歐盟STEM橫向技能評估概念框架述評

鄒麗麗 郭瑞

摘? ?要：在培育學生創造力的目標引領下，歐洲各國已經將STEM教育作為創新人才培養和提高國際競爭力的關鍵舉措。在分析目前歐洲STEM教育現狀和教育政策的基礎上，研究從核心STEM能力、STEM學習設計原則、形成性評估STEM任務、數字評估工具四個方面對《面向STEM橫向技能評估概念框架》報告進行分析，并基于對報告及相關文獻的解讀，從明確STEM教育內涵、提升STEM技能評估水平，以及優化STEM教育發展策略三個方面進行總結。

關鍵詞：STEM教育；教育評估；STEM橫向技能

中圖分類號：G510? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?DOI：10.3969/j.issn.1672-3937.2023.05.11

作者簡介：鄒麗麗，北京理工大學人文與社會科學學院博士研究生（北京 100081）；郭瑞 （通訊作者），深圳市坪山高級中學課程與教學論教師（深圳 518118）

基金項目：2022年度廣東省中小學教師信息技術應用能力提升工程2.0專項科研課題“基于數據分析的高中英語校本課程學習效果研究”（編號：TSGCKT2022051）

為應對未來更加激烈的科技競爭，培養出更多具備數字素養、信息素養和創新思維的人才，歐洲地區的科學、技術、工程與數學（STEM）教育模式不斷更新。從近十年歐洲各國發布的相關政策和報告中可以看出，培養STEM人才、評估學生STEM技能水平已成為歐洲STEM教育發展的主要方向。2020年，由愛爾蘭都柏林城市大學、芬蘭坦佩雷大學等12所教育機構合作開展、在歐盟8個國家實施的“STEM橫向技能評估”（Assessment of Transversal Skills in STEM，ATS STEM）創新政策實驗項目成果的第五份項目報告《面向STEM橫向技能評估概念框架》（Towards the ATS STEM Conceptual Framework）發布。

一、概念框架發布背景

STEM領域相關行業的發展被認為是能夠持續創新、經濟發展和提高國際競爭力的關鍵，因此歐洲STEM教育政策的關注重點是人才培育與技能提高[1]。解決STEM人才短缺的現實困境，歐洲各國近年來連續出臺STEM教育政策報告，從整體上反映了歐洲STEM教育的現狀。2011年，歐洲委員會發布《歐洲的科學教育：國家政策、實踐和研究》，提出培養具有科學意識與創新精神的公民是歐洲創新教育的重要目標，并對創新教育的發展前景與發展障礙進行了系統分析。[2]2013年，歐洲委員會發布《歐洲STEM：審視可比較國家STEM技能缺乏的現有解決方法》，從教育現狀、學生性別差異、教育政策、高等教育畢業生規模四個方面對歐洲幾個主要國家的STEM教育狀況做出了分析統計。[3]在這一年，31個歐盟國家的55所大學聯合發起了“開放教育”運動，并制定STEM開放課程計劃，以培養歐洲學生的STEM素養。[4]2015年，歐洲職業培訓發展中心（Cedefop）對歐盟28個成員國中約4.9萬名25～65歲勞動者的技能水平與就業情況進行調查，歐盟據調查結果發布題為《歐盟的技能、資格和工作：實現完美匹配》的研究報告，并將STEM技能作為重要內容之一。[5]2015年歐洲委員會發布的《科學教育塑造負責任公民》指出，“科學知識的作用是培養公民的責任感、創造性和創新性能力，通過合作應對挑戰。科學知識同樣可以幫助人們認識世界，引導科技發展、預測未來，這就把科學教育置于教育目標的中心位置，把科學教育與社會發展融為一體”[6]。

歐洲各國已經圍繞STEM人才培養進行了許多探索，然而培養學生STEM素養應該從哪幾個方面著手？如何對學生STEM素養進行評估？仍是目前需要解決的重要問題，因此更新傳統的STEM素養體系與評估指標成了歐洲各國重點關注的問題之一。

二、概念框架的構建

《面向STEM橫向技能評估概念框架》在先前發布的四份報告以及現有的10個STEM教育框架的基礎之上，提出了一個評估STEM橫向技能的綜合概念框架，主要包括核心STEM能力、STEM學習設計原則、形成性評估STEM任務、數字評估工具四個基本組成部分。作為STEM領域的最新研究成果，該框架能夠幫助歐洲教育工作者就STEM學習的定義以及如何在學校利用數字工具進行評估達成共識，并增強對學生在STEM教育中橫向技能的數字評估。

（一）核心STEM能力

“STEM橫向技能評估”創新政策實驗項目發布的第一份成果報告——《學校STEM教育：我們能從研究中學到什么？》（STEM Education in Schools： What Can We Learn from the Research？）中提出的243種特定STEM技能和能力，被進一步分為解決問題、創新和創造力、溝通、批判性思維、元認知技能、協作、自我調節和學科能力八個部分，并統稱為STEM的核心能力。[7]

