楊開(kāi)城 竇玲玉 公平

[摘? ?要] 專業(yè)素養(yǎng)是專業(yè)能力所蘊(yùn)含的專業(yè)知識(shí)、思維方式和價(jià)值觀。教師核心專業(yè)能力是一種被稱為基于設(shè)計(jì)的行動(dòng)力的綜合能力，并非PACK的運(yùn)用能力，因?yàn)镻ACK不是知識(shí)論意義上的知識(shí)?；谠O(shè)計(jì)的行動(dòng)力所蘊(yùn)含的教師專業(yè)素養(yǎng)可以區(qū)分為學(xué)科素養(yǎng)和設(shè)計(jì)素養(yǎng)。學(xué)科素養(yǎng)蘊(yùn)含在課程之中，通過(guò)課程分析可以使之清晰化;設(shè)計(jì)素養(yǎng)蘊(yùn)含在技術(shù)性教學(xué)設(shè)計(jì)理論之中。以STEM課程“抓住風(fēng)：設(shè)計(jì)風(fēng)車(chē)”為例，STEM教師的學(xué)科素養(yǎng)包括掌握課程包含的S.T.E.M.學(xué)科知識(shí)、能利用課程提供的材料制定一款特定功能的風(fēng)車(chē)、能獨(dú)立完成不同材料捕捉風(fēng)能的單因素實(shí)驗(yàn)、身體力行地傳遞科學(xué)精神。以“以學(xué)習(xí)活動(dòng)為中心的教學(xué)設(shè)計(jì)理論”為例，STEM教師的設(shè)計(jì)素養(yǎng)包括能基于教學(xué)設(shè)計(jì)的基本觀念思考教學(xué)設(shè)計(jì);能運(yùn)用知識(shí)建模進(jìn)行學(xué)習(xí)內(nèi)容分析，并用“（知識(shí)點(diǎn)，學(xué)習(xí)水平）”方式陳述學(xué)習(xí)目標(biāo);能結(jié)合實(shí)情和知識(shí)建模圖組塊確立任務(wù)類型，并將它們具體化為師生交互過(guò)程;擁有足夠的FC知識(shí)（Facts and Cases），并能夠設(shè)計(jì)新的FC知識(shí);能結(jié)合實(shí)情和動(dòng)力設(shè)計(jì)模型提升教學(xué)方案的質(zhì)量水平;能結(jié)合經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)探究學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)支架。

[關(guān)鍵詞] 專業(yè)素養(yǎng); STEM教師; 基于設(shè)計(jì)的行動(dòng)力; 學(xué)科素養(yǎng); 設(shè)計(jì)素養(yǎng)

一、教師的專業(yè)性和專業(yè)素養(yǎng)

專業(yè)教師與非專業(yè)教師到底哪里不同，是專業(yè)教師更有經(jīng)驗(yàn)嗎？非也。我們可以用經(jīng)驗(yàn)水平區(qū)分新手教師與專家教師，但不能用它判斷一位教師是否是專業(yè)教師。根據(jù)利伯曼提出的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，專業(yè)的核心要件是圍繞專業(yè)技術(shù)組織起來(lái)的專業(yè)知識(shí)[1]，因此，我們可以說(shuō)，專業(yè)教師與非專業(yè)教師的差異就在于專業(yè)教師掌握了特定的專業(yè)知識(shí)（進(jìn)而表現(xiàn)出專業(yè)能力、專業(yè)意識(shí)和價(jià)值觀，并獲得了社會(huì)認(rèn)可的專業(yè)權(quán)力）。但學(xué)界普遍認(rèn)為PACK或TPACK（后文只提及PACK）是教師的專業(yè)知識(shí)。言下之意，非專業(yè)教師只要掌握PACK，就可以成為專業(yè)教師了?？蓡?wèn)題是，PACK是知識(shí)嗎？很明顯，從描述方式上看，PACK絕不是知識(shí)論或認(rèn)識(shí)論意義上的知識(shí)，它沒(méi)有真值，與真?zhèn)螣o(wú)關(guān)。PACK不是真?zhèn)我饬x上的知識(shí)，它自然不會(huì)有什么解釋力，或者被用于解決什么問(wèn)題。從內(nèi)容上看，PACK屬于行動(dòng)規(guī)范，教師可以“按照”它行動(dòng)。學(xué)界也存在大量“準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)”研究試圖檢驗(yàn)PACK的有效性。而實(shí)質(zhì)上，“準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)”的結(jié)論并不科學(xué)，也不可靠，它們檢驗(yàn)的只是PACK的可行性，而非有效性。也就是說(shuō)，即使“按照”P(pán)ACK行動(dòng)，其教學(xué)效果也很難保證。既然PACK不是知識(shí)，而是行動(dòng)規(guī)范，這種行動(dòng)規(guī)范的功能又是可疑的，教師為何在課堂上要“按照”P(pán)ACK行動(dòng)，難道是為了符合與教學(xué)目標(biāo)沒(méi)有直接關(guān)聯(lián)的PACK，教學(xué)難道不是為了達(dá)到教學(xué)目標(biāo)嗎？

