黄雁翔，聂海林，郭子葳，罗秋实 | 科技馆在科学教师培训中的角色与作用研究

1 研究背景

1.1 文献综述

    习近平总书记强调要在教育“双减”中做好科学教育加法，《关于新时代进一步加强科学技术普及工作的意见》要求“充分利用校外科技资源加强科学教育”。“双减”背景下，科技馆在科学教育中的作用愈发重要，馆校合作成为科技馆发挥科普教育主阵地作用的重要方式，而培训科学教师则成了科技馆需要研究的新课题。在科技馆承担教师培训方面，国外案例很多，例如，美国旧金山探索馆的“教师学院”、波士顿科学博物馆开设工程基础专业培训课程、美国自然历史博物馆为教师提供核心课程工作坊和科学研讨会等多样化的培训、东京国立博物馆校园成员通过博物馆促进学生对文化的理解等。^[1]北美、欧洲和大洋洲等地区发达国家的职前教师培养体系已经开始融入科技馆等非正式学习情景的元素，并取得了显著的效果。^[2]相较国外而言，我国内地相关案例较少。上海自然博物馆围绕“开发一批课程、培训一批教师、培育一批学生”的思路分别针对学生和教师两大目标群体设计了项目。^[3]郑州科技馆在“未来教师”科技馆实习活动中，为“未来教师”在策展前、中、后提供指导，在选题上帮助他们把握科学教育核心概念。^[1]

1.2 研究问题

    总体而言，国内科技馆在开展中小学科学教师培训方面还处在起步阶段，已有文献主要聚焦于科技馆内部培训^[4]，鲜有针对科学教师培训的文献。因此，在“双减”背景下，需要在厘清教师培训现状与需求的基础上，明晰科技馆开展科学教师培训的优势与动力，进而分析科技馆在科学教师培训中的角色与作用，以期为提升国内科技馆教师培训的能力提供借鉴。

1.3 研究框架

    本文通过问卷调查职前科学教师（主要为理科师范生，以下简称职前教师）和在职科学教师（主要为物理、化学、生物、科学等学科教师，以下简称在职教师），分析科学教师培训的现状和需求；通过结构化访谈科技馆管理人员，了解科技馆开展科学教师培训的优势与动力；进而分析科技馆在科学教师培训中的角色与作用。

1.3.1 职前教师研究方法

    编制《职前科学教师培训现状与需求》线上调查问卷，包括基本信息、对校内课程学习现状及满意度调查、科技馆认知现状等，测试问卷调查后进行计算，其克隆巴赫系数为0.911，KMO检验的系数结果为0.779，信度和效度良好。测试后结合专家意见对问卷进行完善后，通过方便取样方式实施发放，共回收有效问卷153份，以枣庄学院、华中师范大学、西华师范大学为主，分别占比39.2%、29.4%、8.5%。近60%的样本处于本科在读阶段，其次为硕士、博士阶段，所学专业主要为学科教学（生物）、科学教育，基本符合本次调查的目标人群。

1.3.2 在职教师研究方法

    编制《在职科学教师培训现状与需求》线上调查问卷，包括基本信息、在职教师的在职现状和需求、科技馆认知现状调查等，先进行测试问卷计算，其克隆巴赫系数为0.911，KMO检验的系数结果为0.779，信度和效度良好。结合专家意见对问卷进行优化后，通过方便取样方式实施发放，共回收有效问卷115份，样本包含湖北省等国内22个省（自治区、直辖市），其中，湖北、江西、湖南、浙江较多，分别占比22.6%、21.7%、16.5%、11.3%。其中，小学、初中和高中教师的比例基本为1∶1∶1，新手型和熟练型的比例约为4∶6，基本符合本次调查的目标人群。

1.3.3 科技馆管理人员研究方法

    编制科技馆管理人员访谈提纲，包括培训实施现状、培训开展原因、未来开展教师培训展望等问题，分别对受访科技馆开展线下集中访谈或电话个别访谈，样本选取以典型、方便为原则，共计访谈湖北省内7家科技馆（依次编码为D馆、H馆、J馆、N馆、W馆、X馆、Z馆），共计访谈12人，访谈对象主要为场馆负责人、部门负责人，形成访谈资料12份。用NVivo分析12份科技馆访谈资料，从科技馆基本情况、科技馆的资源优势、科技馆开展培训的动力来源3个维度进行分析，具体如表1所示。

