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STEM高中教师对实施PBL的观点：基于轶事圈的调查
Aimeacute;e L. deChambeau and Susan E. Raml（阿克伦大学）
摘要
基于问题的学习（PBL）越来越受欢迎，特别是在基于STEM（科学，技术，工程和数学）学校的背景下。这些学校的课程评估通常侧重于学生标准化的考试成绩，而不是教师的需求。本研究利用轶事圈，通过主持小组讨论讲故事，调查教师在城市公立STEM高中开展和实施真实的、跨学科的PBL活动的相关需求。在三个主题中探讨了教师的经验和观点：评估; 辅导和训练; 和真实的学习。这些分析为正在转换实施PBL的学校为实现有效的PBL教学以及改进教学和学习最佳实践提供了见解，还包括基于研究结果改进PBL实践的建议。
关键词：轶事圈，基于问题的学习，教师发展，专业发展，STEM，需求评估
一、引言
基于问题的学习（PBL）尚未被K-12机构广泛采用时有着非常成功的过往，特别是在医学教育中（Hmelo-Silver，2004）。唯一的例外是基于STEM（科学，技术，工程和数学）的学校，它们经常采用基于项目或基于问题的学习作为教学模式，原因是它适合教学工程应用（Meyrick，2011）。 PBL项目评估通常侧重于使用标准化测试将PBL教学模式下学生的表现与传统教学模式下学生的表现进行对比，而不是比较实施PBL活动的教师的需求，这种情况是在医学中尤为显著（Strobel和Barneveld，2009）。然而，评估不同的利益相关者群体以确定他们的需求是十分重要的，这可以更好地解决提高项目效率的问题（McNeil，Newman，＆Steinhauser，2005）。这项研究的目的是利用轶事圈，通过适度的小组讨论讲故事，调查教师在美国中西部城市公立STEM高中开发和实施有效、真实、跨学科PBL活动的观点。本研究选择了轶事圈，因为它们允许研究人员探索与情境相关的主题，同时通过参与者的生活经历提供关于组织的代表性故事（O#39;Toole，Talbot，＆Fidock，2008）。
轶事圈是轻度主持的小组讨论，依赖于讲故事和故事听力的形式，侧重于探索特定主题，使用提示启动参与者之间的转换，可用于告知实践（O#39;Toole等，2008）或启动组织变革（O#39;Toole et al。，2008; Ramaswamy，Storer，＆Van Zeyl，2005）。在研究期间，STEM高中在其第一年开始运作，只有一年级（九年级）的学生入学。 STEM高中的创建代表了整个地区对基于PBL的STEM学校的持续关注。一所相关的STEM中学（STEM中学）已经成功地在五至八年级学生中使用PBL。大多数STEM高中教师都是PBL的新手，所有人都是高中新生。在这项研究中，轶事圈的重点是调查STEM高中教师在开发和实施真实和跨学科/多学科PBL活动时遇到的问题。STEM高中的描述将在下一节中提供，以便为研究结果提供信息。
二、STEM高中
STEM高中于2012年8月开始运营，并迎来了它的首个新生班级。在STEM高中和相关的STEM中学，教师被称为学习教练或教练（例如，教师将被称为史密斯教练，而不是史密斯夫人）。同样，学生也被称为学习者。这些术语的使用代表了整个学校改变这两所STEM学校文化的方法。在专门提及STEM高中和STEM中学的教师和学生时，我们在本文中保留了这些术语。
这项研究是在STEM高中九年级学习教练就职的第一年里开展的。10-12年级尚未实施。相反，每年，随着一个新的新生班的入学，STEM高中都会增加一个年级，直到有四个年级，即九年级到十二年级。所有STEM高中课程都作为荣誉课程进行授课。在九年级，所有学生都学习了以下内容：生物学、英语、中文、几何、工程、体育和世界历史。与STEM中学一样，STEM高中课程使用PBL和其他基于研究的教学方法。 2012年夏天，所有学习型教练都从伊利诺伊州数学与科学学院（IMSA）获得了为期一周的PBL专业发展，这是一个专门从事PBL教育的外部团体。
STEM高中与STEM中学一样，是在一个合作伙伴关系中开发的，合作伙伴包括当地大学、商会、公立学区和STEM高中所在的城市。STEM合作伙伴关系的目的是开发符合州K-12教育标准的综合课程、代表各利益相关方之间的合作、并采用积极的学习最佳实践以帮助学生为STEM相关的大学学位和职业做好准备。STEM合作伙伴关系是俄亥俄州阿克隆STEM学习网络（Akron-OSLN）的一部分，它在整个地区和州都有联系，可以通过更大的州范围的OSLN提供更多的协作机会。OSLN促进了获得俄亥俄州其他STEM学校的访问机会，包括在STEM高中开发过程中使用基于问题的学习或基于项目的学习进行基准测试的信息。该大学为STEM高中提供了两年的联络：课程开发年及其第一年的运作。联络员是一名教员，协助利用大学资源，协助课程设计，并提供专业发展机会。该联络员还在STEM高中开放前一年提供领导力，包括PBL框架内的课程开发和课程映射。该联络员还协助STEM中学，主要涉及从大学中挑选的学科专家与STEM中学的学生在PBL活动进行互动的事物。
