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區(qū)域STEM教師專業(yè)發(fā)展的問題與對策

2020-07-29 08:57逯行趙松松
關(guān)鍵詞:問題與建議教師教育STEM教育

逯行 趙松松

摘要:近年來,STEM教育在國內(nèi)的理論研究與實踐探索逐步由淺入深,對專業(yè)STEM教師的需求從“量”和“質(zhì)”上都達到了前所未有的高度。文章以區(qū)域STEM教育發(fā)展對相關(guān)教師專業(yè)發(fā)展與教師培養(yǎng)的要求作為切入點,通過對所選地區(qū)已開展STEM教育的學校教師、管理者進行觀察、訪談,收集真實的一手資料,梳理出STEM教育教師在專業(yè)發(fā)展中面臨的困難與挑戰(zhàn)。同時針對性地提出了促進STEM教師專業(yè)發(fā)展的意見與建議,為在職教師繼續(xù)教育部門、培養(yǎng)STEM教師的教師教育體系設(shè)計者、STEM教育資源供給者以及STEM教育評價標準的制定者提供改革的參考依據(jù)與指引方向。

關(guān)鍵詞:STEM教育;教師專業(yè)發(fā)展;教師教育;問題與建議

中圖分類號:G451.2 ? ? ? 文獻標志碼:A ? ? ? ? ?文章編號:1673-8454(2020)06-0030-06

一、研究背景與問題提出

開展STEM教育的教師面臨的困難與挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在以下方面:①知識結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)分科教學的教師只需要具備所教授學科相關(guān)的知識結(jié)構(gòu),較為單一,學生面對的問題多與該學科知識密切相關(guān),問題解決過程相對簡單;而STEM教師需具備多學科的綜合性知識,學生面對的多是來源于工程或科學中的問題,種類繁多復雜,解決過程也需要多種知識綜合運用,知識結(jié)構(gòu)的欠缺導致很多教師對STEM教育望而卻步[1]。②教學方式。STEM課程多是以小組合作學習的方式完成,這就需要教師全方位了解學生,包括學生的知識基礎(chǔ)、能力水平、氣質(zhì)品性等特征,以便合理分組;STEM課程需要貼近學生生活經(jīng)驗的項目或問題作為驅(qū)動,如何在錯綜復雜的科學問題中挖掘?qū)W生有意義的研究專題,需要花費教師大量的時間與精力[2]。③評價方式。應(yīng)試教育下的評價方式比較單一,考試成績是評價學習結(jié)果的重要標準,而STEM教育更注重學習過程和體驗,注重知識的生成性和創(chuàng)造性,如何有效地評價學習成果也是目前STEM教師面臨的棘手難題[3]。

國外對STEM教育教師培養(yǎng)已經(jīng)進行了大量探索。美國自1986年發(fā)表《本科的科學、數(shù)學和工程教育》報告以來,一直非常重視STEM人才的培養(yǎng),積極實施STEM教育改革[4],但也存在著STEM教師短缺的困境,為此美國政府通過多項有效措施推進STEM教師培養(yǎng),取得了一些有益經(jīng)驗,如頒布相關(guān)政策、持續(xù)支持STEM教師培養(yǎng)、設(shè)立包含政府財政與社會資本在內(nèi)的資金引導與支持機制等。STEM教育近幾年才在我國被深入探討、廣泛研究,教師培養(yǎng)與繼續(xù)教育支持體系存在許多問題。首先,缺乏多方合力的教師培養(yǎng)體系。單一的教師培養(yǎng)模式不能滿足大量STEM教師培養(yǎng)的需求,必須爭取政府、學校、社會等多方面合力支持[5]。其次,STEM教師的生成機制較弱,教師繼續(xù)教育的后發(fā)力量不足以支撐STEM教育的深入開展。國內(nèi)重點師范院校并無開設(shè)STEM教育教師培養(yǎng)相關(guān)專業(yè),邊緣學科或相關(guān)學科培養(yǎng)出的“類STEM教師”不具備跨學科的素養(yǎng)能力,以分科教學為主流教學形式的背景下很難有優(yōu)秀的STEM教師脫穎而出,高校有必要設(shè)立STEM教育教師培養(yǎng)專業(yè),將其提升到學科研究和發(fā)展的層次,培養(yǎng)專業(yè)的STEM人才,才能為STEM教育規(guī)范發(fā)展提供師資保障[6]。

