我國STEM教育現(xiàn)狀研究

王濤 馬勇軍 王晶瑩

摘 要：近年來，STEM教育已經(jīng)成為我國學(xué)者和研究人員關(guān)注的焦點領(lǐng)域之一。文章針對2011-2017年我國相關(guān)STEM文獻(xiàn)，從文獻(xiàn)數(shù)量、文獻(xiàn)作者、來源期刊、研究方法和研究內(nèi)容方面進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)上提出如下建議：關(guān)注國內(nèi)STEM教育發(fā)展以及STEM教育本土化；注重學(xué)校教育系統(tǒng)內(nèi)部STEM研究與校外STEM研究相結(jié)合；通過科學(xué)的研究方法，提高STEM教育研究的精確性和科學(xué)性。

關(guān)鍵詞：中國；STEM教育；研究方向

一、引言

早在1986年，美國就出現(xiàn)了STEM教育。隨著STEM教育的發(fā)展，美國弗吉尼亞理工大學(xué)（Virginia Tech University）學(xué)者喬吉特·亞克曼（Georgette Yakman）于2011年首次提出STEAM教育，即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）和藝術(shù)（Art）[1]。此后，美國逐步從課程目標(biāo)、課程設(shè)置、師資隊伍、學(xué)業(yè)評價等方面在K-12階段大力發(fā)展完善STEM教育[2]。奧巴馬擔(dān)任美國總統(tǒng)之后強(qiáng)調(diào)STEM教育的重要性，聯(lián)邦政府采取了制定計劃、政府資助、頒布法令等一系列措施推進(jìn)STEM教育改革[3]。美國政府對STEM教育的重視，引起了學(xué)術(shù)界對STEM教育的關(guān)注。[4]

我國STEM教育研究起步較晚。2008年，學(xué)者朱學(xué)彥、孔寒冰發(fā)表《科技人力資源開發(fā)探究——美國STEM學(xué)科集成戰(zhàn)略解讀》[5]。約2017年，STEM教育研究文獻(xiàn)數(shù)量才開始明顯增長，關(guān)注內(nèi)容多樣化，包括STEM教育與創(chuàng)客教育的關(guān)系、STEM教育政策解讀、STEM教育與課程融合等方面的研究[6]。本文通過對我國2011-2017年發(fā)表于核心期刊的STEM教育文獻(xiàn)進(jìn)行內(nèi)容分析，系統(tǒng)梳理該領(lǐng)域目前的研究成果，了解該領(lǐng)域的研究情況，探索我國STEM教育研究的發(fā)展方向。

二、研究設(shè)計

（一）研究樣本

在中國知網(wǎng)中，選定社會科學(xué)II輯，以“STEM”或“STEAM”為關(guān)鍵詞或主題，共檢索到SCI和CSSCI來源的相關(guān)核心期刊文獻(xiàn)489篇，除去會議記錄等文獻(xiàn)，最終選取其中的74篇作為研究樣本。

（二）研究方法

內(nèi)容分析法（Content Analysis）是一種對研究對象的內(nèi)容進(jìn)行深入分析，透過現(xiàn)象看本質(zhì)的方法，該方法從定性、定量兩方面進(jìn)行分析，具體操作步驟分為：確定研究主題、選定研究的分析單位、抽取研究樣本、開發(fā)研究量表、應(yīng)用量表進(jìn)行分析歸類、得出結(jié)論等步驟。[7]

（三）研究量表

筆者劃分了5個主研究維度，8個次級研究維度，設(shè)置了5個研究目標(biāo)（見表1）。研究過程中，以每一篇獨立文章為分析單元進(jìn)行統(tǒng)計和分析。

三、研究結(jié)果與分析

（一）年度發(fā)文量

筆者對2011-2017年STEM（STEAM）教育文獻(xiàn)的年度發(fā)文量進(jìn)行了統(tǒng)計，如圖1所示。

由圖1可以看出，2011-2012年，我國對STEM教育的研究并不多，處于起步階段；從2013年開始出現(xiàn)上升。2013-2017年間，STEM教育研究一直呈現(xiàn)上升的趨勢，尤其是2016-2017年，STEM教育研究文獻(xiàn)數(shù)量出現(xiàn)快速增長。

（二）文獻(xiàn)作者

1.第一作者發(fā)文數(shù)量分析

經(jīng)統(tǒng)計，共有62位研究者作為第一作者發(fā)表了關(guān)于STEM教育的文章。其中，1名研究者作為第一作者發(fā)表了5篇關(guān)于STEM教育的文章，1名研究者作為第一作者發(fā)表了3篇關(guān)于STEM教育的文章，發(fā)表2篇及以上文章的作者共有8名（見表2）。

