基于STEM教育理念的計量經濟學課程與人才培養一體化研究

摘要："本章基于對STEM人才素養內涵、發展的分析，指出計量經濟學作為一門綜合數學、統計學與經濟理論，在培養學生STEM素養方面具有重要作用。將計量經濟學課程作為研究對象，從計量經濟學建模全過程視角探索將計量經濟學教學與學生STEM素養培養有效結合的一體化路徑。

關鍵詞："STEM；計量經濟學；人才培養

中圖分類號："F24"文獻標識碼："Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.22.046

1引言

STEM（Science，Technology，Engineering，Mathematics）一詞源于美國科學、工程和公共政策委員會（US"Committee"on"Science，Engineering"and"Public"Policy）2007年發布的政策報告，被稱為美國STEM人才培養戰略。近年來，STEM教育備受關注，Breiner"et"al.（2012）提出STEM代表用于解決現實世界問題的各個學科的有目的的整合，Shanahan"et"al.（2016）也指出，STEM教育融合現象不斷涌現，即學科整合產生的綜合效益大于其各部分的總和。

國內當前研究主要集中在STEM教育的重要性（楊彥軍等，2021）、提升STEM素養的路徑（馮羽，2015）、基礎教育課程學生STEM素養培養（吳曉紅等，2017；沈新榮，2018；王雪等，2020；孟易南等，2021）等方面，但關于本科生教育中如何實施STEM教育理念和方法的研究相對有限。計量經濟學作為一門綜合數學、統計學與經濟理論，用以分析、解釋和預測經濟現象的學科，在培養學生STEM素養方面具有重要作用。本研究將計量經濟學課程作為研究對象，探索如何將計量經濟學教學與學生STEM素養培養有效結合的一體化路徑。

1.1STEM人才素養內涵

STEM人才是具有科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）四大科技理工素養的專門人才。科學素養在于能夠運用科學知識客觀認識世界、解釋自然規律；技術和工程素養則是在尊重自然規律的基礎上，理解和運用技術工程設計與開發成果，評價、管理和解決社會發展過程中遇到的難題，實現與自然界的和諧共處；數學素養則是能夠靈活使用數學方法，發現、分析和解決多種情境下的社會經濟問題。

1.2STEM人才素養教育的發展

教育因其培養創新思維和問題解決能力而備受全球重視，訓練有素的科學與工程隊伍是一個國家競爭力的核心。在知識經濟時代，美國將教育焦點之一確定為培養STEM素養人才，且高度重視大學階段之前的STEM教育基礎，協調全國資源確保培育學生的STEM知識和技能。我國同樣高度重視STEM教育，在2016年教育部出臺的《教育信息化“十三五”規劃”》中，明確指出要有效利用信息技術推進“眾創空間”建設，探索STEM教育、創客教育等新教育模式。2023年，我國政府在上海設立聯合國教科文組織的STEM教育機構，更明確展示出對科技創新的重視，這不僅是我國在STEM教育領域邁出的重要一步，更標志著中國在國際舞臺上的崛起和影響力的提升，也為全球教育公平和包容作出重要貢獻。

1.3STEM人才素養與計量經濟學

計量經濟學致力于分析經濟特性、構建經濟數學模型并探究經濟關系的變化，通過將經濟理論、統計學、數學相結合，能夠更加精確地理解現代經濟發展變化規律，為分析和解決宏觀、微觀社會經濟問題提供科學思路。基于對STEM素養的基本認知，在大學經濟管理類專業開設的眾多課程中，計量經濟學是能夠具備4種素養的核心課程。研究如何在計量經濟學教學過程中，將教學內容與培養學生STEM素養有機結合，探索高等院校STEM人才培養途徑具有重要的現實意義。

2計量經濟學的科學素養分析

2.1計量經濟學內涵的科學素養

對計量經濟學的理解主要有兩種視角。一種觀點認為計量經濟學是一門應用數學方法來對經濟現象進行定量分析的學科，它與其他經濟學分支的區別主要在于其研究方法的獨特性。根據這一視角，任何運用定量分析方法的經濟研究均可劃歸為計量經濟學的研究領域，從而認為計量經濟學是經濟學方法論的一個重要組成部分。另一種觀點認為，只有當建立在經濟理論基礎之上，利用數學模型、統計數據和統計方法來探究經濟現象及其構成要素之間的相互作用及其規律性，進行經濟分析、政策模擬或預測時，才構成計量經濟學研究。沒有經濟理論支撐，僅僅對經濟活動進行基本的統計分析，如國民收入核算或微觀經濟項目的盈虧分析等，不屬于計量經濟學的研究范疇。計量經濟學通過定量化經濟理論、深入研究經濟數學模型和方法，使我們能夠更準確地理解現代經濟發展規律，有效地解決社會經濟問題，為宏觀和微觀經濟問題提供了科學的解決方案。

