参与人员

课题组全体成员

学习主题

国外 STEM 教育评估述评及其启示

活动记录

国外 STEM 教育评估述评及其启示

樊雅琴1 ，周东岱1，2，3

【摘  要】国外 STEM 教育运动由来已久，随之而来的 STEM 教育评估也在不断发展。教育评估不仅能检测并 确保教育质量，还能获得教育改进的策略信息和方向。从 ERIC、Academic Search Complete、Education Research Com- plete 、Science Direct 以及 IEEE 等国外常用期刊数据库搜索到与 STEM 教育评估紧密相关文献 80 余篇，从评估目 的、评估主体、评估内容以及评估方法四个方面对其进行归纳梳理，以期发现国外 STEM 教育评估规律，为我国 STEM 教育及其评估发展提供参考和借鉴。

【关键词】国外; STEM 教育; 评估; 启示

一、引言

未来，人们所面临的问题将会是 复 杂 的、跨 领域的。因此，聚合思维能力和创造性的问题解决能 力是 21 世纪人才应当具备的基本技能 。STEM 教 育 [1] 是一场以关注科学 ( science) 、技 术 ( technolo-gy) 、工程(engineering) 及数学 ( mathematics) 四门学 科及其之间相互整合的教育运动，以其整合性、跨 学科性的教育特征引起了诸多国家教育机构及相 关工作者的关注和重视，旨在培养学生多视角看待 问题并跨领域、创造性解决问题的意识和能力 。伴 随着 STEM 教育的不断发展，其相应的评估研究也 应运而生。STEM 教育评估如同其他教育评估一样，其目的不在于证明教育质量，而是为了改善教育质量；不在于检测所实施项目的有效性，而是为了获取改善项目实施效果的关键信息，并发现预期之外的、能够为项目实施带来更好决策的见解或观点 [2] 。纵观国外 STEM 教育评估相关研究，对其进 行述评类的文献较少，且我国 STEM 教育发展也还 处于初 步 探 索 阶 段，相关评估研究略显匮乏。因 此，本文就国外 STEM 教育评估相关文献内容，从其 评估目的、评估主体、评估内容以及评估方法四个方面进行归纳梳理，以期发现规律特点，为我 国 STEM 教育及其评估发展提供参考和借鉴。

二、国外 STEM 教育评估述评

评估即是对事物进行价值判断的过程 [3] 。这一过程一般包括评估目的、评估内容、评估方法及 评估结果等。其中评估结果一般是对评估内容的 调查研究或结果呈现，因此本文将其与评估内容合并。在相关文献梳理过程中，发现国外STEM 教育评估比较关注评估主体多样化，因此本文将此项增加为评估维度 。  由此，下面从评估目的、评估主体、

评估内容及评估方法四个方面展开研究。

( 一) 关注 STEM 学科兴趣及职业倾向——— 评估目的聚焦化

通过阅读分析国外 STEM 教育评估相关文献， 发现大部分聚焦于改善 STEM 兴趣、技能及职业从 事率等针对 STEM 相关专业人才培养的研究。

对于 STEM 教育本身而言，其提出源于美国国 际竞争力发展对科技人才的需求 。主修 STEM 相关 专业的学生数量不断减少，STEM 相关学科教育质量及学生学习水平低下等问题是阻碍美国科技人 才发展的重要因素 [4] 。STEM 教育的提出旨在解决这一问题，为美国科技发展与社会进步提供人才动 力 。该视角下的 STEM 教育评估也必然为其服务， 主要表现在对学生 STEM 学科兴趣及相关能力培养 的评估 [4－5] 、对教师 STEM 教学技能的评估 [6] 、课程 及教学材料设计与开发评估 [7] 以及 STEM 项目实施 保真度 [8] (Fidelity of Implementation) 评估等以改善 STEM 教育质量为途径、以人才输出为目的的 STEM 教育评估。

正如前文所述，评估目的不是检验教育的有效性，而是为了获取改善教学效果的重要信息。STEM 教育及其评估两者之间相辅相成，相互促进，互相影响 。聚焦化的评估目的有利于挖掘改善 STEM 教学的关键信息，促进STEM 教育朝着一个共同的方向不断发展。

