[摘 要] 加強科學(xué)教師培訓(xùn)是新時代黨和國家對科學(xué)教育提出的更高要求，也是推進(jìn)科學(xué)教育高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇。本研究通過對56篇研究在職科學(xué)教師培訓(xùn)項目的SSCI文章進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)國際科學(xué)教師培訓(xùn)的內(nèi)容聚焦綜合性與前沿性的科學(xué)知識、包含多種模型與變式的科學(xué)探究、不同角度切入的學(xué)科教學(xué)知識、數(shù)字化背景下增強科學(xué)教學(xué)的信息技術(shù)等主題；凝練出體驗—實踐—反思、示范—模仿、基于課程材料的嵌入式學(xué)習(xí)、以課例為核心的個性化指導(dǎo)、真實參與科學(xué)實踐、協(xié)同教學(xué)6種典型的培訓(xùn)模式；基于研究發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，得出我國科學(xué)教師培訓(xùn)的3點啟示，將科學(xué)知識學(xué)習(xí)與教學(xué)法相結(jié)合、關(guān)注科學(xué)教師的實踐轉(zhuǎn)化、開展對培訓(xùn)項目的追蹤性評價。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)教師 科學(xué)知識 科學(xué)探究 學(xué)科教學(xué)知識 培訓(xùn)模式 培訓(xùn)效果

[中圖分類號] G53/57 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [ DOI ] 10.19293/j.cnki.1673-8357.2024.03.007

教師是立教之本、興教之源。中小學(xué)科學(xué)教師是落實“雙減”政策、實施科學(xué)教育的主體。2023年2月，習(xí)近平總書記在中共中央政治局第三次集體學(xué)習(xí)時強調(diào)，“要在教育‘雙減’中做好科學(xué)教育加法”[1] 。做好科學(xué)教育加法需要抓住科學(xué)教師這一“關(guān)鍵少數(shù)”因素，直面新時代黨和國家對科學(xué)教育提出的更高要求。教師培訓(xùn)對于提高教師專業(yè)素養(yǎng)、教學(xué)實踐的有效性[2]以及提升學(xué)生成績至關(guān)重要。因此，加強科學(xué)教師培訓(xùn)是推進(jìn)科學(xué)教育高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇。但當(dāng)前我國的教師培訓(xùn)存在內(nèi)容以理論知識為主、內(nèi)容更新不及時、培訓(xùn)形式單一、培訓(xùn)學(xué)習(xí)效果不佳等問題[3]。國際上，如美國、英國等國家非常重視科學(xué)教師培訓(xùn)，開展了系統(tǒng)化、多樣化的培訓(xùn)項目，取得了良好的效果[4-5]。對國外科學(xué)教師培訓(xùn)進(jìn)行研究，系統(tǒng)總結(jié)國外科學(xué)教師培訓(xùn)的經(jīng)驗，或可為我國科學(xué)教師培訓(xùn)的困境提供解決思路。國內(nèi)外學(xué)者已圍繞科學(xué)教師培訓(xùn)項目的內(nèi)容、模式開展了豐富的研究。然而這些研究或是以某個項目為研究對象，對其培訓(xùn)課程、模式、策略進(jìn)行個案分析，或是幾個項目的比較分析，鮮有研究對國外整體的科學(xué)教師培訓(xùn)項目狀況進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)。因此，本研究擬基于針對國際科學(xué)教師培訓(xùn)項目的代表性研究成果，運用文獻(xiàn)分析法，梳理總結(jié)這些項目聚焦的內(nèi)容主題，并基于對課程模塊架構(gòu)的深入詮釋，凝練典型的培訓(xùn)模式，從而為我國科學(xué)教師培訓(xùn)提供有益借鑒。

本研究首先以“science professional development” “science teacher training”為關(guān)

鍵詞，對ERIC數(shù)據(jù)庫在2000年至2023年時間范圍內(nèi)的論文進(jìn)行檢索，從全球范圍內(nèi)選取了4種SSCI英文期刊，即《科學(xué)教學(xué)研究雜志》（Journal of Research in Science Teaching）、《國際科學(xué)教育雜志》（International Journal of Science Education）、《科學(xué)教育研究》（Research in Science Education）、《科學(xué)教育》（Science Education） ①，共得到168篇文章。之后，本研究剔除了評論以及綜述類文章，針對職前教師和直接研究學(xué)生的文章，以及關(guān)注多元群體（如母語非英語、少數(shù)族裔、特殊教育）科學(xué)學(xué)習(xí)的文章，最終以56篇研究在職科學(xué)教師培訓(xùn)項目的文章為樣本，樣本具有較好的代表性。

1國際科學(xué)教師培訓(xùn)項目聚焦的內(nèi)容主題

1.1綜合性與前沿性的科學(xué)知識

研究顯示，教師的科學(xué)知識（Science Content Knowledge）是教師層面對學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)成績最大的預(yù)測因子[6]。學(xué)科知識不足將無法幫助學(xué)生掌握和推理更具挑戰(zhàn)性的科學(xué)內(nèi)容，因此，很多國際科學(xué)教師培訓(xùn)項目都致力于改善教師的科學(xué)知識，從而提高學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)成就。當(dāng)前的國際培訓(xùn)特別重視綜合性、前沿性的科學(xué)知識。綜合性體現(xiàn)在內(nèi)容主題是跨學(xué)科的或者涵蓋多個內(nèi)容領(lǐng)域的，前沿性指將科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最新成果納入教師培訓(xùn)中。