2.2計量經濟學理論的科學素養

科學就是在前提假設不斷接近自然事實的基礎上進步的。計量經濟學是研究帶有隨機影響的社會經濟現象的數量關系與數量變化規律的科學，遇到最簡單的數量關系就是線性關系，數量規律是線性模型，核心方法是最小二乘法。德國數學家卡爾·弗里德里希·高斯（Carl"Friedrich"Gauss）提出的普通最小二乘法（Ordinary"Least"Squares，OLS），在隨機誤差項符合古典假設條件的前提下，其估計參數具有良好的統計屬性，該方法在滿足線性回歸模型的古典假設時，能夠確保參數估計的無偏性、最小方差性及一致性。因此，普通最小二乘法在經濟學、計量經濟學及其他社會科學領域的實證研究中，作為參數估計的基石，其理論和應用價值均受到廣泛認可。

2.3計量經濟學內容的科學素養

在教材的一元線性回歸模型及應用、多元線性回歸模型擴展及應用部分，透徹地分析了滿足古典假定條件下的參數估計、模型檢驗及應用。在教材的異方差性、序列相關性、多重共線性及隨機和滯后變量問題處理與應用部分，動態計量經濟模型、定性變量模型、面板數據模型及應用部分，隨著違背假設的各種情形展開，使得教材內容由淺入深越來越接近社會現實，深刻剖析問題，探索社會經濟發展規律，通過計量經濟學論文寫作提升學生發現問題、分析問題和解決問題的綜合能力和素質。教材內容不僅充分展現了計量經濟學理論的科學性，也很好地詮釋了計量經濟學的實踐性。

3計量經濟學的工程素養分析

Eviews（Econometrics"views）是針對計量經濟學專門編寫的軟件，屬于技術工程設計與開發過程的成果，軟件本身蘊含著豐富的工程思想和內涵，在學習和操作此軟件過程中，能很好地訓練學生的工程素養。

3.1Eviews軟件界面設計的工程素養

Eviews軟件界面設計非常直觀，整個軟件界面的最上方是標題欄，標題欄下方為菜單欄，可以從菜單欄的下拉菜單列表中找到想要進行的操作；菜單欄下方是命令窗口，可通過直接輸入命令的方式實現創建數據文件、構造回歸方程等操作；命令窗口下方黑色區域則是工作區，用于顯示操作及結果等，界面最下方是狀態欄，狀態欄右側顯示的是路徑。軟件屬于下拉菜單式，操作極為方便，從文件創建、變量設定、數據錄入到模型選擇和計算邏輯性極強，只要能夠正確識別并認識英文單詞，就能很快掌握。

3.2Eviews軟件模型設計的工程素養

軟件根據計量經濟學教學內容進行了針對性設計，特別是在研究違背古典假設的異方差性、序列相關性、多重共線性等情形時，可以很從容地從里面找出對應的操作。在回歸之后殘差檢驗下拉菜單中很容易找到異方差檢驗，在其中設定了BreushPaganGodfrey，Harvey，Glejser，ARCH，White等檢驗異方差的各種模型，回歸輸出結果中除了直接給出的一階序列相關DurbinWatson檢驗外，殘差檢驗也給出了BreushGodfrey檢驗方法。方差膨脹因子（Variance"inflation"factors）"等多元回歸模型的多重共線性檢驗也可以直接測算結果。

4計量經濟學的技術素養分析

在計量經濟學教學中，根據研究社會經濟現象的數據資料，建立計量經濟學模型，尋找研究對象發展變化規律，主要強調用計量經濟學研究、解決社會經濟發展中具體問題應該遵循的步驟，即理論分析、模型設定、數據搜集、參數估計、模型檢驗和模型應用，通過運用計量經濟學方法研究社會經濟實際問題，能夠很好地提升學生技術素養。

4.1理論分析與模型設定的技術素養

在構建計量經濟學模型之前，對目標經濟現象的理論洞察不可或缺。這就需要學生利用已學過的經濟理論構建研究分析框架，確保研究建立在堅實的理論基礎上，實現理論與實踐的有效融合。以中國居民收入和消費關系的研究為例，各種消費理論，如絕對收入假說、相對收入假說、生命周期假說等，為研究提供了理論借鑒。確定哪一種理論最適合描述我國的實際情況，需要在構建模型前進行細致的分析，以選出更貼合國情的理論，進而深化對消費模式的理解，指導居民消費，促進經濟的健康與持續增長。

在對經濟行為進行深度分析的基礎上，需要篩選與研究目的高度契合的變量，借助經濟理論以及數據所揭示的相互關系，構建數學表達式來精確描述這些變量之間的作用機制。這一過程是計量經濟學研究中至關重要的環節，其核心在于應用定量分析方法，探究經濟活動中不同要素之間的因果機制。關鍵步驟是準確界定哪些變量充當“因”（即解釋變量），以及哪些變量承擔“果”（即被解釋變量）的角色。

