STEM教育的本土理解 基于NVivo11对52位STEM教师的质性分析.docx

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1、近年来，STEM教育理念在我国迅速传播，并受到许多研究者和实践者的关注与重视。STEM教师如何理解STEM教育的本质？在实施STEM教育过程中又遇到了哪些困难或挑战？作者通过质性研究方法，试图对以上问题作出回答。摘要通过对我国52位STEM教师的质性分析,得出四个发现:一是教师对STEM教育本质的理解呈现出两种取向,即“教学取向”和“学科取向”；二是多数教师认为STEM学科之间关系密切,但对于不同学科在STEM教育中的作用、地位及相互关系的理解各执一词;三是STEM教育的价值潜能体现于增强国家实力与促进个体发展;四是实施STEM教育面临着缺少课程资源、评价体系难确定、硬件设施欠缺、教师专业能力

2、不足等多重挑战。关键词STEM教育;STEM教师;本土理解；STEM(SCience、TechnologyEngineeringsMathematics)是一种整合了科学、技术、工程和数学的教育模式，最早由美国国家科学委员会提出，旨在提升学生的科学与技术素养，为其将来从事相关领域的工作做好准备。推进STEM教育，被认为是增强国家经济竞争力的重要手段，己经成为全球许多国家科技教育领域的发展战略。1近年来，STEM教育理念在我国迅速传播，并受到许多研究者和实践者的关注与重视。然而，我国STEM教育发展还存在很大困难与挑战，其最主要的是缺乏专职STEM教师，2目前STEM教师主要由校内科学、物理、生

3、物、信息技术等其他学科教师兼任。所以，这些教师如何理解STEM教育则成为一个极具现实意义的问题，它不仅影响到实施STEM教育的有效性，甚至影响到STEM教育在我国能否长远发展与深入应用。对此,本研究试图运用扎根理论以及Nvivoll软件来探索这些教师如何理解STEM教育，并分析这种特定理解所蕴含的意义和启示。研究设计(一)研究方法与工具本研究主要采用质性研究方法，它是一种基于描述和分析的方法，通过与研究对象互动对其行为和意义的建构获得解释性理解，特别重视研究对象个别经验的特殊性。质性研究方法在数据的收集方式、理论的形成方式以及理解的视角等方面优于其它研究方法。3其中，著名的“扎根理论”，是一种

4、自下而上的理论构建方法，它不在研究之前做出假设，而在收集数据的基础上寻找能够反映现象的核心概念，并通过建立概念之间的联系来构建理论，其主要依赖于开放式、关联式、选择式三级编码。同时，本研究运用NVivoll软件，对深度访谈所获得的数据进行质性分析。该软件由澳大利亚QSR公司开发，功能强大，可以编码、搜索、建立基于布尔逻辑的系统和概念网络系统，以帮助研究人员组织、分析和查询非结构化或定性数据，如调查问卷、访谈和文献等，受到国外许多学者的欢迎与认可。4(二)样本来源本研究采用非随机抽样中的目的性抽样，即在选择样本时，根据研究问题和研究目的确定抽样标准，选择可提供最大信息量的研究样本。与概率抽样不同

5、，目的性抽样所选择的样本可能是总体中的扭曲样本，也就是说不能将其研究结果推论到总体。但是，这并不意味着目的性抽样方法没有价值，在某些情况下，它是可接受的并具有一定的可靠性。5因此，研究者抽取了来自成都、深圳、南京、上海等地的52位中小学STEM教师作为访谈对象，之所以选择来自上述地方的STEM教师作为样本，主要是因为这些地方被普遍认为“正在积极探索STEM教育推进方式”。相比其他各地的教师，他们对STEM教育的理解可能会更加深刻一些。这52位教师均为STEM课程兼职教师，所学专业为科学教育、教育技术等，其中，女教师38人，男教师14人，平均年龄28岁。但由于这些样本不是通过概率抽样的方式所获得

