美国STEM教育质量评价新动向--NAEP技术与工程素养评价要点与启示

林静

doi:10.16382/j.cnki.1000-5560.2017.01.008

美国STEM教育质量评价新动向--NAEP技术与工程素养评价要点与启示

doi: 10.16382/j.cnki.1000-5560.2017.01.008

林静

北京师范大学中国基础教育质量监测协同创新中心, 北京 100875

基金项目:

北京市教育科学“十三五”规划2016年度优先关注课题“深化教育综合改革背景下教师专业素养提升策略研究” CE-FA16030

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出版历程
- 刊出日期: 2017-01-20

The New Quality Assessment in America's Basic Education: Lessons from NAEP's TEL

LIN Jing

摘要

摘要: 技术与工程是STEM教育的重要内容领域，但在美国也一直未得到重视。为了推进美国技术和工程教育的标准化、规范化，以更好地开展STEM教育促进美国21世纪人才的培养，美国负责监测国家基础教育进步状况的NAEP于2014年冬开展了一项新的基础教育质量评价项目--技术与工程素养评价。该项评价以技术和社会、设计和系统、信息和通信技术为三大内容领域，以理解技术原理、制定方案达成目标、交流合作为三类能力目标，以社会事件、设计目的、学校和社区中的问题为任务情境，考查学生作为21世纪公民所需的运用、理解和评价技术的技术与工程素养。此项旨在基于证据提升美国STEM教育质量的评价项目，其评价内容和评价方式，对我国基础教育开展STEM教育培养21世纪科技人才具有重要的借鉴价值。
- 技术与工程素养 /
- STEM教育 /
- 21世纪技能 /
- 教育质量评价
Abstract: Technology and engineering is an important part of STEM education. To promote the standardization of STEM education in support of the cultivation of the 21st century talents, NAEP (the National Assessment of Educational Progress) started TEL (the assessment of technology and engineering literacy:a new assessment program in the United States since 2014). TEL is designed to test students' ability to understand, use and evaluate technology as qualified citizens. The ability involves understanding technological principles and strategies needed for developing solutions and achieving goals. The objectives of TEL are categorized into three:technology and society, design and system, information and communication technology (ICT). TEL is carried out in the context of typical issues, problems, and goals that students might encounter in their schools, communities or societies.The assessment of TEL is completely digitally based and includes interactive scenario-based tasks. Participants are asked to complete a variety of problem-solving tasks based on interactive scenarios. The abilities and literacy of participants involved in the tasks are highly consistent with core competencies for the 21st century, which include critical thinking and problem solving, communication and collaboration, creativity and innovation, information literacy, media literacy and ICT literacy, and so forth.The NAEP's TEL has great implications for educating innovative talents in China's basic education. One is to create a problem-based context for students' learning through integrated, real-life and complex issues related to technology and engineering. Another is to enforce the informal learning for students to develop their TEL. In addition, in developing students' ICT literacy, technology and engineering education should be highly valued. All in all, China's basic education can integrate multiple resources to strengthen TEL education, STEM education and relevant assessment to develop Chinese students' 21st century skills.
- technology and engineering literacy /
- STEM education /
- 21^st century skills /
- education quality assessment

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图 1

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图 2

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表 1 技术和社会领域评价内容

子领域	4年级	8年级	12年级
技术和人类的相互作用	知道是人们的需要和愿望决定了新技术的发展和改进	理解技术和社会是如何相互作用得以共同进化的	理解文化和技术之间的相互影响是动态的，有些影响是缓慢发生的，有些影响则是迅速发生的
技术对自然界的作用	知道有时技术会引发环境问题，例如食品包装袋和塑料餐具	理解作出技术和工程的决策时都需要权衡利弊，因此没有完美的解决方案，例如建造水坝	理解如何运用技术来降低技术对环境的伤害，例如采用环境监控设备
技术对信息和知识的影响	知道运用信息技术能获取大量信息，还能修改和演示数据，并可通过文字、音像进行远程交流	知道ICT发展之迅速，知道如何运用信息技术分析、整理、交流数据以及如何与他人合作生成知识	掌握各种类型的网络数据、技术和在线知识，了解智能型信息技术以及模拟化和模型化的运用
伦理、公平和责任	知道各种工具和机器的利弊，例如汽车便于人们的出行但有时会发生交通事故而造成伤害	知道存在技术会被不当使用的可能性，当作出技术决策时应考虑其不当使用的后果	作出技术决策时能够全方位地考虑预期结果和意外结果

