STEM学习态度与教学效能感研究-基于南京市4所小学的调查

1、STEM学习态度与教学效能感研究基于南京市4所小学的调查摘 要：文章采用S-STEM和T-STEM量表，针对南京市四所小学科学教师的STEM学习态度和STEM教 学态度进行调查旨在了解小学生的STEM学习态度和小学科学教师的STEM教学效能感，并基于调查结果对 我国基础教育阶段的STEM教学提出建议。结果表明：小学生STEM学习态度总体偏向积极，但对未来从事 STEM职业的态度处于一般水平；男生的STEM学习态度以及STEM职业态度明显优于女生小学科学教师的 整体STEM教学效能感一般，对教学过程中的技术使用和科学教学的态度比较消极，对教师领导力和21世纪学习 的态度比较积极；不同性别小学科学

2、教师的STEM教学效能感无显著差异。在此基础上，提出了关注基础教育阶 段的STEM教育、提高STEM学习参与度、积极干预女生的STEM学习和充分为STEM教师赋能等建议。关键词：STEM学习态度;STEM教学效能感；小学生；小学科学教师随着2017年中国STEM教育白皮书的发布(1),标志着中国STEM教育开始走向更加全面和专业的 发展道路* 2017版义务教育小学科学课程标准中提出,STEM指的是科学、技术、工程、数学，这是一种以 项目学习问题解决为导向的课程组织方式，它将科学、技术、工程、数学有机融为一体，有利于学生创新能力 的培养*之后，生物、信息技术和通用技术等学科课程标准也明确提及S

3、TEM、STEAM或STEM+ *以 跨学科性、实践性和创造性为主要特征的STEM教育方式，旨在培养学生的批判性思维、问题解决能力以及 创造能力*目前在我国基础教育阶段，STEM教育多以校本课程选修课、社团活动、综合实践活动以及课堂 融合等方式开展*、问题的提出态度是人面对客观事物时形成的一种由情感、行为和认知组成的持续而又稳定的心理倾向，能够有效地调 节人的信念、价值观、动机来面对实际生活*良好的学习态度能够激发学生的学习动机，影响学生的学习效果*学生的STEM学习态度是学习S9EM学科、追求S9EM职业的重要影响因素美国学者通过采用 整合性S9EM学习态度测量工具调查发现，拥有S9EM教育

4、项目经验的小学生对S9EM职业有较高的兴 趣和积极的态度倾向，学生选择STEM职业的可能性一定程度上取决于他们的STEM学习态度和STEM 职业兴趣$有关研究也发现，教师的STEM教学方法在学生的STEM学习和STEM职业兴趣培养中发挥 重要作用由。教师的自我效能感和对教学能力的信心，以及对学生学习影响力的信念在学生的学习效能感 和学习成就方面有着重要的作用，这对学生的STEM学习和职业兴趣也有着显著的影响因此，调查教 师的STEM教学的态度和信念，在教师的专业发展和学生的STEM学习中有着重要的意义$由于目前国内在学生和教师STEM态度的相关实证研究还相对缺乏，本文旨在调查小学生的STEM

5、学习态度和小学科学教师的STEM教学效能感，并基于调查结果对我国基础教育阶段的STEM教学提出 建议$二、研究过程（一）研究问题依据研究目的确定了以下研究问题$小学生的STEM学习态度和职业兴趣的现状如何？不同年级和不同性别是否会对小学生的STEM 学习态度和职业兴趣产生影响？小学科学教师STEM教学效能感的现状如何？不同性别是否会对小学科学教师的STEM教学态度 产生影响？（二）研究对象小学生$随机抽取南京四所小学3 6年级学生，调查他们STEM的学习态度$共发放331份问卷， 回收有效问卷320份，回收率为96.7% $参与被调查的小学生基本信息见图1$小学生年级人数统计五年级14%图1参