一方面，水科學(xué)、氣候變化、工程設(shè)計、環(huán)境科學(xué)、癌癥研究等跨學(xué)科主題都是教師培訓(xùn)課程的重要內(nèi)容[7]。例如，夏威夷的學(xué)者基于當(dāng)?shù)氐暮Ｑ蠛蛵u嶼環(huán)境，以水科學(xué)為培訓(xùn)主題，幫助教師將學(xué)生的學(xué)校學(xué)習(xí)與日常生活聯(lián)系起來。同時，水科學(xué)本身是跨學(xué)科的，適合不同年級和學(xué)科領(lǐng)域的教師，從物理角度研究密度、風(fēng)、波浪、潮汐和海底地形對全球海洋環(huán)流的影響；從化學(xué)角度了解水分子及其獨特的化學(xué)性質(zhì)，這些性質(zhì)對物理和生物領(lǐng)域具有重要意義；從生物視角探索水生生物多樣性，重點關(guān)注生物體的結(jié)構(gòu)、功能和進(jìn)化聯(lián)系；從生態(tài)學(xué)角度，運用物理、化學(xué)和生物學(xué)原理研究水環(huán)境[8]。

除跨學(xué)科培訓(xùn)主題外，綜合性還表現(xiàn)為科學(xué)知識涵蓋多個內(nèi)容領(lǐng)域，如生命科學(xué)（生命周期、遺傳特征與后天習(xí)得特征、適應(yīng)性、食物網(wǎng)等）、地球科學(xué)（天氣和大氣、地球循環(huán)、土壤特征、自然資源、地表變化、太陽系等）、物質(zhì)科學(xué)（物質(zhì)的性質(zhì)、混合物和溶液、沸點和熔點、能量和光、電和聲音、力和運動等）等領(lǐng)域[9-10]，這些內(nèi)容與當(dāng)?shù)氐恼n程標(biāo)準(zhǔn)緊密相關(guān)。

另一方面，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展是日新月異的，中小學(xué)科學(xué)課程在改革和修訂中也會不斷納入新的科技成果。而很多在職科學(xué)教師，特別是教齡比較長的教師對這些新的科技成果并不熟悉，因為他們自己在上學(xué)的時候還沒有這些新知識和新技術(shù)，更不用說作為學(xué)校課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。因此，需要更新科學(xué)教師的知識以滿足當(dāng)前科學(xué)教學(xué)的需要?？寺∪恕⑥D(zhuǎn)基因、設(shè)計嬰兒等新興生物技術(shù)被媒體廣泛關(guān)注，高中生物學(xué)和生物技術(shù)課程明確要求教師和學(xué)生討論新興生物技術(shù)應(yīng)用所引發(fā)的社會和倫理問題[11]，但一線教師對于如何在忙碌的教學(xué)中做到這一點感到困難。蘇格蘭的生物教師參加了愛丁堡大學(xué)組織的暑期學(xué)校，課程包含以下兩大模塊：（1）更新生物技術(shù)、遺傳學(xué)及其相關(guān)新技術(shù)的科學(xué)知識；（2）對這些技術(shù)的社會、倫理和道德問題的認(rèn)識[12]。納米技術(shù)是結(jié)合化學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)、材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)等方面的跨學(xué)科領(lǐng)域[13]，影響了很多現(xiàn)代與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，但在高中教授納米技術(shù)對于很多教師來說極具挑戰(zhàn)。因此，納米技術(shù)也是重要主題之一[14]。

1.2包含多種模型與變式的科學(xué)探究

科學(xué)探究是科學(xué)教育中最核心的話題，得到了全球范圍內(nèi)科學(xué)教育研究者的高度關(guān)注。教師培訓(xùn)往往伴隨著國家的科學(xué)課程教學(xué)改革，很多國家的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中都強調(diào)學(xué)生要以探究的方式學(xué)科學(xué)。有些國家和地區(qū)的教師對探究缺乏理解，而有些是教師對于探究存在誤區(qū)（比如以食譜式的方式強調(diào)技能發(fā)展）。因此，提升教師對科學(xué)探究的理解[15]，以及開展科學(xué)探究教學(xué)的能力[16]是國際科學(xué)教師培訓(xùn)的目標(biāo)和方向。

當(dāng)前教師培訓(xùn)中最為廣泛使用的模型是5E學(xué)習(xí)環(huán)，其包括參與（Engage）、探索（Explore）、解釋（Explain）、遷移（Elaborate）和評價（Evaluate）5個環(huán)節(jié)[17]，較好地平衡了教師指導(dǎo)與學(xué)生探索的關(guān)系，要求學(xué)生積極參與觀察、形成假設(shè)、測試想法、得出結(jié)論和推論[18]。與我國所強調(diào)的跨學(xué)科學(xué)習(xí)較為一致，國際范圍內(nèi)的科學(xué)教育也強調(diào)將科學(xué)學(xué)習(xí)與閱讀進(jìn)行整合，特別是針對母語非英語的學(xué)生。有培訓(xùn)項目開發(fā)了整合閱讀的5E學(xué)習(xí)環(huán)，具體包括：（1）參與活動（5～10分鐘），視覺呈現(xiàn)或教師演示科學(xué)概念，幫助學(xué)生集中注意力，并建立過去和當(dāng)前學(xué)習(xí)之間的聯(lián)系；（2）探索活動（10～20分鐘），學(xué)生通過小組合作操作科學(xué)材料或探索環(huán)境來學(xué)習(xí)科學(xué)概念；（3）解釋活動（15～30分鐘），通過直接教授科學(xué)詞匯、學(xué)生與同伴閱讀說明性文本以及與解釋科學(xué)概念的科學(xué)軟件（通過動畫和模擬）互動來更深入地理解科學(xué)概念；