此外，學(xué)界又認(rèn)為PACK具有默會(huì)性質(zhì)[2]，它屬于實(shí)踐的“隱性知識(shí)”，無(wú)法清晰地對(duì)應(yīng)行動(dòng)過(guò)程。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，我們沒(méi)有客觀標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判定一個(gè)教學(xué)過(guò)程是否符合某個(gè)PACK。既然如此，就只能依賴學(xué)生成績(jī)判斷。只要學(xué)生成績(jī)好，就說(shuō)明教師掌握了PACK，至于具體的教學(xué)過(guò)程到底發(fā)生了什么，似乎并不重要。這無(wú)疑將專業(yè)教師等同于“有經(jīng)驗(yàn)教師”（前文已經(jīng)否定了這個(gè)判斷）。而且，將這種所謂的默會(huì)知識(shí)作為教師專業(yè)知識(shí)，又如何實(shí)現(xiàn)在他者眼光注視下的專業(yè)成長(zhǎng)呢？他者除了表達(dá)某種不滿或遺憾，對(duì)于專業(yè)水平有待提升的教師有什么幫助？盡管具有話語(yǔ)權(quán)者可以將PACK當(dāng)作知識(shí)讓教師去學(xué)習(xí)，但這種強(qiáng)制權(quán)力最終會(huì)使得“符合PACK的教學(xué)過(guò)程”成了目的。把手段當(dāng)成了目的，會(huì)導(dǎo)致一種教師專業(yè)成長(zhǎng)的異化。

如果教師專業(yè)知識(shí)不是PACK，那么教師專業(yè)知識(shí)是什么？當(dāng)然，一位教師越是通曉哲學(xué)、心理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)、管理學(xué)等人文社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)就越好，但這些知識(shí)只是教師職業(yè)的背景知識(shí)。我們討論的教師專業(yè)知識(shí)是與教學(xué)有直接關(guān)聯(lián)的、在某種程度上獨(dú)屬于教師的知識(shí)。如果這種知識(shí)真的存在，它必然對(duì)應(yīng)某種運(yùn)用領(lǐng)域，我們稱之為教師的專業(yè)領(lǐng)域。教師的專業(yè)領(lǐng)域在哪里，是教學(xué)活動(dòng)過(guò)程嗎？PACK聚焦教學(xué)活動(dòng)過(guò)程。依照前文，這是失敗的嘗試。如果我們將視野擴(kuò)大一些，將教師的工作從教學(xué)活動(dòng)中暫時(shí)移開(kāi)，我們便會(huì)發(fā)現(xiàn)，教學(xué)活動(dòng)之前和之后的工作對(duì)于教師同樣重要，而這兩個(gè)同樣重要的工作所對(duì)應(yīng)的知識(shí)和技術(shù)卻被長(zhǎng)期忽視。

教學(xué)活動(dòng)之前的教師工作是教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)活動(dòng)之后的教師工作是教學(xué)系統(tǒng)分析與反思。與教學(xué)包含無(wú)法概念化的學(xué)生個(gè)體以及教師個(gè)體（因而無(wú)法從中提取知識(shí)）不同，教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)系統(tǒng)分析與反思工作面對(duì)的是客觀的信息，完全可以提取出知識(shí)。目前，這兩個(gè)領(lǐng)域所對(duì)應(yīng)的知識(shí)分別是教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)與教學(xué)系統(tǒng)分析技術(shù)。由于教學(xué)系統(tǒng)分析技術(shù)目前太過(guò)復(fù)雜，暫時(shí)無(wú)法成為教師的日常工作，本文不加討論。這里想強(qiáng)調(diào)的是，教學(xué)設(shè)計(jì)工作可以成為教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。而我們可以認(rèn)為專業(yè)教師與非專業(yè)教師的區(qū)別就是專業(yè)教師掌握了教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)，并且應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行日常教學(xué)設(shè)計(jì)工作，而不是說(shuō)專業(yè)教師的教學(xué)過(guò)程具有某種模式特征，或者體現(xiàn)了某種教學(xué)法。我們知道，教學(xué)設(shè)計(jì)既可以是僅憑經(jīng)驗(yàn)的，也可以是經(jīng)驗(yàn)結(jié)合設(shè)計(jì)技術(shù)的方式，因此，我們將僅憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的教師看作是非專業(yè)教師，而應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的教師看作是專業(yè)教師，這是可以接受的。

這里的教學(xué)設(shè)計(jì)能力是教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用能力，而教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)是一種技術(shù)知識(shí)，一種顯性的、功能明確的且可被重復(fù)檢驗(yàn)的知識(shí)。這種知識(shí)的傳遞以及相應(yīng)的能力生成過(guò)程也不會(huì)像PACK那樣隱性神秘，而是一個(gè)顯性的、外在的訓(xùn)練過(guò)程。這使得非專業(yè)教師成長(zhǎng)為專業(yè)教師有路可循，而且成本可控。

