STEM教育國內(nèi)研究狀況及發(fā)展趨勢綜述

梁小帆　趙冬梅　陳龍

摘 要：STEM教育著眼于復(fù)合型創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)，在經(jīng)濟全球化的今天已然成為了重要的教育發(fā)展戰(zhàn)略。為了更好地了解STEM教育的研究現(xiàn)狀，本文分析了2008-2015年發(fā)表的STEM教育相關(guān)文獻，對156篇研究樣本采用定性分析和定量分析結(jié)合的混合研究方法，從研究過程、研究熱點、研究文獻和文獻作者四個維度進行了探討；對精心挑選出的15篇STEM教育相關(guān)文獻采用內(nèi)容分析法進行深入細(xì)致的分析，從刊載情況和研究內(nèi)容進行了深入探討，得出STEM教育的發(fā)展需要著重對明確STEM教育重要性、推進跨學(xué)科與STEM教育的融合、注重創(chuàng)客空間等與STEM教育的結(jié)合這三個方面加以探索的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：STEM教育；研究綜述；創(chuàng)客空間

中圖分類號：G40-05 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-8454（2017）09-0008-04

一、引言

STEM是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門學(xué)科縮寫起來的偏理工科的多學(xué)科交融領(lǐng)域。STEM教育源于發(fā)達國家（主要是美國）對本國人才培養(yǎng)的反思。在經(jīng)濟全球化的當(dāng)今，復(fù)合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)同樣關(guān)乎我國的持久穩(wěn)定發(fā)展。根據(jù)對相關(guān)文獻進行研究表明，有關(guān)STEM國內(nèi)研究狀況的研究綜述十分稀少（幾乎沒有）。而同時撰寫有關(guān)STEM教育文獻綜述意義重大，有利于為相關(guān)研究者提供思路，避免重復(fù)研究。綜上所述，撰寫一篇STEM教育國內(nèi)研究狀況的文獻綜述迫在眉睫。

二、研究設(shè)計

1.研究方法

進行本研究所主要采用的方法是定量分析法與定性分析法相結(jié)合的混合研究法以及內(nèi)容分析法。在中國知網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫中以“STEM教育”為主題詞并且將檢索年限定在2008年到2015年之間進行了高級檢索，對從中國知網(wǎng)上搜索到的156篇公開發(fā)表的與STEM教育相關(guān)的文獻資料進行了完全統(tǒng)計，采用定量與定性相結(jié)合的混合研究法，力求系統(tǒng)全面結(jié)構(gòu)化地對2008年到2015年國內(nèi)STEM教育研究狀況進行分析。此外，將精心挑選出的發(fā)表于核心期刊上的，且引用和下載次數(shù)較高的15篇相關(guān)文獻作為內(nèi)容分析法的研究樣本。細(xì)致深入地采用內(nèi)容分析法進行研究以期梳理研究現(xiàn)狀，對研究問題、研究熱點等進行歸納總結(jié)，對研究趨勢進行展望。

2.研究對象

本文的研究對象主要來源于中國知網(wǎng)，以“STEM教育”為主題詞進行高級檢索，檢索到的相關(guān)文獻是從2008年開始的，因此本文研究的時間跨度是2008年到2015年，一共檢索到了156條結(jié)果。為了研究的全面性、可靠性，本文對搜索到的STEM教育的相關(guān)文獻進行了完全的統(tǒng)計。同時精心選出在核心期刊上公開發(fā)表的學(xué)術(shù)論文15篇，進行了細(xì)致深入的內(nèi)容分析。

三、研究結(jié)果分析

采用定性與定量相結(jié)合的混合研究方法，對156篇STEM教育相關(guān)文獻進行了以下四個維度的統(tǒng)計分析——STEM教育的研究過程分析、 STEM教育相關(guān)文獻研究熱點分析、STEM教育相關(guān)文獻的來源分析、STEM教育相關(guān)文獻作者機構(gòu)分析。