（4）評價活動（10～20分鐘），學(xué)生在科學(xué)日記中展示他們對科學(xué)概念的理解；（5）擴展活動，如果時間允許，學(xué)生通過額外的活動進(jìn)一步應(yīng)用他們的理解。每天的課程都以總結(jié)問題來復(fù)習(xí)與目標(biāo)相關(guān)的科學(xué)概念[19]。

針對食譜式探究的問題，有培訓(xùn)者開發(fā)了強調(diào)流動性與多向指導(dǎo)的TSI（Teaching Science as Inquiry）模型。TSI模型的5個探究階段是啟動（Initiation）、發(fā)明（Invention）、調(diào)查（Investigation）、解釋（Interpretation）、指導(dǎo)（Instruction）。啟動階段激發(fā)興趣或聚焦探究問題；發(fā)明階段需要解決問題和收集信息，例如創(chuàng)建一個可測試的假設(shè)或解決程序步驟中的故障；在參與調(diào)查階段，學(xué)生通過測試或分析數(shù)據(jù)來收集新知識；在解釋階段，學(xué)生通過內(nèi)部和外部的反思來提取信息；而指導(dǎo)存在于每個階段，包括教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生以及學(xué)生與教師之間的交流。TSI模型是非線性的，強調(diào)教師和學(xué)生在整個探究過程中在各個階段之間來回移動，具有流動性和多向性的特點[8]。以啟動為例，教師可以在課堂開始時，使用啟發(fā)導(dǎo)入，也可以在整節(jié)課中不斷使用提問策略來重復(fù)啟發(fā)和吸引學(xué)生思考。這與現(xiàn)實中科學(xué)家的做法非常相似，TSI模型能夠幫助教師指導(dǎo)學(xué)生以真實的方式學(xué)習(xí)和從事科學(xué)。

1.3不同角度切入的學(xué)科教學(xué)知識

學(xué)科教學(xué)知識（Pedagogical Content Knowledge，PCK）是區(qū)分教師與學(xué)科專家的關(guān)鍵，發(fā)展科學(xué)教師的PCK是教師培訓(xùn)的重要目標(biāo)。關(guān)于PCK的結(jié)構(gòu)內(nèi)涵有很多理論，馬格努森（S. Magnusson）提出了有關(guān)科學(xué)教學(xué)領(lǐng)域的PCK構(gòu)成，認(rèn)為科學(xué)教學(xué)領(lǐng)域的PCK 包含以下5 個組成成分[20]：（1）科學(xué)教學(xué)定位，指符合特定年級水平的科學(xué)教學(xué)目標(biāo)相關(guān)的知識和觀點；（2）科學(xué)課程知識，指教師必須理解學(xué)生在前幾年已經(jīng)學(xué)到什么、接下來希望學(xué)生學(xué)習(xí)什么，以及教師教授與某個科學(xué)領(lǐng)域特定主題相關(guān)的材料或方案的知識[21-22]；（3）學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的知識，即學(xué)習(xí)特定科學(xué)知識的先前必備知識或技能以及典型的學(xué)生前概念、迷思概念和思維方式等有關(guān)學(xué)生困難的知識[23]；（4）科學(xué)評價的知識，包括指向科學(xué)素質(zhì)的評價目標(biāo)與內(nèi)容，以及針對具體教學(xué)主題的合適的評價方法[24]；（5）教學(xué)策略的相關(guān)知識，包括特定學(xué)科的教學(xué)策略[25]以及特定主題的教學(xué)策略[26]。PCK的不同維度之間是相互作用、相互關(guān)聯(lián)的，一個維度的提升會促進(jìn)教師整體PCK的發(fā)展。國際科學(xué)教師培訓(xùn)項目往往從一個角度切入來發(fā)展科學(xué)教師的PCK，例如聚焦于教學(xué)策略的科學(xué)內(nèi)容故事線、學(xué)生對特定科學(xué)內(nèi)容的思考等。

連貫的科學(xué)內(nèi)容故事線（A Coherent Science Content Storyline）指的是將科學(xué)課或科學(xué)單元中的科學(xué)概念（Science Ideas）進(jìn)行排序并相互聯(lián)系，幫助學(xué)生構(gòu)建一個對他們有意義的連貫“故事”。具體而言，有效的科學(xué)內(nèi)容故事線的策略包括“將科學(xué)內(nèi)容觀點與活動聯(lián)系起來”和“將活動與主要學(xué)習(xí)目標(biāo)聯(lián)系起來”，強調(diào)在活動前、活動中和活動后將觀點與活動聯(lián)系起來，以及將活動與整體學(xué)習(xí)目標(biāo)聯(lián)系起來?！皩?nèi)容觀點與其他科學(xué)觀點聯(lián)系起來”強調(diào)了科學(xué)內(nèi)容故事線在各課之間聯(lián)系的重要性；“為學(xué)生提供使用與學(xué)習(xí)目標(biāo)相匹配的內(nèi)容表征的機會”是指使用類比、隱喻和直觀表征（如圖表、圖解、圖形、概念圖、模型[27]和角色扮演）來表達(dá)主要概念，使科學(xué)概念對學(xué)生來說更加具體和真實。

