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谈谈美国中小学理科教育（1）关于国际测验成绩 （上）
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最近由于几件事，美国中小学教育（特别是理科教育）问题又引起了人们的关注。首先是两部关于教育的两部记录片问世：《等待超人》（Waiting for “Superman”）讨论了学校和教学改革的种种问题；《无谓的竞争》（Race to Nowhere）批评目前教育中过度重视分数和竞争压力太大的问题。这两部纪录片都引起了广泛的关注和争论。学校教育改革的“明星”Michelle Rhee在教育工会的打击下辞职，也把教育改革的问题再一次提上议事日程（见“从华府公立学校总监Michelle Rhee 的离职谈起“，http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=385280 ）。前不久，最新的国际测验PISA成绩揭晓，美国一如既往地处于中下水平。因为这次测验是中国上海的学生第一次参加而且成绩遥遥领先，所以在美国引起了极大震动。奥巴马总统将其与五十年代苏联率先发射人造卫星相提并论。
美国教育的现状和教育改革的方略是一个非常复杂而且讨论多年的问题。我们华人作为家长对子女教育非常关心。但是对于教育问题的全局，讨论甚少。其实教育不仅关系到我们自己的子女，而且是影响社会公平进步，以至美国竞争能力的重大问题。而我们的亲身经历，往往限制在市郊优秀学区中。而那里与美国的其他地方有很大的不同。在这一系列的文章中，我试图对中小学理科教育的一些议题做个介绍。在很多问题上我了解很少，没有自己的观点，只能介绍一下各方面的立场，特别是“非主流”的立场。这里说的“理科”，指科学，技术，工程和数学，也就是美国人说的STEM。
在这一篇中，我们先从国际测验成绩谈起，看看美国中小学教育在世界上的地位。评估各国中小学教育程度的国际测验很多，其考察内容和参加国家都不同。人们谈得比较多的主要有两个。一个是Trends in International Mathematics and Science Study (TIMSS)。这个测验针对4年级和8年级的学生，偏重知识掌握程度。2007年，48个国家参加了测验。另一个是Programme for International Student Assessment (PISA)。这是国际经合组织（OECD）住持的测验，参加者为OECD成员国，是世界上相对比较发达的市场经济国家。测验的对象是15岁的学生，题目还包括知识应用能力。关于美国在这两个测验中的表现，有相当详细的分析报告【注一】，【注二】。
总的说来，美国在参加国家中的成绩属于中等，与领先者（中国，日本，新加坡等）差距相当大。TIMSS的成绩略好于平均值，而且相对表现历年来变化不大（然而有些其他国家，包括新加坡，有过很大起伏）。如果把学生分为好，中，差三等的话，美国的“好”学生相对其他国家有更好的表现（当然还比不过新加坡，台湾，香港等地）。美国的“中，差”学生在世界上属于中等水平。美国不同种族学生之间存在差距，但这个差距似乎在缩小。而且美国各个城市的学生中也有很大差别。有些地区的学生在国际上不算差了。在PISA测验中，美国各个层次的学生表现都在平均值以下一点。当然与上海的差距是巨大的。
显然，美国学生的成绩与美国“经济强国”的身份很不相称。这也是令人忧心忡忡的原因。然而，这些测验成绩能不能看成是对美国教育质量的“判决”呢？在这方面，也有不少异议。需要注意的是：以下的讨论不一定是针对以上两个特定的测验（TIMSS 2007）和（PISA 2010）。所以有些数据会与以上说的矛盾。
首先，有人提出，这些测验的成绩不能真正反映学生的水平【注三】。主要原因有：各国教学内容不同，例如美国中学一般不教微积分；学生对象也可能不同，如美国中学毕业生一般是17岁，而有些国家是21岁；学生选择方式不同，美国是从全人口中抽取的样本，而许多其他国家排斥了少数民族，移民和贫穷地区；在题目选择上，各国文化不同，而美国在争取适合自己的题目这个问题上比其他国家花的力气少。这些听起来有根有据，可惜没有定量的分析：这些因素能不能完全解释美国的差距？
另一个分析，就更定量一些【注四】。因为各国的分数其实很接近，精确的排名没有统计意义。所以作者不是看美国的排名，而是把所有国家分成三类：好于美国的，与美国差不多的，和差于美国的。在各项指标中，与美国差不多的国家总是占多数。而美国的表现与G7中的西方国家平均值很接近。所以看来美国与“最好”国家的差距并非国与国的差距，而是亚洲国家与西方国家的差距。而且，美国白人学生的表现比西方各国要好得多。但是美国黑人和西班牙裔学生的表现很差。所以美国总体表现反映的不是学校问题，而是社会问题。
而且，美国的成绩也有些“亮点“。在TIMSS历年成绩中，美国是少数几个始终在平均以上的国家之一。而且美国的成绩在稳步提高。其他国家只有（中国）香港和拉特维亚做到这一点。而且美国在文科方面表现更好。【注五】
所以，总的来说，美国在工业国家中并非如媒体常说的那样“敬陪末座”，而是居于“主流”。当然，作为世界经济超强，我们总希望美国处于领先地位。事实上，OECD在1990年的调查表明，所有国家，包括那些名列前茅的，都对自己的理科教育不满意，希望进一步提高。所以这方面说来美国并不“孤单”。
有关文章：