1.STEM教育的研究過程分析

通過對中國知網(wǎng)的文獻檢索，本研究共收集STEM教育相關(guān)文獻156篇，將相關(guān)文獻按照出版時間分布統(tǒng)計得到STEM教育相關(guān)文獻數(shù)量按年分布圖如圖1所示，以期其反映國內(nèi)STEM教育的研究過程。圖中橫軸代表文獻發(fā)表的時間，縱軸代表文獻數(shù)量，柱狀圖反映的是每一年發(fā)表的論文總數(shù)。

通過觀察圖1可以發(fā)現(xiàn)，我國有關(guān)STEM教育的發(fā)展始于2008年，即陳超發(fā)表的《美國的世界一流大學(xué)戰(zhàn)略與啟示》 。他指出進入 21 世紀(jì)，在全球競爭的壓力之下，美國為維護其高等教育的世界卓越地位，提出STEM教育發(fā)展戰(zhàn)略，該戰(zhàn)略旨在改善學(xué)生的 STEM 教育素養(yǎng)（科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)）。一直到2010年，就文獻發(fā)表量來說，沒有太大的變化，也即沒有引起教育研究者的廣泛關(guān)注，因此從2008年到2010年屬于STEM教育研究在國內(nèi)的創(chuàng)立階段；從2011年開始國內(nèi)有關(guān)STEM教育的研究論文逐步增多，2011年到2013年基本屬于國內(nèi)STEM教育研究的發(fā)展階段；特別是從2014年開始，國內(nèi)有關(guān)STEM教育的文獻明顯增多，反映出國內(nèi)已經(jīng)有越來越多的人關(guān)注STEM教育，并投身于STEM教育的研究當(dāng)中去。2014年到2015年是STEM教育飛速發(fā)展的階段，相關(guān)的研究文獻較多，且呈現(xiàn)出多研究方法、多研究領(lǐng)域和多研究內(nèi)容的趨勢。

2.STEM教育相關(guān)文獻研究熱點分析

利用萬方數(shù)據(jù)庫的知識脈絡(luò)分析功能進行“STEM教育”的熱點分析，得出如表1所示的2011-2015年有關(guān)STEM教育的研究熱點分布。

由表1分析得知，2011年以前與STEM教育相關(guān)的文獻較少，因此無法歸納出熱點詞匯，從之后五年的熱點詞匯可以看出，我國STEM教育研究初期主要是進行了STEM教育的理論、STEM教育相關(guān)理論以及美國STEM教育實施情況的探討。從2013年開始，對STEM教育的研究得到了進一步深化發(fā)展，越來越多的研究者開始關(guān)注這一領(lǐng)域，關(guān)注與STEM教育相關(guān)的技術(shù)類問題。而近年來研究者更多地把目光轉(zhuǎn)向如何更好地將STEM教育理念滲透到實際教學(xué)中，比如說STEM教育的應(yīng)用模式、應(yīng)用STEM教育的教學(xué)設(shè)計、STEM教育應(yīng)用的環(huán)境等。在吳俊杰的《邊緣革命——STEM教育的破局之路》中更是指出：“中國特色STEM教育的實施要以技術(shù)類的課程為切入點走邊緣革命的破局之路。”隨著STEM教育研究的不斷成熟、深入，越來越多的創(chuàng)新成果將會不斷涌現(xiàn)出來，對STEM教育的理解及其應(yīng)用效果也會越來越好。

3.STEM教育相關(guān)文獻的來源分析

對搜索到的156篇STEM教育相關(guān)文獻進行期刊來源的分析，主要是為了了解我國STEM教育的研究情況，包括STEM教育文獻質(zhì)量是否可信、有關(guān)STEM教育的研究是否有力度等問題。

在中國知網(wǎng)中以“STEM教育”為主題詞，將搜索到的156篇論文按來源數(shù)據(jù)庫進行分組瀏覽，得出搜索結(jié)果，其中中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫59篇，特色期刊71篇，156篇論文文獻中有130篇期刊論文。對期刊來源的分析主要是針對130篇期刊論文進行分析，對130篇學(xué)術(shù)論文的所屬期刊進行統(tǒng)計，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有學(xué)術(shù)論文一共涉及54家期刊。其中載文量超過3篇的期刊如圖2所示。

