城乡教师素养如何影响中学生的STEM职业期望？——基于PISA 2015中国四省市数据的循证研究

王晶莹,辛伟豪,郑永和

(1.北京师范大学教育学部，北京 100875；2.华东师范大学教育学部，上海 200062)

科学、技术、工程和数学(Science, Technology, Engineering & Mathematics, 简称STEM)教育属于偏理工科的多学科交融领域，是20世纪80年代美国为培养学生创新精神与实践能力而提出的国家教育措施，现已成为各国所认同的促进经济发展和增强国际竞争力之核心动力。当今世界各国都在面临STEM危机，大力投入STEM的学生人数与稀缺的行业精英人才形成鲜明对比。因此，提高STEM领域从业者的数量和质量成为科学教育的关键问题。职业期望(Occupational Expectation)是个体希望自己从事某项职业的态度倾向，属于个性倾向性范畴，是职业价值观的外化，职业期望直接影响人对职业的选择，进而影响人的整个生活。青少年职业期望是其职业发展的重要推力，成年后职业的获得与青少年时期的职业期望密切相关。[1]美国弗吉尼亚大学研究者在《科学》发文指出，具有STEM职业期望的八年级学生获得STEM学科学士学位的数量优于没有该职业期望的学生，并且在日后从事STEM职业的质量上具有显著优势。[2]STEM职业期望不仅有利于STEM人才培养数量的提升，而且对于培养质量也有着极为关键的促进作用。教师素养与学生的学业成就及能力养成有着密切联系，学生具有“向师性”，教师对学生成长具有潜移默化、持续性的影响。中学阶段是人的价值观和理念固化的关键时期，在当前全球STEM人才匮乏的背景下，研究教师素养如何影响中学生的STEM职业期望是一项备受关注的课题。

一、国内外研究进展

(一)STEM职业期望研究

以Web of Science为检索源的职业期望SSCI文献共有731篇(2019年4月)，STEM职业期望的研究共有23篇。学习项目、性别以及自我效能感等因素均会影响学生的STEM职业期望：项目式课程通过STEM技能和课程效用感知来影响学生的STEM职业期望；[3]大学STEM夏季桥梁课程使学生计划从事STEM职业的比例增加了一倍，[4]创设性别刻板印象不明确的环境是增加女性STEM职业期望的有效做法；[5]研究技能和自我效能感可以影响学生的STEM职业期望，前者在一定程度上通过后者来实现；[6]自我效能及与同龄人互动对STEM职业期望的发展极为重要。[7]学生STEM职业期望的影响因素涉及家庭、个体、学校、教师、社会文化等诸多层面，对日后的职业选择有着预测作用，存在较多的交互作用和复杂影响效应。种族、性别、社会经济地位、数学兴趣和科学自我效能是STEM职业期望的最重要预测因子。[8]科学教师是培养STEM兴趣的重要因素，对31个国家的172名奥林匹克竞赛参与者的调查结果发现，超过半数(57%)学生的STEM兴趣来自于中学的科学教师。[9]此外，父母从事STEM职业能够提高学生的职业期望，这为以学校为基础提高STEM参与度的举措提供有效经验，即要扩大STEM职业知识的普及，尤其是对家庭没有STEM从业者的学生。[10]学生的职业期望受内在兴趣和外在经历的双重影响，职业期望和职业选择是个人、环境和行为相互作用的结果，学生早期积极的STEM职业期望对其日后从事STEM职业有着正向预测作用。[2]

