美國NAEP技術與工程素養評估及其進展

張娣

摘? ?要：國家教育進展評估（National Assessment of Educational Progress，NAEP）是美國最具代表性的中小學學生學業表現評估項目，旨在評估四年級、八年級、十二年級學生在多個學科領域“知道什么、能做什么”。為適應信息化社會，推進美國STEM教育發展，國家教育進展評估于2014年首次增加技術與工程素養評估，以向民眾報告八年級不同學生群體的技術與工程素養。我國正處于“新戰略、新課改、新高考”的轉折點，以STEM教育推動我國評價體系和課程體系的更新是有效路徑之一。美國2019年5月2日發布的技術與工程素養評估最新進展，對我國建立STEM課程體系、評估體系，兼顧質量和公平、理論和實踐，具有借鑒意義。

關鍵詞：美國 國家教育進展評估 技術與工程素養評估

1969年，美國開始對中小學學生學業表現進行評估，由國會授權、國家教育統計中心（National Center for Education Statistics，NCES）管理運行的國家教育進展評估（National Assessment of Educational Progress，NAEP）承擔了這一任務。隨著科學、技術、工程、數學（STEM）教育的興起，國家的大力投入和社會的日益重視，NAEP于2014年首次實施技術與工程素養評估（Technology and Engineering Literacy Assessment，以下簡稱TEL評估）。2018年，第二輪TEL評估在美開展，以衡量八年級學生是否能夠將技術和工程技能應用于現實生活，新的數據對美國進一步開展STEM教育有著重要的參考意義。日趨成熟的TEL評估對我國基礎教育階段開展STEM教育，建立STEM評估體系也有一定的借鑒意義。

一、NAEP和TEL評估

NAEP是美國最具權威性的聯邦評估項目之一，由國會授權，國家教育統計中心在美國聯邦教育部和教育科學研究所（Institute of Education Sciences）負責實施。

自1969年以來，NAEP評估美國四年級、八年級、十二年級學生在多個學科領域“知道什么、能做什么”，學科包括藝術、公民、經濟、地理、數學、閱讀、科學、技術與工程素養、美國歷史和寫作。NAEP的特別之處在于，它是唯一實現全美范圍內或跨州比較中小學生學習表現的評估項目。

為確保樣本的隨機性和代表性，NAEP基于各州和地區的人口統計數據，不論種族/民族、社會經濟地位、是否殘障、是否為英語學習者或其他因素，以學校為單位抽取學生。報告結果以具有相似特征（如性別、種族、地區）的學生群體進行劃分，而不是針對學生個體。

NAEP提供有效和可靠的美國學生學業表現評估數據，開展反映教育技術進步的創新型大規模評估，基于方法學、統計建模評估學生學業表現，并公布符合教育界需求和利益的調查結果以及關于學生學業表現的有效和可靠的評估數據[1]。調查問卷是NAEP評估的重要部分，包括學生問卷、教師問卷和學校問卷。學生問卷收集有關學生的人口特征、課堂內外的學習機會和教育經歷的信息，由參與評估的學生完成;教師問卷收集有關教師培訓和教學實踐的信息，由被評估科目的負責教師完成;學校問卷收集有關學校類型和政策的信息，由校長或校長助理完成。另外，學校還提供殘障學生或英語學習者的相關信息[2]。同時，城市地區試驗評估（Trial Urban District Assessment）于2002年啟動，用于監測美國大城市地區公立學校學生表現。基于此項評估，NAEP對自愿參加城市地區試驗評估的學生進行了數學、閱讀、科學和寫作評估。

隨著新技術和人工智能的發展，STEM教育順應時代發展潮流，成為學校課程的重要組成部分之一。學生的學習過程包括使用計算機和信息技術完成學業，探討技術在社會中的作用。2008年，美國國家評估委員會（National Assessment Governing Board）與韋斯特德（WestEd）共同制定了TEL評估的框架和標準，于2013年正式發布了《2014 年國家教育進展評估技術與工程素養框架》（Technology and Engineering Literacy Framework for the 2014 National Assessment of Educational Progress）[3]，于2014年投入使用。考慮到美國國家評估委員會的建議和2014年TEL評估的實施情況，NAEP對2014年的TEL評估框架進行了修訂，于2018年1月發布了《2018年國家教育進展評估技術與工程素養框架》（Technology & Engineering Literacy Framework for the 2018 National Assessment of Educational Progress，以下簡稱《框架》）[4]，并于同年實施了第二次TEL評估。TEL評估作為數字時代NAEP的重要補充，旨在評估學生對技術和工程知識的掌握程度;技術和工程在日常生活中的作用;學生使用技術的程度和了解工程師設計和開發技術的程度。