那么，教師教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用能力就是教師的專業(yè)能力嗎？仍不準(zhǔn)確。因?yàn)榻處煹闹鳂I(yè)不是教學(xué)設(shè)計(jì)而是教學(xué)，只不過(guò)教學(xué)需要經(jīng)過(guò)深思熟慮的理性設(shè)計(jì)。所以，教師的專業(yè)能力并不是單純的教學(xué)設(shè)計(jì)能力。教師的教學(xué)設(shè)計(jì)是為了教學(xué)行動(dòng)，教學(xué)的設(shè)計(jì)與行動(dòng)本就是一體。精心設(shè)計(jì)教學(xué)方案、通過(guò)教學(xué)過(guò)程執(zhí)行該方案并機(jī)智處理現(xiàn)場(chǎng)狀況，這是教師的本真職業(yè)狀態(tài)。因此，我們把設(shè)計(jì)與行動(dòng)融為一體的教師職業(yè)能力稱為基于設(shè)計(jì)的行動(dòng)力[3]。這個(gè)能力就是教師的專業(yè)能力，它又可稱為基于行動(dòng)的設(shè)計(jì)力。這項(xiàng)專業(yè)能力體現(xiàn)著教師教學(xué)知行合一的水平。

如果承認(rèn)基于設(shè)計(jì)的行動(dòng)力是教師的專業(yè)能力，那么我們便可以將這項(xiàng)綜合能力所蘊(yùn)含的知識(shí)、思維方式與價(jià)值觀看作是教師的專業(yè)素養(yǎng)。也就是說(shuō)，非專業(yè)教師由于習(xí)得了相應(yīng)的知識(shí)并將它們轉(zhuǎn)化為真實(shí)的基于設(shè)計(jì)的行動(dòng)力，在這個(gè)過(guò)程中養(yǎng)成了特定的思維方式，生成并固化了特定的價(jià)值觀，那么他就成長(zhǎng)為專業(yè)教師了?；谠O(shè)計(jì)的行動(dòng)力的實(shí)質(zhì)就是懂學(xué)科、會(huì)設(shè)計(jì)、能行動(dòng)。因此，我們可以將教師的專業(yè)素養(yǎng)拆解為兩個(gè)側(cè)面，一個(gè)側(cè)面是教師的學(xué)科素養(yǎng)，另一個(gè)側(cè)面是教師的設(shè)計(jì)素養(yǎng)。當(dāng)然這兩個(gè)素養(yǎng)密切關(guān)聯(lián)并表現(xiàn)在行動(dòng)中。這里的學(xué)科素養(yǎng)并非單指知曉特定學(xué)科知識(shí)的語(yǔ)義，而是指在教學(xué)情境下對(duì)特定學(xué)科知識(shí)的理解①與運(yùn)用能力以及相應(yīng)的意識(shí)、習(xí)慣和價(jià)值觀;這里的設(shè)計(jì)素養(yǎng)是指基于特定學(xué)科的教學(xué)設(shè)計(jì)的知識(shí)、能力、意識(shí)、習(xí)慣和價(jià)值觀。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)STEM教育研究方興未艾。在眾多研究課題中，STEM教師的專業(yè)發(fā)展問(wèn)題一直是一個(gè)焦點(diǎn)，而STEM教師的專業(yè)素養(yǎng)問(wèn)題是解決STEM教師專業(yè)發(fā)展問(wèn)題的基礎(chǔ)。“新思維能力、跨學(xué)科能力、創(chuàng)新能力、連通能力”[4]等泛泛的能力“大詞”并不適合用來(lái)描述STEM教師的專業(yè)素養(yǎng)，更無(wú)法指引STEM教師的專業(yè)培訓(xùn)活動(dòng)的展開(kāi)。我們需要確定STEM教師專業(yè)素養(yǎng)的具體內(nèi)容。

二、STEM教師的學(xué)科素養(yǎng)

STEM教師需要掌握哪些學(xué)科知識(shí)呢，難道是所有這四類學(xué)科的全部K-12學(xué)段（甚至包含一部分本科階段）的知識(shí)？當(dāng)然不是。我們很難將STEM教師想象成四類學(xué)科教師的高級(jí)復(fù)合體！那么我們?nèi)绾未_定STEM教師學(xué)科素養(yǎng)的具體內(nèi)容呢？可以肯定的是，僅從STEM教育理念出發(fā)，我們是無(wú)法確定STEM專業(yè)教師的學(xué)科素養(yǎng)的。要想確立STEM教師的學(xué)科素養(yǎng)，必須依賴對(duì)STEM課程的課程分析。

