青少年信息技术考试介绍之二:STEM 能力测试 (STEMA)

主办单位

  工业和信息化部人才交流中心蓝桥杯大赛组委会

  蓝桥青少考试委员会

 

蓝桥青少赛考体系

  2010年以来,工信部人才交流中心主办、蓝桥教育承办,成功组织了12届蓝桥杯大赛。蓝桥杯吸引了北大清华在内的超过1600所院校、数千家中小学及校外培训机构,数十万学子参赛,吸引了BM、腾讯、百度等知名企业全程参与。作为国内最大的信息技术赛事,蓝桥杯为信息技术普及、职业人才培养做出了巨大贡献。

  STEMA评测是面向中小学生的考试评测项目,提供学习结果的量化评测。

  全人STEM

  蓝桥杯大赛组委会在国内率先提出了全人STEM”的教育理念。

  STEM不仅仅是教孩子编程。对K12教育来说,编程只是一项工具。技术的变化目不暇接,应用的进步更是一日千里,编程的方法和技巧很快就会更替升级。但是,使用好编程教育这个工具,能够帮助孩子锻炼逻辑思维和实现项目创意。进一步地,将编程教育与科技素养、逻辑思维教育相结合,就有可能突破STEM教育只涉及硬技能的局限,发展学生主导的学习,协同生活和实验,甚至可以帮助学生加强元认知能力和社交情感能力,将STEM教育真正作为全人教育的基础。这就是全人STEM”(Whole Child STEM)所要追求的目标。

 

  A型学生和X型学生

  按照传统的标准,很多学生校内成绩一直很好,功课常能得A,这就是我们所说的A型学生。但是社会对人才的需求正在发生巨大的变化,而国内的教育制度并没有让学生准备好应对这一变局。”——引自清华大学前校长陈吉宁2014年8月23日的谈话。在同日的谈话中,陈吉宁还表示“他的工作,重中之重就是改造清华大学,以吸引、鼓励和支持这些X型学生。”

  A型学生尽管成绩不错,但并不具备当今社会取得成功所必须的创造力和创新精神。中国需要一种新型的学生——X型学生。这类学生乐于冒险,勇于尝试新鲜事物:他们渴望提出自己的问题,而不是单纯学习教科书里的答案。他们通过不断探索、试验和挑战边界成为创造性的思考者。未来,那些最具创意的想法和富于创造性的方向都将来自这些X型学生。

  蓝桥青少实践“X型学生的培养理念,以考试评测引领、教师赋能支撑,促进中小学校及培训机构将学科知识的学习同学生的创造力、创新精神的培养有机地结合起来。

 

STEMA考试综述

  STEMA考试致力于综合评价学生的STEM水平,对学生的科技素养、逻辑思维和编程能力三方面进行客观科学的测试。作为学习结果的量化评测手段,STEMA考试为考生提供可以跨时间、跨地域比较的STEM评测成绩。

  STEMASTEM Assessment,也称STEM能力测试,是蓝桥杯大赛组委会与美国普林斯顿多文化教育研究中心合作推出的考试项目。STEMA考试实践全人STEM”的理念,以考促学,平衡科技素养、逻辑思维及编程创意的比重,促进中小学校及教育培训机构将STEM教育同学生的心理成长、社会情感和认知发展的培养有机地结合起来。

 

  STEMA考试内容

  STEMA考试内容分为两部分:第一部分为科技素养及逻辑思维,45分钟;第二部分为程序设计,75分钟。

 

  STEMA考试级别与组别

  · STEMA初级考试的考生为7-10岁学生(U10,约1-4年级),考试包括ScratchPythonC++ArduinoMicro:bitEV3六个组别;

  · STEMA中级考试的考生为11-14岁学生(U14,约5-8年级),考试包括ScratchPythonC++ArduinoMicro:bitEV3六个组别;

  · STEMA高级考试的考生为15-18岁学生(U18,约9-12年级),考试包括PythonC++Arduino三个组别。

  上述各级别以出生日期91日为年龄段分界线。

  随着技术的进步和编程环境的升级,STMA考试将推出更多组别,以适应编程教学的发展。

 