其中，“解決問題”是指找到問題解決方案的過程，STEM課程應提升學生解決問題的能力，使學生對STEM學科知識有進一步的熟練掌握。“創新與創造力”是指所有年齡段的學生都應該被激發出創新和創造精神，并具備提出想法、解決問題的能力，STEM教育可以通過培養和激發好奇心來促進學生創造力的發展。“溝通”包括處理和解釋來自他人的口頭和非語言信息，并做出適當回應的能力，這是社會關系處理中的重要組成部分。“批判性思維”是指學生要學會通過批判性思考、批判性分析和綜合運用信息來解決跨學科問題、提升協作能力與工作效率。“元認知技能”是指反思自己的思維和推理，以及選擇性地、戰略性地使用工具（技術和其他工具）的能力。“協作”可以幫助學生完成具有挑戰性的任務，并超越他們目前的知識狀態，是發展元認知技能的關鍵。“自我調節”是指學生自我管理與自我發展，包括遠程工作、自主工作、自我激勵和自我監控等技能。“學科能力”的獲得不僅限于獨立學科，也包括學科綜合知識，通過設計并讓學生參與真實的綜合類學習體驗，能夠發展學生STEM學科的綜合知識和核心技能。

（二）STEM學習設計原則

STEM學習方法旨在使學生在應用科學、技術、工程和數學方面的知識的同時掌握跨學科知識，對STEM學科知識有更為綜合性的掌握。在報告當中，STEM學習設計原則被拆分為運用STEM設計和解決實際問題的六種基本方法，即問題解決設計、學科與跨學科知識、工程設計與實踐、技術的合理應用、與現實情況相結合以及恰當的教學實踐。[8]

“問題解決設計”主要圍繞開發解決方案和探究解決問題展開。課程充分考慮學生的實踐經驗，提高學生對不同環境的適應性和敏感度，學習適應能力也得以提升。“學科與跨學科知識”是STEM學習的支柱。STEM學習要求學生綜合應用包括科學、技術、工程、數學在內的多方面的知識。教師需要在特定的工程或技術的背景之下進行教學，并注重在教學過程中引導學生實現不同學科的有效聯系。“工程設計與實踐”作為STEM學習的催化劑，能夠克服技術的局限性、將STEM學科整合到同一教學平臺。工程教育應在強調工程設計的同時吸收科學、數學和技術學科的知識和技能，促進學生工程思維習慣的養成。“技術的合理應用”是STEM學習的一個重要特征，技術可以被視為促進教學的工具，也可以被當作是由課堂實踐而衍生的產品或服務，課堂實踐中一些技術應用案例包括模擬和3D技術、開發機器人、編程等。“與現實情況相結合”突出了STEM教育的重要特質，即與真實世界的實際應用需求相結合，啟發學生應用科學技術解決現實問題。“恰當的教學實踐”指向STEM教育以項目或者問題作為切入的重要特點，STEM教學實踐指向全球性的、與人類社會發展息息相關的真實性主題，需要師生在教學過程中廣泛應用技術資源與多學科相關知識，在實踐中驗證理論、解決問題。

（三）形成性評估STEM任務

STEM教育中的形成性評估能夠對學生學習起到重要的支持作用，在STEM學習的基本原則的支持下，首先要有目的地整合來自不同STEM學科的內容；其次是以問題為中心的學習，將學習內容與現實生活相結合；再次讓學生在參與評估任務時發現新的概念并對此形成新的理解；基于設計的學習則能夠在形成性評估的同時，讓學生融入技術或工程設計的學習環境；最后通過使用STEM評估任務來促進團隊合作和與他人的協作。

形成性評估由證據的引出、證據的解釋和基于證據的行動三個部分組成，支持這一過程的主要策略包括以下五個方面：闡明、分享、理解學習意圖和成功標準；設計有效的課堂討論、問題和任務以獲取學習證據；提供促進學習者進步的反饋；在學生群體內部形成促進機制；鼓勵學生自主學習。[9]形成性評估過程的成功與否取決于是否能夠對所引用的相關證據做出準確解釋，因此，形成性評估的有效性是以準確論據作為支撐的。形成性評估的最終落腳點在于支持并促進學生的學習，因此報告將是否關注學生學習當作是判斷評估有效性的重要標準。先前發布的第三份報告《STEM橫向技能數字形成性評估：基本原則和最佳實踐的審視》中也曾指出，考慮到有效性證據對形成性評估的重要作用以及反饋在形成性評估中所扮演的核心角色，要進一步對有效反饋的構成進行思考與分析。[10]

報告圍繞“如何向學生提供STEM學習的有效反饋”這一問題展開了論述。報告將反饋分為關于特定任務的反饋、關于過程的反饋、與自我調節有關的反饋、針對個人的反饋四種類型，并提出除了反饋內容之外，時間也是影響學生學習反饋的重要變量。報告指出，在課堂教學當中，教師要做出相應安排以便學生能夠有時間充分利用反饋信息進行反思提升，促進學生從反饋中學習。