通過精心設計并選擇適宜的變量及數學模型，能夠精確描繪出這些變量之間的數量變化關系。因此，模型的設計與選擇過程不僅僅是一個技術性的步驟，更是受經濟學原理指導和啟發的科學探索過程。

4.2數據搜集與參數估計的技術素養

在分析應用計量經濟學模型探究經濟問題的過程中，在模型設定之后，要根據模型參數估計的需求，進行樣本數據的搜集和整理，此環節為應用計量經濟學模型過程中耗時最長的部分。樣本數據的選擇不僅取決于其可獲得性，還需考慮其適用性，因為不同的研究目的對數據的要求各異。若研究目標主要集中于經濟預測，則對模型參數估計過程中的最小方差性提出了較高的標準，這意味著預測模型需盡可能減少估計誤差，以確保預測結果的準確性和可靠性。相反，當研究聚焦于經濟結構分析或政策評估時，參數估計的無偏性尤為重要，無偏性保證了估計參數的期望值與真實參數值之間不存在系統性偏差，確保了分析和評估結果的客觀性和準確性。在面對大量可選擇的樣本數據時，科學地挑選出優質樣本數據很重要。只有當樣本數據具備高度的完整性、準確性、可比性以及一致性時，模型估計的結果才具備可靠性。

在收集到所需的樣本數據之后，對模型參數的估計將是下一步的核心任務，這一過程是一個純技術過程，不僅要對模型進行識別與確定，還要對解釋變量之間相互關系進行深入分析，最終選擇并運用適宜的估計方法。估計方法包括最小二乘法、極大似然估計、廣義矩估計等，每種方法都有其特定的應用場景和假設條件，學生必須根據設定模型的具體特征和數據的性質，選擇最適宜的估計方法。

4.3模型檢驗與模型應用的技術素養

當模型參數的估計值確定之后，計量經濟學模型也就初步建立。但為確保該模型能夠精確捕捉社會經濟活動中不同要素之間復雜的相互作用機制，并且能夠反映社會經濟現象隨時間發展的內在規律性，以及考量模型在處理具體社會經濟問題上的有效性和適用范圍，必須對模型進行一系列細致且系統的檢驗。這些檢驗主要包括模型的經濟意義檢驗、統計檢驗、計量經濟學檢驗以及預測效果檢驗。

經過一系列嚴格的檢驗程序，模型若能夠準確地反映所研究社會經濟現象的演變規律，即可證明模型的有效性。當然，模型的有效性不僅體現在對歷史和現實社會經濟數據的擬合程度上，更重要的是社會經濟發展未來趨勢的預測能力。這種預測能力使得模型成為連接經濟理論與實際經濟政策之間的橋梁，幫助政策制定者理解經濟運行的內在機制，預測社會經濟的未來走向，從而在政策制定過程中能夠考慮到經濟發展的長遠需求和潛在風險。

5計量經濟學的數學素養分析

計量經濟學融合了經濟學、統計學與數學三門學科的精髓，成為一門專門研究帶有隨機影響的社會經濟現象變化規律的學科，掌握數學方法和具備數學素養是基本要求。在計量經濟學建模的初期階段需要對解釋變量與被解釋變量之間關系進行深入分析，其中生成變量間的關系散點圖是最常用的方法。散點圖不僅能夠直觀地展示變量間的相互作用模式，而且通過變量之間的曲線關系，為數學模型的形式設定奠定了基礎。這一過程體現了計量經濟學研究中數學素養的關鍵作用。此外，在模型的具體數學形式難以確定時，可以基于實證數據，采取探索性的方法，即嘗試運用多種不同形態的數學模型分別擬合，然后通過對比各模型的擬合效果——如可決系數（R2）、赤池信息量準則（AIC）等統計指標，科學地選擇出最為適合描述數據內在規律的模型形式。

5.1回歸模型應用的數學素養

回歸模型包括線性模型與非線性模型，在判斷采用哪種模型進行經濟學分析時，需要對所研究經濟問題的理論有深入閱讀、正確理解，把握理論應用的前提和假設條件，對研究經濟問題的現實情況有深刻認知并掌握翔實的數據資料，作出理性、客觀和科學判斷，依據理論分析、實踐經驗和數據規律，選擇適當的模型進行研究。這個對模型進行判斷和選擇的過程可以很好地提升學生的數學素養。