道理很簡(jiǎn)單。STEM教育不可能由STEM教師僅憑借經(jīng)驗(yàn)和對(duì)STEM價(jià)值理念的理解就能實(shí)現(xiàn)。越是超越的教育價(jià)值、越是高階的教育追求，就越需要將特定的課程作為教育實(shí)踐的基礎(chǔ)，當(dāng)然也需要特定的教師。STEM教育需要STEM課程。而STEM教師的核心任務(wù)就是實(shí)施STEM課程，將STEM課程中的教育價(jià)值轉(zhuǎn)化為學(xué)生的成長(zhǎng)。因此，我們可以斷言，STEM教育對(duì)STEM教師的學(xué)科素養(yǎng)的要求全部蘊(yùn)含在相應(yīng)的STEM課程之中了。課程是一種旨在實(shí)現(xiàn)特定教育價(jià)值的規(guī)定，STEM課程自然也就是一種實(shí)現(xiàn)STEM教育價(jià)值的各種具體規(guī)定。如果我們能從這些規(guī)定中感知到對(duì)STEM教師學(xué)科知識(shí)、能力、意識(shí)和價(jià)值觀的要求，我們便知道了STEM教師的學(xué)科素養(yǎng)。所以，STEM課程是識(shí)別STEM教師學(xué)科素養(yǎng)唯一合法的數(shù)據(jù)源。這并不是說(shuō)，STEM課程直接規(guī)定了STEM教師的學(xué)科素養(yǎng)，而是說(shuō)，我們需要通過(guò)課程分析從STEM課程中鑒別出STEM教師學(xué)科素養(yǎng)。通過(guò)課程分析，我們便清楚STEM課程中“有什么”，由此推斷這個(gè)STEM課程需要STEM教師具備什么樣的學(xué)科素養(yǎng)——針對(duì)具體內(nèi)容的學(xué)科知識(shí)，教師無(wú)障礙地能說(shuō)、能做些什么。

下面我們以某公司的一門(mén)STEM課程——“抓住風(fēng)：設(shè)計(jì)風(fēng)車(chē)”為例，討論如何通過(guò)課程分析鑒別出STEM教師的學(xué)科素養(yǎng)。其基本思路是，先搞清楚一個(gè)STEM課程里有什么（具體的規(guī)定），然后再基于教師實(shí)施該課程時(shí)的基本任務(wù)分析出STEM教師學(xué)科素養(yǎng)的具體內(nèi)容。

1. STEM課程里面有什么

課程作為一種服務(wù)于教育的知識(shí)產(chǎn)品，其首要屬性就是它的目標(biāo)。課程必須規(guī)定它的目標(biāo)，還須規(guī)定達(dá)到這個(gè)目標(biāo)的“手段”，包括所選擇的知識(shí)、所設(shè)定的教學(xué)過(guò)程以及可能用到的資源。對(duì)于STEM課程來(lái)說(shuō)，它的特異性就在于它還須規(guī)定STEM主題任務(wù)以及完成主題任務(wù)所需要的工具材料。我們可以閱讀課程材料來(lái)獲得這些信息。如果STEM課程是應(yīng)用課程開(kāi)發(fā)和教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)生成的，那么設(shè)計(jì)過(guò)程的文檔材料是獲得這些信息的便捷來(lái)源。

（1）課程目標(biāo)、主題任務(wù)與知識(shí)內(nèi)容

課程目標(biāo)是指課程旨在生成和強(qiáng)化的能力和價(jià)值觀?！白プ★L(fēng)：設(shè)計(jì)風(fēng)車(chē)”STEM課程的能力總目標(biāo)是：學(xué)生能夠運(yùn)用與風(fēng)能有關(guān)的物理學(xué)知識(shí)、材料的物理屬性知識(shí)、風(fēng)車(chē)的基本構(gòu)成知識(shí)以及關(guān)于“角”的知識(shí)，按照工程設(shè)計(jì)的要求，創(chuàng)制利用風(fēng)能做功的裝置;它的價(jià)值觀目標(biāo)主要是指科學(xué)精神，包括基于事實(shí)、理性證偽、平等溝通、精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，等等。主題任務(wù)是指為達(dá)成特定課程目標(biāo)，學(xué)生需要完成的工程設(shè)計(jì)作品或其他事務(wù)?！白プ★L(fēng)：設(shè)計(jì)風(fēng)車(chē)”STEM課程的主題任務(wù)是要求學(xué)生制作和改進(jìn)一款風(fēng)車(chē)，該風(fēng)車(chē)必須具有一定的輸出功率。為達(dá)成特定的課程能力目標(biāo)，課程必然包含特定的知識(shí)內(nèi)容，這些知識(shí)是學(xué)生理解和完成主題任務(wù)的智識(shí)工具。在課程實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生需要習(xí)得和運(yùn)用這些知識(shí)來(lái)理解和克服所面對(duì)的挑戰(zhàn)、解釋特定作品的功能原理。為了直觀快捷地把握課程所蘊(yùn)含的這些知識(shí)內(nèi)容，我們常常把它們繪制成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖。對(duì)于“抓住風(fēng)：設(shè)計(jì)風(fēng)車(chē)”STEM課程來(lái)說(shuō)，我們用知識(shí)建模圖（如圖1所示）來(lái)表示該STEM課程模塊的知識(shí)內(nèi)容。