(二) 多方相关利益人员参与——— 评估主体多元化

20 世纪 80 年代，随着美国项目评估拨款下滑， 评估选择权和决定权不断下放，评估需求越来越呈 现出多样化的态势发展 [9] 。评估主体开始不断转向主要需求方和利益相关者，多方参与的评估模式 不断涌现 。STEM 教育相关项目评估也并不例外。 如在一项 STEM 强化项目的聚焦利用评估中，评估 主体涉及了项目人员、项目指导员、教师以及学生 等。其中，项目人员指项目所聘请的教育专家；项目指导员指监督该项目实施的人员，主要负责项目 资金，与项目主要负责人、员工等进行沟通，以及制 定项目目标等 [10] 。而在一篇评估 STEM 意识和支 持水平的文章中，被测人员则选定了K－8 教师、高 校教师以及商业社区成员 [11] 。在一项评估报告中， STEM 评估主体涉及了项目协调员、K －8 教师、高 校教职员、大学生、研究生以及工业代表等 [5] 。其中，大学 生的加入不仅使 得某些研究更加易于操 作，也使得项目团队能够与被测学生建立友好的关 系，这是项目能够顺利开展的良好因素；教师的加入不仅仅是为了了解项目给教师教学所带来的影响，也是为了其自身能够在评估过程中不断地了解真实的实践环境，不断调整并改善对 STEM 学科的认识和理解，从而更好地为学生提供指导。此外，越来越多的研究将研究生纳入到评估团队中，更多 地是为了尝试解决合格 STEM 教育评估者匮乏的问题。将 STEM 相关专业的研究生加入到评估中，并 创建课程、提供学习机会，以培养新的评估者 [12] 。分析归纳国外 STEM 教育评估主体多样性的特点，其评估人员类型主要涉及中小学、高校人才、科研机构及企业等多层次、多领域的机构单位。多样化的STEM 教育评估人员构成不仅能够提高 STEM 项目的评估能力，通过收集多方利益相关者的反馈 信息促使获取更有效、更准确的决策信息，还使得参与评估过程的各类人群在工作中不断调整、改善自己的 STEM 意识或相关技能。

(三) 从学生学习、教师教学到课程、项目实施 保真度评估——— 评估内容多样化

国外 STEM 教育评估的研究内容众多，大部分聚焦于对学生 STEM 兴趣及参与度等方面的研究。 教师及课程或教学材料作为学生学习过程中的指导者及知识信息获取的主要媒介，其相关评估也是 促进学生 STEM 学习的重要途径。此外，国外STEM 教育评估一般依赖某一特定的项目展开实施，对项目实施保真度的研究也是保障STEM 学习的关键因素。