學(xué)生對特定科學(xué)內(nèi)容的思考（Student Thinking About Specific Science Content）是教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計、實施和反思的重要依據(jù)，因此需要關(guān)注學(xué)生的思維，特別是了解學(xué)生對科學(xué)現(xiàn)象的常見思維方式[28]。揭示、支持、挑戰(zhàn)學(xué)生思考的策略包括：（1）引出學(xué)生的概念和預(yù)測；（2）提出探查性、挑戰(zhàn)性問題[29]；（3）讓學(xué)生參與對數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果的解釋和推理；（4）讓學(xué)生通過各種方式在情境中使用和應(yīng)用新概念；（5）讓學(xué)生通過總結(jié)工作“建立連接”[30]。在了解學(xué)生思維和想法的基礎(chǔ)上，教師需要進(jìn)行回應(yīng)，推動學(xué)生的思維發(fā)展。了解學(xué)生思維的方法包括提問[31]、觀察和分析學(xué)生作品[32]或記錄單[33]等。

1.4數(shù)字化背景下增強科學(xué)教學(xué)的信息技術(shù)

隨著科技的發(fā)展與普及，平板電腦等數(shù)字設(shè)備逐漸成為教育體系的一部分?？茖W(xué)教育也不例外，越來越多的學(xué)校和教師在科學(xué)課上使用科技手段，如運動傳感器、溫度探針等?？茖W(xué)課程中技術(shù)的普及有助于進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，技術(shù)為動態(tài)可視化、數(shù)據(jù)收集[34]、概念建模和探索虛擬環(huán)境提供了新的機會，使用技術(shù)進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)可以促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)內(nèi)容的理解。

那些對技術(shù)輔助探究學(xué)習(xí)感興趣的科學(xué)教師往往缺乏獨立開發(fā)課程的時間和資源。有研究團(tuán)隊創(chuàng)建了專門用于技術(shù)增強型科學(xué)教學(xué)的免費開源在線課程門戶[35]，包含大量基于探究的科學(xué)課程，其中使用最為廣泛的是WISE學(xué)習(xí)環(huán)境① （Web Based Inquiry Science Environment）。在科學(xué)教學(xué)中，有些主題無法直接進(jìn)行探究（如板塊構(gòu)造），教師、技術(shù)人員、研究人員和學(xué)科專家共同設(shè)計的WISE探究項目，能夠促進(jìn)學(xué)生對特定主題領(lǐng)域相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。技術(shù)增強的在線平臺一方面能夠?qū)㈦y以直接動手操作的實驗通過計算機模擬實現(xiàn)可視化，有利于學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念；另一方面，平臺通過嵌入式的形成性評價，可以獲取學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)[36]，幫助教師掌握學(xué)生想法，進(jìn)而助其調(diào)整教學(xué)計劃和教學(xué)策略。

2國際科學(xué)教師培訓(xùn)的典型模式

2.1體驗—實踐—反思

體驗—實踐—反思是最為常見的教師培訓(xùn)模式，包含以下3個環(huán)節(jié)：（1）親身體驗：教師以學(xué)生身份體驗科學(xué)探究[16][23][26][37]、科學(xué)建模[27]、工程實踐[38]等活動。（2）教學(xué)實踐：教師根據(jù)課程中學(xué)到的內(nèi)容對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，這種教學(xué)實踐使教師能夠立即運用他們新學(xué)到的內(nèi)容，并在低風(fēng)險的安全環(huán)境中嘗試。（3）教學(xué)反思：在教學(xué)實踐環(huán)節(jié)，在有些項目中培訓(xùn)者會進(jìn)行觀察，與授課教師進(jìn)行合作反思和討論；有些項目則以在線互動平臺為媒介，教師分享自己在教學(xué)中的困惑、錯失的機會以及成功的策略，同組的教師或培訓(xùn)者能夠同步看到并回應(yīng)。已有研究證明該模式對教師的信念和實踐有積極影響[39]。

以氣候變化項目為例，一年一度的氣候?qū)W院是聯(lián)邦政府所資助研究項目的重要組成部分，旨在推動美國中大西洋地區(qū)全面實施氣候變化教育。氣候?qū)W院的設(shè)計由氣候科學(xué)家、學(xué)習(xí)科學(xué)家、教師教育者、實踐者和政策相關(guān)者共同參與，旨在為參與教師創(chuàng)造切身體驗，加深他們對氣候變化內(nèi)容的理解，同時提供實施氣候教育所需的教學(xué)支持和資源。培訓(xùn)包含以下3個部分：（1）為期一周的集中暑期工作坊；（2）四次針對疑難氣候變化概念的在線研討會；（3）兩次面對面的后續(xù)研討會。

