加拿大高校培养STEM教师的经验与启示——以英属哥伦比亚大学为例

袁智强，Marina Milner-Bolotin，David Anderson

加拿大高校培养STEM教师的经验与启示——以英属哥伦比亚大学为例

袁智强1，Marina Milner-Bolotin2，David Anderson2

（1．湖南师范大学 数学与统计学院，湖南 长沙 410081；2．加拿大英属哥伦比亚大学 教育学院，加拿大 温哥华 V6T 1Z4）

采用深度访谈和内容分析等方法研究英属哥伦比亚大学STEM学者的教育理念以及该校在STEM教师的学科培养、教师准备和继续教育等方面的举措．发现该校有一些致力于培养创新型STEM教师的特色项目、课程或活动，构建了协同培养STEM教师的教育生态．启示：（1）开展整合性STEM教师教育，培养创新型STEM教育师资；（2）整合校内外STEM教育资源，构建协作型STEM教育生态；（3）打造在线STEM教育金课，提升职前职后STEM教师能力．

加拿大；STEM教育；STEM教师；跨学科；在线教育硕士项目

1 问题提出

当前，世界各国对于STEM（Science，Technology，Engineering，Mathematics）教育越来越重视，纷纷推出国家层面的战略规划或面向全国的行动计划．作为STEM教育发源地的美国，最近几十年来一直在大力推行STEM教育，并将其上升到国家战略层面．2013年5月，美国政府发布了《联邦政府STEM教育五年战略规划（2013—2018年）》，旨在加强美国STEM领域后备人才的培养和储备，继续保持美国在未来国际竞争中的优先地位[1]．2018年12月，美国政府再次发布了STEM教育五年（2019—2023年）战略规划——《制定成功路线：美国STEM教育战略》（又称“北极星计划”），旨在实现“所有美国人都将终生接受高质量的STEM教育，美国将成为STEM文化、创新和就业领域的全球领导者”的愿景[2]．加拿大的“Let’s Talk Science”机构于2017年发布了“加拿大2067”计划，制定了加拿大未来50年的STEM教育行动计划，旨在实现“学生毕业后可以从事不同的职业，有能力成为积极主动、见多识广的公民，并具备应对日益复杂和竞争激烈的世界所需的各种技能”的愿景[3]．中国教育科学研究院于2018年5月正式启动了“中国STEM教育2029创新行动计划”，其战略目标是：以服务国家创新驱动发展战略为宗旨，整合社会资源，建立一个由政府部门、科研机构、高新企业、社区和学校相融合的中国STEM教育生态系统，打造若干理念先进、特色鲜明、质量领先的STEM教育示范基地，培养一批国家发展急需的创新人才[4]．开展STEM教育需要大量从事科学、技术、工程、数学及相关学科的教育工作，并进行跨学科整合教学的专业人员[5]．然而，世界范围内具有跨学科综合教学能力的STEM教师仍极其稀缺，成为影响STEM教育发展最紧迫的问题[6-7]．中国目前大多数中小学教师都是单科培养产生，自身缺乏跨学科学习的经历，更没有STEM教学经验，打破学科边界进行跨学科的综合教育对教师们来说是很大的挑战[8]．STEM教师的培养和培训成为中国STEM教育战略中一个亟待关注的问题．

英属哥伦比亚大学（University of British Columbia，简称UBC）位于加拿大不列颠哥伦比亚省（British Columbia，简称BC省）的温哥华市，是一所世界一流大学．它在2020年的USNEWS、泰晤士报和QS世界大学综合排名中分别名列第30位、第34位和第51位．UBC的教育学科实力雄厚，在2020年QS世界大学教育学专业排名中名列第9位．UBC在STEM教育领域尤其有特色，专门设立了大卫·罗比泰尔（David F Robitaille）STEM国际教育中心．该校是STEM国际教育大会（International STEM in Education Conference）的3个发起单位之一．这个系列会议曾先后于2010年和2018年在澳大利亚昆士兰科技大学举办，2012年和2016年在北京师范大学举办，2014年在UBC举办．2019年开始，澳大利亚悉尼大学、加拿大卡尔加里大学以及中国的西南大学、东北师范大学和上海师范大学等也成为这个STEM教育共同体中的一员．2021年STEM国际教育大会（https://stem2021.ubc.ca）将再次在UBC举办，大卫·安德森（David Anderson）和玛丽娜·米尔纳—博洛廷（Marina Milner-Bolotin）教授共同担任大会组委会主席．大卫·安德森教授是UBC教育学院课程与教学系博物馆教育硕士学位点负责人，主要关注科学教育以及科技馆、博物馆、水族馆等非正式学习环境下的STEM教育．其研究足迹遍布全球，尤其是中国、马来西亚、泰国、印度和日本等亚洲国家[9]．玛丽娜·米尔纳—博洛廷教授是UBC教育学院课程与教学系副主任，主要关注物理教育和数学教育，尤其关注如何运用技术促进数学与科学等STEM学科的教学[10]．

