师范人才培养，是集师范性、职业性和技能性于一体的新形式，其培养强调理论、知识、方法、能力的协调发展，具有更高的适应多种岗位的综合素质，反映在学科发展上表现为不同学科之间的融合。

一、STEM教育及领域“移植”分析

　　STEM就是一种融合课程形态，综合了科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics），备受当前国际教育的关注。美国投入了庞大经费，并以立法形式保障STEM教育的实施，最终形成一系列影响STEM教育的法律，如《不让一个儿童落后法》《国家创新法》《国家创新教育法》和《国家竞争力法》等，为美国科技人力资源开发和促进国家创新与竞争力提供了坚实的法律依据。美国国家科学委员会（NSB）、国家科学基金会（NSF）、美国教育部及州教育部、国家科学院、工程院、国家研究委员会、美国科学促进会、各种专业协会、大学协会，以及一些主要大学、高技术公司和组织都是STEM的积极参与者，通过各种途径为STEM教育提供广泛的研究咨询服务。与此同时，其他发达国家也认同了它的价值，把它放在国家战略发展的地位，视它为提升国家竞争力的重要渠道，例如，欧洲各国也把STEM教育作为创新人才培养和提高国际竞争力的关键举措。正如OECD报告指出，欧洲STEM教育的关注点是STEM人才培养和技能提高，因为STEM相关行业领域的发展被认为是欧洲能够持续创新、经济发展和提高国际竞争力的关键。鉴于对当今世界发展趋势的判断，众多研究或学术结构都普遍认为极其有必要实施STEM教育计划，以确保国家在世界科技经济的领先地位。

　　近年来我国教育界对STEM的关注日益增加，从中国知网（CNKI）数据库2013—2019年收录的296篇深度学习研究的STEM教育相关学术论文来看，国内STEM教育的研究热点可以分为四类：STEM教育特征研究、STEM教育理念探析、STEM课程研究、STEM教师发展研究。但大多停留在STEM教育理念、背景、内涵、实施策略以及借鉴意义上，较少研究基于STEM教育理念的整合课程体系建设，探讨基于多科交叉、跨专业学习、文理兼备的复合型人才培养教育理念的课程体系建设已成为学界重要课题，而将STEM教育理念引入卓越教师人才培养和课程体系建设领域，也契合了二者复合性的内涵特点。

　　STEM教育理念在世界范围得到认可，但毕竟是舶来之物，在国内系统“移植”和整体推行STEM教育模式的代价高昂，特别是在职业技术师范教育领域，如何本土化并且跨越从理念到具体行动的鸿沟？需要从最根本的载体——课程体系入手。当前职教师范教育中以高技能人才为培养目标的课程模式，大多忽略了数学、科学的基础性以及系统的理论知识的重要性，造成了学生职业素养和人文情怀的缺失，显然不能满足卓越职教师资培养的新需求。这主要表现在如下三个方面。第一，培养目标不到位。虽然卓越职教师资培养院校都将培养目标定位于让学生掌握本专业的学科理论知识、教育教学方法与专业实践技能，但三者在教学实施上相互脱离，难以在学术性、师范性和技术性三者之间实现有机平衡。第二，课程体系不合理。当前卓越职教师范教育培养模式主要沿袭普通师范教育或普通高校工程教育的培养模式，专业课程注重学术性，过分追求学科的系统性与内容的专、精、深，忽视了综合性、应用性和实践性，教学方法以讲授为主，导致职技师范生很难具备“双师型”基础，难以适应未来工作需要。第三，理实结合不紧密。卓越教师培养要注重理论知识的系统性，教育方法的综合性以及工程技术的实践性，但由于种种条件的限制，很难取得各方面的平衡，重理论与实践失衡现象依然存在。