發(fā)現(xiàn)問題是解決問題的第一步。許多研究者、STEM教育一線教師、相關(guān)教育機構(gòu)和組織已經(jīng)投身到了促進STEM教育教師專業(yè)發(fā)展的研究與實踐中,如通過組建STEM教育團隊,集思廣益,協(xié)同施教,充分發(fā)揮相關(guān)學科教師的專業(yè)優(yōu)勢[7];設(shè)立STEM教育研究機構(gòu),建立“高?!A(chǔ)教育學校合作”的協(xié)作模式,發(fā)揮高校和研究機構(gòu)的理論指導作用[8];研發(fā)教師培訓課程,指導學校教學實踐;遴選并培育一批STEM教育特色校[9],通過對種子學校的重點支持與發(fā)展,實現(xiàn)“以點帶線、以線帶面”的作用,同時在發(fā)展中逐步積累典型的STEM教育案例,輻射到更多區(qū)域?;诖?,本研究主要研究當前公立學校中實施STEM教育的相關(guān)教師專業(yè)發(fā)展中面臨的障礙與挑戰(zhàn)。同時,了解他們的教育理念、教學技能、教學管理能力、學科內(nèi)容知識、學科教學法知識、職業(yè)發(fā)展路徑與期望等,嘗試對如何支持其專業(yè)發(fā)展提出意見和建議,同時對STEM教師教育培養(yǎng)體系提出改革意見。研究從如下幾個問題出發(fā):教師對STEM教育的理解是怎樣的,教師在接受STEM教育相關(guān)課程、教學理念、教學方法等過程中受到哪些方面的影響,STEM教育課程改革對教師專業(yè)發(fā)展提出了哪些要求,教師在推進STEM教育中面臨哪些挑戰(zhàn)以及需要哪些方面的支持與幫助,可以為STEM教育職前教師培養(yǎng)體系與在職教師專業(yè)發(fā)展支持體系的設(shè)計提出哪些合理化建議,等等。

二、研究過程與方法

1.研究設(shè)計

本研究主要經(jīng)歷了文獻研究階段、個案研究階段以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析階段。通過文獻調(diào)研了解已有研究所得結(jié)論、研究進展等,確定研究問題及研究的重點、難點,尋找支持研究的理論基礎(chǔ),結(jié)合實地調(diào)研,了解教師目前開展STEM教學的實際情況,進一步確定研究對象,進入個案研究階段;在個案研究階段,主要完成數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計,確定數(shù)據(jù)分析的編碼類目,完成數(shù)據(jù)分析并建立初步結(jié)論和理論雛形;在研究關(guān)系方面,研究人員在本研究中有觀察者和幫助者兩種身份,其中研究者提供的幫助會被準確記錄和客觀描述,為后期設(shè)計教師專業(yè)發(fā)展支持系統(tǒng)提供參考。

統(tǒng)計表明,在教師專業(yè)發(fā)展研究中,STEM教育具有整合學科屬性,研究者往往采用敘事研究法等質(zhì)性研究方法。[10]本研究選擇訪談法作為主要研究方法,采用無結(jié)構(gòu)型訪談和半結(jié)構(gòu)型訪談對研究對象進行訪談。其中,進入現(xiàn)場初步與教師接觸時,采用無結(jié)構(gòu)訪談,了解教師關(guān)心的問題、思考問題的方式、處理事情的態(tài)度等;隨著研究的深入,采用半結(jié)構(gòu)型訪談。在確定編碼類目階段,主要應(yīng)用共識性質(zhì)性研究方法(Consensual Qualitative Research,簡稱為CQR)。