2019年9月4日—12月1日，中国教育部教师工作司在国家留学基金委员会等单位的支持下，组织了首批教师教育师资出国访学研修班学员共34人赴UBC进行为期3个月的访学研修．作为研修班学员之一，研究者在UBC访学期间查阅了大量学术论文和专著、政策文件及网站资源，广泛听取了UBC的教授以及加拿大BC省中小学名师和名校长的讲座，观摩了UBC的STEM课堂教学及各类课外STEM教育活动，实地考察了温哥华地区的一所小学和两所中学．特别是，他围绕UBC如何培养和培训STEM教师等问题对安德森和米尔纳—博洛廷进行了两次集体深度访谈．此外，还听了米尔纳—博洛廷的两次讲座、三次物理教学法课并单独进行了另外一次深度访谈．这一段沉浸式的研修经历有助于挖掘UBC培养STEM教师的经验并为中国的高校培养STEM教师提供借鉴和启示．

2 STEM学者的教育理念

2.1 STEM教育的内涵与外延

在UBC的STEM学者安德森看来，STEM教育是一种教育理念，教师使用科学、技术、工程和数学等领域的资源来帮助学生回归到人类探究现实世界的实际方式，从而帮助他们了解世界、获取知识并创建事物的意义．STEM教育的含义与境脉有很大的关系，它在不同的国家会有所不同（2019/11/05，深度访谈）．例如，对于美国而言，STEM教育的意义在于“不会被其它国家超越”，从而确保其在全球竞争中的领导地位．而“加拿大2067”计划描绘的STEM教育愿景是学生毕业后可以从事不同的职业，有能力成为积极主动、见多识广的公民，并具备应对日益复杂和竞争激烈的世界所需的各种技能[3]．

UBC的STEM学者米尔纳—博洛廷认为，对于不同的学段而言，STEM教育也有不同的含义．加拿大的小学教师大部分都是全科教师，除了音乐和体育以外，他们要教几乎所有的科目．在小学阶段，STEM教育是指教师带领学生一起进行STEM领域的项目式学习或者做其它需要整合多个学科知识和技能的活动．因此，如果只是让学生去背诵九九乘法表，这不能称之为STEM教育．但如果是带领学生做一个与环境有关的项目（例如探究河水的干净程度），就需要用到很多不同学科的知识，这样的活动属于STEM教育．中学教师往往是分学科培养的，他可能获得的是数学、物理等方向的学位．因此，在中学阶段，STEM教育是指STEM学科教师与其它相关学科的教师一起协作，应用STEM领域的有关知识共同帮助学生解决真实的问题．对于中学STEM学科教师来说，团队协作能力非常重要．大学阶段的STEM教育有很大的不同．例如，在中学阶段几乎没有什么工程教育，但是在大学阶段却有很多工程专业．由于大学教师往往在某个领域研究很深入，但是对其它领域则了解不多．因此，大学阶段的STEM教育仍然是指把STEM领域的专家集中在一起帮助学生来解决现实生活中的问题（2019/11/05，深度访谈）．