（2）基本行動(dòng)過(guò)程

由于該STEM課程產(chǎn)品是按照以學(xué)習(xí)活動(dòng)為中心的教學(xué)設(shè)計(jì)（Learning-Activity-Centered Instructional Design，LACID）理論[5]設(shè)計(jì)的，因此，它提供了教學(xué)詳案，預(yù)設(shè)了教學(xué)交互的細(xì)節(jié)，此外還規(guī)定了課前準(zhǔn)備工作以及一些教學(xué)提示。但這也導(dǎo)致課程過(guò)程的信息量巨大、信息太過(guò)瑣碎，不利于我們的分析工作。我們需要將課程信息進(jìn)行壓縮簡(jiǎn)化，既去掉某些瑣碎的細(xì)節(jié)，又保留課程的核心信息。這里我們選擇用教學(xué)過(guò)程機(jī)制圖[6]來(lái)表征課程的全部教學(xué)過(guò)程。

整個(gè)課程由6節(jié)40分鐘的課組成，每節(jié)課都是一個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)序列，每個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)都是一個(gè)活動(dòng)任務(wù)序列，每個(gè)任務(wù)都表現(xiàn)為一系列師生交互。如果我們將每個(gè)任務(wù)看作一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，將它畫(huà)成教學(xué)過(guò)程機(jī)制圖，那么整個(gè)課程的教學(xué)過(guò)程就表現(xiàn)為一個(gè)教學(xué)過(guò)程機(jī)制圖序列。

教學(xué)過(guò)程機(jī)制圖的繪制過(guò)程也很簡(jiǎn)單：第一步，將師生交互行為進(jìn)行行為編碼，說(shuō)清楚行為主體的角色與行為類型;第二步，將設(shè)計(jì)該任務(wù)時(shí)所選擇的知識(shí)組塊作為環(huán)節(jié)的主題圖;第三步，添加任務(wù)描述（設(shè)計(jì)意圖）、角色行為統(tǒng)計(jì)和具體的行為序列。表1是“抓住風(fēng)：設(shè)計(jì)風(fēng)車(chē)”STEM課程第一節(jié)課第一個(gè)任務(wù)的附帶行為編碼的部分交互設(shè)計(jì)表，圖2是第一節(jié)課的教學(xué)過(guò)程機(jī)制圖，它包含兩個(gè)任務(wù)（也就是兩個(gè)環(huán)節(jié)）。

（3）媒體資源與工具材料

由于STEM課程產(chǎn)品包含教學(xué)詳案，因此，提供了可直接使用的媒體資源以及各種學(xué)生學(xué)習(xí)、創(chuàng)制作品所需要的工具材料，如不同硬度的卡片、泡沫球、螺絲母（被當(dāng)作砝碼）、鋁箔、毛氈，等等。

2. STEM教師的學(xué)科素養(yǎng)包含什么

STEM教師的基本任務(wù)就是課程實(shí)施，包含兩個(gè)方面：傳遞課程和調(diào)適課程。調(diào)適課程涉及STEM教師的設(shè)計(jì)素養(yǎng)，這放到后文討論。傳遞課程是指STEM教師不但要表現(xiàn)出課程規(guī)定的行動(dòng)，還要?jiǎng)?chuàng)生一些行動(dòng)，具體包括知識(shí)傳遞（解釋、演示、提問(wèn)與回答）、引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)（實(shí)驗(yàn)與試驗(yàn)中的指導(dǎo)與排錯(cuò)、現(xiàn)象的解釋與歸因）、工程設(shè)計(jì)作品的設(shè)計(jì)與制作、課前工具材料的預(yù)加工、增加學(xué)生的認(rèn)知投入而不僅僅是行為投入（讓學(xué)生敢想敢說(shuō)敢爭(zhēng)論、巧妙提問(wèn)和追問(wèn)）、讓盡量多的學(xué)生參與（打破固有的權(quán)力空間分布、巧妙分組、鼓勵(lì)奇思妙想、花時(shí)間等待更多學(xué)生回應(yīng)、引導(dǎo)活躍水平低的學(xué)生主動(dòng)參與小組活動(dòng)、設(shè)置答疑環(huán)節(jié)）等。

要能完成上述傳遞課程的工作，結(jié)合上述課程分析的結(jié)果，我們可以判斷STEM教師在實(shí)施“抓住風(fēng)：設(shè)計(jì)風(fēng)車(chē)”這門(mén)課時(shí)應(yīng)該具備的學(xué)科素養(yǎng)。

（1）掌握S.T.E.M.學(xué)科知識(shí)

STEM教師當(dāng)然需要掌握S.T.E.M.學(xué)科知識(shí)，但這種掌握絕非學(xué)術(shù)意義上或者應(yīng)考意義上的掌握，而是從學(xué)生的視角、學(xué)生學(xué)習(xí)的尺度上的掌握（如更適合學(xué)生接受的知識(shí)描述方式、常見(jiàn)的誤解等），包括正式的學(xué)科知識(shí)以及STEM課程的工具材料的物理化學(xué)特征以及技術(shù)功能。雖然有些材料的物理化學(xué)特征很直觀（如材料的硬度、強(qiáng)度），但仍有一些材料的物理化學(xué)特征以及某些部件的技術(shù)功能需要教師專門(mén)觀察和學(xué)習(xí)。