在為期一周的集中暑期工作坊中，教師可以直接接觸數(shù)據(jù)、進(jìn)行實驗，并參與基于探究的戶外活動，展示氣候?qū)Ξ?dāng)?shù)丨h(huán)境的影響。在夏季研討會的每天早晨，主辦方都會設(shè)置一個互動演示，讓教師參與其中。這些在早餐期間進(jìn)行的“晨間挑戰(zhàn)”活動，旨在激發(fā)教師們在剩余時間里就內(nèi)容知識發(fā)展和基于證據(jù)的教學(xué)實踐進(jìn)行深入討論。在上午和下午的其他活動中，教師們會參加戶外考察，探索當(dāng)?shù)氐奈夂?，動手模擬氣候變化對洋流的影響等。為了促進(jìn)學(xué)習(xí)與實踐之間更緊密的聯(lián)系，參會教師會單獨或以小組形式設(shè)計一個具體的教學(xué)計劃，該計劃基于他們所教的年級、科學(xué)課程以及各自的課堂需求進(jìn)行。在整個學(xué)習(xí)過程中，教師有充足的時間和機會來設(shè)計和反思自己的教學(xué)方案，并與同行分享，獲得反饋意見。在自己的課堂中實踐之后，教師參加了“現(xiàn)場故事”集體分享活動，反思自己的收獲和需要的幫助[40]。通過支持性的專業(yè)學(xué)習(xí)環(huán)境，培訓(xùn)幫助教師完成并持續(xù)開展實踐轉(zhuǎn)化。

2.2示范—模仿

示范—模仿是人類社會傳遞并接受經(jīng)驗和技能的教學(xué)模式，也是培訓(xùn)活動中最為常用的模式之一[41]。該模式以認(rèn)知學(xué)徒制為指導(dǎo)，強調(diào)在現(xiàn)實任務(wù)的情境中學(xué)習(xí)，提供支架幫助學(xué)習(xí)者執(zhí)行任務(wù)，并逐漸增加任務(wù)難度[42]。

基于視頻分析的科學(xué)教師學(xué)習(xí)（The Science

Teachers Learning from Lesson Analysis，STeLLA）項目是一項基于視頻的實踐分析類培訓(xùn)項目。該項目的核心是教師基于課堂錄像分析科學(xué)內(nèi)容、科學(xué)教學(xué)和科學(xué)學(xué)習(xí)之間的互動，教師在 STeLLA 項目負(fù)責(zé)人的協(xié)助下，以小組（5～10 人）形式開展學(xué)習(xí)。STeLLA 教師親自講授4～6節(jié)課，并對教學(xué)進(jìn)行分析。課程是由項目研究人員設(shè)計的，這些教案將成為教師培訓(xùn)的課程材料，為教師初步使用所教策略提供示范和支架。之后，學(xué)習(xí)小組的一半成員先授課，并進(jìn)行錄像（第一輪），整個研究小組共同分析錄像、評估學(xué)生作品和前測，并修改課程計劃供另一半教師在第二輪使用（第二輪教師重復(fù)這一過程）。在下一階段，每個學(xué)習(xí)小組轉(zhuǎn)到一個新的內(nèi)容主題領(lǐng)域（如從電轉(zhuǎn)到食物網(wǎng)），研究人員的支架和結(jié)構(gòu)化作用有所減弱，但仍然存在。在該階段，項目組沒有向教師提供教案，教師們既在小組內(nèi)也在自己的課堂上，就第二個教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行備課，且研究人員的指導(dǎo)較少。隨著時間的推移，支架和指導(dǎo)逐步撤去[30]?？梢园l(fā)現(xiàn)，教師首先從示范者的視頻案例中學(xué)習(xí)，然后他們在自己的課堂上制作視頻案例，并從自己和學(xué)習(xí)小組內(nèi)其他教師的視頻案例中學(xué)習(xí)。

再比如，參加了包含教師研討會、博物館學(xué)習(xí)和課堂科學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法等課程的培訓(xùn)后，科學(xué)教師對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行反思、行動并修改規(guī)定的科學(xué)課程，并就研討會中學(xué)到的科學(xué)本質(zhì)增加了為期兩天的“什么是科學(xué)”主題教學(xué)。教師們還增加了探索能量和氣候變化的實地考察以及博物館學(xué)習(xí)等額外教學(xué)內(nèi)容[43]。教師所做的改變幾乎都是對自己所參加培訓(xùn)的“復(fù)制”，模仿培訓(xùn)者的活動改變自身教學(xué)。

2.3基于課程材料的嵌入式學(xué)習(xí)

很多時候，科學(xué)教師培訓(xùn)是為了落實國家的科學(xué)教育改革政策而開展的。在改革的背景下，不同的研究團(tuán)隊開發(fā)了很多新的課程材料，而對于科學(xué)教師的培訓(xùn)往往嵌入到支持他們使用課程材料的過程中[22][44]。因此，我們把這樣的培訓(xùn)模式稱之為基于課程材料的嵌入式學(xué)習(xí)，該模式與我國的教材培訓(xùn)較為類似。