6、加STEM学习态度被调查的小学生基本信息统计小学科学教师$随机选取南京市4所已开展STEM教学的小学的22名科学教师作为教师STEM教学效能感的被调查对象，其中女教师占81.8%，男教师占18.2% $采用问卷星形式，回收有效电子问卷22 份，回收率100% $（三）研究工具S-STEM 量表对小学生STEM学习态度的调查，采用Eric Wiebe提出的量表Student Attitudes Toward STEM Survey （以下简称S-STEM）S-STEM量表由学生的科学学习态度、数学学习态度、技术与工程学习态度、21世纪技能学习态度和STEM职业兴趣五个部分组成。学生对于STEM学

7、科的态度可以通过学生的自我 效能感和期望价值信念两个部分来体现，自我效能感重点在于个体对成功的期望；而期望价值信念则是目标 设定、活动选择、努力意愿和坚持的主要决定因素21世纪技能是指在全球化和信息化的21世纪中，公 民所需要的学习和职业技能，包括批判性思维、人际交往、问题解决和自我管理技能，这些技能已经逐渐被纳 入到了 STEM教学目标以及内容中。通过测量学生的STEM学习态度和STEM职业兴趣，能够更好地预 测学生在STEM相关职业领域中的参与度S-STEM量表包括37道态度题，采用李克特五级量表的形 式，以及12道未来职业选择意向题。T-STEM 量表对教师STEM教学效能感的调查，采用

8、J 杰夫诺尔斯（J * Geoff Knowles）提出的量表Teacher EffMa- cy and Attitudes Toward STEM Survey （以下简称 T-STEM） 。T-STEM 量表由 STEM 教师的教学效 能感和信念、科学教学结果期望、学生技术使用、科学教学、21世纪学习态度、教师领导态度、STEM职业意 识共7个维度组成。T-STEM量表包括63个题项，其中“学生技术使用”“科学教学,两个维度采用6点量表的形式，其选项 分别为“从不,“偶尔,“大约一半的时间,“通常,“总是,“不适用,，其他分量表均采用5点计分的形式。三、小学生STEM学习态度调查分析（一）

9、量表信度分析采用SPSS22.0分别对问卷的各维度和总量表进行信度分析，发现各分量表CronbacZs 系数都大于0. ,总量表CronbacZs 系数为0.918,说明问卷信度良好。（二）描述性统计小学生对于STEM各学科领域和21技能学习态度都偏正向（正向态度指选择“同意”和“完全同意”的 态度），说明STEM教育在小学阶段中的发展有良好基础（见表1）。其中题1、3、5、16均为否定叙述题，对其 进行了反向计分处理。表1小学生STEM学习态度量表的描述性分析调查维度平均数标准偏差数学3.5870.843科学3.6160.711技术与工程3.8220.73921世纪技能4.0980.616总

10、量表3.7810.542数据来源：对小学生问卷调查统计为了分析比较现阶段小学STEM教育中各个维度的发展现状和趋势，分别统计分析小学STEM学习中各 个学科领域中的正向态度人数比例（正向态度比例是指拥有正向态度的学生人数占调查总人数的比例）。小学生数学学习正向态度分析小学生数学学习正向态度调查结果如下（见表2）。题1题2题3题4题5题6题7题8年级三年级182243182485303666606469四年级252277301422415610674480五年级311245400512400711689489六年级384210488476480616593442性别男17432626556631

11、3687710596女396162422350506584565331表2小学生数学学习正向态度统计单位:%数据来源：小学生问卷调查统计在对小学生对数学学习的正向态度分析发现，题1“数学是我最差的一门学科”和题3“我觉得数学很难$ 的正向态度比例较低，说明大多数学生对数学的自我感觉良好。但随着年级的升高，正向态度比例却在升 高由此可见，随着年级的升高，学生明显感受到了数学难度的增大，对数学学习的信心也在降低题4#我的数学成绩很好和题 “我擅长数学中的正向态度比例较低，说明大多数小学生虽然并不觉得数 学很难，但对数学学习的效能感和信心不足。题2“愿意选择一个使用数学的职业”的正向态度比例较低，说