二、2018年TEL評估內容

TEL評估以《框架》為依托，基于數字評估，開發多媒體任務和基于情景的任務，要求學生應用所學技術、工程知識和技能，解決日常生活中的問題。

（一）評估框架

《框架》為TEL評估提供了理論基礎，并指出了評估中應包含的問題類型以及設計和評分的準則。《框架》將技術與工程素養定義為“使用、理解和評估技術的能力，以及對開發解決方案和實現目標所需的技術原則和策略的了解程度”，技術被定義為“為滿足人類需求或期望而對自然世界進行的修改”，工程是“通過確定限制條件，分析系統功能，制定開發解決方案以滿足人類需求和期望的過程”。

《框架》規定了TEL評估應衡量的三個相互關聯的技術與工程素養內容領域：技術與社會——涉及技術對社會和自然界的影響以及由這些影響產生的倫理問題;設計和系統——涵蓋了技術的本質、開發技術的過程以及處理日常技術的基本原則，包括維護和故障排除;信息通信技術——包括計算機和軟件學習工具，網絡系統和協議，便攜式數字設備和用于訪問、創建和傳遞信息以及促進創造性表達的其他技術。

《框架》還規定了學生在回答測試題時需要表現出的三種能力：理解技術原理——關注如何利用技術知識;制定方案實現目標——關注如何系統地運用知識、工具和技能解決問題并實現現實目標;交流和合作——關注如何利用現代技術以各種方式進行交流、以個人或團隊的形式與同伴和專家一起工作。

（二）評估方式

TEL評估通過計算機進行評估，分值是300分，每名學生的總測試時間為60分鐘。評估內容包括15個基于場景的任務和77個包含簡答題和多項選擇題的問題。技術和工程測試涵蓋計算機科學、機器人、火箭、力學等科目。

鑒于技術與工程素養培養并不局限于課堂，TEL評估附有兩份調查問卷，分別針對學生[5]和學校管理人員[6]，旨在更好地了解學生在課堂內外學習技術與工程的機會。NAEP在評估當日向學校提供所有必要的材料，包括筆記本電腦和耳機。學校只需要為學生提供考場、桌子以及足夠數量的電源插座即可，不需要提供互聯網接入。

TEL評估最大的創新點是基于場景的任務，學生通過視頻、音頻剪輯，動畫和文本的計算機模擬技術，工程知識來解決各種現實場景中的任務。例如，2018年TEL評估的“仙女座任務”（Andromeda Task），以網絡世界中的版權保護問題為背景，要求學生收集可用于廣告網站的仙女座星系圖像，其重點在于學生需要獲得使用受版權保護的圖像的許可，并標明其圖像的所有者。“仙女座任務”歸類于信息通信技術內容領域以及理解技術原理、制定方案實現目標、交流與合作三大實踐領域，任務時間為10分鐘。“仙女座任務”旨在評估學生是否能夠在網絡上選擇適當的信息，是否能夠準確地引用受版權保護的材料的來源。任務給出了具體的操作步驟，如網絡搜索圖像、為網站選擇合適的圖像、選擇標注版權所有方引文的方式、確定標注方式、標注使用者信息。“仙女座任務”的評估表明，60%的學生能夠正確識別可在網站上合法使用的圖像，51%的學生能夠合理選擇標注版權所有方的引文方式，29%的學生能夠正確撰寫包含所有必需版權信息的引文。[7]

除此之外，學生在TEL評估中的表現結果以兩種方式呈現：平均分數和達到相關成績水平（基礎水平為116～158分、熟練水平為158～209分、高級水平為209分及以上）的學生百分比。平均分數表示學生的知識和技能，達到相關成績水平的學生百分比則衡量學生的實際成績與社會期望成績的一致程度。[8]

三、2018年TEL評估結果呈現的變化

2014年，NAEP實行了第一次TEL評估，對全國約840所學校的21500名八年級學生進行了電話評估。2018年1月29日- 3月9日，NAEP對來自600所學校（530所公立學校和70所私立學校）的15400名八年級學生進行了評估，所得結果與2014年的結果進行了對比，以下是相應的一些變化。

