教育科学研究院：数学和科学成绩对国家创新指数可能存在消极作用

来源：中国教育科学研究院公众号“国际与比较教育研究所”​

2019年12月3日，经济合作与发展组织（OECD）公布了2018年国际学生评估项目（PISA2018）测试结果。由北京、上海、江苏、浙江组成的中国部分地区联合体（B-S-J-Z），阅读、数学、科学三门学科，均取得世界第一！

我所王素、浦小松两位作者在《教育研究》2015年第6期上曾讨论PISA成绩和创新能力之间的关系，研究发现：

在PISA测试中，阅读成绩对创新指数有最强的影响，且该影响显著为正，说明阅读能力对创新能力有显著的积极作用。需要特别注意的是，反映逻辑思维、理性思维的数学成绩和科学成绩两变量的系数基本为负且多数不显著。该结果值得我们深入思考：“为什么数学成绩和科学成绩没有发挥其正向的作用”。

[摘 要]本文基于面板分位数模型使用PISA测试成绩建模的结果显示，阅读成绩对创新指数有重要的正向影响，创新能力对其的弹性约为2.49，即阅读成绩提高1%将使创新指数提高2.49%；数学成绩和科学成绩对创新指数的影响为负但基本不显著。平均受教育年限对创新指数有显著的正效应，创新能力对其的弹性约为0.38，即平均受教育年限提高1%将有助于创新指数提高0.38%，而且这一影响在创新能力的不同层次下保持稳定。根据所选国家是否为OECD成员国进行分组，对OECD国家样本重新建模，得到了与原始数据一致的结果，证明模型具有稳健性。研究表明，阅读能力、平均受教育年限等教育发展指标对提升创新能力有显著的促进作用。

[作者简介] 王素，中国教育科学研究院国际与比较教育研究所所长、研究员；浦小松，中国教育科学研究院国际与比较教育研究所博士

创新是经济发展的根本动力，社会经济发展依靠持续创新能力的不断增强，一个国家只有具备了较强的创新能力才具备社会经济发展的巨大潜力。创新不仅需要知识和技术的基础，更需要强烈的创新意识和创新精神，这依赖于长期的教育和培养，使创新意识和创新精神的培养渗入各级各类教育，为国家提供优质的劳动力，通过发挥其作为整个社会“知识生产器”的作用，引领国家创新系统。随着国家创新能力在经济发展中的作用日益增强，教育的地位和作用日益重要，教育成为国家创新能力的基础。参考Freeman、Nelson等人以及OECD在知识经济与国家创新系统的关系方面的研究，本文试图探讨教育发展对国家创新的内在影响。基于这一思想，笔者建立面板分位数模型分析不同创新能力水平下教育发展对创新指数的影响，以期揭示处于不同创新水平的国家影响其创新能力的指标差异和深层原因。

一、模型与数据

本文使用面板分位数模型对世界上具有代表性的44个国家的创新指数进行研究，探寻不同分位数水平下影响创新指数因素的差异。由于世界各国政治、经济、文化等各方面均存在明显差异，因此本文使用面板分位数模型提取数据中的异质性，能够得到更为可靠的结论。

（一）理论模型

面板分位数模型是面板模型和分位数模型的有机合成，其形式为：

（二）数据选取

本文选取国家的创新指数作为被解释变量，使用PISA测试的阅读、数学和科学三项成绩、平均受教育年限四个指标作为解释变量，将人均GDP和科技期刊论文数量用作控制变量，分析教育发展对国家创新能力的作用。（见表1）

样本由2006年、2009年和2012年美国、英国、德国等44个国家的数据构成，为了弱化样本中的时间趋势和量纲差异，对所有数据进行了对数化处理。

二、实证分析

根据Koenker的思想，在固定效应模型基础上加入分位数模型的成分，使用惩罚最小二乘法估计各个分位数的相关参数。由于受到样本容量的限制，研究中选取具有代表性的10%、50%和90%分位点建立模型，并将面板分位数模型的结果与固定效应模型的结果进行对比。根据模型（1），本文建立的面板分位数模型为：

其中

模型的参数估计结果（表2）说明：固定效应模型和面板分位数模型均反映PISA测试的阅读成绩对创新指数的影响明显强于数学成绩和科学成绩等指标。

阅读成绩在10%、50%和90%分位点处以及固定效应模型中均显著，说明对阅读材料（文本）理解、运用和反思的能力对一国的创新能力有重要作用。在一定程度上，通过长期阅读大量材料以及撰写多样化的研究性论文能够构建阅读与思考之间的关系，从而提升批判性思考与问题解决能力。该变量的系数在1.6130～3.5921，说明阅读成绩提高1%将有助于创新指数提高大约1.61%～3.59%。阅读能力的系数随着分位点的增大呈倒U型变化，即对于创新水平中等的国家，阅读素养对创新能力的影响强度最大；对于创新水平处于低层次和高层次阶段的国家，阅读素养对创新能力的作用均未得到充分体现。可能的原因是：创新能力弱的国家缺乏创新的基础，在没有充足辅助基础的情形下，阅读能力的正面作用受到了限制；相反，创新能力优秀的国家已充分展现出了阅读能力的作用，在边际效应递减的情形下，当其他因素不变时阅读能力的提高无法产生对创新能力更大的影响；相应地，创新能力中等的国家已形成相对完善的创新体系，而且在边际效应处于较高水平时，阅读能力可以有效地发挥其作用。

