基于能力本位教育的高等教育工科学生能力发展纵向研究：4044名学生六学期追踪分析

《IEEE Revista Iberoamericana de Tecnologias del Aprendizaje》：Longitudinal study on Higher Education Engineering students: How their competency-evaluations evolve?

为解决高等教育STEM领域能力本位教育(CBE)评估中样本量小、时间跨度短、依赖自我感知测量等局限，本研究对4044名工科学生开展为期六学期的纵向研究。通过重复测量方差分析、线性混合效应模型等统计方法，发现学生能力比值随学期推进显著提升（p<0.001），但不同知识领域、地域背景群体间存在差异化发展轨迹。该研究为CBE模型在STEM教育中的有效性提供了大规模实证证据，对课程设计和教学干预具有重要指导意义。

　　

在当今科技飞速发展的时代，培养具备扎实专业能力的STEM（科学、技术、工程和数学）人才已成为推动经济增长和应对全球挑战的关键。高等教育机构纷纷采用能力本位教育（Competency-Based Education, CBE）模式，旨在系统化培养学生符合行业需求的综合能力。然而，现有研究多局限于小样本、短周期调查，且普遍依赖学生自我评估，缺乏基于直接能力测评的大规模纵向证据。这种空白使得教育工作者难以准确把握CBE模式下学生能力发展的动态规律，更无法有效识别影响不同群体成长轨迹的关键因素。

为破解这一难题，Danilo Valdes-Ramirez、Christian Samhir Grijalva Quinonez和Genaro Zavala在《IEEE Revista Iberoamericana de Tecnologias del Aprendizaje》发表了一项突破性研究。他们以墨西哥蒙特雷科技大学实施TEC21教育模型的工科学院为背景，对2019年入学的4044名本科生进行了长达六个学期的追踪分析。研究独创性地采用机构直接评估的能力数据，通过计算"观察能力比值"（Observed Competency Ratio, OCR）——即每学期学生被评定为达标的能力数量与总评估能力的比值，精准刻画能力发展轨迹。团队不仅关注时间维度上的整体变化，还深入剖析了性别、预科背景、地域和知识领域四大因素对能力发展的影响。

关键技术方法包括：1）基于机构评估流程采集多学期能力数据，通过数据清洗和转换构建纵向数据集；2）采用重复测量方差分析（Repeated Measures ANOVA）和线性混合效应模型（Linear Mixed-Effect Models, LMM）分析时间效应和群体差异；3）运用弗里德曼检验（Friedman test）等非参数方法验证结果稳健性。样本覆盖该校四大地理区域（北部RM、墨西哥城RCM、中南部RCS、西部RO）和四大知识领域（创新与转型IIT、信息技术ICT、应用科学ICI、生物工程IBQ）的学生。

研究结果揭示了一系列重要发现：

描述性统计结果显示，学生能力比值从第一学期的0.923持续上升至第六学期的0.956，呈现显著增长趋势（F(4.374;17,675.812)=131.649, p<0.001）。特别值得注意的是，第四学期出现短暂回落，恰逢学生从通识教育转向专业学习的过渡期，这一发现提示课程衔接阶段需要特别关注。

群体差异分析表明，性别因素未造成显著区别（p=0.231），女性学生在各学期均保持轻微优势，打破了STEM领域男性占优的刻板印象。预科背景方面，蒙特雷附属中学毕业生初期表现更佳，但到第五学期后被其他背景学生反超，体现CBE模式对起点差异的弥补作用。

地域比较发现，墨西哥城校区（RCM）学生最终表现最优（边际估计值0.953），而中南部地区（RCS）相对落后。不同知识领域的发展轨迹各异：ICT领域学生始终领先，IIT领域起步较慢但后期稳步提升，反映学科特性对能力培养节奏的影响。

线性混合模型进一步证实，学期进展是影响能力比值的最强预测因子（χ²=647.917, p<0.001），而地域（χ²=57.222）、知识领域（χ²=39.474）和性别（χ²=38.981）等因素虽显著但效应量较小（η_p²<0.03），说明CBE模式在不同背景下均能有效促进能力发展。

研究结论强调，CBE模式能够持续推动STEM学生能力发展，但需重点关注学术过渡期的支持措施。教育实践启示包括：优化通识教育与专业课程的衔接设计，加强对非蒙特雷预科背景学生的早期支持，以及针对不同地域和学科特点定制化教学策略。该研究通过大规模纵向数据为CBE有效性提供了坚实证据，为全球工程教育创新提供了重要参考。未来研究可扩展至完整学业周期，并纳入更多教学情境变量，进一步深化对能力发展机制的理解。