（一）學生的總體成績變化

2018年學生的平均分數為152分，比2014年提高了2分。具體而言，與2014年相比，2018年學生在3個內容領域以及3項實踐中的得分更高。從TEL評估的3個內容領域來看，2018年學生在“科技與社會”這一內容領域的平均分數（152分）比2014年（150分）提高了2分;2018年學生在“設計與系統”“信息通信技術”兩個內容領域的平均分數（153分）比2014年（150分）提高了3分。從TEL評估的3個實踐領域來看，2018年學生在“理解技術原理”“制定方案實現目標”2個實踐領域的平均分（152分）比2014年（150分）高2分;2018年學生在“交流與合作”這一實踐領域的平均分（153分）比2014年（150分）高3分。[9]

從達到TEL評估成績水平的學生百分比來看，2018年低于基礎水平的學生下降至16%， 84%的學生達到或超過基礎水平，與2014年相比沒有顯著差異;2018年46%的學生達到或超過熟練水平，高于2014年的3%;2018年5%的學生達到高級水平，高于2014年的2%。[10]

（二）不同學生群體的成績變化

與2014年相比，2018年的白人、黑人和亞裔學生，女性，參加全國學校午餐計劃的學生，父母高中輟學的學生和父母大學畢業的學生，公立學校和非特許學校的學生，非殘障學生，非英語學習者學生TEL評估平均分數更高。其中，女性，參加全國學校午餐計劃的學生，父母大學畢業的學生，就讀公立學校的學生，非殘障學生，非英語學習者學生在TEL評估內容領域和實踐評估中的平均得分更高。2018年亞裔學生的TEL評估平均分數比白人高7分;2018年白人和黑人學生的31分分數差與2014年的32分沒有顯著差異;2018年白人與拉丁裔學生的24分分數差與2014年的22分沒有顯著變化。[11]

（三）不同性別學生的成績變化

2018年，女生總體TEL評估得分高于男生，盡管與2014年相比，男生和女生的成績均有提高（見表1、表2）。

在3個內容領域中，分數差尤為明顯的是“信息通信技術”，2014年分數差為6分，2018年分數差為7分。另外，雖然男生和女生在“設計與系統”這一內容領域中的分數差距不大，但相較于2014年，2018年女生平均成績的增幅更加明顯。而在3個實踐領域中，“理解技術原理”“制定方案實現目標”方面，男生和女生的分數差距雖然不是很大，但2018年“制定方案實現目標”中女生進步明顯。“交流與合作”中男生和女生分數差繼續拉大，相較2014年擴大了2分。

美國國家教育統計中心副主任佩吉·卡爾（Peggy Carr）表示，2018年TEL評估分數的提高得益于優秀學生和女生，盡管參加技術與工程課程的男生多于女生。這可能是由于女生在團隊合作、溝通協調等一些“軟技能”上更加擅長，但教育中的性別差距依舊存在。[14]

另外，TEL評估發現父母教育水平與學生學業表現之間的聯系似乎正在減弱。2014年，父母為高中學歷的學生成績明顯高于父母未完成高中學業的學生。而在2018年，這一差距已經消失。另一方面，與2014年相比，57%的學生表明至少參加了一門與技術或工程相關的課程，比2014年增加了5%。評估表明，在2018年參加過技術或工程相關課程的學生，其TEL評估平均分數均高于未參加過這些課程的學生[15]。在參與學校午餐計劃的學生中，52%的學生表示至少參加過一門與技術或工程相關的課程，而2014年此數據為46%。至少參加過一次技術或工程課程的白人、拉丁裔和亞裔學生比未參加相關課程的學生表現更好。然而，無論是否參加技術與工程課程，黑人學生的得分波動都不大。

國家評估委員會主席貝弗利·珀杜（Beverly Perdue）表示：“這些積極成果非常令人鼓舞，TEL評估很重要，因為它要求學生在快速變化的世界中習得獲得成功的至關重要的技能，TEL評估為教育工作者和決策者提供學生STEM領域學業表現的可靠數據，這對我們國家的未來至關重要。”[16]