例如，戴蒙德（Brandon S. Diamond）等學(xué)者開發(fā)了一套完整的五年級科學(xué)課程，與當(dāng)?shù)刂莸目茖W(xué)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)保持一致，課程材料包括學(xué)生用書、教師指導(dǎo)手冊、科學(xué)用品以及在線補充材料。所有使用該課程的五年級科學(xué)教師都參與了為期5天的工作坊：前3天在暑期，主要內(nèi)容是當(dāng)年12月到次年5月將要教授的課程；第4天在次年1月中旬，聚焦于1月到4月中旬要教授的課程內(nèi)容；最后一天在次年5月的年終工作坊，主要反饋一年的使用情況并為下一學(xué)年做計劃。除集中的工作坊外，該培訓(xùn)項目還包括學(xué)?，F(xiàn)場支持，即研究團(tuán)隊為使用課程材料的教師或?qū)W校管理人員提供幫助?，F(xiàn)場支持頻率為每4～6周一次，全學(xué)年共計4～6次。現(xiàn)場支持的內(nèi)容包含制定課程、共同授課、關(guān)于額外材料（例如家庭學(xué)習(xí)、實驗室管理、補充評估材料）的建議、提供物資以及現(xiàn)場指導(dǎo)，現(xiàn)場指導(dǎo)包括進(jìn)一步解釋科學(xué)內(nèi)容和指導(dǎo)實施探究活動[6]，這些都有助于教師科學(xué)素質(zhì)的提升。

2.4以課例為核心的個性化指導(dǎo)

以課例為核心的個性化指導(dǎo)是指科學(xué)教師通過實踐學(xué)習(xí)，即通過教學(xué)進(jìn)行學(xué)習(xí)。沒有正式的培訓(xùn)課程，培訓(xùn)者（科學(xué)教師教育者）與教師參與一系列學(xué)?；顒?，包括備課、上課、教學(xué)反思等[45]，教師接受一對一的個性化指導(dǎo)。科學(xué)教師和培訓(xùn)者在實踐共同體中共同合作[46]，科學(xué)教師在安全且富有支持性的氛圍中分享他們的實踐知識和經(jīng)驗，提出自己的困惑，培訓(xùn)者為教師提供支架性支持和指導(dǎo)建議[47]。指導(dǎo)包括以下步驟：（1）教師向培訓(xùn)者發(fā)送課時計劃；（2）培訓(xùn)者在課前給出評論和建議；（3）培訓(xùn)者觀察教師的授課；（4）教師和培訓(xùn)者討論需要關(guān)注的教學(xué)要點；（5）教師和培訓(xùn)者共同制定下一節(jié)課的目標(biāo)。關(guān)注的教學(xué)要點可能包括提問、如何鼓勵和組織討論、形成性評價任務(wù)等[48]。

基于課例研究的一對一指導(dǎo)能夠從教師的實際需求出發(fā)，具有很強的針對性；同時也為教師和培訓(xùn)者提供了批判性對話的空間，能夠更好地發(fā)揮教師主動性。該模式常常以學(xué)校為單位開展，即培訓(xùn)者與學(xué)校建立合作關(guān)系。以課例為核心的個性化指導(dǎo)培訓(xùn)效果最好，但相對而言成本較高，培訓(xùn)能夠覆蓋的教師群體有限。

2.5真實參與科學(xué)實踐

有一類教師培訓(xùn)項目不是開展一個高度模擬的科學(xué)探究項目，而是為科學(xué)教師提供與科學(xué)家并肩工作的機會，讓他們真實參與科學(xué)實踐工作[49]。因此，與科學(xué)家的共同活動和互動是自然的，而不是精心安排的。

例如，巴拿馬運河項目—國際教育合作研究伙伴關(guān)系（Panama Canal Project-Partnership for International Research in Education，PCP-PIRE）旨在確保教師獲得收集化石的實踐經(jīng)驗，教師與科學(xué)家團(tuán)隊一起參與科學(xué)探究，通過古生物學(xué)框架了解美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)，并獲取與古代生物多樣性、氣候變化和進(jìn)化相關(guān)的知識。具體活動包括史密森學(xué)會熱帶研究所（Smithsonian Tropical Research Institute，STRI）科學(xué)家的正式演講或報告、巴羅科羅拉多島熱帶雨林和新博物館的有講解參觀，以及教師在科學(xué)家和實習(xí)生的協(xié)助下，在巴拿馬運河的遺址現(xiàn)場尋找和挖掘化石。為了提供背景信息，科學(xué)家向教師分享了該地區(qū)的生態(tài)和地質(zhì)歷史，并解釋了他們工作的重要性。在每個工作日的晚上，教師們都會與負(fù)責(zé)該項目的教育協(xié)調(diào)員會面，與科學(xué)家們一起回顧當(dāng)天的活動，并探討將實際經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)的方法。教師不僅與科學(xué)家一起參與科學(xué)體驗，還參與了通過辯論構(gòu)建科學(xué)知識的討論[50]。

根據(jù)參與者的自我報告，這些經(jīng)歷對于參與教師的科學(xué)思維方式產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。真實的沉浸式科學(xué)探究體驗是必不可少的，教師通過參與科學(xué)家的討論和實踐學(xué)習(xí)，并開始吸收科學(xué)價值觀。這種融入科學(xué)家思維方式的過程對于教師了解和掌握自己的實踐至關(guān)重要，但此類培訓(xùn)需要與科學(xué)家建立合作伙伴關(guān)系，因為一些科學(xué)家可能不愿在研究過程中配合教師。

2.6協(xié)同教學(xué)