　　要解决上述问题，一方面需要追本溯源，在课程体系的建设上做改革，进行理实一体的模块化课程改造。另一方面，STEM教育理念本质上是工程、技术和基础教育的结合，具有理实一体教学的基因，也映射了上述问题的解决方案。那么，二者结合的可行性如何？职业技术教育（CTE）历来被视为劳动力准备的基石，CTE项目涉及科学、数学和绝大部分技术，致力于汽车技术、医疗技术人员、注册护士、过程控制处理器、机械师、财务经理以及其他各种技术行业中与STEM相关的职业。美国职业技术教育协会指出CTE项目提供了一个重要的教学方法，它能够增强学生对STEM内容的理解，有助于吸收更多的人到STEM就业途径中来。职场对STEM内容的需求日益增强，在这样的背景下，这些学科素养以及如何能让它们相互关联变得势在必行。本质上，STEM需要认知上的理解，促使普通大众能够理解世界是如何运作的，具有批判思维和独立思考的能力，认识衡量事件和设计权衡的替代性解释，并且能够明智地处理涉及证据、数字、图案、逻辑论证和不确定性的问题。因此，伴随着21世纪对于技术工作知识和批判性思维技能需求的持续增长，政策制定者、研究人员和教育工作者都认为，将STEM学科整合进CTE课程具有可行性。由此可见，卓越职教师范人才培养具备STEM教育理念中所提及的诸多因素，无疑是STEM理念“移植”的沃土。

二、STEM理念下课程体系开发框架

　　认知心理学家罗歇尔·格尔曼（Rochel Gelman）认为，完全陌生的概念学起来比较困难，已经熟悉的概念学起来容易得多，旧的概念就像已经开辟的小路，从这些“学习路径”出发，就能走得更深。卓越职教师范人才培养STEM课程体系试图建立这样的学习路径，途径是通过将结构化课程向单元式课程转化，借鉴密涅瓦大学课程创新模式，基于四种核心能力目标（批判性思维、创造性思维、有效沟通、有效协作），将不同能力拆分后综合形成120多个认知单元，这些单元由两部分构成，分别是思维习惯和基础概念，密涅瓦大学的整套课程就是把这120多个认知单元不断地应用到每节课里，新的认知单元在学习后会和已学的旧认知单元交叉整合，最终多角度地运用一系列单元共同解决问题。

　　STEM课程体系设计的关键是如何分解课程单元，并将其统整到不同的“S、T、E、M”模块，搭建知识阶梯，实现模块化体系向单元式课程范式（3.0模式）的转化，如图1所示。课程单元的划分和归类不是以知识传授为目的，而是基于能力本位，特别是对于“拔尖”“卓越”人才培养，创新能力和创造力是区别于传统人才的核心指标和重要基石，随着互联网、信息技术甚至人工智能与教育的深度融合，知识的获取越来越便利，甚至往往会出现知识信息负荷过载的局面，传统高等教育面临“范式危机”，学以致用的能力更显得尤为重要，其本质是要提升学生的创造力。李硕豪教授对732名“拔尖计划”入选学生开展的创造力发展问卷调查分析发现，专业知识、交叉知识、通识知识等分类变量对促进拔尖学生创造力发展的作用较小，而探究性思维、批判性思维和敢于冒险的勇气等变量对促进拔尖学生创造力发展最具积极意义，这些都为课程单元分解和能力指标量化提供了重要参考，途径是打破传统室内学习或校内学习的瓶颈，考虑将政府、社区、产业甚至家庭纳入到“学习共同体”，建立能力本位、行动导向的STEM学习框架，将其分别与学习实践的八个维度相对应，分别是（S）科学论证、及时反馈，（T）动态表征、协同推理，（E）工程设计、跨领域学习，（M）计算思维、数字化评估。

　　STEM课程体系是由分解后的课程单元组成的有机体，课程单元成为可执行的能力单元，其设计、实施、评价都有明确的参考范式，要素包括参与主体、活动时间、实施空间、项目形式、信息交流、课程资源等，为什么要将能力分解后的课程单元整合到STEM框架中呢？从模块化设计的角度来讲，一方面考虑到便于封装和调取，类似于面向对象程序设计中“类”的概念，可以随时作为“旧概念”嵌入到新的学习进程，另一方面，根据心理学家约翰·斯威勒（John Sweller）提出的认知负荷理论，以及后来不断完善的内部认知负荷、外部认知负荷和相关认知负荷等理论视角，复杂任务的学习需要一个循序渐进的跃迁过程，在上述能力单元的设计框架下，要遵循“基础知识养成-核心能力默化-综合素质迁移”过程，进而形成“知识-能力-素质-素养”的认知链条，最终目的是实现知识、能力、方法、素质和素养的综合养成。