6、，因此不能把这52位教师的观点武断地推论到更大的总体上。（三）研究过程本研究访谈了52位STEM教师并获得相关有效文本，随后借助NVivoIl软件对文本进行编码和分析。为确保研究的严谨性，在所有编码完成之后，研究者继续访谈了10位STEM教师，结果显示并未出现新的编码，表明已获得的编码内容达到饱和，本研究具有一定的可信度和有效性。1 .访谈研究者综合考虑了研究目的、研究问题以及研究对象特征，设计了半结构化访谈大纲，并在正式访谈之前进行了预测试以确定其具有良好的信、效度。半结构化访谈大纲主要围绕四个问题：第一，你如何理解STEM教育的本质？第二，你认为SETM学科之间相关吗？如果相关，关联度多大

7、，请用1-10分表示并说明理由。第三，你如何看待STEM教育的价值潜能？第四，在实施STEM教育过程中，你遇到了什么困难或挑战？在访谈过程中，研究者不限于访谈大纲的顺序，而是根据实际情况灵活处理访谈问题。同时，研究者对访谈结构有一定程度的控制，也使受访教师能够积极参与并提出自己的问题。访谈活动于2017年10月11开始，2018年3月20日结束，主要采取个人访谈的形式,平均访谈时间为23分钟。但由于地域限制，访谈活动不限于面对面的形式，还采取电话、微信语音、视频等形式。同时，研究者在征得受访者同意的情况下对访谈过程进行录音，访谈结束后将音频资料转换为WOrd文本资料并用受访者的编号(Tl-T5

8、2)为其命名。2 .资料编码本研究借助NVivoll软件对原始访谈资料进行编码，即将整理好的52份Word文本资料导入NVivoll软件，采用扎根理论研究方法对文本资料进行自下而上逐级编码。首先，在开放式编码过程中，研究者悬置个人“前见”，对文本资料进行预编码，明确词语、句子及段落的意义，找出教师对STEM教育理解有关的主题概念，并对意义进行初步命名，标记为自由节点。预编码共形成300多个自由节点，研究者对这些节点正式编码后，最终形成234个自由节点。然后，研究者将开放式编码中获得的234个自由节点进行关联，经过反复比较、分析和整合后，形成11个节点并将其标记为树节点。最后，研究者在关联式编码

9、的基础上，进一步选择编码“核心类属”，并最终确定了4个核心类属：STEM教育的本质、STEM学科关系、STEM教育的价值、实施STEM面临的挑战。分析与讨论对访谈材料仔细编码与分析之后，结合对访谈资料的进一步分析，就与主题特别相关的重要发现进行整理和呈现。(一)STEM教育的本质通过第一轮的开放式编码，得到有关STEM教育本质的56个节点。其中，排在前两位的是“学科整合”和“实践能力”，人数分别为46人(占88.5%)和42人(占80.8%)(注:由于同一位教师可能同时提到两个节点，因此两个数字的总和可能会超过所调查的总人数)。通过第二轮的关联式编码，研究者把所有节点分为两类，即“教学策略”和

10、“学科整合”，见表1(由于篇幅限制，仅显示参考点数值为10以上的节点，下同)。表ISTEM教育的本质及其参考点数关联式第四开放式编码教学策略实设能力(42),解决问题的能力(39)学习兴趣37%创造力(36)；动手操作(36)：团队林作(34).基于项目的学习(32)好奇心(30：探索发现(29)；学生中心(26%基于问题的学习(24%问题情境(19)1学习动力(18%创新用雄(17),发现学习(15),真实世界(13.批判性思维(II)1情境化学习(10)学科整合学科整合(46)跨学科(38%分科教学(35%学科知识(34),知火融合(31%综合知次(30).知织体系(27).学科交叉(23

11、)：筹领域(19)：多学科(18)：学科动界(14次学科IS域12)单学科】0%艺术(10)基于以上呈现的数据可以发现，教师对STEM教育本质的理解呈现出两种取向，分别为“教学取向”和“学科取向”。“教学取向”是教师理解STEM教育本质最重要的取向，编码参考点占该类全部编码的57.8%,即超过一半的教师从教学策略层面理解STEM教育的本质。如“STEM作为一门单独的学科还是很难想象的，更重要的是把它作为一种教学方法，把教学置于真实的问题情境中，要求学生用相关知识和创新思维去解决问题”（TI1）;“教学不再是教师讲授、学生接受，而是以学生为中心，引导学生自主发现和构建知识，让学生成为真正的主角”