1. 从学生角度而言，评估研究既关注学习效果和学习需求又关注学习公平

目前国外 STEM 教育评估针对学生的相关研究 主要表现在所实施项目对学生学习效果带来的影响，包括学习成绩、学科态度或职业倾向、技 能 培 养、学习需求以及对女性、残疾人群、少数族裔等少 数群体的关注方面。学习成绩即是考察学生对学科知识的掌握情况，属于项目人员了解并把握项目实施效果的方式之一 。但有研究表明，成绩考察会在项目实施和利 益相关者之间造成一定程度的关系紧张 [13] 。且过度关注学习成绩会迫使学校变得更加受成绩驱动而变革教学，试图通过分析学生的测试成绩以作出决策。学科态度或职业倾向评估是 STEM 教育项目评 估的高频主题 。通过项目干预，影响学生对 STEM 相关学科的态度或职业倾向，进而选修相关专业或 从事相应职业是大多数 STEM 项目的实施思路 。态 度或倾向评估一般通过教师或项目人员访谈、师生 问卷调查等形式收集数据 。且有研究避开向学生发放问卷来获取数据，以保证学生隐私安全和调查 数据 客 观 等 问 题 [10] 。在针对中小学甚至大学STEM 学科态度或职业倾向评估中，有机构认为初 中阶段是学生形成专业和职业倾向的关键阶段，应 当在此学段进行重点培养 [14] 。在 STEM 项目实施 诸多形式中，课后项目对提高学生 STEM 学科态度或职业兴趣具有较大潜力，且课后项目不仅可以激发学生的学科兴趣和追求 STEM 专业领域的信心， 还能够提高团队合作和沟通技能，这些技能都是从 事任何职业所必不可少的 [15] 。STEM 项目中有关技能培养与评估的研究较 少 。不可否认，技能较成绩或兴趣而言更具有实际 意义 。有研究对关注 STEM 领域技能(如沟通、团队 合作、工作准备以及目标设定) 培养的项目进行评 估，结果表明学生重视他们主要要求以外的技能与 经验的获得，如与同伴之间的关系形成、教师指导 及交流等 [16] 。且在学科内或学科之间，增加学生与 同伴之间的关系以及加强教师指导，促进关系发展与资源推送，提供涉及具体目标的反思框架，实施 简历创建与模拟面试的主动学习策略等具体措施 都会促进学生工程领域专业技能的发展。学习需求评估即对学生学习所需支持进行测 量 。清晰准确地定义学生的学习需求，有助于促进 有的放矢的教学开展，进行有针对性的学习支持。有研究从知识、表现、动机、自我效能、工具/ 环境及 反馈六个方面就学生学习所需支持进行了测量量 表的构建 [17] 。使用该量表可以发现并识别每个学生的学习强项和弱项，并针对弱项进行课程资源的合理配置，可以有效缓解这方面的学习压力，进而 提升学习兴趣。男女性别差异导致思维方式不同、擅长领域不 同，理工科领域男性居多的现象已被人们所熟知。 但随着STEM 相关专业人才需求不断加剧，研究者 也开始将视线瞄向女性、残疾人群以及少数族裔等 由于政 策、文 化 歧 视、性别差异等原因导致选修 STEM 专业较少的群体 。研究表明，全女性的 STEM 教学团队能够使女生感到更加舒适，更倾向于交流并提出疑问，且对于项目干预使得将部分 STEM 专业作为自己未来职业的可能性来说，似乎女生比男 生更大 [5] 。而对于残疾人群与少数族裔来说，加强 相关 STEM 项目干预亦能够改善其对 STEM 领域的兴趣及职业倾向 [18 －19] 。

2.从教师角度而言，评估研究既关注项目对教 师的影响又关注影响学习的教学因素目前国外 STEM 教育评估针对教师的相关研究 主要表现在所实施项目 对教师的影响评估、教 师 STEM 教育教学能力评估、教学方法评估以及教师 学习社区对 STEM 教与学的影响评估。STEM 相关项目对教师自身发展的影响一般包 括项目对教师教学效果的影响、对教师专业发展的 影响以及项目所提供的教学技能、方法与学习材料在课堂上的使用情况 。研究表明，STEM 项目会通 过增加 STEM 相关教学活动数量，运用动手实践与 探究式学习方法，以及讲授新信息或策略的方式为 教师的教学有效性带来积极的影响；STEM 项目通过为教师提供深入接触并了解 STEM 学科知识的机会,以促进教师专业发展，并通过改善教师对相关 学科的兴趣度和积极性，来对其教学产生积极的影响； 此外，教师会经常在其 STEM 课堂上使用项目所 提供的教学技能、方法及教学材料 [10] 。教师的作用和素质是培养未来杰出人才的重 要因素，尤其是在当今这个日益变化的时代，有效 的教学能力至关重要 。有研究从学科理解、教学方 法、引导学生参与学习、了解学习者、学习环境、学 习者评估、个人资质等七个方面开发了中学教师教学能力评估指标，并通过内部一致性检验、内容效 度与结构效度分析验证了该测量工具的有效性 [6] 。改进的教学方法是促进本科生 STEM 教育教学 的有效途径，如循证教学法(evidence －based teach- ing) 、科学教学法(scientific teaching) 以及积极学习 法(active learning) 。有研究针对积极学习法，探索 了影响教师在教学中使用该方法的环境因素，如与 其他教师就教学问题进行非正式、定期对话的机会 能够促进新教学方法和思路的采纳与应用，以及对 教学实践的测量、评估及激励方式能够抑制新的教 学方法的使用 [20] 。  因为单纯以学生满意度来衡量 教学质量时，教师往往会为了满足绩效而放弃教学 冒险和创新，而选择平稳的教学方式达到评估标准。教师学习社区 ( Faculty Learning Community) 是 一个由 6 到 15 或者更多 ( 一般 8 到 12 人是最佳规 模) 跨学科的教师、研究生以及专家组成的团队，通 过参加主动的、协作的、长达一年的课程项目以及 能够促进学习、发展、跨学科的教与学、社区建设等 活动，促进教与学 ( Cox，2004) 。研究表明，社区中 所组 办 的 诸 如跨学科研讨会、联 办 课 程 ( Linked Courses) 、教学实验以及每两周一次的会议等活动， 共同构成了教师、学生以及未来教师学习和反思的 过程，是促进 STEM 学科教学的有效机制 [21] 。

