欧盟STEM横向技能评估概念框架述评

邹丽丽 郭瑞

摘   要：在培育学生创造力的目标引领下，欧洲各国已经将STEM教育作为创新人才培养和提高国际竞争力的关键举措。在分析目前欧洲STEM教育现状和教育政策的基础上，研究从核心STEM能力、STEM学习设计原则、形成性评估STEM任务、数字评估工具四个方面对《面向STEM横向技能评估概念框架》报告进行分析，并基于对报告及相关文献的解读，从明确STEM教育内涵、提升STEM技能评估水平，以及优化STEM教育发展策略三个方面进行总结。

关键词：STEM教育；教育评估；STEM横向技能

中图分类号：G510         文献标志码：A         DOI：10.3969/j.issn.1672-3937.2023.05.11

作者简介：邹丽丽，北京理工大学人文与社会科学学院博士研究生（北京 100081）；郭瑞 （通讯作者），深圳市坪山高级中学课程与教学论教师（深圳 518118）

基金项目：2022年度广东省中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0专项科研课题“基于数据分析的高中英语校本课程学习效果研究”（编号：TSGCKT2022051）

为应对未来更加激烈的科技竞争，培养出更多具备数字素养、信息素养和创新思维的人才，欧洲地区的科学、技术、工程与数学（STEM）教育模式不断更新。从近十年欧洲各国发布的相关政策和报告中可以看出，培养STEM人才、评估学生STEM技能水平已成为欧洲STEM教育发展的主要方向。2020年，由爱尔兰都柏林城市大学、芬兰坦佩雷大学等12所教育机构合作开展、在欧盟8个国家实施的“STEM横向技能评估”（Assessment of Transversal Skills in STEM，ATS STEM）创新政策实验项目成果的第五份项目报告《面向STEM横向技能评估概念框架》（Towards the ATS STEM Conceptual Framework）發布。

一、概念框架发布背景

STEM领域相关行业的发展被认为是能够持续创新、经济发展和提高国际竞争力的关键，因此欧洲STEM教育政策的关注重点是人才培育与技能提高[1]。解决STEM人才短缺的现实困境，欧洲各国近年来连续出台STEM教育政策报告，从整体上反映了欧洲STEM教育的现状。2011年，欧洲委员会发布《欧洲的科学教育：国家政策、实践和研究》，提出培养具有科学意识与创新精神的公民是欧洲创新教育的重要目标，并对创新教育的发展前景与发展障碍进行了系统分析。[2]2013年，欧洲委员会发布《欧洲STEM：审视可比较国家STEM技能缺乏的现有解决方法》，从教育现状、学生性别差异、教育政策、高等教育毕业生规模四个方面对欧洲几个主要国家的STEM教育状况做出了分析统计。[3]在这一年，31个欧盟国家的55所大学联合发起了“开放教育”运动，并制定STEM开放课程计划，以培养欧洲学生的STEM素养。[4]2015年，欧洲职业培训发展中心（Cedefop）对欧盟28个成员国中约4.9万名25～65岁劳动者的技能水平与就业情况进行调查，欧盟据调查结果发布题为《欧盟的技能、资格和工作：实现完美匹配》的研究报告，并将STEM技能作为重要内容之一。[5]2015年欧洲委员会发布的《科学教育塑造负责任公民》指出，“科学知识的作用是培养公民的责任感、创造性和创新性能力，通过合作应对挑战。科学知识同样可以帮助人们认识世界，引导科技发展、预测未来，这就把科学教育置于教育目标的中心位置，把科学教育与社会发展融为一体”[6]。

欧洲各国已经围绕STEM人才培养进行了许多探索，然而培养学生STEM素养应该从哪几个方面着手？如何对学生STEM素养进行评估？仍是目前需要解决的重要问题，因此更新传统的STEM素养体系与评估指标成了欧洲各国重点关注的问题之一。

二、概念框架的构建

《面向STEM横向技能评估概念框架》在先前发布的四份报告以及现有的10个STEM教育框架的基础之上，提出了一个评估STEM横向技能的综合概念框架，主要包括核心STEM能力、STEM学习设计原则、形成性评估STEM任务、数字评估工具四个基本组成部分。作为STEM领域的最新研究成果，该框架能够帮助欧洲教育工作者就STEM学习的定义以及如何在学校利用数字工具进行评估达成共识，并增强对学生在STEM教育中横向技能的数字评估。

（一）核心STEM能力

“STEM横向技能评估”创新政策实验项目发布的第一份成果报告——《学校STEM教育：我们能从研究中学到什么？》（STEM Education in Schools： What Can We Learn from the Research？）中提出的243种特定STEM技能和能力，被进一步分为解决问题、创新和创造力、沟通、批判性思维、元认知技能、协作、自我调节和学科能力八个部分，并统称为STEM的核心能力。[7]