2.2 STEM教师的素质与能力

在UBC的STEM学者米尔纳—博洛廷和安德森看来，STEM教师首先应该具有开放的心态、愿意进入自己不太熟悉的领域．因为很多人都只是某一个或两个领域的学科教师，而开展STEM教育需要用到多个学科的知识和技能，因此STEM教师要不断学习新的知识．例如，加拿大BC省的有些小学教师非常害怕科学和数学，他们不愿意深入了解这些领域，这样会影响他们开展STEM教育．加拿大BC省的初中科学教材跨学科STEM整合特征明显[11]，其初中科学教师不仅需要掌握物理、化学、生物、地理等多个学科的内容，而且需要具备跨学科教学能力．然而，他们在大学阶段可能主要学习的是某一个STEM学科．如果没有开放的心态并主动学习其它学科的知识，教师可能无法应对初中科学的教学．其次，STEM教师必须承认自己还有很多东西不会，自己可能会犯错．因为STEM教育涉及的学科知识广泛，而STEM教师在职前培养阶段可能只是聚焦于某一个或两个学科，必然有一些学科的内容不太熟悉．例如，不少物理教师对于生物学科知识了解甚少，因而非常害怕教与生物有关的内容．第三，STEM教师必须具备团队协作能力，能够与其他人一起工作．STEM教师不能仅仅告知学生该如何协作，还要示范给他们看．此外，STEM教师还应该具有好奇心．因为这是一个错综复杂、交叉融合的世界，需要人们保持对未知领域的探索热情（2019/11/05，深度访谈）．

3 STEM教师的学科培养

与中国直接在大学本科阶段设立师范专业培养教师的做法不同，加拿大高校培养教师通常分两步走：先在相关专业院系进行“学科培养”，然后再进入教育学院进行“教师准备”．UBC的STEM教师职前培养主要采用“4+1”模式：先在理学院等专业院系学习4年，获得理学学士学位．如果想成为一名教师，需要再进入教育学院的教师教育专业学习1年，获得教育学学士学位．例如，根据UBC的规定，如果一个学生想成为一名专门的数学教师，他首先要在理学院的数学相关专业至少修满120个学分，其中30个学分为高年级（大三和大四）数学课程的学分，然后再到教育学院教师教育专业修满60个学分，才能申请教师资格证（详见：https://teach.educ.ubc.ca）．

UBC理学院的本科专业和课程建设很有特色，除了能确保学生具有扎实的学科基础以外，还给学生提供了大量跨学科学习的机会．例如，UBC理学院为常规的数学专业学生提供的高年级数学课程至少有25门，包括概率论导论、应用线性代数、欧氏几何、数论导论、线性规划导论等5门推荐选修课程以及复变函数导论、随机过程导论、几何选讲、抽象线性代数、数论选讲、初等微分方程（II）、微积分（IV）、代数编码与密码、非线性动力系统与混沌应用、科学中的数学建模、生物数学导论、应用偏微分方程、数学演示、离散优化数学建模、图与网络优化、数学研究与写作、自然科学和社会科学中的数学建模、数学史选讲、数学指导学习、生物数学项目等20门任意选修课程（详见：http://www.math.ubc.ca）．UBC理学院为了促进学生开展数学跨学科学习，不仅提供常规的数学专业及培养拔尖创新人才的荣誉数学专业，而且设计了数学和其它学科的联合专业，涉及数学与物理、数学与化学、数学与计算机科学、数学与统计、数学与经济、数学与音乐、数学与教育等多个交叉学科领域[12]．

UBC理学院除了开设数学、物理学、化学、生物学、地理科学、统计学、计算机科学等常见的本科STEM专业以外，还开设了多个跨学科的专业，总数达到几十种（详见：https://science.ubc.ca）．其中，综合理科（integrated sciences）专业特别强调跨学科STEM学习．除了要求学生同时选择两个或3个STEM学科进行分科式STEM学习以外，还特别规定学生至少要学习7个学分的跨学科STEM课程，这些课程由不同专业院系的教师联合教学，强调不同STEM学科主题之间的融合．其中，1个学分的“跨学科研讨课”是所有学生的必修课．可供学生选择的其它跨学科STEM课程包括整合了数学、物理和生物等学科内容的“事物的大小”，整合了数学、物理、化学和生物等学科内容的“对称”等10多门课程（详见：https://intsci.ubc.ca）．此外，UBC理学院很重视通过跨学科项目促进低年级学生的学习．学生在大一阶段除了可以采用常规的自由选课模式以外，还可以选择固定编班的“科学一体化”（Science One, https:// scienceone.ubc.ca）项目或“协调科学”（Coordinated Science, https://csp.science.ubc.ca）项目，两者特别强调跨学科学习．