協(xié)同教學(xué)（Co-Teaching）模式是指教師與同事、合作教師（該角色類似我國的師傅）、大學(xué)指導(dǎo)教師共同教學(xué)來學(xué)習(xí)科學(xué)教學(xué)。當(dāng)大學(xué)指導(dǎo)教師觀察課堂時，學(xué)校鼓勵他們與教師或?qū)嵙?xí)教師協(xié)同教學(xué)，而不是站在教室后面觀課和評價。這種參與方式使指導(dǎo)教師能夠在同一時間和地點與教師共同體驗教學(xué)和學(xué)習(xí)，實現(xiàn)研究與實踐之間的統(tǒng)一。協(xié)同教學(xué)允許他人公開批評和評價自己的教學(xué)，這也是提高教學(xué)質(zhì)量的最好方式，教師通過專家解決問題時的“出聲思維”進(jìn)行學(xué)習(xí)。每節(jié)課結(jié)束后，協(xié)同教師會向主講教師提出意見和反思，并討論如何改進(jìn)，這種開放的溝通會激發(fā)每個人去嘗試不同的方法[51]。

托賓（Kenneth Tobin）等學(xué)者報告了他們培養(yǎng)新教師的協(xié)同教學(xué)模式，并展示了主講教師安德里亞（Andrea）、實習(xí)教師伯特（Bert）及其指導(dǎo)教師肯（Ken）、研究人員邁克爾（Michael）共同教授生物學(xué)課程中單因子雜交的教學(xué)片段。在該片段中，安德里亞是主講老師，三位協(xié)同教師（伯特、肯和邁克爾）都有不同的經(jīng)驗，他們坐在教室的不同位置，關(guān)注著正在進(jìn)行的課程，并在適當(dāng)?shù)臅r候貢獻(xiàn)自己的力量。

安德里亞：多少人有藍(lán)色眼睛，又有多少人會有棕色眼睛呢？

基莎（Keesha）：各占50%。

安德里亞：很好，把它寫下來。

基莎：[寫下來]

伯特：你知道它在遺傳學(xué)中的另一個名稱嗎？你什么時候深入到研究遺傳學(xué)？當(dāng)想到隱性純合時？[暫停] 實際上，我們要做的是一次雜交試驗。

肯：它叫什么？

安德里亞：雜交試驗。

伯特：雜交試驗，他們已經(jīng)開始確定基因型了。

肯：[指向邁克爾] 有人有問題。

在這段對話中，安德里亞和伯特都為這堂課做出了貢獻(xiàn)?？系膯栴}也是一種貢獻(xiàn)，因為很可能有其他參與者沒有聽到或不知道伯特在說什么?？线€作為輔助教師幫助邁克爾加入了對話，因為伯特和安德里亞都沒有注意到他舉手要加入對話[51]。

3國際科學(xué)教師培訓(xùn)對我國的啟示

教師的持續(xù)發(fā)展和學(xué)習(xí)是改善教學(xué)質(zhì)量的核心，也是政策對教學(xué)實踐產(chǎn)生效果的關(guān)鍵。我國高度重視科學(xué)教師的培養(yǎng)與培訓(xùn)工作，教育部發(fā)布了《關(guān)于實施國家優(yōu)秀中小學(xué)教師培養(yǎng)計劃的意見》《關(guān)于加強小學(xué)科學(xué)教師培養(yǎng)的通知》《中小學(xué)幼兒園教師培訓(xùn)課程指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)（義務(wù)教育化學(xué)學(xué)科教學(xué)）》等多個政策文件。教育部及各省區(qū)市也開展了國培計劃、中小學(xué)名師名校長培養(yǎng)計劃、名師工作室等多種類型的教師培訓(xùn)項目。學(xué)界對有效教師培訓(xùn)的特征已經(jīng)達(dá)成了共識，包括內(nèi)容聚焦、主動學(xué)習(xí)、集體參與、足夠的持續(xù)時間以及連貫性[52]。本研究通過對國際56篇教師培訓(xùn)項目研究論文進(jìn)行分析，也發(fā)現(xiàn)了一些有益規(guī)律，并據(jù)此為我國教師培訓(xùn)提出幾點啟示。

3.1將科學(xué)知識學(xué)習(xí)與教學(xué)法相結(jié)合

科學(xué)知識與教學(xué)法都是科學(xué)教師培訓(xùn)內(nèi)容的關(guān)鍵主題。提升培訓(xùn)項目的效果和效率是教師培訓(xùn)持之以恒追求的目標(biāo)。國際科學(xué)教師培訓(xùn)的準(zhǔn)實驗研究發(fā)現(xiàn)，將科學(xué)知識與學(xué)科教學(xué)法相結(jié)合的實驗組，其科學(xué)知識成績超過了單純學(xué)習(xí)科學(xué)知識的對照組[30]。這證實了教師對科學(xué)知識的學(xué)習(xí)應(yīng)與教學(xué)法相結(jié)合的觀點。

科學(xué)教師的學(xué)科知識和學(xué)科教學(xué)知識是預(yù)測學(xué)生學(xué)習(xí)最重要的指標(biāo)，也是教師培訓(xùn)最為重要的目標(biāo)。但是，單純教授科學(xué)知識難以取得良好的效果，必須與教學(xué)法相結(jié)合。與教學(xué)法相結(jié)合的科學(xué)知識學(xué)習(xí)是基于課堂情境的，允許教師在課堂中重復(fù)實踐。與工作（課堂教學(xué)）直接相關(guān)能夠激發(fā)教師的學(xué)習(xí)動機，從而提高他們的參與度，同時學(xué)習(xí)成果也能更持久保持。