完整大脑与后信息时代 《A Whole New Mind》读后
http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=300210
成功有秘诀吗？《超人》读后
http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=270411
从华府公立学校总监Michelle Rhee 的离职谈起
http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=385280
育儿漫谈：“高指标人”和“多情趣人”
http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=304256
莺歌燕语：美国的教育走偏了吗？
http://blog.creaders.net/ygyy2010/user_blog_diary.php?did=73512
【一】 HIGHLIGHTS FROM TIMSS 2007, http://nces.ed.gov/pubs2009/2009001_2.pdf
【二】 Strong Performers and Successful Reformers in Education: Lessons from PISA for the United States, OECD 2010, www.oecd.org/dataoecd/32/50/46623978.pdf
【三】 Christopher H. Tienken, “Common Core State Standards: I Wonder?”, Kappa Delta Pi Record, http://www.kdp.org/publications/pdf/record/fall10/Record_Fall_2010_Tienken.pdf
【四】 E. Boe and S. Shin, “Is the United States Really Losing the International Horse Race in Academic Achievement?”Phi Delta Kappan May 2005 Vol. 86, no. 9, 688-695, http://repository.upenn.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1004&context=gse_pubs
【五】 Lowell, B. L. & Salzman, H. Into the Eye of the Storm: Assessing the Evidence on Science and Engineering Education, Quality, and Workforce Demand (Urban Inst., Washington DC, 2007) http://www.urban.org/UploadedPDF/411562_Salzman_Science.pdf
https://blog.sciencenet.cn/blog-309766-400801.html
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美国教育的现状和教育改革的方略是一个非常复杂而且讨论多年的问题。我们华人作为家长对子女教育非常关心。但是对于教育问题的全局，讨论甚少。其实教育不仅关系到我们自己的子女，而且是影响社会公平进步，以至美国竞争能力的重大问题。而我们的亲身经历，往往限制在市郊优秀学区中。而那里与美国的其他地方有很大的不同。在这一系列的文章中，我试图对中小学理科教育的一些议题做个介绍。在很多问题上我了解很少，没有自己的观点，只能介绍一下各方面的立场，特别是“非主流”的立场。这里说的“理科”，指科学，技术，工程和数学，也就是美国人说的STEM。
在这一篇中，我们先从国际测验成绩谈起，看看美国中小学教育在世界上的地位。评估各国中小学教育程度的国际测验很多，其考察内容和参加国家都不同。人们谈得比较多的主要有两个。一个是Trends in International Mathematics and Science Study (TIMSS)。这个测验针对4年级和8年级的学生，偏重知识掌握程度。2007年，48个国家参加了测验。另一个是Programme for International Student Assessment (PISA)。这是国际经合组织（OECD）住持的测验，参加者为OECD成员国，是世界上相对比较发达的市场经济国家。测验的对象是15岁的学生，题目还包括知识应用能力。关于美国在这两个测验中的表现，有相当详细的分析报告【注一】，【注二】。
总的说来，美国在参加国家中的成绩属于中等，与领先者（中国，日本，新加坡等）差距相当大。TIMSS的成绩略好于平均值，而且相对表现历年来变化不大（然而有些其他国家，包括新加坡，有过很大起伏）。如果把学生分为好，中，差三等的话，美国的“好”学生相对其他国家有更好的表现（当然还比不过新加坡，台湾，香港等地）。美国的“中，差”学生在世界上属于中等水平。美国不同种族学生之间存在差距，但这个差距似乎在缩小。而且美国各个城市的学生中也有很大差别。有些地区的学生在国际上不算差了。在PISA测验中，美国各个层次的学生表现都在平均值以下一点。当然与上海的差距是巨大的。