其中，“解决问题”是指找到问题解决方案的过程，STEM课程应提升学生解决问题的能力，使学生对STEM学科知识有进一步的熟练掌握。“创新与创造力”是指所有年龄段的学生都应该被激发出创新和创造精神，并具备提出想法、解决问题的能力，STEM教育可以通过培养和激发好奇心来促进学生创造力的发展。“沟通”包括处理和解释来自他人的口头和非语言信息，并做出适当回应的能力，这是社会关系处理中的重要组成部分。“批判性思维”是指学生要学会通过批判性思考、批判性分析和综合运用信息来解决跨学科问题、提升协作能力与工作效率。“元认知技能”是指反思自己的思维和推理，以及选择性地、战略性地使用工具（技术和其他工具）的能力。“协作”可以帮助学生完成具有挑战性的任务，并超越他们目前的知识状态，是发展元认知技能的关键。“自我调节”是指学生自我管理与自我发展，包括远程工作、自主工作、自我激励和自我监控等技能。“学科能力”的获得不仅限于独立学科，也包括学科综合知识，通过设计并让学生参与真实的综合类学习体验，能够发展学生STEM学科的综合知识和核心技能。

（二）STEM学习设计原则

STEM学习方法旨在使学生在应用科学、技术、工程和数学方面的知识的同时掌握跨学科知识，对STEM学科知识有更为综合性的掌握。在报告当中，STEM学习设计原则被拆分为运用STEM设计和解决实际问题的六种基本方法，即问题解决设计、学科与跨学科知识、工程设计与实践、技术的合理应用、与现实情况相结合以及恰当的教学实践。[8]

“问题解决设计”主要围绕开发解决方案和探究解决问题展开。课程充分考虑学生的实践经验，提高学生对不同环境的适应性和敏感度，学习适应能力也得以提升。“学科与跨学科知识”是STEM学习的支柱。STEM学习要求学生综合应用包括科学、技术、工程、数学在内的多方面的知识。教师需要在特定的工程或技术的背景之下进行教学，并注重在教学过程中引导学生实现不同学科的有效联系。“工程设计与实践”作为STEM学习的催化剂，能够克服技术的局限性、将STEM学科整合到同一教学平台。工程教育应在强调工程设计的同时吸收科学、数学和技术学科的知识和技能，促进学生工程思维习惯的养成。“技术的合理应用”是STEM学习的一个重要特征，技术可以被视为促进教学的工具，也可以被当作是由课堂实践而衍生的产品或服务，课堂实践中一些技术应用案例包括模拟和3D技术、开发机器人、编程等。“与现实情况相结合”突出了STEM教育的重要特质，即与真实世界的实际应用需求相结合，启发学生应用科学技术解决现实问题。“恰当的教学实践”指向STEM教育以项目或者问题作为切入的重要特点，STEM教学实践指向全球性的、与人类社会发展息息相关的真实性主题，需要师生在教学过程中广泛应用技术资源与多学科相关知识，在实践中验证理论、解决问题。

（三）形成性评估STEM任务

STEM教育中的形成性评估能够对学生学习起到重要的支持作用，在STEM学习的基本原则的支持下，首先要有目的地整合来自不同STEM学科的内容；其次是以问题为中心的学习，将学习内容与现实生活相结合；再次让学生在参与评估任务时发现新的概念并对此形成新的理解；基于设计的学习则能够在形成性评估的同时，让学生融入技术或工程设计的学习环境；最后通过使用STEM评估任务来促进团队合作和与他人的协作。

形成性评估由证据的引出、证据的解释和基于证据的行动三个部分组成，支持这一过程的主要策略包括以下五个方面：阐明、分享、理解学习意图和成功标准；设计有效的课堂讨论、问题和任务以获取学习证据；提供促进学习者进步的反馈；在学生群体内部形成促进机制；鼓励学生自主学习。[9]形成性评估过程的成功与否取决于是否能够对所引用的相关证据做出准确解释，因此，形成性评估的有效性是以准确论据作为支撑的。形成性评估的最终落脚点在于支持并促进学生的学习，因此报告将是否关注学生学习当作是判断评估有效性的重要标准。先前发布的第三份报告《STEM横向技能数字形成性评估：基本原则和最佳实践的审视》中也曾指出，考虑到有效性证据对形成性评估的重要作用以及反馈在形成性评估中所扮演的核心角色，要进一步对有效反馈的构成进行思考与分析。[10]

报告围绕“如何向学生提供STEM学习的有效反馈”这一问题展开了论述。报告将反馈分为关于特定任务的反馈、关于过程的反馈、与自我调节有关的反馈、针对个人的反馈四种类型，并提出除了反馈内容之外，时间也是影响学生学习反馈的重要变量。报告指出，在课堂教学当中，教师要做出相应安排以便学生能够有时间充分利用反馈信息进行反思提升，促进学生从反馈中学习。

（四）数字评估工具

形成性评估工具发展的技术性倾向除了能够帮助教师更有效率地安排教学活动并为学生提供更及时的学习反馈之外，还能够充分挖掘评估科学潜在的变革性。因此，报告针对数字评估工具的功能性、灵活性、实用性与有效性四个主要特点展开分析讨论。

