基于高阶思维的中小学STEM课堂教学评价的实证研究

光善慧

摘要：近年来，STEM及创客教育已成为世界各国教育界关注的热点，如何对STEM课程的教学过程进行有效评价是当前STEM教育的关键问题。本STEM团队在实施STEM课程研究和教学过程中，聚焦STEM课堂教学评价标准研究，通过定量分析与定性分析相结合的研究方式，研制出STEM课堂教学中教师评价量表和学生学习评价量表。通过两年的STEM课堂观察和实践发现，量表评价得分高的教师表现出更强的STEM教学能力，学生的STEM学习能力和创新思维能力也有显著提升。这表明，此评价量表具有较强的科学性，能够应用于STEM课程教学评价，其评价结果对于提升STEM课程教学具有较大的指导意义。

关键词：STEM 教育课堂教学评价 实证研究

STEM 是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）这四门学科的英文首字母缩写，起源于美国的 STEM 教育，2001年被引入中国科技教育领域。STEM 教育目前已经进入我国国家课程标准。2017 年，教育部印发的《义务教学小学科学课程标准》特地把 STEM 教育列为新课程标准的主要内容之一。2017 年 6 月，中国教育科学研究院发布《中国STEM教育白皮书》。观察中国当下的人才情况，创新型人才、精通技术的人才成为我们实现经济转型的关键。STEM 教育注重跨学科学习，关心如何解决现实中所面临的实际难题，探究创新解决问题的思路和方法，强调对知识进行综合运用的能力和创新精神，这些都可以说在很大程度上弥补了我国传统基础教育的短板，更有利于创新人才的培养。2018年6月，中国教科院发布了《STEM教师能力等级标准》，首次对STEM教师的专业水平进行了规范。2018年8月，中国教科院发布《STEM教育：中国2029教育行动计划》。因此，STEM走进课堂已经成为常态，有一个规范的课堂教学评价标准已经是大势所趋。

一、中小学STEM课堂评价研究目标

STEM教育不是科学、工程、技术和数学知识教育的简单叠加，而是基于不同学科之间的融合，让原本分散的学科形成一个整体，是培养学生高阶思维、创新意识，使其形成创新能力的主阵地。在长期的STEM课堂探索中，我们一直在思索：一堂有意义的STEM课，到底应该是怎样的？教师评价的维度和学生评价的维度分别有哪些？研究明白这些问题对STEM课程的落实尤其重要。因此，研究STEM教材的同时，我们把探索STEM课堂教学的评价体系作为核心研究目标，放在了重要位置。

STEM教育的兴起是现代社会自觉回应时代诉求的结果。可以说， 培养青少年的STEM素养， 业已成为各国教育未来发展的重要议题。然而，通过阅读文献分析，目前国内外关于STEM的评价研究尚处在初级阶段，大部分还只是一个概念，未有实质性进展。所以，开展STEM教学评价研究意义重大。

二、中小学STEM课堂评价研究理论框架

陶行知先生认为：让学生走上创造之路，手脑并用，劳力上劳心，这需要六大解放：一是解放眼睛，二是解放双手，三是解放头脑，四是解放嘴，五是解放空间，六是解放时间。跨学科项目式学习是STEM教育的核心特征，只有做到“六解放”，才能释放学生天性，让学生在创造中激发创新思维，实现质的飞跃。所以，研究的过程中，我们依据学生认知特点，遵循教育規律，按照以下理论框架（如图1）开展探索。

三、中小学STEM课堂评价研究方法

按照“发现问题—分析问题—解决问题”的研究思路，我们开始了中小学STEM课堂教学评价的实证研究。

1.发现问题

2017年10月，我们对全区48名创客及STEM辅导员教师进行了问卷调查，发现只有18.8%的教师开展过STEM教育，认为没有STEM教学评价方法和STEM教材是主要问题的占80%。2019年10月，中国教科院STEM研究中心发布了《中国STEM教育调研报告》。调研发现，STEM课程是一门非必修课程，但学校和任课教师在STEM教学评价中具有较强的自主性，缺乏科学的评价标准引导，评价的随意性、单一性较强，评价机制有待进一步规范和完善。国际、国内评价机制的缺乏，不利于STEM 教育的良性发展。

2.分析问题

陶行知先生认为：“生活、工作、学习倘使都能自动，则教育之收效定能事半功倍。所以我们特别注意自动力之培养，使它关注于全部的生活工作学习之中。自动是自觉的行动，而不是自发的行动。自觉的行动，需要适当的培养而后可以实现。”STEM教育是一个新的研究视角，为科学教育提供了新的范式。一个好的评价体系，必能促使学生主动学习，积极探索，学会创新。但是，目前没有合适的教学评价，无法定量评价STEM教学效果，这造成好的教学效果无法得到推广，差的教学无法加以引导。

3.解决问题

有一个明确的评价标准，才能使STEM课程正规化、常态化。我们与高校STEM专家合作，并紧密依靠一线STEM教师，通过“发放资源—课题组磨课—展示探究—专家指导”这条研发路线，协同研究，同时把STEM课堂评价标准确定为研究重点。