　　课程开发框架提供的是一个思维范式和导图，而不是具体操作流程，在具体运用过程中要注意以下几个要素。第一，职业教育是面向职业、岗位和社会的教育，是开放而不是封闭的，职业和社会需求是课程体系开发的出发点，也是最终归宿，所以它一方面为开发提供导向，另一方面作为课程学习的目的；同时，需求是动态变化的，课程体系也要根据需求不断调整，与时俱进。第二，借鉴STEM教育理念开发的课程并不是真正意义上的STEM课程，二者有本质区别。STEM的课程或课堂常常一般指基于真实问题解决的探究学习（PBL，Problem-Based Learning）和基于设计的学习（DBL，Design-Based Learning），它强调学生在看似杂乱无章的学习情境中发展设计能力与问题解决能力，而基于STEM理念的课程体系借鉴其科学素养、技术素养、工程素养和数学素养模型，打破传统学科化和结构化的课程体系框架，以能力为核心的模块化结构取代层级式课程结构的创新形式。另外，为了凸显师范性，在传统的工程、技术基础上融入了“职业素养”（Career）和“教学能力”（Teaching Skill）要素，凸显职业核心素养。第三，课程体系开发的核心思想是以“学”为中心，“用”为目的，其中一个意义是以“学习”为中心，边做边学，学以致用，另一个意义是“学生”为中心，将课程内容主体和操作过程从教师“教”为主转变为学生“学”为主的模式，适应教育信息化背景下翻转课堂、混合学习等新型课程学习方式。第四，课程模块内部要有明确的核心素养养成目标和路径，提供详细课程分类，并以某门具体课程为例提供该类别课程标准、大纲、计划模板供参考，细分课程名目。第五，课程模块之间要体现学习难度梯度，层层递进，体现知识、能力到素质的迁移，但单门课程或单个单元的学习顺序可以打破模块的层级次序，进行跨模块交叉学习。

三、STEM教育课程体系构建的原则

　　基于上述的认识，要走出当今职业教育综合素养缺失，职业发展“后劲不足”“天花板现象严重”等困境，极有必要在卓越职教师范教育课程体系中渗透STEM教育理念，以建设基础性、专业性和科学性相结合，体现专业基础知识、专业核心技能和专业综合素养的课程体系，进而培养具有良好行为规范、职业道德和心理素质、健全人格的卓越职教师资人才。有必要指出的是，本研究所提的课程体系是高校技术教育基于STEM教育理念的基本知识框架统整，并非传统意义上的K12或普通中小学STEM标准课程，因此，在具体课程的模块化归类过程中，特别是工程和技术交叉领域的课程，并没有非此即彼的界限，课程的编排、整合以及课程模块的划分要遵循以下原则。

　　（一）能力导向原则

　　卓越职教师范人才培养将突出的职业能力作为人才培养的首要目标，强调真实职业场景下的行动学习，教学环境以职业世界为参照，教学内容注重行动导向下的技术知识和工作过程知识，在构建职教师资人才培养课程体系的过程中，注重传统性与创新性、通识性与专业性、实用性与拓展性、理论性和实践性的统一，强化职教师资能力导向的培养理念，使课程体系建设成为推动职教师资能力培养的基石，以此推动职教师资教育教学改革创新能力培养的长效机制建设，使职教师资的能力水平与我国职业教育发展对师资能力的要求能够达到动态匹配。

　　（二）层次递进原则

　　根据卓越职教师范人才培养的特点，在凸显技能型人才培养特色的同时，加强基础教育和素质素养教育，基础教育模块涵盖通识基础和专业基础类课程，囊括科学、数学、人文、理化等课程，还提供专业导论、认知实习以及教学管理等扩展知识，逐步提升到专业能力训练模块，根据职教师范人才培养的特点，专业能力包括专业教学能力和专业技术能力，按照必修与选修的性质再次细化为学科基础、工程应用、技术应用、产品开发等类型，最后提升到专业实践模块，以工作过程为导向，进行现场微格以及校企开发等实践，完成工程和技术渐进式螺旋上升训练过程。

　　（三）优劣互补原则

　　课程体系建设是几十甚至上百门课程的整合，是围绕核心职业能力构建的系统化生态工程，而非简单的堆砌罗列，每门课的选择都需要围绕人才培养目标进行斟酌取舍。毫无疑问，任何学校或学科都有自身的优势和不足，同时，不同学科的师资力量也会在课程设置方面留下烙印。比如，工科类院校在工程技术领域的强势力量在培养技能增强型人才方面游刃有余，而人文和基础教育内涵不足，师范类院校恰恰相反。这就要注意在学科内部进行移植和杂交，如专业课程与教学论等典型技术教育交叉课程，由工程学和教育学教师组成教学团队，共同梳理教学元素，这个过程中要注重互补型师资力量的引进。从这个意义上来讲，课程建设的过程同时也是师资团队建设的过程，是真正实现教科研一体化的前提。