4 STEM教师的职前准备

进入教师职前准备阶段以后，STEM教师培养的重心从学科内容转移到教学法．UBC的中学教师教育项目主要培养8～12年级的教师，为期11个月．冬季第1学期为9～12月，第2学期为1～4月．夏季第1学期为5～6月，第2学期为7～8月．一年之中大约有1个月的假期．学生在每年的9月正式入学、次年8月结束所有课程．与STEM相关的学科方向包括数学、物理、化学、生物、地理和计算机等．由于加拿大的中小学课程中并没有单独的工程课程，因此UBC没有直接设立工程领域的中小学教师教育项目．但是与工程教育有关的一些元素（例如，工程思维和设计思维）已经渗透在科学教师教育课程中．中学职前教师可以选择其中的一个或两个学科作为自己的主要学习科目．在60个学分的教师教育课程中，学科课程与教学（3学分）、探究研讨课（9学分）以及教育实践（15学分）占了将近一半的学分．其中，学科课程与教学在冬季第1学期开设，探究研讨课和教育实践贯穿整个培养过程．实践环节包括每周1天的听课观摩（冬季第1学期，10次左右）、2周的教育见习、10周的教育实习以及3周的社会实践经历（详见：https://teach.educ.ubc.ca）．

4.1 培养STEM教师的特色课程

STEM学科课程与教学系列课程是充分体现UBC学者的STEM教育理念的特色课程．这些课程涉及中学阶段的数学、物理、化学、生物、地理、信息技术和通用技术等领域．例如，“中学物理课程与教学”有效运用学科教育技术为职前教师创设探究学习环境，使他们有机会体验各种创新活动、参与各种社区活动，特别注重搭建研究与实践之间的桥梁[13]．根据任课教师米尔纳—博洛廷教授的介绍（2019/10/01）以及该门课程的教学大纲，职前教师在学习过程中要积极参与课堂活动、认真撰写物理教案、高效完成实验设计、倾情表演物理话剧．以下基于探究的教学与学习理念始终贯穿其中：（1）当一个人处于既是教师又是学生时，最容易学会教学与学习，途径是体验、探究和行动；（2）通过与他人探究、写作和讨论自己的信念，可以促进个人理解和专业发展；（3）通过倾听自我、同事和学生的意见，思考、探究和践行别人已经说过的话能改进教学实践；（4）当学生在自己的学习过程中成为了主动并且有思想的参与者时，学科教学的质量会得到提升．教师的作用是促进和引导探究、学习和教学经历；（5）提升学习者的元认知能力，从而使之成为独立的终身学习者，他们会注意、控制和探究自己的学习过程．课堂即时反馈系统、数学与科学教学软件、实时数据收集与分析系统、计算机虚拟仿真实验平台等现代教育技术被广泛应用于职前教师的各类探究活动．又如，“中学生物课程与教学”的特色是倡导学习生命、尊重生命、庆祝生命，在创设一个协作学习的生物教学与学习环境的同时，特别关注场域学习（place-based learning）、变异理论（variation theory）以及教育神经科学等理论的学习和应用．其中，场域学习是一种以学生为中心的教学方法．在教学过程中，教师带领学生来到公园、博物馆或户外场地等非传统课堂环境中，并使用这种经历作为课堂教学的基础．这种教学方式在UBC的STEM学科教育中得到广泛应用．而“中学数学课程与教学”则不断渗透融入艺术的STEM教育理念，特别强调数学与科学、技术、艺术等学科的跨学科教学．

STEM学科课程与教学系列课程为职前教师参与各种课外STEM教育活动提供了直接的指导和支持．自2010年以来，UBC几乎每年都举办数学与科学家庭开放日，组织者主要是STEM学科课程与教学主讲教师及职前教师．例如，2019年10月19日，600多名公众，近150名志愿者参与了UBC第9届数学与科学家庭开放日．数学、物理、化学、生物等STEM学科教育实验室全部对外开放，涉及到的STEM项目近百项．这样的活动既帮助职前教师获得了积极的STEM教学与学习态度、积累了开展课外STEM教育活动的经验，也加强了大中小学、社区和家庭的联系．此外，活动中积累下来的STEM教育项目演示视频已经形成了一个面向公众免费开放的STEM教育视频资源库[14]．