“抓住風(fēng)：設(shè)計(jì)風(fēng)車(chē)”STEM課程所涉及的S.T.E.M.知識(shí)完全反映在圖1所示的知識(shí)建模圖中了。

（2）能獨(dú)立完成工程設(shè)計(jì)作品

STEM教師必須能夠獨(dú)立地遵循工程設(shè)計(jì)過(guò)程、創(chuàng)制過(guò)特定功能的工程設(shè)計(jì)作品，能解釋其功能原理，能排除常見(jiàn)的故障。只有這樣，STEM教師才能體會(huì)學(xué)生在創(chuàng)制作品時(shí)可能遭遇的困境和麻煩，才能及時(shí)給予幫助和引導(dǎo)。

“抓住風(fēng)：設(shè)計(jì)風(fēng)車(chē)”STEM課程要求STEM教師必須能夠利用課程提供的材料和自備的材料獨(dú)立制作一款風(fēng)車(chē)，并能夠根據(jù)材料特性和相應(yīng)的知識(shí)將風(fēng)車(chē)調(diào)整到功能最好的狀態(tài)。

（3）能獨(dú)立完成特定的科學(xué)實(shí)驗(yàn)

STEM課程包含一些學(xué)生自主探索或者師生共同探索的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，因此，STEM教師必須能獨(dú)立完成這些實(shí)驗(yàn)，并能夠解釋遇到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，能夠快速有效地控制實(shí)驗(yàn)條件。只有如此，STEM教師才能夠在學(xué)生遭遇探索困境時(shí)正確診斷、正確引導(dǎo)以及提供直接的幫助。

“抓住風(fēng)：設(shè)計(jì)風(fēng)車(chē)”STEM課程要求STEM教師能夠獨(dú)立完成不同材料捕捉風(fēng)能的單因素科學(xué)實(shí)驗(yàn)，并能夠根據(jù)實(shí)際條件控制船帆導(dǎo)軌的平滑性，減少導(dǎo)軌對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響。

（4）具備科學(xué)家與工程師意識(shí)，身體力行地傳遞科學(xué)精神

STEM教師與其他教師不同的地方之一就是思維習(xí)慣。STEM教師常常以科學(xué)家和工程師自居，明顯表現(xiàn)出好奇心、對(duì)新現(xiàn)象敏感，尊重新解釋，勇于質(zhì)疑，區(qū)分事實(shí)與觀點(diǎn)，喜歡奇思妙想，重視設(shè)計(jì)，講求規(guī)范，用知識(shí)思考設(shè)計(jì)，等等。當(dāng)然，這種意識(shí)是長(zhǎng)期自我修煉的結(jié)果。但沒(méi)有這種意識(shí)，課堂教學(xué)中學(xué)生便很難得到科學(xué)精神的熏陶。其實(shí)，科學(xué)精神是一種超越性精神，一種很美好的精神。科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)發(fā)明是一種重要的精神生活。

三、STEM教師的設(shè)計(jì)素養(yǎng)

很多STEM教育價(jià)值（如創(chuàng)中學(xué)、問(wèn)題解決、協(xié)作探索、目標(biāo)—手段一致性、學(xué)生參與度、媒體多元性、STEM整合度等）已經(jīng)嵌入課程產(chǎn)品中，但教師的工作并非機(jī)械地傳遞課程信息，而是需要根據(jù)自己面對(duì)的實(shí)情以個(gè)性化的方式“接力”完成教育價(jià)值的落實(shí)。因此，STEM教師在實(shí)施課程時(shí)的另一個(gè)重要工作是調(diào)適課程。它需要STEM教師對(duì)課程產(chǎn)品的終端環(huán)節(jié)進(jìn)行適應(yīng)性改編（如交互過(guò)程、知識(shí)和現(xiàn)象的新解釋、新例子、提供更合適的學(xué)習(xí)支架，甚至生成更合適的新作品），生成個(gè)性化的教學(xué)方案。由于STEM教師調(diào)適課程時(shí)不能降低原有課程的質(zhì)量指標(biāo)，因此，STEM教師必須理解原有課程的設(shè)計(jì)過(guò)程，并掌握相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)，否則無(wú)法完成這個(gè)“接力”工作。其實(shí)無(wú)論如何，教師都會(huì)參與教育系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這里的教育系統(tǒng)是一種抽象的多層次信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它由一系列課程系統(tǒng)組成，課程系統(tǒng)由一系列教學(xué)系統(tǒng)組成[7]。教師必然參與教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并通過(guò)行動(dòng)將整個(gè)教育系統(tǒng)由設(shè)計(jì)態(tài)轉(zhuǎn)變成運(yùn)行態(tài)。因此，務(wù)實(shí)的課程開(kāi)發(fā)會(huì)給教師預(yù)留這個(gè)設(shè)計(jì)空間。這個(gè)教師自覺(jué)的設(shè)計(jì)空間被稱之為課程的教師自由度[8]。