2 科学教师培训现状、需求及对科技馆认同

2.1 职前教师培训现状与需求

2.1.1 职前教师培训现状及问题

    （1）职业目标清晰，培训意向多元。80%以上的职前教师有着明确的职业目标，期待程度依次是高中、初中、小学。为实现目标，在学习方式选择上，无论是线上学习文献、专家讲座、网络名师课堂，还是线下参加教师技能大赛、教师教育会议论坛、校外场所参观，职前教师的培训意愿都较高。

    （2）参与培训以教学技能类为主。70%职前教师参加过课程外的活动，其中50%以上选择参与大学生师范技能大赛、“互联网+”大学生创新创业大赛等竞赛类活动。此外，通过对职前教师在校期间课外活动参与情况的统计，可以看出他们对教学技能之外的活动参与度普遍较低。

    （3）注重科学知识，缺少实践，崇尚科学精神不足。职前教师更加注重对科学知识的理解，其次是利用科学方法解决问题、对科学探究过程的整理和呈现、建立科学观念、梳理STS三者关系，这些都有利于其学会如何区分“真科学”与“伪科学”。^[5]在培养职前教师崇尚科学精神和科学思想、掌握跨学科理念以及带领学生开展工程实践方面尚有欠缺。

2.1.2 职前教师培训需求及期待

    （1）教育技能之外课程应供需平衡。职前教师认为书写、普通话等教育技能类课程更符合其需求，而理工类课程，尤其是理工类核心课程和实验课程的需求匹配度很低。由此可见，职前教师需求主要围绕“如何成为一名优秀的科学教师”，他们更加期待突破往常的授课形式和课程内容组织，并期待当前的学习能对未来的职业发展产生深远、持久的影响。

    （2）科学前沿主题的培训备受期待。43.1%的职前教师希望学习科学前沿探索主题，包括科学素养解读、SSI分享、科学与人文、STSE案例等内容；35.9%的职前教师希望学习教学理论主题，如教师教学、课堂教学等相关内容。

2.2 在职教师培训现状与需求

2.2.1在职教师培训现状及问题

    （1）在职教师学历以本科为主。在职教师文化水平大多为本科和硕士，分别占比62.61%、35.65%，共占比98.3%。所学专业主要分布在学科教学、课程论教学和科学教育三个专业方向，三者占比高达90.44%。

    （2）执教经验主要源于职前教育实习。在职教师最初的教学经历主要来自教育实习、见习，占比高达79.13%；其次是竞赛经历，占比9.57%；而社会实践和校外科学场所仅占比3.48%。可见，职前培训对在职教师具有重要意义，并且校外科学场所的潜力有待挖掘。

    （3）教育系统内培训缺少体验式学习。如图1所示，在职教师培训来源集中在教育职能部门、教研室、任职学校三个单位，占比分别达到了69.57%、67.83%、77.39%，而科技馆和科技企业仅分别占7.83%、6.09%。在职培训一学期在5次以内的占比为80%，可见教师培训逐步走向常态化，而且这些培训主要还是讲解性质的，以体验式学习、直接经验获取的培训资源存在一定程度的短缺。

2.2.2 在职教师培训需求及期待

    （1）培训需求聚焦教学实践和专业能力。关于在职教师教学能力提升意愿情况，主要分为教材教法、教学策略、教学实施3个板块，分别占比43.48%、36.53%、20%。在职教师认为最需要提升的能力聚焦于教材教法板块。在职教师对于专业知识和专业能力学习需求占比约为1:1，其中专业知识板块，18.26%的教师关注STSE教育，17.39%的教师关注科学素养的提升。可见，在职教师的学习意愿强烈，并且集中于科学素养和与科学相关的技术、社会和环境领域。

    （2）注重教育学生运用科学方法。关于在职教师对学生能力培养的情况，目前教师十分注重学生在实践中运用科学方法解决问题，其占比为40%；小学、初中、高中教师在选择“运用科学方法解决问题”最多，可以看出各级教师都十分重视科学方法教育。

