作者 | 陈彩娴
编辑 | 青暮
近日，斯坦福大学、莫斯科国立高等经济学院（HSE University Moscow）、教育考试服务中心（ETS）、北京大学、清华大学和印度的合作大学在《Nature》子刊之一《nature human behavior》上发表了一篇论文，探讨了中国、印度、俄罗斯与美国等四国的 STEM 本科生在大学四年学习过程中的成长变化。
STEM 指的是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）与数学（Mathematics）等四门学科。
从研究数据来看，从大一开始到大二结束，中国学生的数学和物理成绩在中印俄三国中一直都处于最高水平。但令人惊讶的是，经过大学四年的学习后，中国学生的数学和物理成绩竟然“不进反退”，批判性思维与学术能力也没有提升。
此外，在批判性思维方面，中国精英院校的学生在入学时评分为1.612，非精英院校的学生评分为0.741，远高于印度和俄罗斯学生水平。但在大四结束时，中国精英院校的学生评分下降为1.339，能力下降17%，普通院校的学生评分更是直接下降为0.234，能力下降68%。
研究人员指出，这是一个严重的问题，在21世纪，技术变化很快，批判性思维能力是一项非常重要的能力，学生仅仅对学科领域知识掌握牢固是不够的。
1 研究背景
这项研究的调查团队对 CS 与电气工程专业的学生进行了随机采样，这些学生在各国的 STEM 本科生中均占有较大比例：中国（34％），印度（24％）和俄罗斯（24％）。
具体而言，调查从中国的六个代表性省份的六个院校进行简单采样，并分别从印度与俄罗斯的 50 所大学与 34 所大学进行分层随机采样。总体来说，团队一共对中国的 7 家精英院校与 29 家非精英院校、印度的 8 家精英院校和 42 家非精英院校以及俄罗斯的 6 家精英院校和 28 家非精英院校进行采样。
超过3万名本科生参与了这项研究。研究人员对学生们的技能发展进行了3次测量——进入大学时、第二年学习结束时和毕业时。
在展开调查结果之前，论文作者首先承认这项研究的局限性：仅在大学毕业时收集和分析 CS 专业学生的 CS 技能数据。因此，这项研究不能直接反映：1） 本科期间所学习的技能；2）高阶思维能力（对劳动生产力至关重要）；3）基本的学术能力，例如数学和科学。
此外，论文研究基于一个相对较小的样本—— 1,593 名中国、印度与俄罗斯学生；而且，印度的学生样本仅来自三个省份，不具备严格的国家级代表性。
图注：以美国为基准，中国、印度和俄罗斯学生的批判性思维水平与接受教育所带来的增长幅度如上。
在这篇论文中，作者等人希望提供直接的、有代表性的纵向数据，呈现调查国家 STEM 专业本科生的高阶思维能力、学术能力及其相互之间的差异，以缩小国与国之间的 STEM 学生培养差距。
同时，论文作者声称他们严格关注学生的家庭背景与校外活动，以确保调查结果所显示的能力提升水平差异是源于学生的大学本科校内受教育经历，而不是他们的家庭背景或校外活动差别。
根据调查：
- 大学刚开始时，中国学生在批判性思维与学术能力上均高于印度与俄罗斯学学生；
- 与非精英院校的学生相比，中国与印度的精英院校学生在学术能力与批判性思维上均有更出色的表现；
- 大学刚开始时，与男生相比，女生在批判性思维的表现不相上下，但数学与物物理得分较低；
- 在大学的最初两年，男生与女生在数学上的得分差距缩小，在物理领域没有缩缩小。
值得注意的是，在大学前两年，印度与俄罗斯的学生在学术能力上均有明显提升，但中国学生却不进反退。
此外，尽管中国、印度与俄罗斯的学生在前两年的学习中均在批判性思维方面有略微长进，但在后两年的学习中却逐渐丧失批判思考的能力；而多项回归调整后的结果（尽管不具备代表性）却表明，在四年的本科学习里，美国学生的批判性思维有了大幅提升。
2 调查结果
1、批判性思维训练
调查显示，中国大学新生的批判性思维水平与美国新生相似，但远远高于印度新生、略高于俄罗斯新生。在第二学年尾声，中国的大二本科生在批判性思维上的得分也仍然比印度大二本科生高得多。
但是，到了第四学年尾声，尽管中国学生的批判性思维得分仍远高于印度学生，但却与俄罗斯学生位于同等水平，并远低于美国的大二/大三本科生。
2、学术能力训练
在学术能力方面，中国新生的表现与在批判性思维上的表现相同：在数学和物理上的能力水平最高，远高于印度和俄罗斯新生。
图注：中国、印度和俄罗斯学生从第一学年初到第二学年末的数学和物理能力水平及增长幅度。
但是，经过两年的大学学习，中国在学术能力上的优势明显降低。未经调整的估计表明，在大一初到大二末之间，中国学生在数学能力的提升上不进反退，且退步明显；物理没有明显变化。相比之下，印度学生在数学与物理上的能力提升非常大。俄罗斯学生在数学与物理上的进步虽小，但也有明显提升。