5.2定性變量模型的數學素養

定性變量模型分析，特別是被解釋變量的選擇模型，需要用到極大似然估計方法，這與最小二乘法的研究思路有著本質區別，一個是從總體中抽取樣本來分析研究對象的規律，一個是判斷樣本來自哪個總體。這就要求學生能夠很好地區分兩種方法使用的條件和范圍。在使用選擇模型完成參數估計后，對參數的經濟解釋也與一般回歸模型有著很大的區別，而這種基本邏輯判斷需要較好的數學素養。

5.3面板數據模型的數學素養

當截面數據被沿著時間維度去觀察時或者時間序列數據在不同的時點上向多個不同單位收集相同變量信息時，得到的就是面板數據。面板數據是由時間序列數據和截面數據組合而成，面板數據模型就是基于面板數據進行的計量經濟學分析模型。在社會科學中面板數據模型常被用來對個體變化及社會變遷理論進行檢驗，與現實情況更加貼近，具有廣泛的應用性和實用價值，對面板數據模型的研究與應用，能夠有效提升學生的數學素養。

6結論及對策建議

從計量經濟學全過程教學內容分析發現，無論從內涵還是外延、從教學內容還是教學方法、從經濟學思維還是數學模型，計量經濟學都能夠全方位地融合STEM素養，是高等院校學生必備的核心知識。為了有效提高學生學習計量經濟學的效果，提升大學生STEM素養，在計量經濟學教學中全面貫穿人才素養培養理念，需要從以下幾方面強化計量經濟學教學。

6.1提高教師自身的STEM素養

計量經濟學教師的STEM素養水平影響并決定著學生所達到的高度。因此，需要建立教師隊伍的繼續教育長效機制，選派年輕教師到國內外高校進修學習，掌握計量經濟學國際前沿理論、先進教學理念和教學方法，提升教師團隊整體STEM素養，為提高學生STEM素養水平奠定建設基礎。

6.2吸收學生加入教師科研團隊

利用團隊教師承擔國家級、省級科研項目、擔任社會服務團體專家的機會，吸收優秀學生加入教師科研團隊，在跟隨教師科研過程中，學習如何發現問題、分析問題和解決問題，在教師言傳身教和潛移默化中，使學生理解和體會STEM素養的內涵，從教師身上汲取學習的動力，以及STEM素養水平如何在科研中應用與創新的能力。

6.3增加計量經濟學的實踐課時

由于整體教學計劃調整，計量經濟學課時普遍偏少，雖然增加了計量經濟學實驗課程，但實踐才是檢驗真理的唯一標準，如果能夠增加學生實踐課程，讓學生在實踐過程中深入體會計量經濟學研究問題的基本思路、方法和手段，親身感受實踐的真諦，對于計量經濟學人才培養目標的達成大有裨益。建議增加學生實踐教學課時，通過學生自己動手、身臨其境、團隊共同研究，更好地鍛煉和提升學生的STEM素養。

6.4創新計量經濟學考試模式

任何一門課程，考試永遠是學生學習的最后環節。如何把提升STEM素養作為學生業務能力和水平的重要考核內容，需要認真研究和創新計量經濟學課程考試模式，體現計量經濟學教學中蘊含的科學素養、技術素養、工程素養和數學素養。通過考試模式創新充分展現計量經濟學課程在培養學生STEM素養方面的理論價值和現實意義，達成強化計量經濟學課程教學，提升大學生STEM素養的目標。

參考文獻

［1］"Breiner"J"M，Harkness"S"S，Johnson"C"C，et"al.What"is"STEM？"A"discussion"about"conceptions"of"STEM"in"education"and"partnerships[J].School"Science"and"Mathematics，112（1）：311.

[2]Shanahan"M"C，CarolAnn"Burke"L"E，Francis"K.Using"a"boundary"object"perspective"to"reconsider"the"meaning"of"STEM"in"a"Canadian"context[J].Canadian"Journal"of"Science，Mathematics"and"Technology"Education，16（2）：129139.

[3]楊彥軍，張佳慧，吳丹，等.STEM素養的內涵及結構框架模型研究"[J].電化教育研究，2021，42（01）：4249.

[4]馮羽.探究科學素養的培養途徑——基于STEM教育[J].科技資訊，2015，13（20）：214215.

[5]吳曉紅，田小蘭，蔣思雪，等.以培養學生STEM素養為目標的項目化學習設計——以“愛護水資源為例”[J].化學教學，2017，（12）：3843.

[6]沈新榮.基于STEM教育理念發展核心素養的地理教學探究——以“熱力環流”一課為例[J].地理教學，2018，（01）：1720.

[7]王雪，楊曉杰，姜淑娟，等.基于STEM教育的高中生物學核心素養培養策略[J].高師理科學刊，2020，40（02）：107110.

[8]孟易南，湯宇琪，張文靜，等.STEM教育視域下我國小學科學教師核心素養研究[J].科學咨詢（科技·管理），2021，（06）：254255.