3.从课程及教学材料角度而言，评估研究既关 注质量又关注其使用效果课程或教学材料是学科知识内容的载体，在教师教学和学生学习过程中占据着举足轻重的地位 和作用 。在这一方面，目前国外 STEM 教育评估主 要集中在对课程或教学材料的质量、使用情况以及 对学生学习产生的影响等方面的评估。随着网络的不断发展和数字技术的不断进步， 在线课程开发越来越得到人们的关注和支持，已为 更多的人提供免费、开放及高质量的教育资源 。针 对在线课程的评估，会更多关注课程的真实使用情况、平台的感知有用性与易用性情况以及用户使用课程的学习效果情况等 [27] 。此外，在线课程又可分 为为学生和社会人员提供学习平台或机会的课程 和为教师学习学科知识及教学技能的教师再教育 类的课程 。根据这一区分，用户使用课程的学习效 果情况又可分为，前者主要关注学生的知识与技能 掌握情况，后者除了关注教师对相关知识内容与教学技能的掌握以外，还关注教师的变化对学生学习 所带来的影响 [22] 。

STEM 相关教学材料开发一般是针对特定区域 的，由 K－8 教师、大学教师、研究生或其他项目人员共同参与制定 。其评估主要关注材料的质量、是 否利于教师教学、能否改善学生学习以及教师对教 学材料的使用率等方面 [10] 。此外，在教学材料的制 定过程中，参与者尤其是教师能够获取与材料制定 相关的 STEM 学科思想，并将其整合到课堂活动中， 从而增加学生学习 STEM 领域知识的机会 [23] 。

4.  从项目实施角度而言，评估研究主要关注项 目实施保真度、项目管理及其他评估项目实施保真度是指项目设计与项目实际实 施之间的一致性程度，是判定项目是否达到其预期 效果的一种途径 。项目实施保真度的测量能够为 项目改进提供决策和建议，一般受教学模块的感知性、年龄适应性、运行所需时间，以及教师的技术运用 熟 练 度、需要辅助支持教学的程度等因素影响 [8] 。

此外，随着大型联邦项目数量的不断增多，对此类复杂项目评估的理解也需要不断深入 。有研 究认为，在大型、多站点 STEM 项目评估中，出席会议、有计划地开展相关项目评估的讨论以及参与数据收集是能够促进利益相关者评估参与感受的活 动 [24] 。且针对多个 STEM 教育项目之间存在重叠、 重复的情况也需要更多的管理和战略规划 [25] 。对 STEM 团队或项目人员的评估是指教师对其所提供的培训、课程或教学材料等支持的满意度[5] 。此类评估在STEM项目评估中较少涉及，但有意义的评估结果、有价值的评估信息能够为STEM团队建设带来建设性的意见和建议。一支高质量、高素质的优秀 STEM 队伍是促进教师教学和学生学习的重要因素。利用测量工具对STEM 教育领域中的情感变量 进行评估也是一项颇有意义的研究 。情感变量主要表现为STEM 社区意识与支持。有研究从产业参与STEM 教育、STEM 意识和资源、学生为大学或职 业中的成功所做的准备、区域内 STEM 职业和劳动 力情况四个方面制定评估 STEM 社区意识与支持的情感测量工具，以改善社区对 STEM 教育的重视，并 为其提供资源或政策支持 [26] 。