当然，尽管大二结束之际，中国学生的数学水平有所退步，但与印度与俄罗斯学生相比，中国学生的数学水平仍有明显优势。
3、精英院校 vs. 非精英院校
不同国家学生的批判性思维与学术能力在精英院校与非精英院校之间也存在强烈对比（表 3）。
在批判性思维方面，中国精英院校的大四毕业生平均得分比印度和俄罗斯精英院校的学生得分约高 0.5-1.3s.d；中国非精英院校的大四毕业生，则每年得分也比印度及俄罗斯非精英院校的学生高 0.7-1.2s.d。
在大一开始到大二结束的数学与物理水平方面，中国精英院校的学生得分比印度和俄罗斯精英院校的学生约高 0.5–2s.d；中国非精英院校的学生得分比印度和俄罗斯非精英院校的学生约高 0.3-1.0s.d。
值得注意的是，与印度精英院校的新生相比，中国非精英院校的新生展现出更优秀的批判性思维能力（这一差距在大四才缩小）。
各国表现出一个共同点是：精英院校与非精英院校的学生在批判性思维和学术能力提升方面存在巨大差距（表 3）。
从大一开始到大二结束，中国精英院校的学生在批判性思维、数学和物理等方面没有体现出任何的技能提升。
从大三开始到大四结束，中国非精英院校的学生在批判性思维上的能力显着下降；从大一开始到大二结束，中国非精英院校的学生在数学思维上的能力也显着下降，物理方面也没有明显提升。
4、不同性别的学习
调查显示，不同性别在技能水平和经教育所成长的技能方面差异很小（表4）。
在大学初始阶段，中国、印度与俄罗斯的女学生均表现出与男学生不相上下的批判性思维能力。不过，与男性新生相比，中国和印度的女性新生的数学和物理成绩略低（0.1-0.3 s.d.）。
在大学前两年，男学生与女学生在批判性思维上的成长程度相似。在大四尾声，印度和俄罗斯的女学生在批判性思维上的得分与男生相近，而中国的女学生在批判性思维方面的得分为0.3s.d，比男生要低一些。
在大学前两年，与男学生相比，中国和印度的女学生在数学上的提升更高，但在物理上的表现仍然比男生要低。
3 探讨：为什么中国学生的批判性思维不进反退？
调查显示，中美两国的本科新生在批判性思维方面比印度和俄罗斯的新生具有较大的领先优势。在数学和物理方面，中国的新生比印度和俄罗斯的新生也更加领先。
考虑到中国培养了一大批计算机科学家和工程师（大约是美国的八倍），值得注意的一点是：在大学的起始与中期，中国学生均具有极高的批判性思维和学术能力。此外，中国精英院校的得分更高，这些学校所培养的计算机科学家和工程师数量几乎是美国所有院校加起来的 1.5 倍。中国拥有这么多的高技能人才，对全球STEM大学毕业生的劳动力市场产生了深远影响。
但是，该报告认为，中国的 STEM 技术水平高超，并不代表中国的高等教育比其他国家更优秀，也不代表中国的高等教育系统对学生的能力培养更出色。比如，在面向 18 岁至 22 岁的本科生教育中，中国提供 STEM 本科教育项目的大学比例仅为 8%-10%，与印度相近，远远低于俄罗斯（35-40％）。
另外，在中国、俄罗斯与美国，CS 专业与工程专业的学生在大学初始阶段与其他专业学生的成就差距并不大。以中国为例，在科学领域的计算机科学和工程专业学生在高考中的得分与非计算机科学和工程专业的学生大致相同（大约三分之二的四年制大学生）。在美国，计划攻读计算机科学和工程专业的新生得分比计划攻读其他专业的学生得分约高出 0.25 s.d。
在技能提高方面，中国、印度和俄罗斯学生的批判性思维在大学学习期间不进反退，而美国学生却有明显进步。
尽管目前仍缺少充分的研究表明中国、印度与俄罗斯学生缺乏批判性思维的原因，但论文作者认为，一个可能的原因是：与美国学生相比，这些国家的 STEM 本科生在课程大纲上被要求修读的人文与社科课程较少。另一个潜在原因是：在这些国家/地区，大学的教学指导相对没有那么活跃，尤其是在大三与大四阶段。
与印度和俄罗斯的本科生成长相比，该报告认为，中国精英院校与非精英院校的学生在学术能力上的退步是出乎意料的。
论文作者认为，退步的一个可能原因是，中国学生很少因表现不佳而被迫退出某课程或某专业，因此可能缺乏学习动力。另一个可能的原因是，尽管数学和物理的课程压力相似，但中国的教师倾向于分配少一点课外作业和课外阅读。
与中国学生相比，印度和俄罗斯的学生成长，可能是因为他们需要通过定期评估和失败风险对自己的学习水平负责。
最后，报告显示，中国、印度与俄罗斯的大学似乎正在缩小数学上的性别鸿沟，这可能对提高女性在 STEM 劳动力中的平等代表率有帮助。研究表明，尽管女生在大学开始时的学业成绩比男生较低或不相上下，但 STEM专业的女学生的学习成绩却比男学生高。
“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？”这就是著名的“钱学森之问”。如今，这个问题再次横亘在我们面前，却仍然难以解答。
