【内容提要】美国K-12科学教育表现不佳，面临教师短缺和学生流失问题。研究建议引入具有教育专长的理科教师（SFES），以提升科学教育质量。对加州州立大学系统（CSU）的调查发现，超过一半的理科专业学生因教学效果差而转专业。研究通过调查156名CSU教师，发现59名自认为是SFES，他们对提升科学教育质量具有潜在的积极作用。
1 引言
Bush等人（2008）研究了美国加州州立大学系统，该系统拥有23个校区，年入学人数达45万，主要负责本科生、研究生教育及K-12科学教师培训。CSU的本科生多来自高中毕业班前三分之一。研究调查了具有教育专长的理科教师（SFES）的数量、特征、培训、专业活动和持续性，揭示了各校区在建校时间、环境、学生规模、招生和研究方向上的多样性。
在各理科学院院长协助下，156名教师被认定为有教育学专长的理科教师（SFES），并应邀完成111题调查。2007年12月至2008年1月间，103名教师做出回应（回复率为66%），来自23个校区中的20个校区。匿名收集数据后，排除不完整、非终身理科教师提交或缺乏知情同意的问卷。最终有效问卷78份，其中59名教师自认为是有教育学专长的理科教师（SFES），19名不是。本分析仅关注59名自认为是SFES的终身科学教师。
2 特点和培训
59名理科教师（SFES）涵盖了生物学、化学、地球科学和物理学四个学科，其中女性占46%，白人占81%，均为终身教职，包括助理教授、副教授和正教授。他们接受了广泛的基础科学研究培训。通过皮尔逊卡方检验和麦克尼玛检验，对SFES进行了进一步分类比较和推论（P < 0.05）。
具教育专长的理科科学教师包括两类，专门受聘科学教师（H-SFES，n=31，占53%）和从最初的理科教师过渡转型为科学教师（T-SFES，n=28，占47%）（图1 A）。过渡转型科学教师始于1970年，而受聘科学教师始于1987年，且2000年后受聘科学教师的受聘人数超过此前的总和。过渡转型科学教师的教职级别普遍高于受聘科学教师，且50%的过渡转型科学教师是在已拥有终身教职后才过渡转型为具教育学专长的科学教师的，而受聘科学教师中只有9.7%拥有终身教职。
图1 受聘和正式培训
(A) 饼图插页显示了两种类型科学教师的比例，受雇科学教师（H）（n = 31）和过渡转型过渡科学教师（T）（n = 28）。条形图显示了受聘型科学教师提供者和过渡型科学教师提供者的受聘日期分布。(B 和 C) 接受过基础科学和科学教育正式培训的比例以及所报告的正式培训类型。
两类科学教师均接受过广泛的基础科学培训（图1 B，但雇用科学教师（SFES）中，有61%接受过正式科学教育培训，显著高于过渡转型教师（11%）（图1 C）。正式培训包括学位、教学证书、研究生研究或博士后研究的学士后培训。两类教师中都有相当比例的人缺少这类正式科学教育背景。
3 专业活动和耐力
寻求资助的专业活动研究显示（图2），具有教育专长的理科教师（SFES）在K-12科学教育、本科生教育和特定学科基础科学教育研究领域寻求项目资助。过渡转型科学教师（T-SFES）更倾向于申请基础科学研究项目，而受聘科学教师（H-SFES）则更多申请科学教育研究项目。两组教师在申请K-12教师发展项目资助的比例相同，但受聘科学教师在申请大学教师发展项目资助的比例更高。约41%的受访者获得超过50万美元的外部资助，其中15%的受访者获得超过100万美元项目经费。
图2 专业活动和满意度
(A) 在四个领域为科学教育学术活动寻求资助的百分比。(B) （顶部）认真考虑离职的科学教师（n = 56；3 位未回复者）所占百分比，(下图）离职的倾向（n = 21；一名未回复者）和职位领域（n = 20；两名未回复者）。
大多数科学教师（71%）认为，他们在教学上投入时间与非科学教育教师相当。几乎全部（90%）科学教育教师认为寻求资助和发表同行评审文章为终身教职及职位晋升的必要条件。他们中不到10%的人认为学术基础设施对科学教育研究的支持与基础科学研究相当。79%的科学教育教师表示，与非科学教育教师相比，他们指导研究生的机会较少。34%的科学教育教师称自己是所在学科唯一的科学教育教师。
近40%的科学教育教师（SFES）考虑离开当前职位，其中受聘和过渡转型的科学教师的比例相近。95%考虑离开特定职位，20%甚至想完全退出科学教育领域。McNemar检验显示，尽管大多数科学教师投身于科学教育，但感到科学教育缺乏专业认可。受聘的科学教师主要因工作不被重视而考虑离职，而过渡转型的科学教师离职理由则因过度劳累。
4 结论
具有教育专长的理科教师（SFES）在CSU的多个校园中担任终身或终身教职职位，参与科学教育和基础科学研究。他们与过渡转型的科学教师有四个显著差异：大多数非终身教职、新聘、接受过正式本科后培训，且寻求基础科学研究资金。尽管如此，他们主要寻求的是项目资金，而不仅仅是教学职位，且教学量与非科学教师相当。研究显示，尽管招聘率提高，但这些职位的流失率可能也很高。
图3 理科教师模型 CREDIT: NATHALIE CARY
理科教师（SFES）模型在教育改革中既充满希望也面临挑战（图3）。大学和理科学院的科学教师有望推动K-12和高等教育的科学教育进步。研究指出，（1）通过增加培训机会发展科学教师、（2）减少科学教师专业孤立感和（3）改善学术基础设施支持研究及专业活动，科学教育将得到提升。关注教育专长的科学教师提出的问题，有助于增强他们在K-12、本科科学教育及科学教育研究中的影响力。
5 结语
科学教育旨在传授科学知识、培养科学思维和探究方法，强调科学精神和态度的养成，通常以青少年为对象，学校教育为平台，涵盖自然科学和技术等多个领域。学科教育则专注于特定领域的知识和技能。科学教育鼓励学生保持好奇心，尊重科学原理，提出见解，倾听不同意见，并培养社会责任感。通过参与活动，学生应内化科学精神，发展科学素养，为个人和社会发展奠定基础。
科学教育应培养积极、开放和严谨的态度，激发对科学的兴趣，反对迷信，鼓励基于事实的交流与合作，并增强社会责任感。教育过程中应融入态度情感和价值观的培养，通过实践活动让学生体验科学精神，促进个人发展和社会进步。
扩展阅读:
Bush S D, Pelaez N J, Rudd J A, Stevens M T, Tanner K D , and Williams K S (2008) Science Faculty with Education Specialties. Science, 322 (5909): 1795-1796
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