(二)教师素养研究

教师作为教育政策与教育实践的中介者，是决定教育质量的关键因素。教师素养指教师具有能够顺利进行教育教学活动的基本品质。在中国知网(CNKI)检索教师素养的CSSCI文献共有31篇(2019年10月)，对其进行系统性分析可以透视国内教师素养的研究脉络。从职业要素来看，教师需具备科学的课程意识、娴熟的课程开发技术、精诚合作的精神，以及行动研究的素养；[11]从过程属性来看，教师素养的结构更新、自主意识的催生、方法论的转化、教育经验的丰富等较为重要；[12]从新兴技术来看，当代教师应该具备文化道德素养和信息技术素养两大核心素养。[13]由此可见，教师素养需要时刻对变化的教育情境作出“适应”，而最好的适应就是教师学会学习，教师素养的发展可以看作是教师自我学习的一种形式。[14]教师素养研究的学科分化是该领域的一大特征，不同学科领域的素养在呈现个性化的同时也存在共性。***总书记指出，有理想信念、有道德情操、有扎实学识和有仁爱之心是好老师共同的、必不可少的特质。[15]应当遵循教育规律和教师成长发展规律，加强师德师风建设，把提高教师思想政治素质和职业道德水平摆在首要位置，培养高素质教师队伍，争做“四有”好教师，全心全意做学生锤炼品格、学习知识、创新思维、奉献祖国的引路人。[16]在“四有”好老师视角下，我国北京、上海、江苏、广东四省市教师在理想信念上的优势显著，其中，农村教师在人师育人和关注个体上显著较高，小生师比学校的教师在师德绝大部分维度的表现显著较高。[17]“四有”好老师标准是国际视野与本土情怀的有机整合，是传统文化与现代需求的辩证统一，体现了中国特色与世界水平。[18]由此可见，“四有”好老师成为新时期关注和聚焦教师素养发展的核心灵魂。

(三)教师素养对学生STEM职业期望的影响

我国北京、上海、江苏、广东四省市15岁学生除科学成绩高于OECD平均水平外，科学认识论和STEM职业期望均表现不佳，尤其STEM职业期望在PISA 2015的72个国家和地区中仅排在第68位。[19]从西方职业理论一个世纪的发展脉络看，个体、教师、父母和环境因素等与职业期望有着互动影响，科学资本的传递是学生产生STEM职业期望分化的重要路径。[20]在对200名天才学生潜在职业道路的教师特征调查发现，将教学实践与学生兴趣联系、对教学充满热情、拥有良好的内容知识、使学生进行相关体验、设定学生的高期望、对复杂想法有很好的解释力，以及良好的课堂管理等成为最关键的优秀教师特质。[21]教师支持对学生的职业认知和知识水平产生影响，学生在教师的支持下反思并对职业机会形成越来越现实的看法。[22]利用大学招生的多层次模型、社会认知职业理论和数学模型，使用来自美国教育部国家教育统计中心、美国人口普查局和各州教育部共同核心数据的数据对五个州的15所高中展开调查研究发现，学生的职业抱负以及他们对实现这些抱负所需教育的理解与学校的资源水平有关，职业期望的性质也因学校资源水平的不同而不同。[23]由此可见，教师对学生的STEM学习过程、学业成绩和学习情感产生重要作用，应着力探究教师素养与学生STEM职业期望之间的内在关联，循证研究STEM教育的中国内核与本土化的有效路径。

二、研究方法

本文数据来自PISA 2015的学校、教师和学生问卷，中国四省市数据包括268所学校(中小城市、大城市在内的城市学校97所，镇、乡村在内的乡镇学校165所，其他或缺失6所)、1568位中学科学教师和9841位中学生。所有题目均为四级评分，以学校编码为参照，将学校、教师、学生三份数据匹配，并将样本数据随机平分为两部分，分别用于探索性因子分析(EFA)与验证性因子分析(CFA)。