  STEMA试题数量与计分点

  选择题共48题,分为8部分,每部分6题。每部分中前2题每题满分2计分点、后4题每题满分3计分点,合计128个计分点。每道选择题正确得全部计分点,空白不得分,错误扣1计分点。——STEMA测试中,猜测惩罚(Guessing Penalty)机制引入的目的是为了确保评价结果的准确度。考试试卷或考试系统中会明确提示,授课教师也应对学生充分说明这一机制。

  编程题共4-6题,每题有多个步骤或测试用例。每道编程题18-35个计分点,所有编程题合计128计分点。编程题按步骤或测试用例评分。完成每一步骤并可以正确展示结果,或通过一个测试用例的检验,即获得该步骤或该测试用例的全部计分点,否则该步骤或该测试用例得0分。

  全部题目合计计分点数目为256点。

 

  STEMA考试成绩计算与发布

 

  STEMA考试成绩计算

  考生获得的计分点不是最终成绩。

  普林斯顿多文化教育研究中心会在每次考试后根据所有计分点数据,计算并发布计分点与最终成绩的转换(曲率)表格。

  例如,某考生编程部分获得的计分点为68点,查询当次考试的转换(曲率)表格,得出其编程部分最终成绩为330分。

 

  STEMA考试分数区间

  STEMA测试的分数区间为,选择题部分(即科技素养与逻辑思维考核)最低分100分,最高分400分;编程题部分(即编程能力考核)最低分100分,最高分400分。

  合计总分分数范围在200-800之间。

  考生总分的中位线通常在500分左右,即如果你的分数超过500分,那么成绩大约超过50%的考生。高分数区段通常在650分以上,即如果你的分数超过650分,那么成绩大约超过95%-99%的考生。

  STMA考试成绩是可以跨地域和时间进行比较的。即除了在某省某月的一次考试中成绩可以纵向比较之外;在不同省份或城市的考试、及不同年份或场次的考试之间,成绩也可以横向比较。

  例如,在2020530日的STEMA考试中,高级组最高分650分,最低分395分;中级组最高分700分,最低分300分;初级组最高分675分,最低分305分。

  2020823日的STEMA考试中,高级组最高分665分,最低分340分;中级组最高分710分,最低分305分;初级组最高分685分,最低分300分。

 

  STEMA考试成绩百分比

  除了最终成绩外,成绩单上还会标明省内百分比及全国百分比。

  达到全国百分比99%的考生,将获得普林斯顿多文化教育研究中心及蓝桥杯大赛组委会联合颁发的“TOP1%”证书,并加入“STEM ONE Society”(顶尖STEM学生社群)

  例如,某考生A成绩单给出其省内百分比为78%、全国百分比为75%,意即其成绩在省内范围统计超过了78%的考生,在全国范围统计超过了75%的考生。

  STEMA考试成绩单样例

  STEMA考试成绩单加盖蓝桥杯大赛组委会印章及普林斯顿多文化研究中心成绩单专用章,样例如下:

 

  如何阅读STEMA成绩单?

  STEMA考试成绩单中共有7项成绩数据。

  在总成绩部分有3项数据。成绩总分在200800之间。总分下面,列明省内百分比名次及全国百分比名次,数值均为0%99%之间。例如百分比为2%,则表示成绩超过了参加考试的72%的学生。

  在分项成绩部分有4项数据,前2项是第一科目,即STEM素养及逻辑思维部分的成绩:后2项是第二科目,即编程能力部分的成绩。两个科目的分数范围都在100400之间,总分下面列明全国百分比名次。

 

  STEMA考试命题原则

  STEMA考试的命题理念如下。

    · 知识面广、适应发展比死记硬背重要。

    · 逻辑清晰、头脑灵活比解题套路重要。

    · 思维严谨、创意丰富比掌握程序设计语言本身重要。

  面向未来的STEM素养、反应迅速的逻辑思维能力、创意丰富的编程实践,是STEMA考试考察的核心内容。

  STEMA考试的命题原则是三考两不考

  三考,指STEMA考试中三项重点考察的内容:

    · STEM知识面及见识:考试涉及STEM知识及应用;科技书籍泛读;科技相关人文、社会及经济知识的了解。

    · 考逻辑清晰及反应速度:考试涉及基本运算能力;概率与统计;逻辑推理;最佳策略;英文简单数学问题。

    · 考程序设计能力及创意:考试涉及分析设计能力;程序语言技巧;逻辑思维能力;实现方式的简洁和创意。

  两不考,指STEMA考试命题中两项尽量避免的内容:

    · 当涉及到基础知识考核时,尽量考察那些有所涉猎就能记住的,而不是临考复习才能背下的

    · 当涉及到高级进阶题目时,尽量考察那些需要头脑敏捷反应迅速的,而不是需要反复刷题训练的

 

  STEMA考试试卷形式

  STEMA考试第一部分为选择题,按选择结果评判分数;第二部分为现场编程,按程序运行结果评判分数。——受新冠疫情影响,部分考试日期和场次将采用计算机在线远程考试形式。具体场次的考试形式将在考试报名前公布。

  选择题目答案唯一、且清晰无歧义。

  编程题目要求明确、答案客观。编程题目不指定具体的算法,评判时只看结果展示,不看程序具体实现方式(当然,逻辑、语法和算法还是要正确的)。

  STEMA考试范围

  STEMA科技素养考试范围

  科技素养将考察如下方面:

    · 物理化学生物知识基础;地理知识基础;气象与天文知识基础;

    · 互联网与协议栈基础;互联网安全基础;操作系统基础知识;

    · 科技发展历史;与科技相关的人文常识;

    · 科学研究方法基础;事实与观点区分;

    · 科幻作品涉猎;科技时政信息;

    · (通常仅限中高级考试)大型科技公司的基本了解;科技创新商业化现状。

  为增强测试的以考促学效果,增加考生的知识涉猎范围,在准备考试的同时提高科技素养,蓝桥青少考试委员会推荐以下阅读书目。

  推荐初级考生阅读:

    · 《发明简史》,四川科学技术出版社;

    · 《不可思议的宇宙奥秘》,四川科学技术出版社;

    · 《不可思议的科学现象》,四川科学技术出版社;

    · 《有意思的儿童STEM思维启蒙书》,北京时代华文书局;

    · 《图解科学技术与工程》,清华大学出社;

    · 《图解计算机科学》,清华大学出版社;

    · 《有趣得让人睡不着的物理》,北京时代华文书局;

    · 《凡尔纳三部曲(格兰特船长的儿女、海底两万里、神秘岛)》。

  推荐中高级考生阅读:

    · 包括以上为初级考生推荐的所有图书;

    · 《十分钟智商运动》,百花洲文艺出版社;

    · 《从一到无穷大》,天津出版社;

    · 《漫画学物理(上中下册)》,清华大学出版社;——小学高年级至初中应该掌握的基本物理知识。

    · 《那些听过却从未搞明白的问题》,四川文艺出版社;

    · 《给孩子讲人工智能》,人民邮电出版社;

    · 《上帝的跳蚤》,世界知识出版社;——此书因为新冠疫情的原因自第12届起被临时加到推荐阅读书目中。抗击疫情和疾病的历史,是一部智者获得理性、人类走向坚强的大历史。

    · 《流浪地球(刘慈欣短篇小说精选)》,四川科学技术出版社;——重点推荐阅读其中《流浪地球》与《乡村教师》两篇小说。

    · 《三体(1-3)》,刘慈欣著。

  以上图书的内容将在科技素养考试题目中占近半的比例。爱阅读的同学在考试中取得更好的成绩、获得更多的鼓励是蓝桥青少考试委员会希望看到的。

  为了更方便学员阅读,我们的“学思营学习中心”备有以上所有书籍。

  提高科技素养并不是按一份大纲、上一些课程、刷几道题目就可以完成的,这是个终生学习的过程,而以阅读为代表的自主学习是这个过程中关键的一环。

 

  STEMA逻辑思维考试范围

  逻辑思维将考察如下方面:

    · 数字谜问题;几何图形计数问题;

    · 综合行程、经济盈亏等简单数学思维问题(含少量,通常为2道英文数学问题)

    · 逻辑推理问题;最佳策略问题;

    · 简单编程算法问题;

    · (通常仅限中高级考试)逻辑谬误基础知识。

 

  STEMA程序设计考试范围(六选一)- Scratch

  考试所涉及的Scratch基础知识包括:

    · 舞台和角色的绘制;

    · 顺序结构、选择结构和循环结构的使用;

    · 运动、外观、声音、画笔,以及变量、列表、侦测、事件、控制等模块的使用;

    · 随机数的使用,常用的数学运算,数学表达式,逻辑判断和逻辑运算;

    · 广播消息、角色变换、克隆技术、私用变量、公用变量、多任务,以及自定义积木等高级模块的使用方法。

  Scratch编程低门槛、高天花板、多种编程实践路径等特点是STEMA考试选择Scratch作为主选编程语言的原因。

  虽然编程工具或编程语言使用的熟练程度对考试成绩有一定影响,但Scratch考试的重点在于考察考生的逻辑思维能力与程序设计能力。

 

  STEMA程序设计考试范围(六选一)- Python

  考试所涉及的Python基础知识包括:

    · 基本语法,如程序的格式框架、缩进、注释、变量、命名、保留字、数据类型、赋值语句、引用、基本输入输出等;

    · 基本数据类型,数据类型的运算,类型判断和类型间转换;

    · 程序的控制结构,顺序、分支、循环;

    · 函数和代码复用;

    · (通常仅限中高级考试)面向对象编程的思想,类和对象的关系,构造方法和self的使用技巧,类的继承和多态;

    · (通常仅限中高级考试)组合数据类型的基本概念,列表类型及其操作,字典类型及其操作;

    · (通常仅限中高级考试)Python计算生态,标准库及Python内置函数,PythonIO流文件操作等。

  虽然编程工具或编程语言使用的熟练程度对考试成绩有一定影响,但Python考试的重点在于考察考生的逻辑思维能力与程序设计能力

 

  STEMA程序设计考试范围(六选一)- C++

  考试所涉及的C++基础知识包括:

    · 基本数据类型及类型转换:整型(int, long long)、布尔型(bool)、字符型(char)和实型(f1oat, double)

    · 变量与常量,字符与字符串,数组,赋值运算符、算数运算符、逻辑运算符、关系运算符;

    · 顺序结构、分支结构、循环结构程序设计;

    · 函数:定义和使用,变量的作用域,递归函数;

    · 简单算法:进制转换,模拟算法,枚举算法;

    · (通常仅限中高级考试)基本数据结构:栈,队列,树,图;

    · (通常仅限中高级考试)指针;

    · (通常仅限中高级考试)基本算法:高精度算法,递推算法,分治算法,贪心算法,搜索算法(宽度优先搜索、深度优先搜索),动态规划算法等常用算法。

  选手计算机的硬件配置及操作系统需满足DEV C++5.11版编程环境的运行要求。选手应确保计算机上已经安装DEV C++5.11版编程环境。

  虽然编程工具或编程语言使用的熟练程度对考试成绩有一定影响,但C++考试的重点在于考察考生的逻辑思维能力与程序设计能力。

 

  STEMA程序设计考试范围(六选一)- Arduino

  考试所涉及的Arduino基础知识包括:

    · Arduino输入、输出口的使用;

    · Arduino控制结构的使用;

    · 常量和变量的使用方法;

    · 算术运算符和逻辑运算符;

    · Arduino常用函数、常用的数据结构;

    · Arduino常用的传感器及输入、输出设备;

    · (通常仅限中高级考试)TFTLCD液晶触摸显示屏,包含对像素点理解、中断处理、人机交互、库函数调用等方面能力。(仅限于I2C接口的坐标反馈与库函数调用。不包括更多串口功能例如组态功能、图像下载入屏等。)