3.2關(guān)注科學(xué)教師的實踐轉(zhuǎn)化

通過對國際科學(xué)教師培訓(xùn)典型模式的凝練，我們發(fā)現(xiàn)體驗—實踐—反思、示范—模仿、以課例為核心的個性化指導(dǎo)、協(xié)同教學(xué)等模式都以教師的教學(xué)實踐為核心，真實參與科學(xué)實踐的模式也包含“與科學(xué)家們一起回顧當(dāng)天的活動，并探討將實地經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)的方法”。因此，國際科學(xué)教師培訓(xùn)模式都特別關(guān)注教師的實踐轉(zhuǎn)化。無論學(xué)習(xí)了什么主題的內(nèi)容，教師都必須轉(zhuǎn)化為自身的教學(xué)實踐，才能真正發(fā)揮作用，對學(xué)生產(chǎn)生影響。

我國的教師培訓(xùn)項目主要包含專家講座、參觀考察、聽評課等不同的形式，從學(xué)習(xí)參與的程度而言，仍然處于聽人講、看人做的學(xué)習(xí)程度，“自己做”的環(huán)節(jié)體現(xiàn)不夠。以協(xié)同教學(xué)為例，該模式較為適合新教師以及轉(zhuǎn)崗教師（由其他學(xué)科轉(zhuǎn)任科學(xué)）的培訓(xùn)。我國的新教師培訓(xùn)也采取師徒制，配備骨干教師擔(dān)任新教師的師傅。師徒結(jié)對多停留在師傅與徒弟之間的相互聽課以及師傅對徒弟的指導(dǎo)上，協(xié)同教學(xué)這種“共同做”的深度交流較為少見，值得嘗試。

從聽講輸入、觀察學(xué)習(xí)到實踐輸出，是一個遞進(jìn)和深入的過程?？茖W(xué)教師培訓(xùn)項目應(yīng)當(dāng)更多關(guān)注教師的實踐轉(zhuǎn)化，在課程中設(shè)置包含課堂實踐、成果交流等實踐模塊，并在教師實踐轉(zhuǎn)化過程中提供陪伴式的專家支持和指導(dǎo)，通過成果交流為教師搭建展示自身教學(xué)和跟同行對話的平臺，真正實現(xiàn)教師課堂教學(xué)行為的轉(zhuǎn)變。

3.3開展對培訓(xùn)項目的追蹤性評價

十年樹木百年樹人，教育的影響是長期的，教師培訓(xùn)同樣也不例外。尼克（C. Nichol）等學(xué)者研究了科學(xué)教師參加培訓(xùn)對于學(xué)生科學(xué)成績的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一年前參加培訓(xùn)教師所教的學(xué)生成績顯著優(yōu)于剛剛完成該項目的教師所教學(xué)生。這表明，教師需要時間來實施新的教學(xué)策略[9]。因此，我們要了解教師培訓(xùn)項目的效果，也需要開展對培訓(xùn)項目的追蹤性評價。

當(dāng)前，我國對于教師培訓(xùn)項目的質(zhì)量評價主要集中在參訓(xùn)教師的滿意度調(diào)查、教師的態(tài)度變化等方面，需要有更多基于實證的方法來研究教師培訓(xùn)的效果，特別是教師的改變對于學(xué)生的影響，建立從教師培訓(xùn)到教師的知識、觀念和行為改變，再到學(xué)生成績提高的證據(jù)鏈條。同時，也需要更多的實證研究探索影響教師培訓(xùn)效果的因素，揭示在職教師從學(xué)習(xí)到實踐轉(zhuǎn)化的機制，為有效的教師培訓(xùn)提供理論依據(jù)。

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（編輯 顏 燕 和樹美）

International Science Teacher PD Programs：

Content，Models，and Insights

Sun Huifang1 Li Xiuju2

（Beijing Institue of Education，Beijing 100044）1

（China Research Institue for Science Popularization，Beijing 100081）2

Abstract：Strengthening the training of science teachers is a higher requirement for science education put forward by the Party and the state in the new era，and it is also an inevitable choice to promote the high-quality development of science education. An analysis of 56 SSCI articles reporting on in-service science teacher professional development programs reveals that the content of international science teacher professional development focuses on themes such as integrative and cutting-edge science content knowledge，science inquiry including multiple models and variations，diverse perspectives on pedagogical content knowledge，and enhancing science teaching with information technology. Six typical professional development modes have been distilled from the analysis：experience-practice-reflection，demonstration-imitation，embedded learning based on course materials，individualized guidance through lesson study，real participation in scientific practice，and co-teaching. Based on the findings of existing research，this study offers insights for in-service science teacher training in China： integrating science content knowledge and pedagogical content knowledge，paying attention to the practical application of science teachers，and conducting follow-up evaluations of training programs.

Keywords：science teachers；science content knowledge；science inquiry；pedagogical content knowledge；professional development model；professional development effect

CLC Numbers：G53/57 Document Code：A DOI：10.19293/j.cnki.1673-8357.2024.03.007

收稿日期：2024-05-25

基金項目：北京市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度青年專項課題“家校社協(xié)同視域下中小學(xué)災(zāi)害教育系統(tǒng)化實施的模式構(gòu)建研究”（ CDCA21103）。

作者簡介：孫慧芳，北京教育學(xué)院講師，研究方向：科學(xué)教育、科學(xué)教師培訓(xùn)，E-mail：1140030853@qq.com。李秀菊為通訊作者，E-mail：littleju@126.com。