4.2 培养STEM教师的协同机制

4.2.1 学院内部协同

根据UBC教育学院主管教师教育的副院长玛丽安娜·麦克塔维什（Marianne McTavish）教授的介绍（2019/09/10），UBC教育学院的各个教学团队之间建立了很好的协同合作关系，共同为包括STEM各学科教育在内的教师教育项目的建设出谋划策．课程与教学团队以及语言与文学教育团队共同负责解决的问题是：教师如何以及为何设计、教学和评价各学科的学习？语言与文学教育团队还需要负责解决的问题是：语言在学习中的作用是什么？教师如何支持英语语言学习者？教育心理与特殊教育团队负责解决的问题是：学生如何发展和学习？教师如何满足不同学生的不同需求？教师如何建立具有安全性和支持性的课堂学习环境？教育学原理团队负责解决的问题是：学校教学中的伦理与政治方面的议题是什么？如何确保教学中的社会公正？教育实践团队负责解决的问题是：教师如何探究他们的教学实践和情境？为什么？教师如何在中小学和社区情境中学会教学？教师如何在实践中融合原住民的观点和教育？教师如何帮助原住民学生获得成功？通过对上述问题的深入研讨并且将有关结果融入各门课程的教学大纲和教学实践，UBC的教师教育项目取得了很好的社会反响．每年招收的学生总人数约800人．虽然BC省共有9所大学开设教师教育项目，但是全省约45%的小学教师和50%的中学教师毕业于UBC的教师教育项目．加拿大第23和24任总理贾斯廷·特鲁多（Justin Trudeau）也曾通过UBC的教师教育项目获得教育学学士学位．

4.2.2 院系之间协同

为了解决一些紧缺学科（例如，数学和物理）的师资培养问题，也为那些早就立志成为教师的大学生节约时间和资金，UBC教育学院联合有关学院设立了多个双学位项目．例如，与理学院联合设立了数学教育、物理教育双学位项目，与林学院联合设立了生物教育双学位项目，学生毕业后可以同时获得理学学士和教育学学士学位．以数学与教育的双学位项目为例，常规的“学科培养”+“教师准备”项目要求学生至少修满180学分，由于把一些数学的选修课程替换成了教育类必修课程，双学位项目只需修满168学分．相比于把“学科培养”和“教师准备”两个阶段截然分开的做法，选择双学位项目的学生从第二年开始参与教育见习和研讨活动，在第四年的时候可以完成大约50%的教师教育课程学分，在第五年的时候提前3个月结束课程．这意味着可以比其他职前教师更早申请教师资格证，从而在就业的时候取得先机．为了促进两个学院之间的协同合作，每个学院均安排了专人具体负责双学位项目有关事宜（详见：https://teach. educ.ubc.ca/bachelor-of-education-program/dual-degree）．

4.2.3 校内校外协同

根据UBC教育学院院长布莱·弗兰克（Blye Frank）教授等人的介绍（2019/09/09），UBC教育学院的综合实力在加拿大排名第二，具有良好的社会声誉．学院与加拿大BC省教育厅及各个学区等政府部门，BC省教师工会、加拿大以及BC省教育学院院长协会等行业协会，BC省中小学校以及当地的博物馆、科技馆、水族馆等非正式学习场所之间建立了良好的协同合作关系，为学生的教育见习、教育实习和社会实践搭建了良好的平台．约250所中小学校及1 100名指导教师为UBC职前教师的教育实践提供支持．甚至还有部分具备教育硕士学位的优秀中小学在职教师被借调到UBC教育学院工作，成为教育实践中的大学指导教师．此外，还有大量的合作伙伴为UBC职前教师的社会实践经历提供支持．特别值得一提的是，博物馆、科技馆、水族馆等非正式学习场所为STEM教师的培养提供了很好的平台．安德森认为，科技场馆可以促进参观者之间的互动交流，帮助参观者与日常生活建立联系，并通过这种体验的方式，让人们学习很多和科学有关的概念、规则、定理等．此外，从“整合”的观点来讲，以科技场馆为代表的非正式教育能够促进STEM教育中各个学科之间的融合[9]．安德森等人的研究表明，在水族馆经历3周的社会实践活动以后，中学职前生物教师对于教与学的观念发生了深刻改变，对于教学的自信心得到了明显增长，对于在非正式学习情境中开展科学教育也信心十足[15]．