显然，美国学生的成绩与美国“经济强国”的身份很不相称。这也是令人忧心忡忡的原因。然而，这些测验成绩能不能看成是对美国教育质量的“判决”呢？在这方面，也有不少异议。需要注意的是：以下的讨论不一定是针对以上两个特定的测验（TIMSS 2007）和（PISA 2010）。所以有些数据会与以上说的矛盾。
首先，有人提出，这些测验的成绩不能真正反映学生的水平【注三】。主要原因有：各国教学内容不同，例如美国中学一般不教微积分；学生对象也可能不同，如美国中学毕业生一般是17岁，而有些国家是21岁；学生选择方式不同，美国是从全人口中抽取的样本，而许多其他国家排斥了少数民族，移民和贫穷地区；在题目选择上，各国文化不同，而美国在争取适合自己的题目这个问题上比其他国家花的力气少。这些听起来有根有据，可惜没有定量的分析：这些因素能不能完全解释美国的差距？
另一个分析，就更定量一些【注四】。因为各国的分数其实很接近，精确的排名没有统计意义。所以作者不是看美国的排名，而是把所有国家分成三类：好于美国的，与美国差不多的，和差于美国的。在各项指标中，与美国差不多的国家总是占多数。而美国的表现与G7中的西方国家平均值很接近。所以看来美国与“最好”国家的差距并非国与国的差距，而是亚洲国家与西方国家的差距。而且，美国白人学生的表现比西方各国要好得多。但是美国黑人和西班牙裔学生的表现很差。所以美国总体表现反映的不是学校问题，而是社会问题。
而且，美国的成绩也有些“亮点“。在TIMSS历年成绩中，美国是少数几个始终在平均以上的国家之一。而且美国的成绩在稳步提高。其他国家只有（中国）香港和拉特维亚做到这一点。而且美国在文科方面表现更好。【注五】
所以，总的来说，美国在工业国家中并非如媒体常说的那样“敬陪末座”，而是居于“主流”。当然，作为世界经济超强，我们总希望美国处于领先地位。事实上，OECD在1990年的调查表明，所有国家，包括那些名列前茅的，都对自己的理科教育不满意，希望进一步提高。所以这方面说来美国并不“孤单”。
有关文章：
完整大脑与后信息时代 《A Whole New Mind》读后
http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=300210
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http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=270411
从华府公立学校总监Michelle Rhee 的离职谈起
http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=385280
育儿漫谈：“高指标人”和“多情趣人”
http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=304256
莺歌燕语：美国的教育走偏了吗？
http://blog.creaders.net/ygyy2010/user_blog_diary.php?did=73512
【一】 HIGHLIGHTS FROM TIMSS 2007, http://nces.ed.gov/pubs2009/2009001_2.pdf
【二】 Strong Performers and Successful Reformers in Education: Lessons from PISA for the United States, OECD 2010, www.oecd.org/dataoecd/32/50/46623978.pdf
【三】 Christopher H. Tienken, “Common Core State Standards: I Wonder?”, Kappa Delta Pi Record, http://www.kdp.org/publications/pdf/record/fall10/Record_Fall_2010_Tienken.pdf
【四】 E. Boe and S. Shin, “Is the United States Really Losing the International Horse Race in Academic Achievement?”Phi Delta Kappan May 2005 Vol. 86, no. 9, 688-695, http://repository.upenn.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1004&context=gse_pubs
【五】 Lowell, B. L. & Salzman, H. Into the Eye of the Storm: Assessing the Evidence on Science and Engineering Education, Quality, and Workforce Demand (Urban Inst., Washington DC, 2007) http://www.urban.org/UploadedPDF/411562_Salzman_Science.pdf
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