2.調(diào)研對象

在職位屬性方面,選擇一線教師和教學管理者。在選擇一線教師時,由于當前公立學校內(nèi)除一些學校的校本課程之外,國內(nèi)暫時未將STEM作為一門獨立的課程進行教學,因此,本研究選擇的研究對象是在實際教學中探索實施STEM教育的相關(guān)學科教師,如STEM校本課程教師、信息技術(shù)教師、通用技術(shù)教師、數(shù)學教師、物理教師、小學科學教師等。在發(fā)展階段方面,考慮“新手期”教師和“發(fā)展期”教師。這個階段的教師處于教師成長的“蓬勃發(fā)展”期,已經(jīng)能夠或者正在努力適應(yīng)教學工作,處于“關(guān)注教學”的階段,開始謀求教學能力的提高,專業(yè)發(fā)展方面極具張力和可塑性。

研究采用目的性隨機抽樣的方法,在北京市昌平區(qū)基礎(chǔ)教育校中選擇研究對象,選定6名小學科學教師、10名初中教師、6名高中教師,共計22人,他們來自10所不同的學校,其中6名教育管理人員,16名一線教師。研究對象的基本情況如表1所示。在挑選研究對象時,通過研究者自己觀察、學校領(lǐng)導推薦、教師參與區(qū)級課題研究的積極性等多個方面綜合考察后,本著自愿與合作的原則確定研究對象。

三、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

1.數(shù)據(jù)收集

首先,進入研究對象所在學校,觀察其STEM教學實施情況、學校管理者對STEM教育的支持環(huán)境創(chuàng)設(shè)等,其中,觀察維度是訪談內(nèi)容維度的子集,操作中盡量涉及更多的觀察點。其次,訪談研究對象,每次訪談時間長度由45分鐘到180分鐘不等,由研究者組織和實施,每名受訪對象接受至少一次的訪談。在訪談一線教師和教育管理者的時候采取稍微不同的策略。在訪談的開始階段,詢問參與者認為自己在教學領(lǐng)域和學科教學中面臨哪些挑戰(zhàn)和需求,認為提供哪些支持能夠幫助他們較好地面對挑戰(zhàn)。這一過程建立了教師需求的基線,幫助教師意識到在實施STEM教學時已經(jīng)具備的教學技能和專業(yè)素養(yǎng)、當前面臨的挑戰(zhàn),反思需要哪些支持和幫助。接下來,研究者詢問實施STEM教育時,教師能夠在多大程度上開展跨學科教學和整合學科教學,涉及到的具體訪談問題如表2所示。

2.編碼類目及統(tǒng)計

采用CQR研究方法提取訪談材料中的真實主題及關(guān)鍵詞,利用質(zhì)性研究工具Nvivo11對訪談結(jié)果進行分析梳理。CQR研究方法的特點是通過對少量研究對象、言語數(shù)據(jù)本身以及整個案例的背景信息數(shù)據(jù)進行分析,以了解現(xiàn)象并進行推論,分析過程及結(jié)果由多名研究者共同協(xié)商、達成一致[11]。本研究由3名研究員對訪談記錄進行逐一編碼與核查。首先,研究員從收集到的訪談文本中析出不同的主題(Domain),進而提煉出每個主題中的核心觀點(Core Idea),最后對同一主題下的不同核心觀點進行交叉分析,形成不同的編碼類目(Category)[12]。分析過程中每一階段的操作先由各個研究員獨立完成,經(jīng)協(xié)商一致后進入下一階段以保證編碼和歸類的一致性,同時統(tǒng)計每個編碼類目被討論的頻次,形成最終的編碼框架及頻次統(tǒng)計結(jié)果,如表3所示。