2.第一作者所在機(jī)構(gòu)分析

根據(jù)已有文獻(xiàn)，筆者將作者所在機(jī)構(gòu)分為高校、教育管理部門和中小學(xué)三個類型，發(fā)現(xiàn)STEM教育研究主要集中在高校，載文量為72篇，占總發(fā)文量的97%。高校往往集研究者與培養(yǎng)者于一身，有較強(qiáng)的研究動機(jī)，高校研究者是STEM教育研究的主力軍。中小學(xué)和教育管理部門發(fā)文量各占1%（見表3）。

此外，筆者進(jìn)一步統(tǒng)計高校發(fā)文數(shù)量，得出STEM教育研究發(fā)文量最多的前7所高校分別是華東師范大學(xué)（17篇）；北京師范大學(xué)（11篇）；河南大學(xué)（5篇，5篇均由河南大學(xué)學(xué)者趙慧臣所著）；東北師范大學(xué)（4篇）；南京師范大學(xué)（3篇）；陜西師范大學(xué)（3篇）；武漢大學(xué)（3篇）。分析發(fā)現(xiàn)，STEM教育研究主要分布于華東、華北、東北、華中和西北這5個區(qū)域，而華南和西南地區(qū)發(fā)文量較少（見表4）。

（三）來源期刊

通過分析，74篇樣本文獻(xiàn)共分布在29本期刊中。其中，有17篇文章發(fā)表在《中國電化教育》，6篇文章發(fā)表在《現(xiàn)代教育技術(shù)》，2篇文章發(fā)表在《電化教育研究》，說明我國STEM教育與教育技術(shù)領(lǐng)域聯(lián)系密切。此外，《外國中小學(xué)教育》載文9篇，《開放教育研究》和《全球教育展望》分別載文5篇，這與STEM教育起源于國外，引介類文章居多有關(guān)（見表5）。

（四）研究方法

在教育學(xué)領(lǐng)域，常用的研究方法分為文獻(xiàn)法、思辨法、個案研究法、測量或調(diào)查法、實驗法、比較研究法、行動研究法等幾大類。筆者對樣本文獻(xiàn)采用的最主要的研究方法進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果如下（見表6）。

如表6所示，有30篇文獻(xiàn)采用內(nèi)容分析法，大多表現(xiàn)為對已有STEM教育文獻(xiàn)進(jìn)行研究，說明研究者傾向于運用定量和實證研究的方法。有29篇文獻(xiàn)采用思辨法，大多是對STEM教育政策、理念等方面的研究。有8篇文獻(xiàn)采用個案研究法，主要針對某課堂教學(xué)事件或是某項目進(jìn)行研究。有4篇文獻(xiàn)采用比較研究法，是對外國（尤其是美國）與中國STEM教育的對比性研究。有3篇文獻(xiàn)采用訪談法，對話教育專家。

（五）研究內(nèi)容

為全面把握我國STEM教育研究現(xiàn)狀，筆者對樣本文獻(xiàn)的研究內(nèi)容進(jìn)行了分析，根據(jù)文獻(xiàn)題目中的中心詞將其分為對STEM教育外部環(huán)境的研究、對STEM教育內(nèi)部機(jī)制的研究和對STEM教育本身的研究。STEM教育外部環(huán)境研究主要以社會背景、政策、STEM校外環(huán)境等為中心詞；STEM教育內(nèi)部機(jī)制研究主要以學(xué)校內(nèi)部STEM系統(tǒng)等為中心詞，如STEM教師、STEM教材等；STEM教育本身的研究主要圍繞一個主題詞，即STEM教育，涉及STEM教育的內(nèi)涵以及對其發(fā)展?fàn)顩r及遇到的爭議的基本概述，不具體到內(nèi)外部因素（見表7）。

筆者對上述三個維度進(jìn)行了更加細(xì)致的劃分。把對STEM教育外部環(huán)境的研究分為：對STEM政策的研究（3篇），對信息技術(shù)社會與STEM教育關(guān)系的研究（11篇），對非正式STEM教育的研究（9篇），對STEM教育與核心素養(yǎng)關(guān)系的研究（1篇）。把對STEM教育內(nèi)部機(jī)制的研究分為：對STEM教育人才培養(yǎng)的研究（13篇），對STEM教育課程的研究（9篇），對STEM教育教師的研究（2篇），對STEM教育的評估（5篇），對STEM教材的研究（2篇），對STEM教學(xué)的研究（3篇），對STEM實驗室的研究（1篇）。把對STEM教育本身的研究分為：對STEM教育發(fā)展趨勢的研究（12篇），對STEM發(fā)展中遇到的問題的研究（3篇）。筆者對次級維度發(fā)文量5篇以上的相關(guān)主題進(jìn)行了分析。

