STEM教育评价的内容与策略——以复旦附中为例
近年来,STEM教育已成为国际教育界的关注热点,我国也掀起了轰轰烈烈的STEM教育热潮。各地中小学都逐步将目光放在了STEM课程的开发上,但在实施STEM课程的过程中,对学生的评价多采用传统的纸笔试卷测验,无法对学生在STEM课程中综合能力的提高作出整体性评价。一些学校简单地选择与科学学科类似的纸笔考试方法,但这种方法只能判断学生的知识掌握情况,不能对学生能力进行综合评价。合适的评价系统已成为当前STEM课程亟待解决的问题。
STEM教育评价
为了有效评估STEM的学习,教师们必须采用和发展一套综合的评价体系,给学生不同的表现机会,从而通过多样的评价方式判断他们的知识和能力水平。【1】综合的评价体系包括形成性评价和总结性评价两方面。
一是形成性评价。关于形成性评价在促进学生学习方面的重要意义,各种相关研究已达成广泛一致。在实践中,形成性评价是一个动态的、互动的过程,教师通过形成性评价可以对学生的学习情况进行持续性监控,并及时调整自己的教学内容,以满足学生的需求。但形成性评价不能单纯以教师感受为学生评分,教师们最常使用的课后作业可以看出学生知识的掌握情况在每一次活动中的变化,但是无法评价出学生STEM能力的变化。因此,形成性的STEM评价应是在学生活动过程中,依据严格划分的等级并对照学生表现进行打分。以美国康涅狄格科学中心开发的STEM案例为例,其形成性评测量表依照工程过程识别问题、创建设计(蓝图)、建立模型、检验和搜集数据、分析数据和再设计、交流结果(汇报)、交流结果(建议书)等7个步骤,将学生在每一步骤中所达到的水平分为5级,对应分值为0至4分(见表1【2】)。教师在实施形成性评测过程中,对照量表中的能力要求为学生各个步骤的表现评分【3】。
表 1 工程过程的形成性评测量表
二是总结性评价。总结性评价是现今学校中使用最多的一种评价方式,传统的学校考试就是一种总结性评价。总结性评价可以了解教师教学活动的最终成果,也可以检验学生通过教学活动是否得到了提高。
目前,国际上的评价项目主要是考查学生知识、能力和态度这三方面的内容。美国国家评测委员会(NAGB)修订的NAEP(The National Assessment of Education Progress)评测框架,是在美国课程标准的基础上,协同美国多领域专家通过反复论证完成。它是针对四、八、十二年级的学生在阅读、数学、写作、科学等多个领域的学业成就进行周期性评估的大型评测项目,其主要目的就是评测学生已获得的科学方面的知识、能力、态度和价值观等方面。【4】
美国校外联盟制定的校外STEM项目学生成就评估指标框架也是如此,它主要分为三个维度,分别为:对STEM和STEM学习感兴趣、能够有效地参与STEM学习活动、对STEM和STEM学习活动的目标价值达成共识。【5】其中,“对STEM和STEM学习感兴趣”以及“对STEM和STEM学习活动的目标价值达成共识”两个维度主要是指学生能积极参与STEM学习,对STEM始终抱有好奇心,并认为STEM对自己是有意义的。这两点可归类为态度领域。而“能够有效地参与STEM学习活动”维度是指学生拥有了STEM相关知识和技能,并能够将其应用到日常情境中。故而也可以分为知识、能力和态度三个维度。
表2 工程过程评级单
在上文所提到的康涅狄格科学中心的评测方案中,总结性评价的分数是根据形成性评价的分数总结得到的,如表2。但是这种方式只能评价出学生的能力,对于学生知识的掌握和学习态度并没有很好地呈现。此时可以采用将传统试卷、课堂观察或学生自评与表3的分数相结合,综合评价出学生的STEM能力。
结论与建议
相对于目前轰轰烈烈的STEM课程开发和实施,在课程进行中或课程结束后,很多学校和教师还是用试卷分数和最终完成品的方式对学生进行评价,这种简单的评价方式不足以看出学生的综合能力,也无法反映学生在课程实施中的发展情况。因而在此提出以下建议:
一是要形成性评价与总结性评价结合。一个完整的评价体系应是多种评价方式的结合,在实际教学中也是如此。对学生的评价不能只使用一种方式判断,而是需要形成性评价和总结性评价结合进行。形成性评价是教师对学生发展情况的持续性监控,在这个过程中,教师可以看到学生的进步过程,了解学生学习的难点在哪里,及时发现教学的问题,及时调整教学内容,避免教学出现难度过低或过高的情况。总结性评价可以让教师看到STEM课程的实施效果和学生通过STEM课程得到的成长,这为新STEM课程的开发奠定了基础,从而促进了良性循环。