第一阶段利用EFA确定教师素养内在因素结构，首先采用临界比率进行项目分析，将师生问卷中涉及教师素养的81个项目按照降序截取高低两组，分占27%，进行显著性检验表明可靠性良好(p<.001)。应用KMO样本适应性检验和Bartlett’s球形检验进行因素分析，发现KMO统计量为0.892，Bartlett’s球形检验统计值显著，显著性水平为0.003，适合做因素分析。接下来利用主成分分析法抽取特征值因子，采用最大方差法旋转因子矩阵，提取因子负荷大于0.5的项目，以确定基本结构。通过主成分分析法抽取的8个因子的累计方差贡献率为69.82%，具有较好的结构效度。根据每个因子包含题项反映的四有好老师涵义，分别将8个因子命名为经师/教书、人师/育人、爱岗敬业、以身作则、教学研究、教师知识、平等待生和关注个体。EFA结果表明，基于PISA 2015问卷提炼的教师素养内在因素的基本结构包括以上8个维度。再次做EFA，基于四有好老师视角提出一级维度，得到两两二级维度组合的理想信念、道德情操、扎实学识和仁爱之心四个一级因子。第二阶段采用CFA对8个教师素养结构维度进行验证，考查外部效度。对另一半的验证性因子分析表明，主要拟合指数 χ2/df、RMSEA、NNFI、CFI、GFI并不理想。在遵循不改变题项和小步修正原则下，根据修正信息，经过6次验证性因子分析，总共删去6个题项，形成75个项目8个因子。删除题项后，各因子其他项目的分布并未改变。修正后的主要拟合指数有所提高，接近理想指标。8个因子的素养项目在各自因子上的负荷为0.58～0.81，CFA结果验证了EFA的理论模型，可以确定教师素养的八因素结构模型。最后得到教师素养8个二级维度的题项，其中，理想信念的两个二级维度分别包含8和7个题项，道德情操包含11和14个题项，扎实学识包含5和11个题项，仁爱之心包含6和13个题项(表1)。

根据研究目的，进行描述性统计分析、t检验、相关分析和Logistic回归分析。以学生自身职业期望(Occupation code-Self, OCOD3)为因变量，以“四有”好老师视角下教师素养的8个二级维度为自变量，以学生经济社会文化资本(Economic, Social and Culture Status, ESCS)、学生母亲职业OCOD1(Occupation code-Mother)、学生父亲职业OCOD2(Occupation code-Father)和科学成绩为控制变量。遵循PISA2015对ESCS的计算方法，将学生填写的职业名称或描述按照ISCO-88提供的标准分成四类，即Science and engineering professionals, Health professionals,ICT professionals以及Science technicians and associate professionals。将上述STEM相关职业编码为1，其他为0，依次对OCOD1和OCOD2以及OCOD3重新编码。

三、研究结果

(一)城乡间的变量存在显著差异

中国四省市学生的家庭社会经济文化背景(M城市=-.368>M乡镇=-1.211；t=-9.399，p<0.001)、母亲是否从事STEM职业(M城市=.046>M乡镇=.018；t=-5.719，p<0.001)、父亲是否从事STEM职业(M城市=.062>M乡镇=.030；t=-5.426，p<0.001)、科学成绩(M城市=566.091>M乡镇=500.812；t=-2.671，p<0.05)在城乡之间存在显著差异，且城市显著优于乡镇(表2)。学生的STEM职业期望(M城市=.209>M乡镇=.172；t=-8.009***，p<0.001)存在显著的城乡差异，城市明显高于乡镇。教师素养的8个二级维度中，以身作则(M城市=2.876>M乡镇=2.652；t=-3.538***，p<0.001)和平等待生(M城市=3.386>M乡镇=3.258；t=-5.230***，p<0.001)存在显著的城乡差异，且城市优于乡镇，其他维度不存在差异(p>.05)。

