基于高階思維的中小學STEM課堂教學評價的實證研究

光善慧

摘要：近年來，STEM及創客教育已成為世界各國教育界關注的熱點，如何對STEM課程的教學過程進行有效評價是當前STEM教育的關鍵問題。本STEM團隊在實施STEM課程研究和教學過程中，聚焦STEM課堂教學評價標準研究，通過定量分析與定性分析相結合的研究方式，研制出STEM課堂教學中教師評價量表和學生學習評價量表。通過兩年的STEM課堂觀察和實踐發現，量表評價得分高的教師表現出更強的STEM教學能力，學生的STEM學習能力和創新思維能力也有顯著提升。這表明，此評價量表具有較強的科學性，能夠應用于STEM課程教學評價，其評價結果對于提升STEM課程教學具有較大的指導意義。

關鍵詞：STEM 教育課堂教學評價 實證研究

STEM 是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）這四門學科的英文首字母縮寫，起源于美國的 STEM 教育，2001年被引入中國科技教育領域。STEM 教育目前已經進入我國國家課程標準。2017 年，教育部印發的《義務教學小學科學課程標準》特地把 STEM 教育列為新課程標準的主要內容之一。2017 年 6 月，中國教育科學研究院發布《中國STEM教育白皮書》。觀察中國當下的人才情況，創新型人才、精通技術的人才成為我們實現經濟轉型的關鍵。STEM 教育注重跨學科學習，關心如何解決現實中所面臨的實際難題，探究創新解決問題的思路和方法，強調對知識進行綜合運用的能力和創新精神，這些都可以說在很大程度上彌補了我國傳統基礎教育的短板，更有利于創新人才的培養。2018年6月，中國教科院發布了《STEM教師能力等級標準》，首次對STEM教師的專業水平進行了規范。2018年8月，中國教科院發布《STEM教育：中國2029教育行動計劃》。因此，STEM走進課堂已經成為常態，有一個規范的課堂教學評價標準已經是大勢所趨。

一、中小學STEM課堂評價研究目標

STEM教育不是科學、工程、技術和數學知識教育的簡單疊加，而是基于不同學科之間的融合，讓原本分散的學科形成一個整體，是培養學生高階思維、創新意識，使其形成創新能力的主陣地。在長期的STEM課堂探索中，我們一直在思索：一堂有意義的STEM課，到底應該是怎樣的？教師評價的維度和學生評價的維度分別有哪些？研究明白這些問題對STEM課程的落實尤其重要。因此，研究STEM教材的同時，我們把探索STEM課堂教學的評價體系作為核心研究目標，放在了重要位置。

STEM教育的興起是現代社會自覺回應時代訴求的結果。可以說， 培養青少年的STEM素養， 業已成為各國教育未來發展的重要議題。然而，通過閱讀文獻分析，目前國內外關于STEM的評價研究尚處在初級階段，大部分還只是一個概念，未有實質性進展。所以，開展STEM教學評價研究意義重大。

二、中小學STEM課堂評價研究理論框架

陶行知先生認為：讓學生走上創造之路，手腦并用，勞力上勞心，這需要六大解放：一是解放眼睛，二是解放雙手，三是解放頭腦，四是解放嘴，五是解放空間，六是解放時間。跨學科項目式學習是STEM教育的核心特征，只有做到“六解放”，才能釋放學生天性，讓學生在創造中激發創新思維，實現質的飛躍。所以，研究的過程中，我們依據學生認知特點，遵循教育規律，按照以下理論框架（如圖1）開展探索。

三、中小學STEM課堂評價研究方法

按照“發現問題—分析問題—解決問題”的研究思路，我們開始了中小學STEM課堂教學評價的實證研究。

1.發現問題

2017年10月，我們對全區48名創客及STEM輔導員教師進行了問卷調查，發現只有18.8%的教師開展過STEM教育，認為沒有STEM教學評價方法和STEM教材是主要問題的占80%。2019年10月，中國教科院STEM研究中心發布了《中國STEM教育調研報告》。調研發現，STEM課程是一門非必修課程，但學校和任課教師在STEM教學評價中具有較強的自主性，缺乏科學的評價標準引導，評價的隨意性、單一性較強，評價機制有待進一步規范和完善。國際、國內評價機制的缺乏，不利于STEM 教育的良性發展。

2.分析問題

陶行知先生認為：“生活、工作、學習倘使都能自動，則教育之收效定能事半功倍。所以我們特別注意自動力之培養，使它關注于全部的生活工作學習之中。自動是自覺的行動，而不是自發的行動。自覺的行動，需要適當的培養而后可以實現。”STEM教育是一個新的研究視角，為科學教育提供了新的范式。一個好的評價體系，必能促使學生主動學習，積極探索，學會創新。但是，目前沒有合適的教學評價，無法定量評價STEM教學效果，這造成好的教學效果無法得到推廣，差的教學無法加以引導。

3.解決問題

有一個明確的評價標準，才能使STEM課程正規化、常態化。我們與高校STEM專家合作，并緊密依靠一線STEM教師，通過“發放資源—課題組磨課—展示探究—專家指導”這條研發路線，協同研究，同時把STEM課堂評價標準確定為研究重點。