四、結(jié)果分析與討論

當前教師除了缺乏學科內(nèi)容知識和學科教學法知識之外,還面臨許多新的挑戰(zhàn),這些挑戰(zhàn)對推進實施STEM教育具有重要影響,其中包括時間不足(如教師缺少同儕協(xié)作時間、課程設(shè)計時間和教學活動實施時間)、學校組織結(jié)構(gòu)不良、以考試為導向的評價方式、STEM教學效果評價不合理、缺少高質(zhì)量的教學資源和學習資源、在職教師專業(yè)發(fā)展體系和職前教師培養(yǎng)體系不健全等。

1.時間不足的問題最為凸顯

缺少時間是在訪談中教師提及頻次最高的問題。由于STEM教育的跨學科屬性,不同學科教師之間的同儕協(xié)作是必不可少的,主要涉及共同完成課程設(shè)計、協(xié)作備課、教學活動相互支持等。教師的時間壓力非常大,將近1/3的教師在訪談中提到同儕協(xié)作是實施有效的STEM教學最重要的環(huán)節(jié)之一,但將STEM教學相關(guān)學科的教師聚在一起完成討論涉及到的時間協(xié)調(diào)問題往往非常困難。時間不足這一問題在初中和高中教師中表現(xiàn)的最為明顯。此外,高中學習任務(wù)繁重,教學時間緊張,導致STEM教學實施起來捉襟見肘且深度不夠。

2.教師間缺少同儕協(xié)作

對于高中和初中教師來說,由于教學任務(wù)繁重,時間安排緊,很少有同儕協(xié)作的時間,這對于實施STEM教學非常不利。通過調(diào)研可以發(fā)現(xiàn),教師普遍表達了與其他教師合作的意愿和需要。在專業(yè)的STEM教師執(zhí)教或STEM相關(guān)學科的教師能夠掌握其他幾門學科的內(nèi)容知識和學科教學法知識與技能之前,相關(guān)學科教師之間的同儕協(xié)作是解決STEM教師專業(yè)性的唯一方式。教師們已經(jīng)認識到,當前如果沒有學科教師之間的相互協(xié)作,STEM教育根本無法有效地落地實施,與不同學科教師協(xié)作互助能夠提高他們對其他學科領(lǐng)域的理解以及多學科整合教學的方法和技能。

3.學校教學時間安排程式化

當前學校按照傳統(tǒng)教學的需要安排課堂教學時間和作息時間,這種程式化的時間安排非常不利于STEM教學活動的實施。由于STEM教學主要采取以學生為中心的教學方式,例如基于項目的學習、基于問題的學習、案例式教學等,每一個教學活動需要的時間較長,且涉及教學地點往往不止一個。為了完成一個任務(wù),學生通常需要多次變換學習空間,室內(nèi)室外、實驗室、圖書館、科技館、博物館等各種場所均有可能涉及,因此每一個學習任務(wù)的完成需要花費教師和學生大量的時間,傳統(tǒng)課堂的時間閾值遠遠不能夠滿足STEM教學的需要。高中教師建議專門開設(shè)STEM課,針對課程的特殊屬性設(shè)置專門的課堂時間,這樣教學效果能夠有基本的保證。

4.學校組織結(jié)構(gòu)不良

教師們普遍認為,學校的組織結(jié)構(gòu)過于分散。不同部門之間相互不了解,合作機會少,如學校圖書館與教研室協(xié)作機會少,彼此不了解,常發(fā)生學生完成項目需要尋求幫助時找不到資源,而圖書館放著資源沒有人利用的情況。即使同一個部門的不同小組,也溝通較少,合作困難,如每個學科都有自己的教研組,教研組之間協(xié)作少、時間協(xié)調(diào)起來非常困難,無論是溝通還是協(xié)調(diào)都需要逐級申請再逐級下達指令,效率非常低。學校的時間表嚴重降低了同儕之間協(xié)作以及協(xié)作實施STEM教學的可能性。如果學校期望促進STEM教學的實施,就必須重新調(diào)整學校組織結(jié)構(gòu),加強部門之間的交流溝通,弱化等級申報制度,制定促進交流協(xié)作的獎懲機制,最重要的是學校工作時間表需要重新安排。