　　（四）理念先行原则

　　在课程体系建设的过程中，要关注国内外先进的教学理念和教学方法，并以合适的形式嵌入到课程框架中，如在职教师范人才培养的天然沃土中植入STEM教育理念，同时，在工程实践领域也可以纳入ABET EC2000的工程认证思想。需要强调的是，在此仅是参考“工程准则”认证的理念精华，即焦点放在学生“学到了什么”，而不像以往仅强调学校“教了什么”。特别是获得全世界普遍认可的EC2000 3a-k专业的产出与评价部分，对专业学生毕业时预期应该掌握什么知识或会做什么进行了严格的界定，如“数学、自然科学和工程知识的应用能力、多学科工作集体中发挥作用的能力”等，而且它们与STEM教育理念自然相合，相得益彰。

四、STEM教育课程体系开发策略

　　在上述原则基础上，构建了图2所示的课程开发策略，涵盖了课程体系开发的四个维度。

　　（一）培养目标的确定

　　课程体系开发的首要任务是确定培养目标，卓越职教师资人才培养目标具有其独特性、高端性和复合性，与传统类型的人才培养目标有很大区别，特别是根据其跨界性和复合性的特点，培养目标要从“宽厚的专业领域教育教学理论基础，较强的工程实践和教学能力，良好的师范道德、社会责任和创新意识，社会经济发展的适应性，以及中高等职业技术院校现代职业教育的胜任度”等维度进行架构，更重要的是，要结合教育信息化、经济转型升级、现代职业教育等时代背景，凸显职业人才的工匠精神，也要提升技术性人才的人文修养，在此基础上以“双师型”人才标准从知识结构、能力结构和素质结构三方面达成人才的培养目标，课程体系的构建以及教学实施都相应要围绕该目标进行。

　　（二）课程模块的划分

　　传统高校职教师范课程设置一般按照学科体系的结构化范式（1.0模式），分为通识基础课、专业基础课、专业必修课、专业选修课以及实践课程，课程之间的衔接性和关联度很难体现，在卓越职教师资人才培养课程体系框架中，我们根据专业人才培养标准，以通识基础、专业教学、工程技术和专业实践四大类别分别进行模块化体系划分（2.0模式），完成一次模块化过程；然后以STEM人才素养标准为参照，进行相关模块的整合和优化，建立课程之间的关联，建立数理语言文化（M）、科技与人文（S）、工程与技术（E&T）以及职业社会认知（C）四大模块课程，实现二次模块化过程。其中数理与语言模块以数学（Mathematics）为主干，理化、语言、逻辑为支撑，重在夯实通识基础；科技与人文模块以科技（Science）训练为主导，信息、教育、人文为核心，重在提升人文修养；工程与技术模块以工程（Engineering）和技术（Technology）为主干，加工、操作、实训为依托，重在加强技能养成；职业与社会模块以职业（Career）认知为目的，管理、实践、沟通、合作为手段，重在完善综合素养。另外，根据技术师范人才培养的特色和定位，将教师教学能力（Teaching Skill）融入职业发展规划和课程体系重构过程中，模块之间要实现有机嵌套、层层递进，既要有结构上的一体化，又要体现课程逻辑的支撑关系，需要打破既有的课程结构化设计观念，进行有效的单元化课程重构。

　　（三）能力本位的设计

　　卓越职教师资课程体系开发首先要有明确的职业能力定位，更要充分了解未来岗位的特点，深入企业和职业院校开展调研，了解专业培养的需求，在此基础上针对学生的学情特点以及教师的层次结构进行整体课程规划。职业和岗位是客体要素，学生和教师是主体要素，课堂是课程实施的内部环境，社会是课程实践的外部环境，理论和实践分别是课程实施的重要形式和载体，学生、教师、岗位、职业、课堂、社会、理论和实践构成了课程开发的八大核心要素，结合客体需求和主体特点，寻找课程与课堂、教师与学生、教学理论与学习实践间的相关性和规律性，并以此作为课程开发的基础和依据。STEM理念下的课程体系要摒弃知识本位的设计框架，建立卓越职业教师能力本位的认知体系，除了上述拔尖创新人才需要具备的批判性思维、创造性思维，还包括职业教师核心素养必备的知识能力、方法能力、共情能力、实践能力、表达能力、沟通能力、合作能力、管理能力八个维度，所有的课程设计和实施都要以此为导向进行设计。