STEM中学是在STEM高中开放的前四年实施的，它并不是本研究的一部分。STEM高中是STEM中学四年的成功后的自然进展，也是在第一堂课进入STEM中学之前创建的原始计划的一部分。作为俄亥俄州年度学校评估过程的一部分，该州的STEM中学一直被评为优秀。此外，STEM中学是OSLN内对其网络内所有STEM学校进行研究的一部分。作为该研究的一部分，芝加哥大学评估员表示，学习者和教练对STEM中学体验的反应是积极的，具有高度的动机和学生参与知觉（LaForce＆Rand，2012）。这种知觉是STEM中学学习教练和领导将为STEM高中提供的重要资源。STEM中学教练从IMSA获得了PBL的专业发展，STEM高中教练也是如此，尽管STEM高中教练的数量比STEM中学教练少。津贴资金允许STEM中学的每一年新教练在夏季的两周内体验PBL专业发展，在第一学年的剩余时间内可以接触PBL（STEM中学每年增加一个年级直到从五年级到八年级）。
STEM高中的最初计划是为他们的教练提供类似的专业发展。但是拨款资金和地区资金的缺乏减少了STEM高中学习教练的专业发展的机会。相反，将PBL引入30名进入STEM高中（未参加STEM中学）的新学员，并结合新入职九年级教练员在四天内的专业发展，在第四天进行学员演示。换句话说，STEM高中的教练被引入PBL，然后在一个比其STEM中学同行所经历的时间短得多的框架内与新学员一起实施PBL练习。
其他不同之处包括为STEM中学建造新的建筑，而不是为STEM高中改造现有的老高中建筑。此外，STEM中学教师被授权教授多个学科（例如，教师可以教授英语和社会学习），而STEM高中教师则专注于单一学科（例如英语或化学）。专业发展、学科特异性和建筑感知之间的这些差异可能影响了STEM高中教师在PBL活动中的成功，特别是与他们的STEM中学同事相比。纪律差异可能影响了学习教练将PBL练习作为跨学科计划的能力，并且这一想法被纳入调查范围。值得注意的是，来自STEM中学的约70名八年级毕业生成为了STEM高中首届100名九年级学生的一部分。这些STEM中学学习者有丰富的四年PBL经验，而新的STEM高中学习者只有他们的在夏季获得的PBL经验，新的STEM高中教练将进入STEM高中九年级。
2.1STEM高中上基于STEM的真实PBL体验
如Hmelo-Silver（2004）所述，在STEM高中和初中的环境中，基于问题的学习被用作鼓励学生主导学习、专注于解决有意义的、开放式的、现实世界的、没有特定解决办法的问题的教学策略和教学过程。当然，PBL在医学教育中被广泛采用或作为混合方法的一部分被采用，但也用于其他学科，比如教师教育和其他教育水平，这些领域比如说K-12教育（An，2013; Barrows，1996） ）。 STEM高中的学习教练所接受的专业发展将PBL作为课程组织和教学策略的结合，通过让学生成为利益相关者来产生“思想，动手”的学习体验，并且是由IMSA进行组织、指导，如Torp和Sage（2002; 1998）所建议的那样，它强调PBL经验应该以相关和关联的方式组织学习，这有助于更深入的学习和维果茨基（1986）所描述的知识的社会建构。这是通过让学生在小组中协作来完成的，以确定必须学习什么以及如何将该学习作为解决方案来应用。
正如Barrows（1996）详述的麦克马斯特大学实施的原始PBL方法一样，STEM高中学习教练被告知他们将开发和实施的PBL经验应具有以下六个特征：
学习是以学生为中心的；学习发生在小的学生群体中；教师是促进者；问题形成了学习的组织焦点和刺激；问题是发展问题解决技能的工具；新的信息通过自主学习获得。（第5至6页）
然而，即使有示范性的专业发展，在实施全校PBL时也存在障碍。为了克服这些障碍，学校需要灌输“动机，技能，积极学习，组织条件和文化以及支持基础设施”的复杂融合（Stoll，Bolam，McMahon，Wallace＆Thomas，2006， p.221）。Stoll及其同事建议，专业学习社区可以帮助建立处理这些障碍的能力。但是即使STEM高中教练是专业学习社区的成员，也没有根除真正的PBL开发和实施的障碍。
2.2使用PBL的障碍