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表 2 设计和系统领域评价内容

子领域	4年级	8年级	12年级
技术的本质	能区分自然材料和人工材料，熟悉简单工具，了解周边的各种技术	知道技术是如何得以发明和创新的，了解技术随着目的的变化而不断更新，理解技术受限于自然规律	能深度理解技术与科学、数学以及其它领域的共同进化；能运用折中的概念处理相互竞争的价值取向；能确定完成任务所需的最重要的资源
工程设计	知道工程设计是关于解决问题、达成目标的一套方法	熟悉工程设计的全部过程并能用以解决问题	对于复杂问题能考虑多种解决方案，并能运用折中理论去平衡各种价值和利益
系统思维	知道系统是由相互作用的各个要素组成，需要能量，具有或者不具有生命力	能分析系统的目标、输入、程序、输出、反馈以及控制等要素，能描绘一个产品从原材料到成品的生产过程	知道技术系统是目标导向的设计结果；每个技术系统又是更大的技术、社会和环境系统之中的一部分；系统的各要素都会影响系统的稳定性，尤其是反馈回路
维护和检修	知道日常维护、更新工具和设备的重要性，以备需要时可用	懂得维护的概念，理解设备维护不当会导致故障，并能检修一些简单的故障	知道设备需要得到定期优质的维护才能保持良好的功效，具备检修设备和系统的能力

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表 3 ICT领域评价内容

子领域	4年级	8年级	12年级
交流	知道团队工作中各个成员的应有责任，认同团队合作比个体工作更有效	知道交流需要理解听众的期待，并能运用他人的反馈意见提供建议	具备与他人合作以提高团队工作效率的有效策略，并能整合多种来源的信息，能与各类听众交流
信息研究	知道一些数字化和网络工具可用来寻找信息，并能用以收集、组织和演示数据以解决特定问题	知道数字化和网络工具并能有效运用，能质疑、分析所检索到的信息的真实性与可靠性	能运用高级搜索方法、最佳数字化工具和资源解决问题，并能评价所获信息的时效性和精确性
问题研究	能运用多种ICT研究当地或其他熟悉地方的问题，并能形成解决问题的方案	能运用数字化工具解决一个全球性的问题，并能鉴定和比较不同的解决方案	能运用数字化工具设计复杂的研究方案解决全球性问题，并能分析不同研究方案的利弊以及可能带来的后果
尊重分享	知道正确标注引用出处的话是可以借用他人观点的，懂得有版权的材料不是免费分享的	知道参考他人观点的一般规则，懂得不能全盘照搬地引用并懂得如何标注引用部分	认同知识产权法，当引用他人观点、论据或图像时能进行规范标注
选用工具	知道不同的数字化工具有不同的功用，能使用适宜自己的数字化工具	熟悉各种不同类型的数字化工具，并能熟练交换使用	熟练使用各种不同类型的数字化工具，能根据不同工具的特点区分其性能和功效

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表 4 技术与工程素养三类实践能力的评价目标

	技术和社会	设计和系统	信息和通信技术
理解技术原理	·分析现有技术的利与弊 ·解释成本与效益 ·比较不同技术对个体的影响 ·制定多种解决方案并抉择 ·预计技术会带来的后果 ·选择适宜的技术与方案	·描述系统或程序的特征 ·识别系统或程序的样例 ·解释可用于特定用途或产品的各种材料的性质 ·分析需求 ·分类系统的各要素	·描述ICT的特征和功能·解释整体之中的各部分之间如何相互影响 ·分析并比较相关特征 ·质疑过程或结果 ·评价有效解决方案中的各个观点 ·论证工具选择的合理性
制定方案实现目标	·选择适宜的技术解决社会问题 ·制定研究问题的计划 ·收集、整理数据和信息 ·分析和比较解决方案的利弊 ·研究解决方案会带来的社会和经济影响 ·评价解决方案所作出的折中以及会带来的影响	·设计和制造一个产品 ·提出拟采用的技术 ·建立并测试原型或模型 ·制定新设计或新产品 ·评价解决方案所作出的折中 ·决定如何选择资源以满足需求 ·计划耐用年限 ·检修故障	·选择并运用适宜的工具以达成目标 ·搜寻媒体和数字化资源 ·评价工具和资源的可信度以及解决方案 ·制定并运用策略 ·预测所用方法可能带来的后果 ·计划研究和报告 ·整理数据和信息 ·转换表象形式 ·实施运用数字化工具和模拟工具的实验
交流和合作	·描述具有新意的可持续的解决方案 ·提出多种分析和解决方案 ·展示运用数据和媒体的利弊 ·制作多媒体演示 ·制定技术发展的大事年表 ·分派团队任务 ·交换数据和信息给虚拟情境中的同伴和专家	·展示设计模型和设计图 ·运用多种媒体和格式进行数据、信息和观点的交流 ·展示设计的原型 ·展示图表化和模型化的数据 ·组织、监控和评价设计团队的效能 ·确定虚拟同伴和专家 ·提供和整合反馈	·计划团队成员的任务 ·提供和整合来自虚拟同伴和专家的反馈以修改报告 ·评价报告 ·表达与技术相关的历史问题 ·讨论观点 ·解释某产品的功效 ·演讲 ·整合数据和观点