二是在评价过程中使用多种评价方法。STEM评价方法有很多种,它们都有着独特的优点,一个完整的STEM评价应该使用多种评价方法,才能对学生的综合素质作出判断。传统试卷评价方法可以评价学生对基本知识的掌握情况;对学生设计图、实施方案和实验反思等的评价可以看到学生各方面能力的发展;学生自我评价和组内互评可以看到学生的STEM态度。但要注意的是,不同的评价方法所适应的维度也不同,在进行评价时,不应一股脑套入所有评价方法,而是根据想要评价的内容,对评价方法进行筛选。
三是在STEM课程实施中对学生按照量表评分。在形成性评价过程中,教师不能以自身感受为学生评级或者打分,这样的打分不够客观,并不能体现出评分的实际作用。因此,在进行形成性评价时,教师可以根据已有的量表,或依据课程设置自编相对应的量表对学生进行打分。量表需要写出STEM课程的步骤,并在每一个步骤中分出不同的层级,之后严格按照级别为学生打分,级别的增加就代表着学生的发展,这样学生的能力情况便一目了然。
案例展示
我们以上海STEM云中心为复旦大学附属中学(以下简称复旦附中)“STEM创新挑战营”定制的STEM综合评价体系为例,具体描述STEM教育评价的内容与策略。
上海STEM云中心于2016年与复旦附中正式展开了合作, 作为STEM创新挑战营指定的合作伙伴,为复旦附中高一新生量身定制了一整套STEM科技创新集训方案,并为本次创新挑战营制定了科学的综合评价体系。包括STEM综合素养线上测评、营中工程挑战项目的过程性评价以及结营时的优秀项目汇报答辩与专家点评,分别从“知识”、“技能”、“素养”三个维度,全面地对高一新生整体STEM素养进行评估与筛选,为复旦附中选拔科技创新赛事的优秀潜力人才提供有力参考。
一、STEM创新挑战营课程——“计算思维”内容回顾
计算思维,是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。运用计算思维的方法论,能帮助人们化繁为简,提高工作和学习效率。因此,这门课适用于给高一新生开拓思维,增强科学素养
课程前半段,学生通过完成一个个充满启发性的项目模块来学习计算思维中所包含的不同要素,例如:具象化问题分解(Problem Decomposition),识别并发现模式或趋势(Pattern Recognition),抽象化解题模型(Abstraction),开发解决问题或任务步骤算法指令(Algorithms)等
课程后半段,学生通过运用这些要素,系统化设计方案并做出成品,完成一个“自动贩卖机”的工程项目挑战。通过这个挑战,学生体会到计算思维并不是纯粹的算法与编程,而是一门可以运用在生活方方面面的方法论。
二、学生随堂表现评价(过程性评价)
通过对每个小组堂课的跟踪考核,我们记录了所有在整项目程中表现。根据不同课时提供评价表,量化学生的过程性表现。
“计算思维”课程某一课时学生评价表示例
“计算思维”课程某小组过程性评价示例
三、学生工程挑战作品与展板展示(结果性评价)
“计算思维”课程某小组结果性评价示例
四、STEM综合素养测评分析
上海STEM云中心打造的STEM综合素养测评系统,是由200+专业协会研究会、1000+教育界专家参与研发,30000+题目组成的题库,旨在从多个维度考察学生的STEM知识素养水平。
STEM测评的题目在科学(S)、技术(T)、工程(E)、数学(M)四个领域都有具体标准的考察维度,并且各维度在各年龄阶段对应的权重分值也有所不同。
科学(S)、技术(T)、工程(E)、数学(M)四个领域测评维度示例
复旦附中某次测评分析示例
五、三位一体、选拔STEM潜力人才
在充分研读国内STEM教育政策以及借鉴国外发展经验的基础上,上海STEM云中心建议从“知识”、“技能”、“素养”3大维度来评估学生的STEM综合能力素养。
“知识”维度考核的是学生是否具有扎实的科学、技术、工程和数学的基础知识。在“知识”维度,通过云中心打造的STEM线上测评的“知识点”成绩,可以直观的看到学生在知识点上掌握的情况。
“技能”维度考核的是学生在完成工程项目过程中的运用所学知识解决问题的能力、创新思维能力、以及实践动手能力等。我们通过课堂上对项目学习、小组讨论以及动手制作等过程性评价,以及工程项目最终呈现的结果性评价,综合评判给到学生A、B、C三档评分,将学生技能水平合理区分开来。
“素养”维度考核的是学生是否掌握正确的方法论,是否对STEM有正确的认知态度。在这一维度,我们通过STEM线上测评的“方法论”成绩,以及随堂表现的过程性评价,得到总体评价。
K12阶段、知识、技能、素养三大考评维度权重表示例
根据权重表,学校可以更科学有效的选拔及培养科创潜力人才。
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