四、STEM课堂评价的结果和讨论

依据STEM课堂评价研究的思路，经过四轮实验探究，最后形成了与我们研发的教材配套的评价标准。

1.评价研究结果

经过骨干教师多轮的评价研讨，按照教师教学评价和学生学习评价两个维度制作了量表，如表1和表2所示。做到教与学相辅相成，互相促进。

2.量表评价讨论

STEM评价量表经过15位有STEM授课经验的教师的四轮测试，15节STEM课参与，学生参与人次超过九百，教师参与人次超过六百。测试过程中，教师讨论比较激烈的问题表现在以下几方面。

（1）评价维度要完整

STEM课例1：《智能盲杖》

授课者：合肥市和平小学东校 周文娟

教师评价结果分析：从第一轮评价结果来看，听课教师对周老师的评价很高，“A非常好”占93%，在7%的领域还要注意提高效能。但是，大家在测试过程中，觉得评价维度不全面、指标粗糙，不能全面考核教师的STEM教学能力。

学生评价结果分析：参与授课的24名学生中，各项目标评价“非常好”的达到80.3%，“较好”占16%，这充分说明目标达成度高，教学效果好。但是，评价指标有的语言不符合小学生的认知水平，理论性强，学生不理解，评价时就有偏颇。

于是，我们把一级指标确定为过程性评价和结果性评价，二级指标调整为七个维度，对三级指标进一步细化，教师有20项指标，学生有21項指标。较好地体现了STEM课堂教学的跨学科、合作学习和项目式教学的特点。

（2）评价量表要“接地气”

STEM课例2：《月相变化》

授课者：合肥市和平小学 谢晋

第二轮测试，以教师评价结果的过程性评价为例，分析如下：

教师评价结果分析：从评价结果看，六个评价指标教师都打“A”，说明这节课的效率高，得到大部分教师的认可。但是，其他指标都存在一定的问题，需要教师改进。同时，我们发现，这个评价指标的教学过程不明显，结果性评价与学生评价几乎一致，且语言太平实，缺少STEM理念的提升。

学生评价结果分析：参与授课的20名学生中，各项目标评价“非常好”的达到65%，“较好”占18%，这充分说明目标达成度高，教师充分调动了学生的学习积极性。但是我们发现，课前调查和形成项目的优秀率均为0，课后能跟踪项目落实的只有25%。这说明除了在课堂上，学生对实践这部分的落实不够。

于是，在二级指标“制定目标”环节，我们增加了评分权重，意在指导学生、教师注重课前课后的STEM跟踪环节，确保项目的落实。

（3）STEM课堂要抓住过程性评价和结果性评价

在专家论证环节中，邀请中国教科院STEM研究中心王素主任和罗夫运副主任对评价指标进行指导，使评价标准更科学，指导性更强。

STEM课例3：《看家小兔》

授课者：香格里拉小学 王丹丹

从第三轮、第四轮测试数据分析，教师评价量表和学生评价量表都是从过程性评价和结果性评价两个维度来评价。每个一级指标含有3～4个二级指标，每个二级指标有2～4个评价维度，囊括了课前—课中—课后教师教学和学生学习的每个环节，指导性强，且评价数据一目了然地呈现出教学中的问题。

五、STEM课程评价研究结论

1.过程性评价便于问题的及时发现与反馈

过程性评价是对学生STEM学习行为的持续性监控，通过过程观察，就能把握学生的能力发展状况，发现学生STEM学习的难点，及时调整教学方式和内容，使教学更符合学生的认知规律。而通过数据分析，还形成了学生STEM能力发展曲线，为改进教学提供了决策依据。

2.结果性评价促进教与学的良性发展

科学的评价体系必须是多种评价的结合，维度单一、指标单一都会造成评价的偏颇。做到过程性评价和结果性评价相结合，就可以让教师看到STEM教学的效果和学生通过STEM课程得到的成长。这为新STEM课程的开发奠定了基础，促进STEM教与学的良性循环。

3.多维评价的结合促进学生综合素质的发展

在评价过程中我们发现，学生的自评分明显高于他评分，教师自评分却明显低于他评分。这充分说明，学生和教师的评价只有通过第三方认证，才能找到自身存在的问题，从而不断改进。所以我们同时设置他评和家长评，评价级别的增加体现了学生和教师能力的发展。

总之，教学和评价是STEM课程实施的两个重要环节。我们的评价体系1.0版还在持续完善，STEM诊断系统的功能还在开发中。2020年3月，以我们研发团队为核心，教育部科技司批准成立了“STEM课堂教学评价实践共同体”，来自上海、四川、安徽的58所学校的近万名学生、三百多名STEM教师，聚焦STEM课堂教学评价研究。我们将进一步拓展STEM评价的广度和深度，不断改善STEM课堂教学的教育质量，优化评价量表，迎接更科学的STEM课堂教学评价2.0版的到来。

参考文献

[1]中国教育科学研究院.中国STEM教育白皮书[EB/OL]. http：//www.360doc.com/content/17/0620/09/31390495_ 664984559.shtml，2017-06-20.

[2] 陶行知.陶行知文集[M]. 南京：江苏教育出版社，2017.

[3] 中国教育科学研究院，中国未来学校实验室.中国STEM教育调研报告[EB/OL]. https：//baijiahao. baidu.com/s？id=1647812084464447582&wfr=spider&for=pc，2019-10-19.

[4]柏毅，庞谦竺，信疏桐. STEM教育评价的内容与策略[ J].中国民族教育，2018（Z1）：22-25.