5.教與學的評價體系不完善

初、高中教師普遍反映當前以考試成績?yōu)閷虻脑u價體系是阻礙STEM教育實施的最大障礙,不亞于缺少時間帶來的挑戰(zhàn)。當前傳統(tǒng)教育模式下,無論是地區(qū)的教育領(lǐng)導,還是學校的校長和教師們,都以某些標準化考試的成績作為評價教學成果和學生學習成果的唯一指標,例如高中面臨的高考升學率、初中面臨的中考成績、學校的期中期末成績在區(qū)域中的排名等,這些帶有嚴重指向性且評價指標較為單一的評價標準硬生生地將教師和學生束縛在了題海中刷成績,對能夠提升學生綜合素質(zhì)但效果顯現(xiàn)時間周期長的任何教育形式都視而不見或置若罔聞。這種情況將有意愿探索STEM教育的教育管理者和教師放置在了較為被動的地位,時間不夠、不能提升考試成績等說辭給他們帶來了很大的壓力。

6.缺少高質(zhì)量教學資源與學習資源

缺少高質(zhì)量的教學資源與學習資源已經(jīng)不是一個新問題,在以往的教學改革和實踐中屢次出現(xiàn)。事實上,資源的短缺是教師提及頻次最高的問題,但是在STEM教學中資源短缺表現(xiàn)的尤為明顯,除了課件、書本、指導方案、資料庫、項目材料等,STEM教育往往還需要許多工具和材料,例如,涉及到工程學科的相關(guān)內(nèi)容需要合適的軟件、用于建造或制造的材料和工具(如木材、塑料和機械等)。涉及到的整合層次越高、動手活動越多,往往需要的資源種類和數(shù)量越豐富。

7.在職教師教育落后于教師專業(yè)發(fā)展要求

教師普遍認為當前的在職教師教育體系已經(jīng)完全不能滿足STEM教育發(fā)展需求,需要重新思考和設(shè)計。在教育理念方面,教師需要認識到,一種真正適用于STEM教育的教學方法,應(yīng)當同時強調(diào)跨學科屬性和科學探究方式,通過提升對問題和相關(guān)概念、知識的理解以及應(yīng)用技術(shù)和工具,提高對現(xiàn)實世界真實問題的解決效率。在教師教學實踐方面,教師缺乏嘗試、認可和掌握基于項目的學習、基于問題的學習等新型教學方法的機會,難以感受學生在學習過程經(jīng)歷的學習步驟、問題解決過程、需要克服哪些困難等。

8.職前教師培養(yǎng)體系不能滿足當前對STEM教師的要求

為職前教師提供參與教學實踐、跨學科團隊工作的機會對于未來教師的成長至關(guān)重要。即使是同一學科的不同分支之間往往也會存在很大不同,更何況涉及多個學科領(lǐng)域的STEM教育,包含學科知識范圍非常之廣。當前的師范教育主要以培養(yǎng)某一獨立學科教師為主,雖然已經(jīng)有院校開設(shè)STEM教師培養(yǎng)專業(yè),但是由于處于初步探索階段,無論是課程設(shè)置還是培養(yǎng)方式都缺乏整合,以囊括相關(guān)學科的獨立知識體系和單獨學科教學法為特征,很難培養(yǎng)出STEM教育發(fā)展所要求的人才。

9.缺少優(yōu)秀STEM教學觀摩案例

一線教師普遍認為需要觀摩優(yōu)秀的STEM教學案例,從中總結(jié)經(jīng)驗,提升自己的認識水平和實踐能力。通過觀看優(yōu)秀教學案例,教師可以了解到課程設(shè)置、教學活動設(shè)計、教學方法及教學策略的選擇等,從意識層面構(gòu)建對STEM教學的整體認識,從而有意識地在實踐教學中進行嘗試,提升自己的實踐能力。但實際上優(yōu)秀的STEM教學案例非常少,即使有些在STEM教學比賽中獲獎的課例,也僅僅是在傳統(tǒng)教學的基礎(chǔ)上增加了一些跨學科教學嘗試,不能算是嚴格意義上的STEM教學。缺少可供學習的經(jīng)典案例,一線教師就少了一條吸收間接經(jīng)驗的途徑,只能在跌跌撞撞中自我摸索,效率較低。