教师角色从传统的传教教育者（舞台上的圣人）到辅导员和导师（侧面指南）的变化对于实施有效的PBL至关重要（Ertmer＆Simons，2006; Hmelo-Silver，2004）。实施PBL时需要教师和学生所不熟悉的新角色（Ertmer＆Simons，2006）。在这个新角色中，STEM学习教练需要对学习和探究行为进行建模，并指导学生通过元认知问题独立思考，例如：这里发生了什么？我们还需要知道什么？在解决这个问题时我们有效地做了什么？ （Stepien＆Gallagher，1993）。学习教练不仅需要指导学生完成学习过程，还要在学习经历结束时进行“全面的总结”（Savery，2006，第12页），这是PBL实施过程的一个关键组成部分，它有助于进一步灌输学习者的元认知技能和自主学习策略。这种情况汇报或反思是PBL过程的一个关键组成部分，帮助学生“（a）将他们的新知识与他们先前的理解联系起来，（b）有意识地抽象知识，以及（c）了解如何重新应用他们的学习和解决问题的策略”（Hmelo-Silver，2004，p.247）。因此，STEM高中学习教练将鼓励建构知识以及发展学生的终身学习技能和策略，他们使用PBL应鼓励批判性思维的灵活性和对自己学习过程的元认知，同时让学生对自己的学习负责（Hmelo Silver，2004）。教学和学习实践中的这种转变可能会产生问题，即使是那些接受有效专业发展的人也是如此。STEM高中学习教练的专业发展是由一个备受尊敬的外部组织提供的，该组织以提供全国性PBL设计和实施（IMSA）而闻名。同一组织在每个就职年之前为STEM中学中的教练提供了专业发展机会。然而，由于预算限制和时间安排，专业发展经验并不相同，STEM高中教练在学年开始之前以及整个首周的运作中接受的专业发展都要少得多。STEM高中教练可能在开发和实施PBL方面遇到了额外的障碍，而且文献中提到了采用和实施PBL的其他障碍。
在文献综述中，Ertmer和Simons（2006）发现采用PBL的一些障碍包括教师对计划PBL经验所需时间的担忧、鼓励学生发挥更积极的学习作用的困难以及PBL活动评估的问题。本文的研究结果与Ertmer和Simons（2006）的评论一致，尤其是与评估相关的内容一致。An（2013）指出，“教师在设计PBL时面临的挑战不太容易理解”（第65页），她的研究解决了教师在问题设计领域的一些专业发展需求。本文的研究还发现，有效问题的产生是参与本研究教师职业发展的关键。根据An（2013）的建议，专业发展计划应该为PBL新手提供（a）使用系统方法设计整个PBL过程的机会，（b）同步的、交互式提问和定制脚手架，（c）简洁和易于理解的指南和清单，以及（d）有机会获得PBL设计的成功经验。 （第72-73页）
除了专业发展之外，情境方面也会影响PBL的实施。举个例子，Grant和Hill（2006年）描述了五个相互影响的因素，这些因素会影响从以教师为中心到以学生为中心的教学法的转变，包括：
（1）承认和接受新的角色和责任，（2）以学生为中心的教学法固有的物理混乱的舒适程度，（3）对以学生为中心的学习管理的模糊性和灵活性的容忍度，（4）将技术融入教与学的信心，以及（5）新教学法与课堂以外的现实相结合，课堂以外是位于学校、地区、国家和民族文化的更大范围内。（第23页）
Boyer-Stephens和Miller（2000）提出了一个案例研究，其中PBL被用作将PBL教授给高中职业/技术教育教师的强化在职项目的策略Boyer Stephens和Miller的项目集中于问题开发和课程整合，核心领域被认为需要在本文的研究中提供额外的支持。他们的案例研究还包括在学年期间与教师进行的内置后续会议，以及作为本研究中的建议而出现的额外反思的机会。后续会议包括与原来的协调员进行交流的时间，并使教员有机会要求在目标领域进行额外的培训，例如，改进PBL经验的汇报或反思部分。这类似于本研究中确定的对评估技术进行额外培训的需要，其中一些培训可以在PBL汇报期间进行。
然而，就K-12教育而言，只有极少的关于实施PBL时教师遇到的困难的研究（Brush＆Saye，2000; Ertmer＆Simons，2006）。虽然有大量研究涉及作为培训教师、在职教师和教育学生使用PBL的战略（An，2013），但在教师最初接受培训并实施至少一个PBL过程后，几乎没有研究涉及教师持续的职业发展需求。（Brush＆Saye，2000）。当然，这种研究的缺少阻碍了利益相关者在STEM高中处理PBL实施问题的能力，而且这也是本研究的一个激励因素。lt;/
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