数字评估工具的功能性主要涉及三个方面。一是（课堂信息）发送和展示，这能够加强不同参与者之间的交流，并促进对学生的启发、提升学生的反应能力，学生利用线上学习工具进行信息交流与课堂展示就是一个典型案例。二是处理和分析，技术性支持能够在形成性评估的解释阶段为提取或汇总相关数据提供便利，其中一个典型案例是总结学生表现的数据仪表盘。三是能够为学生提供一个互动环境，为学生单独学习或合作探索学习创设条件。[11]数字评估的灵活性主要表现在两个方面。一是能够灵活地纳入新的项目类型，从而对不同类型的学习方式进行评估，二是能够提供比简单的多项选择或构建响应集更为详细的信息。实用性和可行性是教师在选用数字评估工具时必须要考虑的主要因素。数字工具的使用必须要对学生学习产生实际作用，同时也需要教师能够在课堂教学当中对其进行熟练应用。为明确影响教师选择数字评估工具的主要因素，报告提供了一个考察教师对数字评估工具接受程度的研究模型，这其中的影响因素包括评估工具的可行性、感知效用、教师自我效能感、社会环境、学校条件以及对数字评估系统应用效果的预判。

三、总结

（一）明确STEM技能指向

STEM教育是一种以提升学生的STEM综合性素养为核心的综合性的探究教育[12]。然而“何为STEM教育的核心内涵？学生应具备怎样的STEM素养技能？”等问题仍未有明确的结论。《面向STEM横向技能评估概念框架》针对“学生STEM技能”这一问题提出了十分明确的指向，对STEM技能的具体划分能够帮助欧洲各国教育工作者就STEM学习的定义达成共识，为STEM教育的发展扫除认知层面的障碍。

这一举措也为目前我国STEM教育的发展提供借鉴。STEM教育综合科学、技术、工程和数学四个领域，具有跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、設计性、艺术性、实证性和技术增强性等重要特点[13]。因此，学生STEM素质与技能的培养应跳出固有的学科框架，从学科融合的角度出发，促进学生跨学科综合能力的发展。

（二）提升STEM技能评估水平

不同于传统教育评估，STEM技能评估旨在考察学生在跨学科方面的综合性能力，因此需要以一种创造性的评估方式对当前的STEM教育进行评估，并实现评估结果的有效转化。形成性评估能够考虑到教学中的重要目标，随时了解学生在学习上的进展情况，获得教学过程中的连续反馈，并为教学计划的调整与教学方法的改进提供参考。[14]STEM教育中的形成性评估能够对学生学习起到重要的支持作用，并能够与STEM教育的特性有较好的契合度。数字评估工具所具备的功能性、灵活性、实用性与有效性也能较好地满足STEM技能评估的需求，对我国STEM教育发展有一定的借鉴意义。

（三）优化STEM教育发展策略

STEM横向技能评估框架不仅能够更好地帮助学生了解如何利用通过STEM学科获得的知识来解决现实世界中的问题，同时也对教师如何理解教学目标、组织教学活动产生重大影响，并作用于STEM教育改革的推进。[15]这一概念框架从认知与实践两个层面扩大STEM教育实践的影响力，创建了一个多方协同参与的教育对话平台，为优化STEM教育发展战略提供可行路径。我国的STEM教育研究与实践尚处于探索阶段，教育理念、课程与教学模式、评价方法层面的发展与推进需要学校、教师、学生以及其他利益相关者的共同推动。[16]在加快建设创新型国家、大力培养创新型人才的背景下，构建多层次、全方位、多主体的STEM教育体系具有积极意义。

参考文献：

[1]OECD. OECD Science， technology and industry scoreboard 2011[EB/OL].（2011-09-20）[2021-02-19].http：//www.oecd-ilibrary.org/science-and-technology/oecd-science-technology-and-industry-scoreboard-2011_sti_scoreboard-2011-en.

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[7][8][9][11]ATS STEM. Towards the ATS STEM conceptual framework[EB/OL].（2020-05-01）[2021-02-19].http：//www.atsstem.eu/wp-content/uploads/2020/02/ATS-STEM-REPORT-5-1.pdf.

[10]ATS STEM. Digital formative assessment of transversal skills in STEM[EB/OL].（2020-09-18）[2021-02-19].http：//www.atsstem.eu/wp-content/uploads/2020/02/14454_ATS3_Merged-1.pdf.

[12]吕延会. STEM教育的核心精神[J].当代教育科学， 2017（5）：16.

[13]余胜泉， 胡翔. STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究， 2015（4）： 14.

[14]莫雷. 教育心理学[M]. 广州：广东高等教育出版社， 2005： 581.

[15]RODGER W.The case for STEM education： challenges and opportunities[M]. Arlington， Virginia： NSTA press， 2013：50-53.

[16]宋怡， 崔雨涵， 马宏佳. 美国K-12整合性STEM教育框架：理念、课程路径与支持系统[J].当代教育论坛， 2020（2） ：65-75.

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

編辑 吕伊雯  校对 王亭亭