与阅读成绩不同的是，数学成绩和科学成绩对国家创新指数明显有负向影响，说明数学成绩和科学成绩两个变量对国家创新指数可能存在消极作用，但这一结果在统计意义上并不完全显著。

数学成绩的影响强度（绝对值）随着分位点的提升不断增大，但仅在90%分位点处的模型中通过了显著性水平为5%的显著性检验。在高创新指数国家，数学成绩对创新能力的影响显著为负的原因可能是由于学校教育能够帮助学生获得高分，但却束缚了学生的创造力，使知识没能有效地转化为生产力，没有体现出应有的创新水平，呈现出消极作用。

科学成绩的影响强度（绝对值）则呈现先升后降的形式，但其系数的符号在90%分位点处发生了转变且仅在50%分位点处的模型中通过了显著性水平为10%的显著性检验。科学成绩在中等分位数水平下对创新指数的影响显著为负，说明在创新能力中等的国家，科学教育模式可能存在缺陷，与现实需求和时代发展不匹配，缺乏知识的整合和解决实际问题的情境，制约了人的创造性思维的发展，弱化了国家的创新能力。

对于数学成绩和科学成绩负向作用于创新能力这一结果，其深层次的原因可能是：一方面，数学成绩和科学成绩并未完全反映出对创新能力有重要影响的批判性思考与问题解决能力、发散性思维、想象力、好奇心、创造力和探索性学习能力等；另一方面，在接受教育的过程中，某些训练框架不利于创新能力的培养，标准化考试与善于质疑和挑战现状等创新意识的重要特征背道而驰。也可以认为，适应了标准化考试的“优秀”学生学会了顺从和压抑自身的创新能力。

上述结果说明，阅读能力的培养能够改善学生的批判性思考与问题解决能力，有助于促进国家创新能力的发展；按照目前的测试方式，数学和科学成绩可能无法全面地反映学生的创造性和创新能力，还应加强对学生非认知技能的评价研究，如基于计算机的情境化、任务式的测试，使测试能够全面客观地反映学生的认知与非认知技能的发展。

在解释变量中还需关注的指标是平均受教育年限，该指标在所有模型中均显著，同时，在各个分位点处系数的大小保持稳定。这一结果说明，不论创新指数处于何种水平，平均受教育年限均对创新指数有显著的正向作用，而且作用强度为0.3118～0.4437，即平均受教育年限提高1%将使创新指数提高大约0.31%～0.44%。从表2还可以看出，除阅读成绩对创新指数有最强并且显著的影响外，平均受教育年限对创新指数的影响在三个分位点处均显著且该影响较强，说明平均受教育年限对创新能力有重要贡献。

对于控制变量，人均GDP的系数稳定在0.13左右且在三个分位点处均显著，说明经济因素作为社会发展的基础对提升国家创新能力具有重要的保障作用。相对而言，科技期刊论文数量对创新指数的影响微弱且仅在低创新指数国家显著。科技期刊论文数量的系数在10%分位点处显著为正的结果说明：在低创新水平的国家，科技期刊论文数量对国家的创新能力有显著的正向作用，在一定程度上说明科学研究投入产出的增加能够提升一国的创新水平。但是，在创新水平中等和相对较高的国家，科技期刊论文数量对创新能力的影响则不显著

三、稳健性检验

为了增强结论的可靠性，按照是否属于OECD国家对原始数据进行分组，对OECD成员国样本建立面板分位数模型，观察其系数与全样本情形相比是否有明显变化。通过数据拆分的方式对原始数据分解建模，用OECD成员国建立面板分位数模型得到的结果与初始建模结果基本一致，表明本文的研究结论具有稳健性，并再次论证了面板分位数模型的有效性。

四、结  论

本文使用面板分位数模型以国际上具有代表性的44个国家为样本，分析教育发展对国家创新能力的影响，并进行稳健性检验，结果较为客观、准确地揭示了处于不同创新水平的国家影响其创新能力的指标差异。

结果显示：平均受教育年限的系数保持稳定，且该变量对创新指数的影响较大，说明这一指标对国家创新能力存在较强的正向影响；作为控制变量，经济因素对创新能力的影响显著，说明经济增长能够提升创新水平，是创新能力发展的重要保障；科技期刊论文数量指标对创新能力的作用微弱并且仅在10%分位点处显著，说明科技期刊论文数量指标与创新能力并不一定呈现显著的正向关系。

在PISA测试中，阅读成绩对创新指数有最强的影响，且该影响显著为正，反映出对阅读材料（文本）理解、运用和反思的能力以及阅读过程中的想象、联想、推理和评价对创新能力有重要的正向影响，阅读能力对创新能力有显著的积极作用。需要特别注意的是，反映逻辑思维、理性思维的数学成绩和科学成绩两变量的系数基本为负且多数不显著。该结果值得我们深入思考：“为什么数学成绩和科学成绩没有发挥其正向的作用”。

（文献综述、建模过程、稳健性检验结果、参考文献详见《教育研究》2015年第6期“异质性、教育发展与国家创新能力——基于面板分位数模型的研究”，原文约8000字）

原题：深度：PISA成绩好，国家创新能力强? 实证研究告诉你