项目评估目的无非是提供判断、促进改进或产 生知识，但其服务对象是教育决策者 。评估结果对 利益相关者或个人所产生影响方面的研究也实属 少见 。有研究通过对多个 STEM 教育项目的各项评估产品的引用情况进行统计分析，以判断各项目评估结果对公众所带来的影响 [27] 。其中，评估产品主 要包括项目评估过程中所产生的各类出版物、演示文稿、评估工具以及其他相关材料 。此外，对项目评估结果的评估，即元评估，也是 STEM 教育项目评估中一项重要的研究点，主要包括项目对其评估活 动描述的合理性程度、分析并发现增加项目评估有用性的评估活动以及评估活动与相应生产力之间的关系等主题 [28] 。

综上而言，在评估内容方面，国外 STEM 教育评估主要涉及从学生学习、教师教学、课程建设、教学 材料开发到项目实施保真度、大型多站点项目管理等多方面。内容丰富、范围较广且研究深入。多样化的评估内容不仅能够从多角度、多层次了解并把 握 STEM 教育效果情况，还能够拓宽 STEM 教育本身的发展视野。

( 四) 定性、定量方法相结合——— 评估方法多元化

由于 STEM 教育的跨学科性，使得评估方法多 元化成为其相关评估的固有属性。目前的 STEM 教 育相关评估，多以定性和定量数据收集与分析方法 结合使用的混合式方法为主 。其中，定性分析方法 主要有事后访谈(Follow －up Interview) [24] 、叙事探 究法( Narrative Inquiry) [29] 、小 组 讨 论 [15]  以 及 课 堂 观察 [30] 等 ; 定量分析方法主要有问卷调查 [14] 、随机 对照试验 [31] 、准实验研究法 [32] 、日志文件分析 [7] 、结构方程模型 [14] 、Rash 测量方法 [11] 以及引文分析 方法 [27] 等。评估方法本身并无高低、好坏差 异，重要的是理清在何种情境下选用何种评估方法更有效，以及 如何将多种评估方法混合使用 以达到最优的评估 效果 。在评估方法的选择及组合时，并不是简单地考虑其本身的应用，而是嵌入其内在的哲学原理及 其所代表的潜在价值。三、对我国 STEM 教育及其评估的启示2016 年，我国 教 育 部 颁 布《教 育 信 息 化“十 三 五”规划》，指出应促进跨学科学习、创客教育与信 息技术的深度融合，以提升学生的创新意识和创新 能力 [33] 。2017 年 2 月，颁布《义务教育小学科学课 程标准》，强调以跨学科、项目驱动的STEM 教育为途径，努力培养学生的创新能力和问题解决能力 [34] 。  随着相关文件出台、STEM 教 育 机 构 成 立 [35] 、培训活动举行 [36]  以及中小学校 STEM 教育 的不断尝试，我国 STEM 教育正在形成和发展 。但目前针对 STEM 教育评估的文献类研究屈指可数， 且实践类的评估成果转化为公开发表的文本类资源更是少之又少 。  因此，鉴于上述国外 STEM 教育评估现状及规律特点，总结归纳对我国 STEM 教育发展及评估的启示如下。

1.以探索 STEM 教育本质为核心和起点，推动 STEM 教育及其评估不断发展

如前所述，STEM 教育起源于美国对自身国际竞争力的维持和提高，但有人认为其存在功利主义 色彩 。加拿大英属哥伦比亚大学 Nashon 教授认为，认识并了解STEM各学科知识内容间的关联关系才是其教育本质 [37] 。究竟STEM教育本质为何，什么 才是其根本目的，以及STEM教育的发展将会为教育改革乃至社会发展带来怎样的变革和机遇，这些 都是对STEM教育本真的探讨，也是STEM教育评 估的起点 。此外，STEM 教育在我国也要注意本土 化发展，即要结合我国国情，根据目前我国教育现 状及其存在的问题，探索适合我国学生的 STEM 教 育发展之路，切实为我国人才培养和社会发展提供 源动力。