5 STEM教师的继续教育

加拿大的国土面积位居世界第二，但人口不到四千万，是一个人口分布稀疏的国家，对远程教育的需求强烈，因而成了全球第一个开设完全在线学分课程的国家[16]，也是全球最早开设慕课的国家[17]．UBC于上世纪90年代中期开始提供完全在线学分课程，于2002年正式设立了北美第一个教育技术领域的在线教育硕士项目MET（Master of Educational Technology，https://met.ubc.ca/）．该项目取得了很大的成功，已经在中小学在职教师中培养了数千名对教育技术感兴趣的硕士研究生．然而，在专门从事STEM教育的UBC学者米尔纳—博洛廷看来，MET项目也有一些不足．例如，任何对教育技术感兴趣的教师都可以申请这个在线教育硕士项目，导致学员之间缺乏共同的学科内容基础，交流的时候缺乏共同语言．针对这种情况，UBC教育学院于2018年和2019年分别开设了主要面向中小学科学（物理、化学、生物、地理）教师和数学教师的科学教育、数学教育在线教育硕士项目，并于2020年开设主要面向中小学信息技术和通用技术教师的教育媒体与技术研究（Media and Technology Studies Education）在线教育硕士项目．这些STEM在线教育硕士项目为中小学STEM教师，尤其是处于农村地区和偏远地区的STEM教师提供了很好的专业发展机会（2019/11/26，深度访谈）．

STEM在线教育硕士项目由10门课程组成，共30个学分，通常需要两年半时间完成．其中，教育研究方法、课程议题与理论导引以及毕业论文是公共必修课程．“运用技术教数学与科学”是数学与科学教育硕士项目的公共必修课程．数学教育方向的其它必修课程包括：数学教育概览、数学教育当代议题、早期数学教育、教育行动研究．科学教育方向的其它必修课程包括：科学中的教与学研究、科学教与学中的议题、环境教育中的理论与研究、非正式情境中的科学学习．教育媒体与技术研究方向的其它必修课程包括：学习设计基础、跨课程媒体研究、教育媒体与技术发展史、视频民族志、信息化教育中数字媒体的使用伦理、信息化教学研讨课．此外，所有STEM在线教育硕士项目都允许学生自由选修两门相关领域的课程（详见：https://pdce.educ. ubc.ca/graduate-programs）．

除了采用完全在线学习的方式以外，这些STEM在线教育硕士项目的入学要求、课程内容、考核标准、师资力量等与相应的线下项目几乎完全相同，确保了在线教育硕士学位的含金量．例如，“运用技术教数学与科学”是一门典型的STEM学科教育技术课程，其课程特色是：以融合为导向，以问题为纽带，以探究为核心，以作品为中心，以协作为形式．在学习过程中，学生需要完成两个教育技术辩论视频和一个学生主导演讲视频，撰写一篇教育技术探索论文，设计一个教育技术应用项目，并且积极参与课堂讨论[10]．该课程的教学大纲对每一个教学环节都明确规定了具体的任务要求和详尽的评分细则，从而确保了这门在线课程的质量．例如，对于教育技术应用项目，要求有一定的实用性，能做到学以致用，有基本原理分析，有实践课程设计，有合理评价方法，能做到同伴互助．具备如下特征的教育技术应用项目可以评定为优秀等级：（1）内容与数学或科学相关，正确使用了数学或科学语言，在活动中包含令人感兴趣的思想，演讲水平高，项目报告中使用了相关参考文献；（2）能够一步一步地使用某种学习理论来说明技术在提高学生学习方面的潜力；（3）成功地将项目应用于教学实践并且收集了相关的证据来说明技术的有效性；（4）帮助新手一步一步地学习新技术；（5）项目的结构经过了深思熟虑并且方便教师使用．

6 结论与启示

以UBC为代表的加拿大高校主要采用“学科培养”+“教师准备”+“继续教育”的方式培养和培训STEM教师，其经验包括但不限于：（1）在“学科培养”阶段，一方面通过强化对学科内容的要求确保STEM领域的学生具备扎实的学科知识，另一方面通过开设跨学科STEM专业、推出跨学科STEM项目，打造跨学科STEM课程等举措培养学生的跨学科学习能力；（2）在“教师准备”阶段，通过开设STEM教师教育特色课程，组织课外STEM教育特色活动，构建学院内部、院系之间、校内校外协同培养STEM教师的教育生态等举措，培养职前STEM教师的教学能力；（3）在“继续教育”阶段，为STEM教师开设科学教育、数学教育、教育媒体与技术研究等STEM在线教育硕士项目，促进STEM教师的专业发展．