表2 我国四省市在各变量上的城乡比较

(二)变量之间的关系因城乡而异

学生的家庭社会经济文化背景、母亲/父亲是否从事STEM职业、科学成绩与学生的STEM职业期望水平之间存在显著相关(0.167≤r≤0.625，p<0.05)，且乡镇高于城市(表3)。在教师素养方面，经师教书与爱岗敬业、教学研究、教师知识、关注个体之间存在显著相关，但与以身作则无关；值得注意的是，仅城市的经师教书与人师育人存在显著正相关，乡镇不存在；仅乡镇的经书教书与平等待生存在显著负相关，城市不存在。无论是城市还是乡镇，人师育人在关注个体上均存在显著正相关，而在教学研究上不存在；仅城市的人师育人与以身作则、爱岗敬业、教师知识、平等待生存在显著相关。城乡的以身作则与爱岗敬业、教学研究、教师知识、平等待生和关注个体均不存在显著相关；爱岗敬业与教学研究、教师知识、关注个体均存在显著相关，但与平等待生无显著相关；上述变量的相关系数均为城市高于乡镇。教学研究与教学知识存在显著相关，仅乡镇的教学研究与平等待生、关注个体存在显著相关；教师知识与关注个体均存在显著差异，仅乡镇的教师知识与平等待生存在显著负相关；平等待生仅在乡镇与关注个体方面存在显著相关，但在城市上并无显著相关。

在学生个体与家庭因素同教师素养的关系上，城乡学生的家庭社会经济文化背景与关注个体存在显著相关，但与人师育人、爱岗敬业均无显著相关；仅乡镇学生的家庭社会经济文化背景与经师教书、以身作则、教学研究、教师知识存在显著相关，在城市上并不存在；仅城市学生的家庭社会经济文化背景与平等待生存在显著相关，但在乡镇上并不存在。母亲是否从事STEM职业与经师教书、人师育人、爱岗敬业、教学研究、教师知识均无显著相关关系；仅城市学生母亲是否从事STEM相关职业与以身作则、平等待生和关注个体存在显著相关。父亲是否从事STEM职业与经师教书、人师育人、以身作则、爱岗敬业、教学研究、教师知识、平等待生和关注个体均无显著相关。科学成绩与关注个体存在显著相关，但与以身作则不存在；仅乡镇学生的科学成绩与经师教书、人师育人、爱岗敬业、教学研究、教师知识存在显著相关，但在城市上并不存在；仅城市学生的科学成绩与平等待生存在显著相关，但在乡镇上并不存在。在自变量与因变量的关系上，学生的STEM职业期望水平均与关注个体显著相关，与以身作则无关；乡镇学生的STEM职业期望水平仅与经师教书、爱岗敬业、教学研究、教师知识存在显著相关，但在城市上并不存在；城市学生的STEM职业期望水平仅与人师育人、平等待生上存在显著相关，但在乡镇上并不存在。

表3 我国四省市在各变量上的相关关系

(三)教师素养对学生职业期望具有显著预测作用

采用普通Logistic回归模型将学生STEM职业期望作为因变量，学生的社会经济文化背景、母亲/父亲是否从事STEM职业、科学成绩作为控制变量；教师素养的8个二级维度作为自变量；对乡镇和城市分别进行回归分析(表4)。利用学生个人层面的控制变量得到乡镇模型1和城市模型1，用以解释乡镇/城市学生STEM职业期望如何受到个人成绩和家庭环境的影响；之后在模型中加入教师素养的8个二级维度，得到乡镇模型2和城市模型2，以探究乡镇/城市教师素养如何影响学生的STEM职业期望及其影响的效应大小。就乡镇而言，模型1和模型2在统计学上具有显著性(p<.001)，模型2能够有效解释学生职业期望的18.7%，具有显著预测作用，预测力相比模型1提高了4.5个百分点。学生科学成绩(β=.298，t=2.601，p=.010)与教师知识(β=.252，t=2.008，p=.047)对学生职业期望具有积极预测作用。就城市而言，模型1和模型2在统计学上具有显著性(p<.001)，模型2能够有效解释学生职业期望的42.8%，预测力比模型1提高了4.0个百分点。学生科学成绩(β=.563，t=3.767，p<.001)与人师育人(β=.226，t=1.975，p=.052)对学生职业期望具有积极的预测作用。值得注意的是，乡镇教师素养的教师知识和城市教师素养的人师育人在各自模型中有着显著的正向预测作用，教师素养对于城市和乡镇学生STEM职业期望的预测机制存在差别。