2.加强企业、高校等多方参与 STEM 教育，将多方利益相关者纳入评估系统

对于教育而言，特别是 STEM 教育，美国民众从不认为这是学校一方面的责任 。政府大量的资金 投入、STEM 相关项目启动和企业、社区、高校及家 庭的共同参与都体现了美国多方参与的 STEM 教育特点 。对于 STEM 教育评估而言，越来越多的研究 采用聚焦利用评估的形式开展评估活动，将多方利 益相关者纳入评估系统，考虑并重视每一方的需求及潜在价值 。相比而言，我国教育发展的机构独立 性较明显，即不同层次、不同性质的单位合作不够密切、深入 。STEM 教育强调动手实践，强调项目式 学习，这一特点决定了学习活动真实性及相关企业 加入的必要性。

此外，对于高校而言，不仅相关专 家 学 者 的 加 入能够为中小学 STEM 教育发展带来理论指导，而 且本科生、研究生，尤其是女生的加入还能够为中 小学校培养具有良好 STEM 理 论 和 实 践 基 础 的 STEM 教师，并能够在一定程度上解决专业 STEM 评估员缺乏的问题。

中小学校加入多方参与的 STEM 教育项目，也 能够改善本校教师的 STEM 教育素养和教学能力， 加强学校的师资培训与建设，为学生 STEM 学习提 供更广阔的视野和更优质的服务。

3.  鼓励开展 STEM 教学活动，加强 STEM活动评估，促进 STEM 教育繁荣发展如上所述，国外有关 STEM 教育评估内容涉及到了学生学习、教师教学及专业发展、课程或教学 材料评估以及项目整体评估等多个方面，且每一层面下又包括对其下级内容进行影响因素调查、效果 分析等研究 。多样化的评估内容不仅可以对STEM教育 效果的质量检测和影响力评判，更是丰富 STEM 教育内容发展的信息来源和途径 。如在学生 评估方面，有研究认为，学校环境和教师因素对女生选择 STEM 领域职业的影响比男生大，但是学校与教师相比，究竟谁在起作用，谁的影响力更大，则是另一个值得研究的问题 [5] 。而目前我国 STEM 教 育发展也还正处于起步探索阶段，无论是STEM教育实践还是其相关评估研究都相对匮乏 。针对这 一问题，应当从两方面开展研究 : 其一，通过组织学 生参加各种 STEM 学习相关比赛、课题申报、STEM 教学实验区建设等方式鼓励中小学校、职业院校及 高校等教育教学机构开展 STEM 教育相关教学活动，为 STEM 教育在我国的发展奠定坚实的实践基 础;其二，加强高校及其他科研机构对 STEM 教育相关活动的评估，以科学、严谨的评估报告等形式呈 现评估结果，为未来 STEM教育发展提供建设性意见或指导。

4.促进评估方法多元化发展，重点关注形成性评估由于 STEM 教育独特的跨学科性，使得其成为 研究并发展混合式评估方法的肥沃土壤 。评估方法多元化发展不仅是对方法的理论与实践探讨，也是了解STEM教育效果并发掘改善STEM教育决策信息的有效途径 。不同的评估方法所关注的人群、需求及层面都有所不同，多种方法并用有助于多视 角、多维度地评估STEM教育。且对于一些长期的、 复杂的STEM教育项目而言，在实施过程中往往由 于各种原因使得项目进行与预期产生偏差，出现项目实施与原有目标不一致，或有始料未及的、影响 项目按原计划开展的因素等 。在这种情况下，就需要在项目进行过程中不断回顾反思，不断调整活动实施，关注形成性评估。

1] 马红 芹．  美 国 K －12 阶 段“科 学、技 术、工 程 和 数 学”(STEM) 教育研究 [D] ．南京师范大学，2015．

[2] Gullickson A R ，Hanssen C E．  Local evaluation in multisite STEM programs : Relating evaluation use and program results [J] ．New Directions for Evaluation，2006，2006 ( 109) :

87 －103．

[3] 王冀生．教育评估的实质是一种文化 [J] ．  高教发 展与评估，2015 (2) : 1－6．