四、啟示

（一）基于現實任務創建教學情境

TEL評估最大的創新點是基于情境的任務，將需要考核的內容和實踐融入模擬的現實問題中，實現學生與任務的高度互動，促進學生的協作交流，使學生熟練應用跨學科方法、知識和技能，開拓解決現實問題的新思路。

首先，設計的學習任務要從學生實際出發，符合學習者的特征，充分考慮學生現有特點、知識接受能力的差異，遵循循序漸進等原則。其次，任務設計要注重跨學科方法的滲透，引導學生從各個角度解決問題，用多種方法來解決同一個問題，避免思維的絕對化和僵化。在教學過程中，培養學生敢于質疑、不受固定模式約束的思維能力，鼓勵學生大膽猜想，幫助學生克服思維定勢。最后，以“任務驅動”和“問題解決”作為學習和研究活動的主線，在相關有具體意義的情境中教授技術與工程知識和技能，把學習者融入到有意義的任務完成的過程中，讓學習者積極地探究發現，自主建構知識，進一步將學習者的學習與更多的任務或問題掛鉤，使學習者能夠投入到現實問題或真實性任務中，促進學生自主探究，激發高級思維，培養學生的自主和協作能力以及將所學知識和技能廣泛遷移的能力。

（二）建立協調一致的評估框架

建立協調一致的評估框架是TEL評估得以實施的重要基礎。《框架》明確規定了評估應涵蓋的3個內容領域和3個實踐領域，具體描述了每個領域或實踐在四年級、八年級和十二年級的評估目標和內容，將其融入情境任務中，構建領域、實踐、情境的三維結構。以《框架》為基準，TEL評估通過情境任務中學生展示的知識和技能，評估學生所達到的具體水平，以獲取對后續教學的指導。

評估框架是評估開展成功與否的重要前提，建立協調一致的評估框架對獲取有效全面的評估數據至關重要。有效的評估框架需要號召利益相關者的廣泛參與，包括政府官員、教育機構人員、行業專業人員、教育工作者，一線教師、家長、學生等，考慮利益相關者的需求和時代要求，建立評估框架制定的工作小組，協調各方人員的有效參與，進行有效的試測和持續的更新和修訂。圍繞學科核心思想組織關聯知識可以促進學生對學科知識體系的構建和學科知識的理解，因此評估框架需要在個別課程和整個學習課程設計層面考慮知識的相關性，更重要的是考慮學生理解事物融合的方式。除此之外，教學目標、引發學生興趣的教學方法、系統的學科知識及學科教學方法、開發工具和教學資源，都會對評估產生影響。

（三）構建能力導向的評估體系

構建能力導向的評估體系是21世紀教育發展的必然趨勢，聯邦、州及地區的政府官員和教育工作者需要依靠具體的標準和明確的學生學習目標幫助教師創新課程，有效實施課程，獲得及時反饋，使課程發揮最佳效果。TEL評估為構建有效的技術與工程課程體系提供了參考，合理的課程體系又會豐富和改進學科評估，二者相輔相成，相互促進。

首先，評估要以能力為核心。現代教育倡導終身學習和學習者自我意義的建構。終身學習理念下，學習的本質是創新而非繼承，學習的功用是充實精神生活。學習是自我意義的建構過程，旨在培養學生的批判性思維、溝通能力、團隊協作能力和創造與創新能力。其次，關注學生的學習過程。評估要考慮學生的個性特點和學習風格，重視發展性評價的運用，考慮學生的綜合能力發展，通過檔案袋評價、研討會、學生作品展示等多種評價方式動態評價學生的情感態度和學習成果的變化。最后，靈活運用多種評價方式進行評估。單純以標準化考試衡量教育質量、學生的能力發展是片面的，學生的想像力、協作能力、解決問題的能力、創造力等是無法檢測的。因此，采用多種評價方式盡可能全面評估學生發展現狀非常必要。教學中，教師需要鼓勵學生自我評價、互相評價，激勵學生的學習興趣和學習熱情;強調自我反思，關注過程性評價和發展性評價;采用真實任務來評價學習者實際解決問題的能力;進行學業成績評價的同時全面評價學生的發展。