1.對STEM教育外部環(huán)境的研究

（1）信息技術(shù)社會與STEM教育關(guān)系的研究

當(dāng)今社會是科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的社會[8]，處在以信息物理融合系統(tǒng)（CPS）為基礎(chǔ)，以智能制造為主導(dǎo)，以實現(xiàn)生產(chǎn)方式信息化和智能化為目標(biāo)的第四次工業(yè)革命的關(guān)鍵時期[9]。國內(nèi)對STEM教育的研究集中探討信息技術(shù)高速發(fā)展的社會產(chǎn)物對STEM教育的影響。例如，學(xué)者孫江山指出，有代表性的3D打印教育創(chuàng)新應(yīng)用項目，主要集中在創(chuàng)客空間、創(chuàng)新實驗室和STEAM課程中，應(yīng)將STEM教育、創(chuàng)客教育和創(chuàng)新實驗室結(jié)合起來[10]；陜西科技大學(xué)王娟認(rèn)為，STEAM教育應(yīng)用創(chuàng)新需要依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術(shù)，打造智能化教育信息生態(tài)系統(tǒng)等[11]。還有一部分研究者從“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下反思STEM教育的應(yīng)用與創(chuàng)新思路，有人指出STEM教育在強(qiáng)調(diào)技術(shù)素養(yǎng)的同時，忽視了其對學(xué)生情感素養(yǎng)的培養(yǎng)。

（2）非正式STEM教育研究

從狹義上說，非正式STEM教育指校外STEM教育，華東師范大學(xué)楊全印在其文章中明確提到了有效的非正式STEM教育的三個標(biāo)準(zhǔn)：能夠讓年輕人在智力、社交和情感三方面投入；能夠?qū)δ贻p人的興趣、經(jīng)歷和文化實踐做出回應(yīng)；能夠連接校外、校內(nèi)、家庭以及其他環(huán)境中的STEM 學(xué)習(xí)[12]。國內(nèi)學(xué)者對校外STEM教育的研究主要集中在對美國“變革方程”（Change the Equation）的研究、非正式STEM教育地位、如何創(chuàng)造好的外部學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)幾個方面。“變革方程是美國一個致力于在中小學(xué)推廣STEM教育的公益機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)力圖發(fā)動全社會的力量，特別是企業(yè)的力量，推動STEM教育的普及和深入發(fā)展[13]。對于校外STEM教育成效，華東師范大學(xué)陳舒提出了STEM教育的學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)模型，學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)指STEM將學(xué)習(xí)賴以發(fā)生的各種要素視為一個系統(tǒng)，以自然生態(tài)系統(tǒng)為隱喻，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者、多樣場景、學(xué)習(xí)共同體及文化要素之間的動態(tài)互動關(guān)系。[14]

2.對STEM教育內(nèi)部機(jī)制的研究

（1）STEM教育人才培養(yǎng)研究

STEM教育對象受到了較多的重視。有13篇文章是對STEM教育對象的研究，包括培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)策略、STEAM素養(yǎng)等。學(xué)者師保國對STEM對創(chuàng)新素養(yǎng)的影響及實施策略進(jìn)行了研究[15]。也有不少研究者通過借鑒美國的創(chuàng)新人才培養(yǎng)策略研究跨學(xué)科背景下工匠性創(chuàng)新人才的培養(yǎng)策略。國內(nèi)學(xué)者薛儀婷對美國21世紀(jì)中小學(xué)生STEM教育素質(zhì)低下問題進(jìn)行了研究，并分析了相應(yīng)的策略[16]。有4位研究人員分別從以下領(lǐng)域研究英美兩國高等教育領(lǐng)域的STEM教育人才培養(yǎng)狀況：英國本科層次STEM學(xué)科性別隔離成因[17]、英國STEM博士教育的變革[18]、美國大學(xué)STEM領(lǐng)域博士生跨學(xué)科規(guī)劃研究[19]、美國大學(xué)STEM人才培養(yǎng)策略解讀。[20]

（2）STEM教育課程研究

對STEM教育課程的研究主要有9篇，其中2篇是針對國外的STEM課程的分析。研究主題主要是課程整合。東北師范大學(xué)周東岱基于STEAM教育理念的小學(xué)課程體系重構(gòu)研究，提出了基于STEAM教育理念的小學(xué)課程體系重構(gòu)流程[21]，這為現(xiàn)有的課程體系變革提供了經(jīng)驗。學(xué)者董澤華論述了我國中小學(xué)實施STEM教育的困境與對策[22]，為STEM教育提出經(jīng)驗和教訓(xùn)。對于STEM與跨學(xué)科整合模式的關(guān)系，北京師范大學(xué)余勝泉、陜西師范大學(xué)秦瑾若分別在文章中有所涉及。