2.3 科学教师认同科技馆开展教师培训

2.3.1 对科技馆教育资源与功能定位的认同

    职前教师去科技馆参观学习主要是因为其独特的资源储备和有趣的活动形式，但对科技馆拥有专业的研究队伍这一特质的感受还不够深刻，如图2所示。职前教师在科技馆学习，一定程度上弥补了学校教育的不足。不同于学校课程的体系化知识梳理，科技馆常设展览往往涉及跨学科概念、丰富的科学史背景和科学人文视角，科技馆的活动设计更多考虑与生活、生产实践和社会热点相结合，科技馆观众的多样性和学习需求的多样性使得场馆教育研究具有相当的独特性，能为职前教师提供大量不一样的研究性学习与实践机会，这是最受职前教师肯定和期待的。

    绝大多数在职教师认为科技馆的主要职能是科学传播或者科学普及，占比高达93.93%，认同科技馆的社会功能和价值。如图3所示，目前吸引在职教师参观科技馆的主要原因是其丰富的展品资源，占比76.52%；其次是真实的体验和沉浸的实体空间，占比分别为73.04%和69.57%。此外，84.35%的在职教师认为科技馆可以拓宽科学学习视野和深度，60.87%的在职教师认为参观科技馆可以为教学活动设计提供新思路。超过半数的在职教师认为科技馆和学校教育融合可以提升校内外课程资源整合的水平，还可以形成优势互补的教学实践平台。科技馆可以为缺乏开展相关探究活动资源的学校教师群体提供教学平台，在职教师们期待建立长久有效的合作机制以实现馆校双赢。

2.3.2 对科技馆体验式学习的认同

    大部分职前教师去过科技馆，如图4所示，教师们参加最多的项目是参观展览，占比69.28%，其次是科学表演，占比32.68%。对参与过科技馆项目的职前教师提问印象最深刻的是科技馆活动及其原因，发现基于场馆资源的观赏性活动最受推崇，其次是一些互动类展品和场馆课程。职前教师喜欢这类活动主要是因其资源的特殊性和唯一性，其次是通过展品等资源的直观互动，增强了对知识体系的梳理，能帮助深入了解某一时期的科学发展或某一具体科学发现。

    67.83%的在职教师参观过科技馆，60.87%的在职教师对科技馆的了解不深。在职教师到科技馆主要是参观常设展览，占比为66.96%，如图5所示。调查在职教师“您参与过印象最深刻的科技馆活动”时，高频回答为特色展览、标本、实验，简要描述原因多为体验丰富、生动有趣、可以亲自动手等。可见，目前科技馆最吸引在职教师的是体验性、互动性、趣味性等。

2.3.3 对科技馆学习效果的认同

    如图6所示，职前教师对科技馆的情感偏好为比较喜欢，对科技馆中开展的项目比较认可，也肯定了科技馆的学习效果。关于职前教师未来在科技馆接受培训的可行性调查显示，大部分职前教师愿意以学习者的身份接触科技馆的教育项目，也认同科技馆教育活动可以为学校教育提供一些参考借鉴。

    此外，98.26%的在职教师认同科技馆对于自身专业能力提升有帮助，科技馆参访学习经验对学校教育具备一定参考性。在职教师对科技馆的态度都处于中等偏上的水平，靠近“基本符合”的区间，认为科技馆的项目有助于学习相关知识，促进教学活动开展，且愿意参加科技馆组织开展的相关培训活动。可见，参观科技馆所得经验对于在职教师的职业素养提升有一定帮助。

3 科技馆开展教师培训的优势、动力及要求

3.1 科技馆开展教师培训现状

    如图7所示，当培训对象不局限于科学教师时，受访场馆皆具备相关培训开展经验，有些受访场馆培训经验丰富，这些经验能够为开展教师培训提供借鉴。基于访谈材料，总结有关科技馆培训开展的基本情况，分别梳理得到关于科技馆培训现状的3点内容：“局-馆-校”培训机制差异化、培训主题多元化、以线下培训为主要培训形式。