12、明 各个年级的小学生都不愿意将来选择一份数学相关的工作，这可能与学生学习数学时的感受较差和学生对数 学职业的了解较少等因素有关。从性别上看，男生比女生的正向态度比例高，这可能与性别兴趣差异有关。小学生“科学”学习正向态度分析小学生“科学$学习正向态度调查结果如下（见表3）。表3小学生科学学习正向态度统计单位:%题9题10题11题12题13题14题15题16题17年级三年级681258591651545682530243485四年级683447635618536643569317512五年级711311555600555577600423467六年级65122151258140751240739

13、5535性别男789392669650578657602349572女558259487571428552435325435数据来源：小学生问卷调查统计题9“在面对（科学，时自我感觉良好比例较高，题16“我能够轻易地理解大多数学科，但是我很难理解 科学）的正向态度比例较低由此可见，大多数小学生都比较爱好科学课的学习，对科学的学习有信心；题 14“我知道我能在（科学，上做得很好，题17“在未来我能够做更难的科学工作的比例处于一般水平，说明 小学生对“科学的效能感不高，且对科学相关职业兴趣程度也不高；题12“学习科学，将帮助我今后谋生、 题15“科学）对我的未来工作很重要的回答中，反映了大多数小学

14、生基本都能意识到并认可“科学对于未 来生活和工作的意义。但是题10“愿意选择一份关于科学）的工作的正向比例低，很少有小学生愿意从事 “科学方面的工作，这可能与小学生学习“科学的效能感和科学的难易程度有关同时，男生比女生对科学 的学习兴趣高，这种现象在小学科学课堂中也比较常见小学生技术与工程学习正向态度分析小学生技术与工程学习正向态度调查结果如下（见表4）表4小学生技术与工程学习正向态度统计单位:%题18题19题20题21题22题23题24题25题26年级三年级89.474.246.971.239.477.277.371.266.7四年级90.369.144.862.655.370.785.47

15、4.858.6五年级77.882.264.460.055.673.380.077.862.2六年级73.359.340.743.131.460.466.348.933.7性别男84.973.560.273.554.275.981.374.161.4女82.564.943.442.836.463.074.060.446.1数据来源：小学生问卷调查统计题1“我喜欢想象创造新的产品”，题24“我想在未来的工作中变得有创造力”的正向学习态度比例高, 说明小学生想要创造，并希望变得更有创造力；题21“我对机器工作的原理感兴趣”，题23“我对电子产品如 何工作感到好奇”的正向也态度较高，说明小学生对现代的

16、电子科技产品和机械技术比较感兴趣，有好奇心, 且男生比女生兴趣程度高这说明了现代科技的发展能够激起学生的好奇心和探究欲望，但值得注意的是 这种兴趣和好奇心会随着年级的升高而逐渐降低题20“我擅长建造和修理东西”，题22“设计产品和结构 对我未来的工作很重要”的正向态度比例较低，说明小学生对于自己动手能力和从事技术与工程方面表现出 效能感不足大多数小学生是能够肯定技术与工程在实际生活和工作中的重要意义的，但S9EM教学中的 工程技术领域的整合还需要进一步落实和改善小学生21世纪技能学习正向态度分析小学生21世纪技能学习正向态度调查结果如下（见表5）。表5小学生21世纪技能学习正向态度统计单位:%

17、题27题28题29题30题31题32题33题34题35题36题37年级三年级60.687.981.083.390.980.369.780.386.386.478.8四年级61.080.570.886.987.085.472.374.874.080.574.0五年级64.484.477.888.991.286.766.762.266.675.684.4六年级55.887.265.183.788.475.568.673.369.876.873.3性别男57.883.268.780.786.876.566.268.670.479.574.7女65.385.776.790.990.987.774.07

18、9.278.680.677.9数据来源：小学生问卷调查统计题2“我喜欢尽力帮助别人”、题30“我尊重与我不同的同龄人”、题31“我尝试帮助我的同龄人”、题32 “当我做决定时，我会考虑别人的感受”的正向态度比例高，表明小学生在乐于助人、尊重他人、具有同理心等 方面表现良好（题27“我可以带领其他人达成目标”、题33“我能够及时调整自己的行为目标”的比例较低，表 明小学生对自己领导他人和按照计划及时调整的效能感和自信心不足。总的来看，小学生的21世纪技能的学习态度积极！从调查对象的性别上看，女生的21世纪技能学习态度在所有方面都比男生更加积极乐观。从调查对象 的年级上看，高低年级之间的态度相差不