  考生计算机的硬件配置及操作系统需满足最新版本Arduino IDEMixly(米思奇)编程环境的运行要求。考生应确保计算机上已经安装Arduino IDE编程环境或Mixly(米思奇)最新版本。

    · Arduino IDE下载地址:https://www.arduino.cc/en/Main/Software

    · Mixly(米思齐)下载地址:http://mixly.org/explore/software

  虽然编程工具或编程语言使用的熟练程度对考试成绩有一定影响,但Arduino考试的重点在于考察考生的逻辑思维能力与程序设计能力。

  蓝桥青少考试委员会统一指定蓝桥杯青少年创意编程大赛Arduino套装作为Arduino考试硬件平台,以确保比赛的客观公正。

 

(集成板外形及包装会有变更,照片仅供参考)

  上述Arduino集成实验板基于Mega 2560设计,包含27种常用模块,从单色LED、全彩LED,到Wi-Fi、蓝牙、TFT电容触摸屏等等。

  对于TFT液晶触摸显示屏的编程支特:

    · 板卡生产厂家为模块化编程的考生提供Mixly库文件;

    · 板卡生产厂家为代码编程的考生提供库函数说明PDF文档。

  请从板卡技术支持渠道获取以上支持文件。

 

  STEMA程序设计考试范围(六选一)- Micro:bit

  考试所涉及的Micro:bit基础知识包括:

    · 程序编辑、保存、下载方法;

    · 控制结构(顺序、分支、循环)的使用;

    · 加减乘除等基本运算;

    · 坐标系的应用;

    · 变量的常规使用;

    · 算术运算符,比较运算符,逻辑运算符的使用;

    · 理解函数的作用,并掌握函数调用的方法;

    · 图像显示,文本处理,音乐制作等;

    · Micro:bit-V1.5板载的所有输入、输出部件的使用方法;

    · 模拟、数字引脚的区别及使用场景。

  考生计算机的硬件配置及操作系统需满足最新版本编程环境的运行要求。

    · Micro:bit在线编程网址:https://makecode.microbit.org/

    · 考试推荐使用核心主板Micro:bit-V1.5

  虽然编程工具或编程语言使用的熟练程度对考试成绩有一定影响,但Micro:bit考试的重点在于考察考生的逻辑思维能力与程序设计能力。

 

  STEMA程序设计考试范围(六选一)- EV3

  考试所涉及的EV3基础知识包括:

    · 马达、传感器、屏幕显示、声音、状态灯、按键的使用;

    · 循环、切换、等待、多任务;

    · 变量(包括数组)、常量、数学运算、连线、逻辑运算;

    · 范围、随机数、比较、舍入、文本、文件操作等模块的使用。

  考试不涉及的EV3知识包括:蓝牙、菊链、实验、数据日志、原始传感器值等。

  虽然编程工具或编程语言使用的熟练程度对考试成绩有一定影响,但EV3考试的重点在于考察考生的逻辑思维能力与程序设计能力。

  本科目考试针对使用乐高模块化编程软件Lego Mindstorms的学生开设。如果学生采用ScratchPython为乐高EV3编程,建议直接参加STEMA考试的ScratchPython组别。

 

  STEMA程序设计考试范围 - 其它专项评则

  除了上述六项通用程序设计考试之外,考生还可以在下列专项评测中进行选择:

    · Kitten

    · Kittenblock

    · 掌控板;

    · Miaocode

    · Mind+

    · Paracraft 3D动画编程;

    · ICode

    · AIOT

    · 积木搭建及编程;

    · 三维创新设计。

 

  2022-23学年度STEMA考试时间安排

  2022-23学年度,STEMA考试的时间安排如下:

    · 2022820-21

    · 2022924-25

    · 20221126-27

    · 2023114-15

    · 2023211-12

    · 2023311-12

  参加STEMA考试的考生,成绩优秀者将被推荐参加在20234月举办的第14届蓝桥杯青少组省赛。省赛一等奖获得者将参加在20235月举办的第14届蓝桥杯青少组全国决賽。

  考试时间可能因多种原因调整,具体安排请留意蓝桥杯大赛青少年组公众号通知。