表4 普通Logistic回归模型

四、讨论与建议

(一)城乡教师需要将情感教育作为工作基石

本研究发现，学生STEM职业期望水平与教师素养的关注个体维度显著相关，在教学过程中教师应该更多地关注学生个体，明确学生已有学习经验、考虑其个性需求。我国科技人力资源结构进入以青年人为主体的时代，急需提高STEM领域从业者的经验和质量，未来经济发展主要取决于如何为各类人员拓宽在STEM领域工作的渠道。美国国家纵向教育研究数据分析发现，管道比喻理论暗示的轨迹并不足以代表半数人的STEM职业生涯，侧重于标志性事件的完成，而忽略此过程中的动机、情感和社会文化等及其所蕴含的学习经历的质量，由此而来的途径组合理论更好地阐述通向STEM学位和职业的多重轨迹。[24]而教师对学生的情感教育则是实现此多种路径和目标的纽带，教师应该因才施教，用“仁爱之心”关爱每一名学生，积极培养学生的科学素养和跨学科能力，同时提高学生的STEM职业期望。

(二)乡镇教师应着力提高STEM学科的教学水平

国际学界尤为重视女性和少数族裔的STEM教育水平以及偏乡地区的科学教育资源配置等问题。目前，我国城乡教育教学资源和水平还存在明显的不均衡，[25]提升乡镇教师的教学水平是实现教育公平的重要环节。根据《中国教育统计年鉴》(2017)，在教师资源配置上城市存在明显优势，初中阶段乡镇分科的科学教师密度稀疏、平均每位教师负担的学生数较高。同时，本研究表明乡镇学生的STEM职业期望水平与经师教书、爱岗敬业、教学研究、教师知识存在显著相关。教学是艺术，更是科学，如何提高STEM相关学科教师的教学水平与科研能力是乡镇教师教育急需解决的关键问题。我国乡镇教师基数大、分布广使得教学水平存在较大的区域差异，其外在表现存在多层维度，原因也是多元化的，加之STEM相关学科对教师素养的要求相对较高，因此必须着力于“因地制宜”，深入调研乡镇教师STEM相关学科的教学水平现状与发展瓶颈，根据乡镇的不同状况研制针对性较强的教师教学水平提升项目，设计系统性的教师专业发展计划。此外，还应当加强在线教师学习共同体建设，进一步深化理科课堂教学方式的变革，大力普及信息技术在提升STEM教学方面的促进作用，鼓励乡镇教师积极参与STEM在线课程资源的利用与开发，为乡镇学生STEM相关学科的核心素养搭建基础性平台，进而促进学生STEM职业期望和跨学科能力在区域间的均衡发展。

(三) 城市教师重在践行STEM课程的育人功能

教师是育人的关键角色，提升教师的教育境界、发展教师的育人自觉决定着学科实施的高度、深度乃至其有效性。[26]教师是课堂教学的主要组织与实施者，只有通过教师自觉的创造性教学活动，才能将自己的道德认知与情感融入道德实践的教学过程中，提高育人能力以达成立德树人的根本教育目标。本研究发现，城市学生个人的STEM职业期望水平与人师育人、平等待生存在显著的相关。因此，激发城市教师的育人活力与觉悟、提升教师的育人意识和能力、加强教师对于学生主体的多元认识成为STEM教育达成育人功能的关键所在。在STEM教育实践中，教育公平与因材施教需要有机结合，不仅要让学生获得人格上的尊重和跨学科的能力，而且要让学生养成相应的STEM社会情感，达成STEM学习机会与价值认同的共鸣和同频，更好地实现STEM教育的内核功能与辐射作用。