當(dāng)然，STEM教師必須具備相應(yīng)的STEM學(xué)科素養(yǎng)之后，才可能真實(shí)掌握某種教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)。但教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)是相對(duì)獨(dú)立的知識(shí)。以LACID理論為例，STEM教師的設(shè)計(jì)素養(yǎng)包括：

1. 能基于教學(xué)設(shè)計(jì)的基本觀念思考教學(xué)設(shè)計(jì)

這些觀念涉及對(duì)知識(shí)、學(xué)習(xí)、學(xué)生以及教學(xué)的基本立場(chǎng)和看法，是統(tǒng)合哲學(xué)、心理學(xué)、社會(huì)學(xué)等學(xué)科理論的結(jié)果。如LACID主張“知識(shí)是意義、過(guò)程和價(jià)值的綜合體”“學(xué)習(xí)是個(gè)體建構(gòu)與群體建構(gòu)的辯證統(tǒng)一”“學(xué)生是天然的主體”“教學(xué)是一種促使學(xué)習(xí)者從他主、他導(dǎo)、他律向自主、自導(dǎo)、自律轉(zhuǎn)移的過(guò)程”等觀念。這些觀念可能直接對(duì)應(yīng)著某些設(shè)計(jì)決策或者為決策提供依據(jù)。當(dāng)STEM教師能夠利用這些觀念為自己的設(shè)計(jì)提供辯護(hù)時(shí)，就說(shuō)明教師能夠用這些觀念思考了。

2. 能運(yùn)用知識(shí)建模進(jìn)行學(xué)習(xí)內(nèi)容分析，并用“（知識(shí)點(diǎn)，學(xué)習(xí)水平）”方式陳述學(xué)習(xí)目標(biāo)

知識(shí)建模技術(shù)是LACID提供的學(xué)習(xí)內(nèi)容分析技術(shù)。所謂知識(shí)建模是指按照特定規(guī)范繪制知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖的過(guò)程。這個(gè)規(guī)范被稱為知識(shí)建模規(guī)范。所繪制的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖被稱為知識(shí)建模圖。知識(shí)建模是清晰化學(xué)習(xí)內(nèi)容的重要手段，也是后續(xù)活動(dòng)任務(wù)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

學(xué)習(xí)目標(biāo)包含兩個(gè)信息：一是學(xué)習(xí)什么，二是學(xué)到什么水平。前者是指具體的知識(shí)點(diǎn)，這些知識(shí)點(diǎn)可以在知識(shí)建模圖中找到。后者被區(qū)分為兩個(gè)水平：理解和運(yùn)用?！埃ㄖR(shí)點(diǎn)，學(xué)習(xí)水平）”的學(xué)習(xí)目標(biāo)表征方式有別于自然語(yǔ)言的方式，很形式化，但可以降低溝通成本。最重要的是，采用這種表征方式后，學(xué)習(xí)目標(biāo)便可以明晰地被逐層分配到活動(dòng)和任務(wù)之中，以便確保教學(xué)方案的目標(biāo)—手段一致性。

3. 能結(jié)合實(shí)情和知識(shí)建模圖組塊確立任務(wù)類型，并將它們具體化為師生交互過(guò)程

任何知識(shí)點(diǎn)都處在知識(shí)網(wǎng)絡(luò)之中。目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)依賴于這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的類型以及與其他先決知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系。這組包含目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)及其先決知識(shí)點(diǎn)的知識(shí)點(diǎn)集合在知識(shí)建模圖中表現(xiàn)為一個(gè)子圖，這個(gè)子圖被稱為知識(shí)組塊。知識(shí)組塊的結(jié)構(gòu)特征決定了可用的學(xué)習(xí)策略。這里的學(xué)習(xí)策略被稱為任務(wù)類型。LACID一共區(qū)分6類意義建構(gòu)類任務(wù)和4類能力生成類任務(wù)。意義建構(gòu)類任務(wù)的選擇可以依據(jù)一個(gè)組塊特征與任務(wù)類型對(duì)應(yīng)表進(jìn)行;能力生成類任務(wù)的設(shè)計(jì)依賴特定的FC知識(shí)（Facts and Cases），F(xiàn)C知識(shí)是指特定學(xué)科的事實(shí)和范例知識(shí)。

4. 擁有足夠的FC知識(shí)，并能夠運(yùn)用知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖變形法來(lái)設(shè)計(jì)FC知識(shí)

FC知識(shí)是知識(shí)建模規(guī)范中非常重要的一類知識(shí)，包括課堂提問(wèn)（Questions）、問(wèn)題（Problems）、項(xiàng)目、案例、現(xiàn)象、論證過(guò)程、計(jì)算推理過(guò)程，等等。FC知識(shí)是其他知識(shí)的典型運(yùn)用過(guò)程。在某種程度上說(shuō)，F(xiàn)C知識(shí)的量是教師學(xué)科素養(yǎng)的高低標(biāo)志。但FC知識(shí)是可以設(shè)計(jì)的，所以，它既屬于教師的學(xué)科素養(yǎng)，也屬于教師的設(shè)計(jì)素養(yǎng)。教師通過(guò)設(shè)計(jì)而擁有的FC知識(shí)越多，他就越有可能有針對(duì)性地設(shè)計(jì)教學(xué)以適應(yīng)學(xué)生個(gè)體差異。知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖變形法可以用于FC知識(shí)的設(shè)計(jì)。