加拿大高校培养STEM教师的经验给中国高校培养STEM教师带来许多借鉴与启示．中国高校目前普遍采用分科式STEM教师培养模式，“学科培养”和“教师准备”融为一体，通常在大学本科四年期间完成．本科学生从大三开始可以考教师资格证．由于学科专业课程和教师教育课程混合安排，总是存在“学术性”和“师范性”之争，其结果往往是学术性不够，师范性也不足，从而影响STEM教师培养质量．此外，学生通过高考进入STEM教师教育专业以后，较少有机会根据个人的实际情况进行第二次专业选择，从而造成一些并不适合从事STEM教育工作的学生“被迫”学习该专业．加拿大高校的经验表明，“学科培养”和“教师准备”分阶段实施，让那些从教意愿十分强烈并且教学基本功比较好的学生在完成“学科培养”阶段的任务以后再进入“教师准备”阶段，或许能够更好地提高STEM教师的培养质量．此外，从培养整合性STEM教师的角度出发，还可以得到以下启示．

6.1 开展整合性STEM教师教育课程

STEM教育已经快速成长为一个国际化领域[18-19]，受到国内外包括数学教育研究者在内的学科教育研究者的广泛关注[20]．STEM教育包括分科式STEM教育和整合性STEM教育．分科式STEM教育是传统的STEM独立学科的学习，而整合性STEM教育包括跨学科STEM教育和超学科STEM教育[21]．为了建设创新型国家和世界科技强国，中国在继续重视分科式STEM教育的同时，应大力加强整合性STEM教育．这对STEM教师教育提出了新的要求．建设整合性STEM教师教育课程、开设整合性STEM教师教育专业是培养创新型STEM教育师资的重要举措．整合性STEM教师教育课程的建设可以在原有的学科教师教育课程中融入其它学科的元素．例如，在数学教师教育课程中融入物理、化学、生物、地理、信息技术甚至音乐、美术、体育等学科的元素，主要培养数学教师的跨学科教学能力．也可以面向多个STEM教师教育专业的学生开课，采用基于项目、团队协作的方式解决现实世界中涉及到多个STEM学科知识的真实问题．在此过程中让学生掌握基于问题的学习、基于探究的学习、基于设计的学习、基于协作的学习等教学技能．开设整合性STEM教师教育专业是改革力度更大的举措．可以允许学生在主修某个STEM专业的同时，再辅修与之相关的一到两个专业．在适当减少主修专业课程的同时，添加辅修专业的必修课程，并加入一些整合性STEM教师教育课程．例如，可以设立数理教师教育专业，在确保教师教育课程开足的前提下，允许学生主修数学辅修物理、或者主修物理辅修数学．该专业的学科专业必修课程至少应包括数学分析、高等代数、空间解析几何、概率论与数理统计、力学、热学、电磁学、光学、原子物理学等．数理教育技术、数理课程与教学论等跨学科教师教育课程也应该进入培养方案．学生可以选择申请数学或物理中的一个或两个教师资格证，毕业以后可以担任数学或物理教师，并具备开展整合性STEM教育的能力．

6.2 构建协作型STEM教育生态

中国大多数高校的STEM教师教育专业都分布在不同的院系．例如，数学教师教育专业——数学与应用数学（师范）专业由数学系负责，物理教师教育专业——物理学（师范）专业由物理系负责，而这两个系通常不在同一个学院．这导致两者之间的资源共享和团队协作存在一定的困难．因此，很有必要建立STEM教育中心负责整合高校内部的各种STEM教育资源、协同开展各类STEM教育活动．由于STEM教育涉及知识面广、知识更新速度快、需要特定资源和设备支撑、实践性和综合性强，特别需要社会力量的参与和支持[22]．其中，充分发挥博物馆和科技馆等非正式学习场所的作用尤其重要．如果STEM职前教师有机会接受这些非正式教育，他们的教学观念会发生变化，从而对正式学习环境下的STEM教育产生影响．近年来，中国学者已经开始关注博物馆和科技馆等非正式学习场所的学习设计和成效评估[23]．然而，存在于不同系统之间根深蒂固的文化以及种种现实的因素，阻碍了学校和这些非正式学习场所之间的深入合作[24]．因此，高校应与政府、中小学校、科研机构、企业以及场馆机构等形成联动机制，构建协作型STEM教育生态．