3.1.1 “局-馆-校”培训机制差异化

    全部受访场馆均提到了体制机制的关键作用。通过对编码为该节点的访谈内容进行“词频查询”，得到如图8所示的词语云。可以发现，“教育部门”的提及次数十分显著，同时与“学校”“老师”“活动”密切联系。在访谈过程中，受访从业人员多认为教育部门的参与组织是科技馆开展教师培训的重要支撑。

    以各类培训“是否有上级教育部门参与组织”为区分，与受访场馆实际“是/否开展教师培训”进行关联比较，见图9。可以看出，“有上级教育部门参与组织”的H馆、Z馆、N馆、X馆均已开展过学校教师培训，H馆、Z馆、X馆均表明教育局牵头，场馆在培训组织中承担的角色是承办单位的角色；“无上级教育局/部门参与组织”的W馆、D馆、J馆暂未开展过学校教师培训，但分别面向社会爱好者、学生或科普工作者开展培训。“暂未开展过学校教师培训”的场馆工作人员在受访时，对“局-馆-校”培训机制建立表现出积极的态度。

3.1.2 培训主体多元化

    培训主题的确定影响培训目的、培训对象等科技馆开展培训的多方面内容。根据访谈数据整理，归纳得到科技馆培训主题来源包括以下5种：①分享科普经验（3所）；②转化科研成果（2所）；③配合活动主题（4所）；④联系生活实际（2所）；⑤推进后续活动（3所）。此外，同一场馆的培训主题来源也有所不同，其中Z馆的培训主题来源最为广泛，主题来源包括“转化科研成果”“分享科普经验”“配合活动主题”“推进后续活动”。

3.1.3 以线下培训为主要培训形式

    将受访场馆的培训分为线下与线上，有4所馆只有线下培训，W馆、X馆、Z馆的培训则兼具线上与线下形式，可见线下培训是目前科技馆开展培训的主要形式。通过进一步分析受访场馆对线上与线下培训形式的态度，不难发现受访场馆认为线上培训的形式效果较差，而线下培训更能实现科技馆开展教师培训的目的。

3.2 科技馆的资源优势

    根据资源种类不同，通过自下而上进行编码，将相关访谈材料编码为人力资源、实物资源、活动空间、实践活动4个二级编码。科技馆的资源优势主要体现在以下几个方面：①专业的人力资源；②丰富的实物资源；③充足的活动空间；④灵活的实践活动。

3.2.1 专业的人力资源作为师资

    图10所示，6所场馆提到了专业人力资源这一优势，依据人力资源的来源不同，可将其分为馆内人员、高校教师、馆外专业人士、资深志愿者。可以发现，多样化的专业人力资源构成了科技馆灵活、专业的培训讲师团队。一方面，能够保证培训的专业性，培训讲师团队可以为培训提供专业的技术指导和知识支撑；另一方面，也保证了培训的灵活性，依据培训主题、目的的不同，科技馆能够调动、发挥培训讲师团队的多样性优势，选择和邀请合适的人员协助培训开展。

3.2.2 丰富的实物资源成为培训教具

    图11所示，7所场馆均提到了实物资源为科技馆开展培训的重要优势，根据本身用途，可将实物资源分为两类：一是以展览教育为主要用途的展厅、展品资源；二是为培训专门添置的活动材料。可以发现，有6所场馆提到了利用展品资源开展培训，一些科技馆拥有的专业展品或藏品资源成为进行培训的一大优势。此外，有5所场馆提到了活动材料的使用。可见，活动材料也在帮助科技馆开展专业实践活动。

3.2.3 充足的活动空间成为培训课堂

    图11所示，7所场馆中D馆、H馆、J馆、X馆、Z馆均提到了充足的活动空间这一资源优势，依据不同活动空间的用途，可将活动空间分为展厅、报告厅、工作室。由于展品资源丰富，展厅在培训中发挥着不可忽视的作用。当需要开展大规模的培训活动时，报告厅就十分便于此类培训的实施。此外，有的科技馆拥有专业的工作室、实验室也可成为培训场所。科技馆充足的活动空间，为长期、短期培训提供了可能。