（3）STEM教育評估研究

對STEM教育質(zhì)量的評估和監(jiān)測是把握STEM實施成效的重要環(huán)節(jié)。該領(lǐng)域的研究都以國內(nèi)學(xué)者對國外STEM教育評估的研究為主。且STEM教育評估停留在對STEM教育大方向的評估，如對STEM教育理念的評估、對STEM教育內(nèi)容和目標(biāo)的評估等。只有1篇文獻(xiàn)針對工程教育中的技術(shù)與工程素養(yǎng)進(jìn)行了評估。

3.對STEM教育本身的研究

（1）對STEM教育發(fā)展趨勢的研究

對STEM教育的發(fā)展趨勢進(jìn)行的研究共有12篇。包括對STEM教育的現(xiàn)狀分析和對STEM發(fā)展趨勢的展望。西北師范大學(xué)常詠梅副教授基于量化視角分析STEM研究現(xiàn)狀[23]。通過對國內(nèi)STEM 教育研究文獻(xiàn)年代分布、2011-2016 年STEM 教育高頻關(guān)鍵詞、未來研究趨勢和研究內(nèi)容的研究，對STEM教育的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了可視化分析。北京理工大學(xué)董宏建總結(jié)了STEM教育的特點、進(jìn)行了國內(nèi)外研究綜述、分析了STEM教育的發(fā)展取向和展望[24]。南陽理工學(xué)院呂延會教授探索了STEM教育的核心精神。[25]

四、建議

筆者認(rèn)為，首先，國內(nèi)的研究集中在對STEM教育理論的探索，尤其是 STEM教育在可能的條件下應(yīng)該達(dá)到的某種狀態(tài)，即所謂的STEM教育的“應(yīng)然性問題”，而忽略了STEM教育的“實然性問題”，即STEM教育存在的實際情況。其次，國內(nèi)學(xué)者強(qiáng)調(diào)技術(shù)與STEM教育關(guān)系的研究，忽略了對藝術(shù)教育的導(dǎo)向性作用的研究。技術(shù)的創(chuàng)新如果沒有態(tài)度和情感的引導(dǎo)，就會缺少創(chuàng)新的動力和創(chuàng)新的價值，過度強(qiáng)調(diào)技術(shù)與STEM教育的關(guān)系，在一定程度上會弱化藝術(shù)教育的作用。最后，國內(nèi)學(xué)者對STEM教師、教材內(nèi)容、STEM實驗室的關(guān)注較少。

（一）關(guān)注國內(nèi)STEM教育發(fā)展

在74篇樣本文獻(xiàn)中，有33篇以分析美國STEM教育為主，另外還有3篇介紹英國及其他國家的STEM教育發(fā)展?fàn)顩r。中國與英美國家在社會意識形態(tài)、文化風(fēng)俗等方面有很大不同，需要注意STEM教育的本土化研究。在中國，很多STEM教育主題的學(xué)校也在逐步發(fā)展，研究者應(yīng)考慮如何將國外經(jīng)驗與中國的具體校情相結(jié)合，為今后的發(fā)展提供建議。

（二）學(xué)校內(nèi)部研究和校外研究相結(jié)合

學(xué)校STEM教育系統(tǒng)內(nèi)部研究應(yīng)該注重對教材、教學(xué)和教師進(jìn)行研究。而74篇樣本文獻(xiàn)中只有2篇對STEM教材內(nèi)容進(jìn)行了分析，反映了這方面研究的薄弱性。在國內(nèi)文理分科的大背景下，STEM教材內(nèi)容和整合也應(yīng)該引起重視。而教學(xué)作為一種手段，STEM教學(xué)目標(biāo)、課程設(shè)計、評價方式等應(yīng)成為學(xué)者關(guān)注的重點。教師作為教學(xué)的實施表，直接關(guān)系著STEM教育能否順利實施，也應(yīng)成為研究者關(guān)注的重點。此外，應(yīng)加強(qiáng)對STEM教育校外學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的研究，包括校外STEM教育實驗室的創(chuàng)辦，關(guān)注企業(yè)、民間組織對STEM教育的支持研究。

（三）提高研究的精準(zhǔn)性和科學(xué)性

分析研究方法發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)對STEM教育的研究主要以內(nèi)容分析法、思辨法為主。筆者認(rèn)為，樣本文獻(xiàn)中的內(nèi)容分析法大多直接翻譯國外的文獻(xiàn)，并未做深入分析，也沒有深入探討如何使國外的STEM教育與國內(nèi)STEM教育更好地銜接。在樣本文獻(xiàn)中，幾乎沒有采取行動法和調(diào)查法，而STEM教育作為一種教學(xué)新模式和新型教學(xué)實踐，更應(yīng)該去實地考察，獲得一手資料，以便更好地進(jìn)行分析與運用。

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