五、啟示與建議

當前國內(nèi)的公立校很少將STEM作為一門獨立的課程開展教學,一些國際學校除外。主要是一些STEM相關(guān)學科的教師在自己的學科教學中或者校本課程中嘗試著開展STEM教學,并努力將STEM教學常態(tài)化。開展STEM教學的教師一方面為了提高教學效率,提升學生自主學習能力、自主探究能力、認知能力以及知識掌握程度,另一方面秉持著對推動教育發(fā)展的熱情,努力探索新的教育理念和教學形式。由于暫時沒有得到政策的統(tǒng)一支持以及身份認可,因此這些教師付出了比其他學科教師更為艱辛的努力,推動著中國STEM教育的發(fā)展。為推動區(qū)域STEM教育發(fā)展、提供STEM教師專業(yè)成長的環(huán)境和條件,本研究提出以下建議:

1.教師繼續(xù)教育部門重新設(shè)計在職教師培養(yǎng)機制

在設(shè)計在職STEM教師培養(yǎng)體系時,需要考慮跨學科教學內(nèi)容和跨學科教學法的培訓和實踐,多采取工作坊、案例式培訓、基于真實問題的探究等多種教學方式和培訓方式,少采取一言堂式的講座式培訓,增加教師的實踐訓練機會,內(nèi)容知識和教學實踐技能并重。在STEM教育發(fā)展的初級階段,實施STEM教學的教師可能來自不同學科背景,他們在開展教學活動之前應(yīng)當盡可能地與相關(guān)學科教師合作備課、完成教學設(shè)計,逐漸形成一個跨學科的課程團隊。

2.高校逐步完善職前教師培養(yǎng)體系

教師教育的愿景是,隨著培養(yǎng)體系的逐漸完善,今后執(zhí)教的STEM教師掌握相關(guān)學科的所有概念、內(nèi)容知識、學科教學法、教學標準以及評價標準,能夠獨立完成STEM教學活動的設(shè)計、實施和評價。在培養(yǎng)STEM教師時需要注意以下兩點:首先,重視職前教師對相關(guān)學科領(lǐng)域內(nèi)容知識的掌握,加強職前教師對非傳統(tǒng)形式課堂的管理能力;其次,培養(yǎng)職前教師熟練運用新型跨學科教學法的能力,學習如何鼓勵學生參與合作學習、正確面對失敗的心態(tài)、提升耐力和意志力等。

3.STEM教育資源供給者加強供給側(cè)改革

建議政策制定者頒布和實施新政策,對支持STEM教育有所傾斜,例如提供足夠多的資金支持等;地區(qū)和學校的管理者需要收集來自一線教師的反饋意見,合理利用學校資金,提供足夠且恰當?shù)馁Y源;一線教師應(yīng)當合理選擇教學方法和教學策略,合理設(shè)計教學活動和教學過程,充分利用已有資源,積極建設(shè)新資源。

4.制定多元化STEM教育評價標準

弱化標準化考試中過于強調(diào)學生對知識掌握而輕過程性評價的導向,強調(diào)學生在參與活動過程中能力的獲得,厘清傳統(tǒng)教學評價與STEM教育評價的不同側(cè)重點,制定適合STEM教育的評價標準,如重視過程性評價、對教師的績效評定不只看成績,不能簡單地在傳統(tǒng)教育學校增加STEM課程,而是綜合改善學校環(huán)境以適應(yīng)STEM教育的探索,調(diào)整對教學結(jié)果的期望,提高對學習過程的認識,改進過程性和總結(jié)性評價手段等,除了知識和理解維度之外關(guān)注學生的應(yīng)用與創(chuàng)造,同時關(guān)注學生非認知技能如毅力、耐力、團隊協(xié)作能力、抗挫折能力等的獲得。

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