5. 能結(jié)合實(shí)情和動(dòng)力設(shè)計(jì)模型提升教學(xué)方案的質(zhì)量水平

教師在設(shè)計(jì)任務(wù)和師生交互時(shí)，常常無(wú)法立即充分考慮動(dòng)力的激發(fā)與維持。因此，需要教師在基本設(shè)計(jì)工作完成后，單獨(dú)利用動(dòng)力設(shè)計(jì)模型以及其他提示信息對(duì)教學(xué)方案進(jìn)行檢視和修訂。

6. 能結(jié)合經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)探究學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)支架

STEM課程包含學(xué)生的協(xié)作探究環(huán)節(jié)，而且是最具價(jià)值的環(huán)節(jié)。但探究學(xué)習(xí)是自主學(xué)習(xí)過(guò)程，我們可以預(yù)先規(guī)定探究任務(wù)，卻無(wú)法事前設(shè)計(jì)其學(xué)習(xí)過(guò)程[9]。但自主學(xué)習(xí)可能會(huì)遇到障礙，因此，教師需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為學(xué)生的自主探究學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)支架，幫助學(xué)生克服所遇到的認(rèn)知挑戰(zhàn)或者提高探究效率。FC知識(shí)廣圖（即擴(kuò)展的FC知識(shí)圖）可以幫助教師識(shí)別提供支架的時(shí)機(jī)和具體的支架設(shè)計(jì)[10]。

四、結(jié)? ?語(yǔ)

成為專業(yè)的STEM教師難嗎，要求高嗎？不難也不高。因?yàn)镾TEM教師的學(xué)科素養(yǎng)和設(shè)計(jì)素養(yǎng)所蘊(yùn)含的知識(shí)、技術(shù)都不具備智識(shí)上的復(fù)雜性。問(wèn)題僅在于學(xué)習(xí)和運(yùn)用。通過(guò)真實(shí)的學(xué)習(xí)和運(yùn)用將學(xué)科素養(yǎng)和設(shè)計(jì)素養(yǎng)統(tǒng)合于基于設(shè)計(jì)的行動(dòng)力這一核心專業(yè)能力之中。而本文也說(shuō)明了，為什么STEM教師專業(yè)發(fā)展的實(shí)踐領(lǐng)域遭遇困境[11]：只是因?yàn)闆](méi)有功能穩(wěn)定可靠的STEM課程，自然我們便無(wú)法確立STEM教師的學(xué)科素養(yǎng)。沒(méi)有學(xué)科素養(yǎng)，STEM教師的設(shè)計(jì)素養(yǎng)便失去了根基，自然也就難以生成基于設(shè)計(jì)的行動(dòng)力。STEM教師也就難以成為專業(yè)教師。所以說(shuō)，困難的根源僅在于STEM課程沒(méi)有準(zhǔn)備好！其實(shí)，沒(méi)有功能穩(wěn)定可靠的STEM課程，大多數(shù)的STEM教育研究也很難深入下去。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 鐘啟泉.教師“專業(yè)化”：理念、制度、課題[J].教育研究，2001（12）：12-16.

[2] 陳向明.對(duì)教師實(shí)踐性知識(shí)構(gòu)成要素的探討[J].教育研究，2009（10）：66-73.

[3] 楊開(kāi)城，張慧慧.教師教研在何種意義上是必要的[J].電化教育研究，2020（8）：11-18.

[4] 周如玉，陳曉宇.STEM融合教育中教師能力培養(yǎng)策略研究[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊， 2019（6）：89-91.

[5] 楊開(kāi)城.以學(xué)習(xí)活動(dòng)為中心的教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)指南[M].北京：電子工業(yè)出版社，2016.

[6] 楊開(kāi)城，何文濤，張慧慧.教學(xué)過(guò)程機(jī)制圖：一種理解教學(xué)的重要中介[J].電化教育研究，2017（1）：15-20，27.

[7] 楊開(kāi)城，許易.論教育科學(xué)[J].電化教育研究，2016（5）：5-10.

[8] 楊開(kāi)城，李波，竇玲玉，公平.應(yīng)用LACID理論進(jìn)行STEM課程開(kāi)發(fā)初探[J].中國(guó)電化教育，2020（1）：99-108.

[9] 楊開(kāi)城，劉晗.DCR視野下問(wèn)題解決類協(xié)作學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)個(gè)案研究[J].電化教育研究，2018（11）：5-12，68.

[10] 竇玲玉.STEM情境下探究學(xué)習(xí)的支架設(shè)計(jì)研究[D].北京：北京師范大學(xué)，2020.

[11] 楊開(kāi)城，竇玲玉，李波，公平.STEM教育的困境及出路[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2020（2）：20-28.