12、（T43）；“同时，不仅注重基础知识，还注重培养实践能力，让学生动手经历实践探究过程，比如完成一些小实验、小制作等”（T26）；”在此过程中，学生分组学习，团队协作完成任务，必要时教师以学习伙伴的身份参与（T8）。“学科取向”是教师理解STEM教育本质的另一个重要取向，42.2%的教师从学科整合层面理解STEM教育的本质。如“STEM就是整合，强调将科学、技术、工程和数学四门学科有机整合,构成一个综合的课程体系,使学生学习的零碎知识变成一个相互统一的整体”（T8）；“各学科之间相互关联、相互交叉，利用互关联的知识来解决特定的问题，让学生从完整的、系统的视角去认识世界（T7）；“当然，还需要整合

13、人文艺术学科，比如文学、音乐、美术等”（T24）。关于STEM学科之间的关系问题,90%的教师认为这些学科之间存在中度及中度以上的相关关系，他们选择了“6分”及以上。其中，选择“8分”的人数最多，10%的教师选择“5分”及以下，见表2。表2STEM学科关联度及其参考点数关联式编码开放式编码参考点数关联式箱码开放式编码参考点数高度相关10分7低度相关5分39分84分18分203分1中度相关7分92分06分31分0注：10分表示高度相关，1分表示高度不相关。就本研究所调查的教师群体看，主流认识是STEM各学科之间相互支撑、相互补充、密切相关。如“我们以往的分科教学，认为STEM学科之间是相互隔离的

14、。其实，每个学科虽然独立存在，但都相互融合，每个单科都融入一些其它科目的内容”（T4）；“STEM应该算一门独立的课程（T8）0但关于四门学科的地位，众说纷纭，有教师认为数学是最基础的学科，如“数学是四门学科中最重要的学科，与科学、工程密切相关，而技术就是连接科学与工程的学科”（T29）。也有教师认为科学和数学是最基础的学科，如“科学和数学是基础，工程是目标，技术是实现目标的手段和过程”（T2）。还有教师认为，技术是最基础的学科，如“科学与工程相互交叉，工程与数学相互交叉，数学又与科学相互交叉，而技术是所有交叉的核心。也就是说,技术将所有学科联系在一起（Tl7）。当然，也有教师认为，它们同等重

15、要，如“这四门学科的关系就像一个等边三角形的三边，其中，一边是数学和工程，一边是科学，一边是技术,这三边通过实践活动相连接（T38）。（）STEM教育的价值根据“如何看待STEM教育的价值潜能”的回答结果，研究者在开放式编码阶段获得了61个节点，这些节点表明了教师对STEM教育价值的理解。其中，排在前两位的价值为“国家综合实力”和“创新人才”，人数分别为44人（占84.6%）和42人（占80.8%）。在第二轮的关联式编码阶段，分别从国家、个体两个维度对教师提到的STEM教育价值进行编码，得到两个大类，分别是“国家实力”和“个体发展”，见表3。表3STEM教育的价值及其参考点数关联式编码开放式编

16、码国凛实力国家综合实力（44%创新人才（42%国际竞争力（40）:创新能力（35%复合型人才（33）：囱新创业（29）；劳动力素质（28）产业转型（25）实用型人才（23）；综合武质（28）：核心素养（25%信息意识（20）国家人才战略（19%科技武养（18）；理工科人才（16*创新型国家（14）经济增长（12%公民素养（10）个体发展全面发展（33）；终身学习（29）：学习能力（29）；多样化学习方式（28）；合作能力（27）；适应未来生活（25）：尊重学生天赋（23）；主动探究（23）；获得技能（2D；组织交流能力（21%思维能力（17%向题解决能力（16%独立思考（15）,未来职业（K）一方面，近六成的教师