從圖2可以看出發(fā)表STEM教育的期刊涉及如此之多，排名靠前的期刊還不是教育技術(shù)學(xué)界的核心期刊，并且核心期刊的載文量非常少。究其原因，可能是STEM教育剛興起不久，雖然在國內(nèi)一定范圍內(nèi)引起了教育工作者的關(guān)注，但關(guān)乎STEM教育的本質(zhì)性質(zhì)、內(nèi)涵、理論基礎(chǔ)、實施體系等STEM教育本身的研究還不是十分豐富和深刻。

4.STEM教育相關(guān)文獻作者機構(gòu)分析

通過對STEM教育相關(guān)文獻第一作者所在單位進行統(tǒng)計，歸納總結(jié)出STEM教育在我國的研究區(qū)域情況，可以深層次地了解STEM教育的發(fā)展。在中國知網(wǎng)上以“STEM教育”為主題詞進行檢索，將檢索結(jié)果按照第一作者所在機構(gòu)進行分組瀏覽，發(fā)現(xiàn)相關(guān)文獻分屬的機構(gòu)有40家之多，其中有23 家機構(gòu)僅有一篇載文量，將載文量大于等于兩篇的機構(gòu)納入表中，得到STEM教育相關(guān)文獻第一作者所在機構(gòu)分布如表2所示。

通過觀察表2可以分析出，文獻第一作者所在單位除了我國各大高校以外，還有各級研究所以及各地區(qū)的中小學(xué)等機構(gòu)。這一數(shù)據(jù)說明不僅高校的師生關(guān)注并研究STEM教育，并且各地區(qū)各級教育部門也十分重視對STEM 教育的研究及應(yīng)用。學(xué)校是真正要實踐STEM教育的場所，我們從分析中得知比如山東省淄博市博山區(qū)山頭鎮(zhèn)中心學(xué)校、上海交通大學(xué)附屬中學(xué)等也在表2所列機構(gòu)中。因此，可以說STEM教育也引起了基礎(chǔ)教育學(xué)校教師及教育工作者的關(guān)注，越來越多的研究者投身于體現(xiàn)STEM教育理念的教學(xué)模式、教學(xué)設(shè)計、教學(xué)環(huán)境的開發(fā)建設(shè)中來，顯現(xiàn)了STEM教育在教育教學(xué)中的作用及意義。

采用內(nèi)容分析法，對15篇精心挑選出的STEM教育相關(guān)文獻從兩個維度深入細(xì)致地進行了分析——15篇樣本在核心期刊的刊載情況分析、15篇樣本所涉及研究內(nèi)容分析。

5.15篇樣本在核心期刊的刊載情況分析

本研究對發(fā)表在教育技術(shù)學(xué)專業(yè)核心期刊上的高質(zhì)量文獻進行內(nèi)容分析，以梳理出了近年來STEM教育領(lǐng)域的研究情況與趨勢。將發(fā)表在教育技術(shù)學(xué)專業(yè)核心期刊上的相關(guān)論文按出版年份進行統(tǒng)計可得STEM教育專業(yè)核心期刊刊載文獻按年分布表，如表3 所示。

通過觀察表3不難發(fā)現(xiàn)，STEM教育在國內(nèi)真正發(fā)展起來應(yīng)該是在2013年，2013年以前雖然已經(jīng)有部分研究者投身于STEM教育的研究中去，但是之前研究者的研究大多采用定性研究的方法，對美國STEM教育的實施情況以及STEM教育的基礎(chǔ)理論等進行了一系列的闡述，并未涉及深層次的研究，所以未見相關(guān)文獻能發(fā)表于核心期刊。 2015年可以說是我國國內(nèi)STEM教育研究飛速發(fā)展的一年，在這一年里研究者更多地著眼于STEM教育應(yīng)用模式的研究，研究者將STEM教育與創(chuàng)客教育、3D打印機技術(shù)、校園圖書館等相結(jié)合，致力于尋求符合我國教育現(xiàn)狀且符合我國教育實情的STEM教育模式的開發(fā)。