四、STEM課堂評價的結果和討論

依據STEM課堂評價研究的思路，經過四輪實驗探究，最后形成了與我們研發的教材配套的評價標準。

1.評價研究結果

經過骨干教師多輪的評價研討，按照教師教學評價和學生學習評價兩個維度制作了量表，如表1和表2所示。做到教與學相輔相成，互相促進。

2.量表評價討論

STEM評價量表經過15位有STEM授課經驗的教師的四輪測試，15節STEM課參與，學生參與人次超過九百，教師參與人次超過六百。測試過程中，教師討論比較激烈的問題表現在以下幾方面。

（1）評價維度要完整

STEM課例1：《智能盲杖》

授課者：合肥市和平小學東校 周文娟

教師評價結果分析：從第一輪評價結果來看，聽課教師對周老師的評價很高，“A非常好”占93%，在7%的領域還要注意提高效能。但是，大家在測試過程中，覺得評價維度不全面、指標粗糙，不能全面考核教師的STEM教學能力。

學生評價結果分析：參與授課的24名學生中，各項目標評價“非常好”的達到80.3%，“較好”占16%，這充分說明目標達成度高，教學效果好。但是，評價指標有的語言不符合小學生的認知水平，理論性強，學生不理解，評價時就有偏頗。

于是，我們把一級指標確定為過程性評價和結果性評價，二級指標調整為七個維度，對三級指標進一步細化，教師有20項指標，學生有21項指標。較好地體現了STEM課堂教學的跨學科、合作學習和項目式教學的特點。

（2）評價量表要“接地氣”

STEM課例2：《月相變化》

授課者：合肥市和平小學 謝晉

第二輪測試，以教師評價結果的過程性評價為例，分析如下：

教師評價結果分析：從評價結果看，六個評價指標教師都打“A”，說明這節課的效率高，得到大部分教師的認可。但是，其他指標都存在一定的問題，需要教師改進。同時，我們發現，這個評價指標的教學過程不明顯，結果性評價與學生評價幾乎一致，且語言太平實，缺少STEM理念的提升。

學生評價結果分析：參與授課的20名學生中，各項目標評價“非常好”的達到65%，“較好”占18%，這充分說明目標達成度高，教師充分調動了學生的學習積極性。但是我們發現，課前調查和形成項目的優秀率均為0，課后能跟蹤項目落實的只有25%。這說明除了在課堂上，學生對實踐這部分的落實不夠。

于是，在二級指標“制定目標”環節，我們增加了評分權重，意在指導學生、教師注重課前課后的STEM跟蹤環節，確保項目的落實。

（3）STEM課堂要抓住過程性評價和結果性評價

在專家論證環節中，邀請中國教科院STEM研究中心王素主任和羅夫運副主任對評價指標進行指導，使評價標準更科學，指導性更強。

STEM課例3：《看家小兔》

授課者：香格里拉小學 王丹丹

從第三輪、第四輪測試數據分析，教師評價量表和學生評價量表都是從過程性評價和結果性評價兩個維度來評價。每個一級指標含有3～4個二級指標，每個二級指標有2～4個評價維度，囊括了課前—課中—課后教師教學和學生學習的每個環節，指導性強，且評價數據一目了然地呈現出教學中的問題。

五、STEM課程評價研究結論

1.過程性評價便于問題的及時發現與反饋

過程性評價是對學生STEM學習行為的持續性監控，通過過程觀察，就能把握學生的能力發展狀況，發現學生STEM學習的難點，及時調整教學方式和內容，使教學更符合學生的認知規律。而通過數據分析，還形成了學生STEM能力發展曲線，為改進教學提供了決策依據。

2.結果性評價促進教與學的良性發展

科學的評價體系必須是多種評價的結合，維度單一、指標單一都會造成評價的偏頗。做到過程性評價和結果性評價相結合，就可以讓教師看到STEM教學的效果和學生通過STEM課程得到的成長。這為新STEM課程的開發奠定了基礎，促進STEM教與學的良性循環。

3.多維評價的結合促進學生綜合素質的發展

在評價過程中我們發現，學生的自評分明顯高于他評分，教師自評分卻明顯低于他評分。這充分說明，學生和教師的評價只有通過第三方認證，才能找到自身存在的問題，從而不斷改進。所以我們同時設置他評和家長評，評價級別的增加體現了學生和教師能力的發展。

總之，教學和評價是STEM課程實施的兩個重要環節。我們的評價體系1.0版還在持續完善，STEM診斷系統的功能還在開發中。2020年3月，以我們研發團隊為核心，教育部科技司批準成立了“STEM課堂教學評價實踐共同體”，來自上海、四川、安徽的58所學校的近萬名學生、三百多名STEM教師，聚焦STEM課堂教學評價研究。我們將進一步拓展STEM評價的廣度和深度，不斷改善STEM課堂教學的教育質量，優化評價量表，迎接更科學的STEM課堂教學評價2.0版的到來。

參考文獻

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