19、大，甚至在制定学习目标、合理计划时间方面，低年级比高年级发展 的趋势更加积极！小学生S9EM职业态度统计分析小学生S9EM职业正向态度调查结果如下（见表6）。表6小学生的STEM职业的正向态度统计单位:%职业类别低年级组 （3 4年级）高年级组（5 6年级）男生女生物理学48.758.065.638.3环境工作50.855.757.248.0生命科学65.165.663.267.5数学56.655.067.443.5地球科学61.457.367.551.3计算机科学69.860.378.352.0医学49.758.848.259.1化学55.659.564.549.3能源54.052.770.

20、535.1工程60.850.472.339.6数据来源：小学生问卷调查统计小学生对于STEM职业的正向态度比例最高为69.8% （计算机科学），而其他多数都未超过60%，表明 小学生对于将来从事STEM相关领域工作的积极性还有待提高。从性别上看，除了女生对医学和生命科学 有关的职业积极态度高于男生外，其他方面均不如男生；从年级上看，在“地球科学”（计算机科学”“工程”等 科学和工程领域，低年级的学生比高年级的学生有着更加积极的态度。与PISA（Program for International Student Assessment ,国际学生评估项目）测试中对学生从事科学 职业期望的统计结论类

21、似，女孩更想要从事医护人员等具有“女性特质”的相关职业，而男孩倾向于从事多元 化且具有“男性特质”的相关职业，比如物理学、工程、机械等*10+。（三）小学生STEM学习和职业态度的性别差异从表7数据可知，性别对STEM学习和21世纪技能学习态度均存在显著性差异，且男生对STEM学习 的态度更加积极；女生的21世纪技能学习态度比男生积极。同时，男、女生在STEM职业选择方面也存在 显著的差异，男生相对女生更乐意选择STEM领域有关的职业。表7 不同性别STEM学习态度独立样本t检验N=人类别平均值（标准值）tP男生(N = 166)女生(N = 154)科学3.767(0.727)3.453 (

22、 0.658 )4.0290.000数学3.822 (0.786 )3.333 (0.833)5.3930.000技术与工程4.031 (0.721)3.597 ( 0.692 )5.4950.00021世纪技能4.021 (0.644)4.181 (0.576)2.3340.013STEM职业2.819 (0.656)2.570 (0.624)3.5670.000数据来源：小学生问卷调查统计影响学生STEM职业期望的个性特征因素包括学生的自信心、价值期望和动机水平其中，女生的 科学成绩与男生并没有差距，但女生对从事STEM相关职业的自信心却明显不如男生。此外，男生对 STEM领域表现出更高的

23、成就动机水平，而且男生比女生的STEM职业兴趣更高。（四）小学生STEM学习态度的年级差异对不同年级小学生STEM学习态度独立样本t检验结果发现，只有“技术与工程”的学习态度有显著差异 （P值为0.004,91,说 明问卷内部的信度良好。（二）描述性分析通过对小学科学教师STEM教学效能感调查的描述性统计可知（见表 ）,各维度教学态度除了对“学生 技术使用”和“科学教学”的态度比较消极以外，对其他维度的态度偏向正向，但是整体积极性不高，有待进一 步改善。表8教师STEM教学效能感调查描述性统计分量表维度平均数标准偏差STEM科学教师的教学效能感和信念3.50410.417科学教学结果期望3.5

24、6570.396学生技术使用2.13640.801科学教学2.50650.76921世纪学习态度4.16530.406教师领导态度4.13640.458STEM职业意识3.22730.762总量表3.32020.261数据来源：小学教师问卷调查统计为了更加直观地了解小学科学教师STEM教学态度各维度的水平，将问卷中“完全同意”“同意”或“通 常”“总是”的选项概括为“积极中立”或“大约一半的时间”概括为“一般” ;将“完全不同意”“不同意”或“从 不”“偶尔”概括为“消极”，由此统计出小学科学教师各维度教学态度（见表9）0表9各维度教学态度比例单位:%STEM教学态度积极一般消极STEM科学或