3.2.4 灵活的实践活动成为课堂学习补充

    图10中6所场馆提到了实践活动是科技馆开展培训的优势资源之一，科技馆开展的培训并不是单一的理论培训，而是“理论+实践”的综合培训。进一步分析受访场馆的访谈内容可以发现，科技馆培训中的实践活动具备三大特点：实践性、丰富性、实用性。科技馆培训中的实践活动通过其实践性、丰富性与实用性，调动受训者的积极性，帮助受训者实现从理论到实践的应用，落实知识的融会贯通。

3.3 科技馆的动力来源

    科技馆开展教师培训的原因较多，通过对7所场馆访谈材料进行编码分析，可以编码出馆校合作、活动开展、扩大影响3个2级节点，可见科技馆开展教师培训是应然规划。7所场馆的动力分析如图11所示。

3.3.1 落实新《纲要》要求：“馆校合作”背景的应有之义

    新《纲要》指出，要引导中小学充分利用科技馆等科普场所广泛开展各类学习实践活动。目前馆校合作还存在很多尚未解决的问题，如：活动实施难保障（D馆、W馆）、课程开发不完全（D馆、J馆）、馆校沟通无渠道（Z馆、N馆、J馆）。科技馆开展教师培训会增强场馆与中、小学教师的联系。一方面能够让中、小学教师参与馆校课程开发，促使课程能够具备场馆的实物资源、实践活动等优势。另一方面还能够让教师尝试在正式教育中整合培训内容，在参与培训过程中理解科技馆的场馆特点与优势，激发教师融合正式教育与非正式教育的可能性。

3.3.2 提高科普服务质量：活动拓展的现实要求

    活动拓展的需要也是科技馆开展培训活动的一大原因。5所场馆提到培训的一大目的就是为后续活动打下基础，包括节假日活动、竞赛活动、纪念周年活动等。“配合活动主题”“推进后续活动”是科技馆培训的两大主题，科技馆常会出于铺垫后续活动的目的开展培训活动。进一步分析可以发现，科技馆开展教师培训有利于提高教师后续相关活动的专业性，帮助教师熟悉后续活动。科技馆以教师培训为媒介，既能通过教师向学生传递知识，又能通过教师提升中小学在后续活动中的参与度。科技馆开展教师培训有助于提高场馆教育活动的质量与规模，场馆教育活动开展的发展需求也驱动着科技馆开展教师培训。

3.3.3 树立社会形象：扩大影响的良好途径

    7所场馆中5所受访场馆认为“扩大影响”是科技馆开展教师培训的一大动力。通过对访谈内容进行分析，可以发现科技馆扩大影响主要体现在两方面：一是教育辐射范围扩大（N馆、H馆、J馆）和自身影响力提高（H馆、J馆、Z馆、D馆）；二是科技馆通过培训共享资源，实现行业内与跨行业的交流，从而达到延伸科普阵地的目的。另一方面，科技馆借助教师培训，让受训者认识到教育资源与教育效果的独特性，从而提高场馆的社会美誉度。

4 科技馆在教师培训中的角色与作用

4.1 科技馆在教师培训中的角色

4.1.1 科技馆可成为职前教师的实训基地

    师范院校均建有一定数量的校外实习基地，作为职前教师教育的主要阵地。综合职前教师培训现状和需求，以及科技馆的资源优势和动力来源，科技馆可从技能培养、认知拓展、兴趣激发等几个角度出发，成为面向职前教师的实训基地。类似英国PGCE课程，组织职前教师进行教学内容和教学活动。^[6]

4.1.2 科技馆可成为在职教师的校外课堂

    教育家斯宾塞强调实物教学的作用，认为课堂不应局限在教室。科技馆作为社会教育场所，是对学校教育的重要补充，能有效弥补学校教育的不足，解决学校课堂教育不易解决的问题。馆校合作的目的是融合馆、校双方资源优势，开展好面向青少年学生的科学教育工作，提升科技馆科普阵地的作用。将科技馆作为科学教师的校外课堂，使教师角色转换为学生角色^[7]，可作为“馆校合作”工作新的增长点，成为科技馆教育能力提升的重要突破口。