五、結語

一直以來，STEM教育都是美國教育愿景中的重中之重。2018年末，特朗普政府發布了《繪制成功路線：美國 STEM 教育戰略》（Charting A Course for Success： Americas Strategy for STEM Education），作為引領美國STEM教育走向成功的“北極星”，逐步實現讓美國所有公民終身受益于高質量STEM教育的未來愿景。2019年11月，特朗普總統承諾撥款7800萬美元用于STEM教育創新項目[17]。2018年TEL評估結果作為美國實施STEM教育新的有效參考數據，必然有助于推進美國STEM教育水平的不斷提升，培養數字時代的創新人才。[18]

值得注意的是，TEL評估學生學業成就變量之間存在的關系并不能完全揭示其背后的原因，每個變量都受到其他變量的影響。同樣，TEL評估也不能反映未測量變量的潛在影響。只有當結合學生群體具體情況和教育系統的知識，例如教學趨勢、學齡人口變化以及社會需求和期望，才能發揮評估結果的最大價值。[19]

參考文獻：

[1]NAEP.An overview of NAEP[EB/OL].（2018-05-24）[2019-06-05]. https：//nces.ed.gov/nationsreportcard/about/.

[2]NAEP.Survey questionnaires[EB/OL].（2019-07-18）[2020-02-11].https：//nces.ed.gov/nationsreportcard/experience/survey_questionnaires.aspx.

[3]WestEd.Technology and engineering literacy framework for the 2014 national assessment of educational progress[EB/OL].（2013-09）[2019-06-05].http：//www.techmattersllc.com/wp/wp-content/uploads/2011/03/prepub_naep_tel_framework_2014.pdf.

[4]NAEP.Technology and engineering literacy framework for the 2018 national assessment of educational progress[EB/OL].（2018-01）[2019-06-05].https：//www.nagb.gov/content/nagb/assets/documents/publications/frameworks/technology/2018-technology-framework.pdf.

[5]NAEP.2018 Operational school characteristics and policies grade 8 school questionnaire[EB/OL].（2018）[2019-06-05]. https：//nces.ed.gov/nationsreportcard/subject/about/pdf/bgq/school-sdlep/2018_sq_school_ tel_g8.pdf.

[6]NAEP.2018 Operational TEL student grade 8[EB/OL].（2018）[2019-06-05].https：//nces.ed.gov/nationsreportcard/subject/about/pdf/bgq/student/2018_ sq_student_tel_g8.pdf.

[7]NAEP. Andromeda Task [EB/OL].（2018）[2019-06-05]. https：//www.nationsreportcard.gov/tel/tasks/andromeda/.

[8]The NAEP technology & engineering literacy achievement levels[EB/OL].（2019-04-12） [2019-06-05].https：//nces.ed.gov/nationsreportcard/tel/achieve.aspx.

[9][11][12][13][15]NAEP. NAEP report card： technology & engineering literacy（TEL） highlights from the 2018 assessment[EB/OL].（2018）[2019-06-05]. https：//www.nationsreportcard.gov/tel_2018_highlights/.

[10]NAEP.NAEP data explorer[EB/OL].（2018-12-10）[2019-06-05].https：//www.nationsreportcard.gov/ndecore/xplore/nde.

[14]EducationNC. 2018 NAEP technology and engineering literacy results， girls carry the torch[EB/OL].（2019-05-02）[2019-06-05]. https：//www.ednc.org/2019/05/02/in-2018-technology-and-engineering-literacy-results-girls-carry-the-torch/.

[16]Contact PR Newswire.Nations eighth-grade students post gains on 2018 report card for technology and engineering literacy[EB/OL].（2019-04-30）[2019-06-05].https：//www.prnewswire.com/news-releases/nations-eighth-grade-students-post-gains-on-2018-report-card-for-technology-and-engineering-literacy-300839927.html.

[17]The White House. Presidential proclamation on American education week， 2019[EB/OL]. （2018-12） [2019-06-05].https：//www.whitehouse.gov/presidential-actions/presidential-proclamation-american-education-week-2019/.

[18]The White House. Charting a course for success： Americas strategy for STEM education[EB/OL]. （2018-12）[2019-06-05]. https：//www.whitehouse.gov/wp-content/uploads/2018/12/STEM-Education-Strategic-Plan-2018.pdf.

[19]NAEP.Interpreting NAEP technology and engineering literacy results[EB/OL].（2019-04-25） [2019-06-05].https：//nces.ed.gov/nationsreportcard/tel/interpret_results.aspx.

編輯 朱婷婷? ?校對 王亭亭