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参考文献(18)

[1]	吴俊杰, 梁森山, 李松泽.(2013).STEM教育对中国培养适应21世纪的复合型创新型人才的启示.中小学信息技术教育, (3):43-47. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZXJA201303012.htm
[2]	张力.(2000).基础教育与创新.人民教育, (8):5-7.
[3]	Ana-Maria CAZAN.(2014).Self-regulated learning and academic achievement in the context of online learning environments.The 10^th Interna-tional Scientific Conference eLearning and software for Education, Bucharest, April 24-25.
[4]	Andrew Gillies.(2015).Where are the "T" and "E" in STEM education?.Techniques, 90(4):60-61. http://www.edweek.org/chat/2008/04/09/transcript_04_09_08.html
[5]	Corlu M.S., Capraro R.M., & Capraro M.M.(2014).Introducing STEM education:Implications for educating our teachers for the age of in-novation.Education and Science, 39(171):74-85. http://yoksis.bilkent.edu.tr/pdf/files/7283.pdf
[6]	DHS.(2012).STEM-designated degree programs.Retrieved from http://www.stevens.edu/sit/graduate/stem-programs.
[7]	George W.Bush.(2006).American competitiveness initiative:Leading the world in innovation.Domestic Policy Council Office of Science and Technology Policy.Retrieved from http://georgewbush-whitehouse.archives.gov/stateoftheunion/2006/aci/.
[8]	John Cunningham and Emilie Hillier.(2013).Informal learning in the workplace:Key activities and processes.Education+Training, 55(1):37-51. doi: 10.1108/00400911311294960
[9]	Marianne F.Mortensen.(2011).Analysis of the educational potential of a science museum learning environment:Visitors' experience with and understanding of an immersion exhibit.International Journal of Science Education, 33(4):517-545. doi: 10.1080/09500691003754589
[10]	Meaghan Lister.(2014).Trends in the design of e-Learning and online learning.Journal of Online Learning and Teaching, 10(4):671-680. http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.686.8008
[11]	NAEP.(2014).2014 abridged technology and engineering literacy f ramework.Retrieved from http://iucat.iu.edu/iupui/13455870
[12]	NAEP.(2015).Explore a TEL task.Retrieved from http://nces.ed.gov/nationsreportcard/tel/wells_item.aspx.
[13]	NAEP.(2016).The nation's report card:2014 technology & engineering literacy (TEL).Retrieved from http://www.nationsreportcard.gov/tel_2014/#.
[14]	P21.(2007).Framework for 21^st century learning.Retrieved from http://www.p21.org/about-us/p21-framework.
[15]	Rodger W.Bybee.(2010).Advancing STEM education:A 2020 vision.Technology and Engineering Teacher, 70(1):30-35. https://eric.ed.gov/?id=EJ898909
[16]	Scott Kratz, Elizabeth Merritt.(2011).Museums and the future of education.On The Horizon, 19(3):188-195. doi: 10.1108/10748121111163896
[17]	Whitehouse.(2009).President Obama launches "Educate to Innovate" Campaign for excellence in science, technology, engineering & math (STEM) education.Retrieved from https://www.whitehouse.gov/the-press-office/president-obama-launches-educate-innovate-campaign-excellence-science-technology-en.
[18]	Whitehouse.(2011).A strategy for American innovation:Securing our economic growth and prosperity.Retrieved from https://www.whitehouse.gov/innovation/strategy.