4.2 科技馆在教师培训中的作用

4.2.1 助力职前教师教学技能培养和视野拓展

    前文已述，新入职科学教师的执教经验多来源于职前教育实习，师范生在接受师范教育时对技能的关注较高，在此背景下，以科技馆为实训阵地开展的职前教师技能训练，是对科学类师范生教育实践场所的扩展，是符合教师技能发展需要的培训内容。^[8]科技馆的教育项目以探究实践为设计和实施理念，在开展职前教师培训时可着重从“职前教师未来能用到的实践技能”入手考虑职前教师需求。此外，可充分发挥场馆活动和项目的优势和特点，根据培训内容对活动和项目加以改造，帮助职前教师体验多样化的技能。科学具有综合性，更有开放性与跨学科融合性^[9]，应使职前科学教师拓宽视野，全面、科学地认识技术变革。^[10]科技馆拥有丰富的互动展品，以及自然、工程藏品，在开展职前教师培训时，可充分利用丰富的展品和藏品，拓展其认知领域。

4.2.2 引导职前教师建立正确的科学本质观和职业认同感

    师范院校在培养职前教师时，关注科学问题解决、科学探究过程、科学知识理解，但对科学精神和科学思想的培养有欠缺。科技馆的展教内容，集成了科学知识诠释、科学方法引导、科学思想启迪、科学精神传播等，作为实训基地的科技馆，在职前教师培训中不仅有能力将自然、科技、人文知识与教学技能作为培训内容，而且有条件实现对职前教师科学本质观和科学精神的培养。科技馆的展厅、展区故事线设计，营造和形成了科技馆特定的精神环境和文化氛围，科技馆培训可借助此类资源，掲示科技与社会、人与自然的关系和科学精神，启迪职前教师对科学本质的认识。科技馆展品或藏品以及活动设计中，蕴含了与当代科学教育理念和教育目标对应的过程与方法、情感态度价值观层面的信息，帮助观众在体验和探究中获得“直接经验”。职前教师参与科技馆展教活动设计与实施的过程，与观众共同体验科学之美、感受科学思想和科学精神的感染力，同时体验作为科学教育工作者的职业成就感，激发受训者对科学教育的热情和科学教师身份与职业的认同。

4.2.3 促进在职教师对教学理念的思考与更新

    科技馆“基于实物的体验式学习，基于实践的探究式学习”^[11]的科学学习形式在和中小学科学教学理念对照时，能够发现科技馆展教内容即是“跨学科概念”和“学科核心概念”的体现，与“基于科学与工程实践的跨学科探究式学习”教学理念相吻合。因此，科技馆在开展在职教师培训时，应抓住“跨学科”“探究”等关键词。在“跨学科”方面，科技馆可利用不同展厅、展品的差异，探寻它们的内在联系，以某一核心概念为线索贯穿培训课程，如能量这一概念在物理、化学、生物中不同的展示形式。在“探究”方面，科技馆可在培训方式上以理论知识为基础，贯穿探究活动、任务，发挥科技馆直接获取经验的特点。在职教师可在培训过程中体会思考探究实践的教学理念好在哪里、科技馆学习与学校学习方法与效果对比、如何基于探究实践理念开展实际教学，逐步实现教学理念的更新。

4.2.4 形成馆校合作的培训交流平台

    基于对在职教师教学理念、实践技能的培养，科技馆“校外课堂”这一角色除了能够解读为以在职教师为培训对象的场所外，还能够引申出新的内涵，即以在职教师为媒介、以中小学生为教学对象的教学场所。首先，以科技馆举办的活动或比赛为契机，或以科技馆自身规划为要求，开展面向合作学校教师的短期实践技能学习，将某一主题的培训内容以“理论+实践”的形式加以传授。第二，可设置在职教师职业发展工作室或研究室，培育在职教师培养的长期项目。工作室为在职教师提供技能学习与巩固的空间与资源，考虑在职教师习惯、兴趣、能力、时间等的个性化学习空间，促进在职教师在科技馆的创新性学习，同时可以推动“馆校合作”项目的深入发展。第三，可与当地教育部门合作，将科技馆教育项目纳入在职教师规培、国培课程，从政策与机制上建立在职教师与科技馆互动交流的平台，加强科技馆与中小学教育职能的互通，实现正式教育与非正式教育的融合互补。

致谢

    感谢华中师范大学人工智能教育学部科学传播与科学教育专业硕士研究生吴巧丽、杨伊曼在课题研究过程中所做出的贡献。