6.3 打造在线STEM教育金课

中国高校正在努力打造五大“金课”：线下金课、线上金课、线上线下混合式金课、虚拟仿真金课和社会实践金课．高阶性、创新性和挑战度是它们的共同特征[25]．打造在线STEM教育“金课”是提升职前职后STEM教师能力的重要举措．一方面，在线STEM教育“金课”的建设应符合优秀在线课程的一般原则，比如遵循技术—多样性（tec-variety）框架，也就是具有如下特征：氛围好（tone）、鼓励性（encouragement）、好奇心（curiosity）、多样性（variety）、自主性（autonomy）、相关性（relevance）、交互性（interactivity）、参与性（engagement）、紧张感（tension）和获得感（yielding products）[26]；另一方面，在线STEM教育“金课”的建设应符合整合性STEM教育的5个关键特征：STEM多学科融合，基于问题的学习，基于探究的学习，基于设计的学习，基于协作的学习[27]．特别是，在线STEM教育“金课”的建设必须把教学法放在首位，中心是教学法而不是技术[28]．例如，建设一门在线STEM学科教育技术课程，技术知识固然重要，但不应该是该课程的全部，还要重点关注整合技术的学科教学知识[10，29]的掌握和运用．在线STEM教育“金课”的建设不仅有助于职前STEM教师更好地进行线上线下混合式学习，更有助于在职STEM教师随时随地进行在线学习，从而实现职前职后STEM教师能力的提升．

[1] 罗晖，李朝晖．美国实施科学、技术、工程和数学教育战略提升国家竞争力[J]．科普研究，2014，9（5）：32-40．

[2] 陈鹏，田阳，刘文龙．北极星计划：以STEM教育为核心的全球创新人才培养——《制定成功路线：美国STEM教育战略》（2019—2023）解析[J]．远程教育杂志，2019（2）：3-14．

[3] 顾佳磊．加拿大2067计划——展望50年后的STEM教育[J]．上海教育，2018（9）：26-31．

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Lessons Learned from Educating STEM Teachers in Canadian Universities——The Case of the University of British Columbia

YUAN Zhi-qiang1, Marina Milner-Bolotin2, David Anderson2

(1. School of Mathematics and Statistics, Hunan Normal University, Hunan Changsha 410081, China;2. Faculty of Education, University of British Columbia, Vancouver, BC, V6T 1Z4, Canada)

In order to understand how other countries educate STEM teachers, scholars from a Canadian university were interviewed about their educational philosophy and approaches to STEM teacher education. The in-depth interviews and content analysis were used to provide a deeper understanding of the educational philosophy of STEM scholars at the University of British Columbia (UBC) and their initiatives in subject content knowledge preparation, teacher preparation and continuing education, and professional development of STEM teachers. Understanding these philosophies of STEM education might serve as a useful reference and provide insights for Chinese universities who similarly seek to advance STEM education. The research findings show that UBC has some innovative featured programs, courses, and unique activities in different aspects of educating STEM teachers. A collaborative educational ecology was created to educate STEM teachers wherein teacher educators work together to build a successful program. Research implications include: (1) carrying out integrated STEM teacher education to educate innovative STEM teachers; (2) integrating resources for STEM education inside and outside of a university to create a collaborative educational ecology; and (3) building an on-line “golden course” in STEM education to improve preservice and in-service STEM teachers’ competencies.

Canada; STEM education; STEM teacher; interdisciplinary; online Master of Education program

G655

A

1004–9894（2021）03–0096–07

袁智强，Marina Milner-Bolotin，David Anderson．加拿大高校培养STEM教师的经验与启示——以英属哥伦比亚大学为例[J]．数学教育学报，2021，30（3）：96-102．

2021–04–09

教育部人文社会科学研究青年基金项目——创新型STEM教师培养的探索性研究（18YJC880115）

袁智强（1978—），男，湖南宁乡人，副教授，博士，主要从事数学教师教育、数学教育技术、STEM教育研究．

[责任编校：陈隽、陈汉君]