　　（四）课程标准的建立

　　课程体系模块化开发方案和能力导向确定后，要建立相应的课程标准，课程标准也要以专业人才培养标准为导向来确定，课程的知识体系都要围绕课程标准进行解构和重构。课程标准要从知识结构、能力结构和素质结构三个维度进行分解，卓越职教师资人才的知识结构要涵盖工程技术和教育教学两个领域，工程技术方面，要具备宽厚的专业理论基础并能够应用于工程实践，解决实际问题；教育教学方面，要掌握教育学基础知识和教学方法，并能应用于课堂实践。能力结构则要涵盖工程实践、教育教学和专业综合三个领域，工程实践领域，要能有效应用相关专业领域科学基础、专业技术及相关工程管理等知识，解决工程领域实际技术问题；教育教学领域，要掌握微格教学、课程开发、职业评价等基本内涵，具备较丰富的教学理论知识和一定的实际教学经验，深刻了解所属教育领域的特点，具备专业教学领域独立见解，能承担相关专业领域的职教课程；专业综合领域，要能用学科交叉领域独特的视角发现并解决问题，具备管理团队和协调项目的能力，能够根据项目中的角色定位组织制定工作计划并有效实施。素质结构则涵盖了四个领域的内容：第一是教师与社会方面，要能够根据基本教育理论和师范专业背景知识提出对教师职业以及教师发展的独立见解，评价教育教学实践成果和问题解决方案对社会环境的影响，并理解应承担的责任；第二是职业与规范方面，要具有社会责任感，具备人文社会科学素养，能够履行教师责任，并在教书育人中理解并遵守教师职业道德和规范；第三是个人和团队方面，要能够在多学科背景的团队中承担个体成员或负责人的角色；第四是沟通与合作方面，要能够就师范相关领域的内容与同行或公众进行有效沟通，包括陈述发言、设计文稿、撰写报告等，同时具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行交流。

　　上述模块化课程体系打破了职教师范人才培养课程结构之间的界限，为复合型人才的培养打下了坚固基础。但客观地说，要良好地运行这样的课程体系，需要众多条件，首要条件就是信息化背景下理实一体的教师教育实践平台和一体化教学模式，可以最大程度上提高模块化课程的实施效率，克服理论、实践和师范训练脱节的难题，这方面的建设可参考基于工作现场的网络微格及一体化人才培养范例。其次，该课程体系对教学与评价也提出了极高要求。在教学层面，首先要以教师为主体建立工作情境，前提是要进行充分的市场调研，了解企业现场和职业学校的岗位需求。其次，根据卓越职教师范人才“双师型”培养目标，将职业能力分解为教育教学能力和工程技术能力两大模块，建立相应实施方案和训练计划，工程技术能力模块通过工作过程导向的岗位学习，进行操作技能、工作规范和产品开发等各项训练，通过参与实际生产加工流程掌握设备的使用方法，获得工程训练经验；教育教学能力模块的重点是在掌握设备原理和实践的过程中，根据不同设备的加工工序和特点采用不同的教学方法。再次，根据教学目标的技能要求，由教师（包括工程技术类专业教师和教育类教师）和企业工程师共同组成指导团队，有针对性地进行模块化训练。另外，在评价层面，应发挥两方面作用：一方面，利用评价掌握学生的学习和发展状况，为适应学习者个性特征提供决策依据，并通过它检验教学效果、诊断教学问题、引导教学方向；另一方面，要多方面引入评价主体和评价要素，建立动态课程监控与淘汰体系，引入第三方评价和社会评价，作为课程优化和筛选的依据，形成真正以职业和社会需求为导向的课程体系。

作者

杜学文，浙江工业大学副教授，浙江杭州　310023

吴向明，通讯作者，浙江工业大学教育科学与技术学院院长、研究员，浙江杭州　310023

原文刊载于《中国高教研究》2020年第10期第96-101页

栏目

高等职业教育研究

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