6.15篇樣本所涉及研究內(nèi)容分析

分析15篇精心挑選出的STEM教育相關(guān)文獻發(fā)現(xiàn)其研究內(nèi)容大致集中在兩個大的方向：

（1）STEM教育國外狀況的研究。21 世紀(jì) ，隨著知識社會 、信息社會以及全球化的快速發(fā)展，人力資源在技術(shù)和經(jīng)濟發(fā)展中的核心作用為世界各國普遍認(rèn)可，科技人才競爭上升為全球性的政策行為。培養(yǎng)和積聚大批優(yōu)秀人才，加強科技人才隊伍建設(shè)成為各國的基本國策。我國的研究者致力于對國外STEM教育狀況，特別是美國STEM教育狀況的研究，以期對我國的STEM教育理念的應(yīng)用工作有所借鑒。

（2）STEM教育國內(nèi)應(yīng)用探索的研究。近一兩年來越來越多的研究者開始將目光轉(zhuǎn)向STEM教育應(yīng)用模式、教學(xué)設(shè)計、教學(xué)環(huán)境的研究，不再單純關(guān)注美國STEM教育的實施情況，而是致力于探索符合我國國情和教育現(xiàn)狀的STEM教育之路。例如王萍等將3D打印機技術(shù)與STEM教育相關(guān)聯(lián)，嘗試通過3D打印機技術(shù)來創(chuàng)建個性化的教學(xué)，從而推動STEM教育的發(fā)展。余勝泉等提出，通過創(chuàng)客教育推進跨學(xué)科知識融合的STEM教育，并提出了跨學(xué)科整合的項目設(shè)計模式。王旭卿等指出，綜合考慮創(chuàng)客教育的基本理念、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)策略、評價方法和學(xué)習(xí)環(huán)境六個方面的基礎(chǔ)上，可以構(gòu)建面向STEM教育的創(chuàng)客教育模式。

四、思考總結(jié)與展望

通過以上對STEM教育相關(guān)文獻的統(tǒng)計分析與內(nèi)容研究，筆者認(rèn)為STEM教育需要著重開展以下幾個方面的探索：

1.明確STEM教育的重要性

自20 世紀(jì)90年代初美國國家科學(xué)基金會提出STEM教育理念以來，STEM 教育的重要性已經(jīng)被政治、經(jīng)濟、教育等領(lǐng)域所廣泛接受。STEM教育雖然源于美國，雖然是舶來品，但是在經(jīng)濟全球化的當(dāng)今，STEM教育的實施同樣關(guān)乎我國戰(zhàn)略性人才的儲備。

2.推進跨學(xué)科融合，培養(yǎng)復(fù)合型人才

科學(xué)、工程、技術(shù)與數(shù)學(xué)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用實際上是相互融合的，現(xiàn)實問題通常不會以單一學(xué)科的面貌出現(xiàn)。分科式教育的弊病在現(xiàn)代社會表現(xiàn)得越來越明顯，STEM 教育發(fā)展的方向是將技術(shù)作為橋梁，實現(xiàn)跨學(xué)科整合為特征，關(guān)注新技術(shù)及其實踐應(yīng)用為主要原則，培養(yǎng)能夠綜合運用技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的基本知識解決實際問題的復(fù)合型人才。加強以問題解決為導(dǎo)向、體現(xiàn)學(xué)生為主體的實踐問題解決教學(xué)模式的應(yīng)用研究。

3.新興技術(shù)理念與STEM教育的融合

應(yīng)該注重新興的技術(shù)理念比如說3D打印技術(shù)、創(chuàng)客空間、校園等與STEM教育的融合。通過一些創(chuàng)新的技術(shù)理念的支持從而更好地將STEM教育落到實處。開展真正實用的符合我國教育發(fā)展?fàn)顩r的STEM教育教學(xué)。

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（編輯：王天鵬）