25、技术教师的教学效能感和信念57.032.210.7科学或技术教学结果期望62.624.213.1学生技术使用44.316.039.8STEM教学52.026.621.421世纪学习态度95.04.10.8教师领导态度92.47.60.0STEM职业意识36.445.518.2数据来源：小学教师问卷调查统计教师的21世纪学习态度和教师领导态度最为积极，而教师拥有积极的“学生技术使用”和“STEM职业 意识”的比例较低。其中，大多数教师对S9EM职业意识的认知处于一般状态。总的来看，小学科学教师除 了“学生技术使用”和“STEM职业意识”的态度比较消极外，其他方面都偏向积极。小学科学教师STEM教

26、学效能感的性别差异对不同性别教师的STEM教学态度进行独立样本t检验,P值均V0.05,即不同性别的参与教师的 STEM教学态度无显著性差异。五、结论和启示小学是STEM教育的基础阶段，也是培养学生STEM学习兴趣的重要阶段。STEM教学颠覆了传统 课程的组织、教学实施和评价模式，是基于问题、基于项目，强调工程设计，强调跨学科整合来开展教学，这对 STEM教师的教学效能感提出了挑战。通过研究小学生STEM学习态度和小学科学教师的STEM教学效 能感，能够为STEM基础教育的发展提供参考。研究结论关于小学生STEM学习态度调查小学生对STEM学习态度总体比较积极。在STEM的各个学科领域中，小学

27、生最先接触的学科是 数学，但小学生对于数学学习的正向得分最低，大部分学生对数学学习的自我效能感和自信心都不足。小学生的21世纪技能的正向态度发展较好，具体表现在乐于助人、懂得尊重他人、具有同理心、懂得 自律等方面。但在组织管理、及时调整自己、学习目标意识发展方面还有待提高。小学生对于STEM职业选择的正向态度并不是很乐观。在“科学”的学习中，小学生都比较享受科 学探究的活动并对技术与工程表现出好奇心，但对未来选择STEM职业的意愿却不够高。其中，小学生正 向选择积极性最高的职业是生命科学、地球科学和计算机科学等领域。从不同性别来看，男生对STEM学习态度以及未来的STEM职业的态度都明显优于女

28、生。从不同 年级来看，小学阶段不同年级学生的STEM学习态度和职业态度相差不大，甚至小学低年级的技术与工程 态度的学习态度更加积极。这可能与小学生低年级科学课程的体验趣味性更高，以及高年级的升学和课程 的压力渐增等因素有关。关于小学科学教师STEM教学效能感小学教师在STEM教学或者科学课程教学中，比较缺乏一些与技术融合的教学理念，未能很好地运 用先进的科学教学方法来培养学生的科学态度，传统的教学方式仍广泛存在于小学科学教学中。小学教师的STEM教学效能感并不乐观，很多教师仍对自己是否能够有效地从事科学教学和 STEM教学存在怀疑。小学科学教师对STEM教育理念的认识程度不够充分,STEM教学

29、实践机会尚在积 累中，未能有意识地培养学生STEM职业意识。小学科学教师的教师领导态度和21世纪学习态度比较积极，说明在现阶段小学科学教师能够发挥教 师的主导作用，能够积极开展自主学习。不同性别的小学科学教师STEM教学效能感未呈现显著性差异。研究启示需要关注基础教育阶段的STEM教育我国基础教育的STEM教育还在起步阶段，相当多学生仍缺乏STEM学习机会。研究发现，小学生对 STEM教育充满兴趣，在11岁甚至能达到兴趣的顶峰(13)。因此，培养小学生的STEM学习兴趣，打破学科 之间、学科和社会之间的界限，培养小学生解决问题、创造和创新的能力就显得尤为重要。小学阶段更应该 关注STEM教育的开展，培养学生的STEM学习兴趣，为将来进入STEM专业深造以及选择STEM职业 奠定良好的基础。提高STEM学习参与度STEM教育是多门学科以复杂关系联合于一体