（四）數字評估工具

形成性評估工具發展的技術性傾向除了能夠幫助教師更有效率地安排教學活動并為學生提供更及時的學習反饋之外，還能夠充分挖掘評估科學潛在的變革性。因此，報告針對數字評估工具的功能性、靈活性、實用性與有效性四個主要特點展開分析討論。

數字評估工具的功能性主要涉及三個方面。一是（課堂信息）發送和展示，這能夠加強不同參與者之間的交流，并促進對學生的啟發、提升學生的反應能力，學生利用線上學習工具進行信息交流與課堂展示就是一個典型案例。二是處理和分析，技術性支持能夠在形成性評估的解釋階段為提取或匯總相關數據提供便利，其中一個典型案例是總結學生表現的數據儀表盤。三是能夠為學生提供一個互動環境，為學生單獨學習或合作探索學習創設條件。[11]數字評估的靈活性主要表現在兩個方面。一是能夠靈活地納入新的項目類型，從而對不同類型的學習方式進行評估，二是能夠提供比簡單的多項選擇或構建響應集更為詳細的信息。實用性和可行性是教師在選用數字評估工具時必須要考慮的主要因素。數字工具的使用必須要對學生學習產生實際作用，同時也需要教師能夠在課堂教學當中對其進行熟練應用。為明確影響教師選擇數字評估工具的主要因素，報告提供了一個考察教師對數字評估工具接受程度的研究模型，這其中的影響因素包括評估工具的可行性、感知效用、教師自我效能感、社會環境、學校條件以及對數字評估系統應用效果的預判。

三、總結

（一）明確STEM技能指向

STEM教育是一種以提升學生的STEM綜合性素養為核心的綜合性的探究教育[12]。然而“何為STEM教育的核心內涵？學生應具備怎樣的STEM素養技能？”等問題仍未有明確的結論。《面向STEM橫向技能評估概念框架》針對“學生STEM技能”這一問題提出了十分明確的指向，對STEM技能的具體劃分能夠幫助歐洲各國教育工作者就STEM學習的定義達成共識，為STEM教育的發展掃除認知層面的障礙。

這一舉措也為目前我國STEM教育的發展提供借鑒。STEM教育綜合科學、技術、工程和數學四個領域，具有跨學科、趣味性、體驗性、情境性、協作性、設計性、藝術性、實證性和技術增強性等重要特點[13]。因此，學生STEM素質與技能的培養應跳出固有的學科框架，從學科融合的角度出發，促進學生跨學科綜合能力的發展。

（二）提升STEM技能評估水平

不同于傳統教育評估，STEM技能評估旨在考察學生在跨學科方面的綜合性能力，因此需要以一種創造性的評估方式對當前的STEM教育進行評估，并實現評估結果的有效轉化。形成性評估能夠考慮到教學中的重要目標，隨時了解學生在學習上的進展情況，獲得教學過程中的連續反饋，并為教學計劃的調整與教學方法的改進提供參考。[14]STEM教育中的形成性評估能夠對學生學習起到重要的支持作用，并能夠與STEM教育的特性有較好的契合度。數字評估工具所具備的功能性、靈活性、實用性與有效性也能較好地滿足STEM技能評估的需求，對我國STEM教育發展有一定的借鑒意義。

（三）優化STEM教育發展策略

STEM橫向技能評估框架不僅能夠更好地幫助學生了解如何利用通過STEM學科獲得的知識來解決現實世界中的問題，同時也對教師如何理解教學目標、組織教學活動產生重大影響，并作用于STEM教育改革的推進。[15]這一概念框架從認知與實踐兩個層面擴大STEM教育實踐的影響力，創建了一個多方協同參與的教育對話平臺，為優化STEM教育發展戰略提供可行路徑。我國的STEM教育研究與實踐尚處于探索階段，教育理念、課程與教學模式、評價方法層面的發展與推進需要學校、教師、學生以及其他利益相關者的共同推動。[16]在加快建設創新型國家、大力培養創新型人才的背景下，構建多層次、全方位、多主體的STEM教育體系具有積極意義。

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Abstract： To cultivate students creativity， European countries have taken STEM education as a key to cultivating innovative talents and improving international competitiveness. Based on the analysis of the current status of STEM education and education policies in Europe， this study reviewed the Towards the ATS STEM Conceptual Framework report from four aspects： core STEM capabilities， the principles of STEM learning design， formative evaluation STEM tasks， and digital evaluation tools. Based on the review and related literature， it summarizes the three following aspects： clarifying the connotation of STEM education concepts， improving the evaluation level of STEM skills， and optimizing STEM education development strategies.

Keywords： STEM Education; Educational evaluation; Transversal Skills in STEM

編輯 呂伊雯? 校對 王亭亭