基于內(nèi)容分析視角的國(guó)內(nèi)STEM教育研究概況綜述

石寅霞+喬愛(ài)玲

摘 要 近年來(lái)，STEM教育在我國(guó)掀起一股熱潮，許多專(zhuān)家學(xué)者和中小學(xué)開(kāi)展了STEM教育的相關(guān)研究與實(shí)踐。為了了解目前國(guó)內(nèi)STEM教育發(fā)展的基本概況，本研究對(duì)近年來(lái)發(fā)表于中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）上有關(guān)STEM教育的期刊論文進(jìn)行內(nèi)容分析，從研究過(guò)程、研究?jī)?nèi)容、研究熱點(diǎn)三方面梳理并解析我國(guó)STEM教育的研究現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)有關(guān)STEM教育的研究起步較晚，主要研究力量為高校研究者，中小學(xué)一線教師研究者較少，研究熱點(diǎn)集中于STEM教育在中小學(xué)的跨學(xué)科整合和具體學(xué)科應(yīng)用研究，以及STEM教育與創(chuàng)客教育融合的研究等。

關(guān)鍵詞 STEM教育；內(nèi)容分析；創(chuàng)客教育

中圖分類(lèi)號(hào)：G640 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）16-0016-04

Abstract In recent years， STEM education has set off a boom in China， and numerous experts and primary schools have done many research and practice. In order to understand the status of domestic STEM education， this paper analyses the literature related STEM education published in the China National Knowledge Infrastructure （CNKI）， and discussing from three aspects including the research of process， the research of content and the research of hot topics， even-tually found that the relevant research of STEM education in Chinastarts late， and researchers mainly belong to some colleges， primary school teachers do it little. Besides， the present research hotspot mainly focuses on the interdisciplinary integration of STEM educa-tion in primary and secondary schools， the application of specific disciplines， and the integration of STEM education and Maker edu-cation and so on.

Key words STEM education； content analysis； maker education

1 引言

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)，科技創(chuàng)新成為推動(dòng)一個(gè)國(guó)家發(fā)展的重要力量，創(chuàng)新人才培養(yǎng)成為各國(guó)教育改革的主要目標(biāo)。STEM教育作為美國(guó)提高國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力、解決創(chuàng)新人才培養(yǎng)問(wèn)題推行的教育創(chuàng)新改革，近年來(lái)已逐漸受到澳大利亞、加拿大、中國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家教育界的重視。STEM教育包含了科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineer）以及數(shù)學(xué)（Mathematics）四門(mén)學(xué)科的教育，旨在培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)運(yùn)用、改造創(chuàng)新、項(xiàng)目設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)以及邏輯分析推理的綜合能力和多元思維，促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用多門(mén)學(xué)科解決真實(shí)情景中的具體問(wèn)題[1]，其對(duì)推動(dòng)信息技術(shù)與教育融合創(chuàng)新，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展有著重要的作用。此外，美國(guó)格雷特·亞克門(mén)（Georgette Yakman）教授及其團(tuán)隊(duì)在STEM教育的基礎(chǔ)上提出STEAM教育，即將“藝術(shù)”（Arts）也加入STEM教育中，提倡以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，從工程和藝術(shù)的角度來(lái)解讀科學(xué)和技術(shù)，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生對(duì)STEM學(xué)習(xí)的興趣[2]。

STEM教育在美國(guó)有著較為成熟的理論研究成果和實(shí)踐模式，許多美國(guó)的大學(xué)、中小學(xué)、企業(yè)及非營(yíng)利機(jī)構(gòu)紛紛在其日常教學(xué)和培訓(xùn)中設(shè)計(jì)了相應(yīng)的STEM課程，以加強(qiáng)學(xué)生和員工以上四種能力的綜合培養(yǎng)。在我國(guó)，隨著教育信息化改革的不斷推進(jìn)，STEM教育逐漸在國(guó)內(nèi)引起關(guān)注，北京、上海、江蘇等地的中小學(xué)紛紛在日常教學(xué)中進(jìn)行STEM教育實(shí)踐，并將其作為推進(jìn)教育創(chuàng)新改革的重要舉措之一。國(guó)內(nèi)許多學(xué)者也加強(qiáng)了對(duì)STEM教育的定義、本質(zhì)特征、實(shí)踐模式、課程設(shè)計(jì)以及其與創(chuàng)客教育的區(qū)別與聯(lián)系等內(nèi)容的研究，取得一定的成果。為了了解目前國(guó)內(nèi)STEM教育發(fā)展的基本概況，本研究對(duì)近年來(lái)發(fā)表于中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）上有關(guān)STEM教育的期刊論文進(jìn)行內(nèi)容分析，梳理并解析當(dāng)前我國(guó)STEM教育的研究?jī)?nèi)容和研究熱點(diǎn)，分析其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，以期對(duì)今后STEM教育的理論研究和實(shí)踐探索提供參考。

2 研究過(guò)程

本研究以“STEM教育”為主題，在中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）上進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，獲取2016年10月31日前發(fā)表的文獻(xiàn)共316篇；通過(guò)閱讀論文摘要或通讀論文內(nèi)容，對(duì)檢索到的論文進(jìn)行篩選，剔除一些會(huì)議通知、征稿、書(shū)目推廣、內(nèi)容較短的評(píng)述性文章以及與STEM教育主題相差甚遠(yuǎn)或無(wú)關(guān)的文章，最終確定84篇文章作為本研究的樣本來(lái)源；并通過(guò)內(nèi)容分析法對(duì)有關(guān)期刊論文的基本情況（時(shí)間分布、期刊種類(lèi)、作者機(jī)構(gòu)等）、研究?jī)?nèi)容（基礎(chǔ)理論研究、現(xiàn)狀調(diào)查研究、實(shí)踐研究、技術(shù)支持、教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展研究等）、研究熱點(diǎn)三方面進(jìn)行研究，有助于通過(guò)文獻(xiàn)探尋STEM教育的發(fā)展態(tài)勢(shì)和未來(lái)趨勢(shì)。

3 研究結(jié)果與分析

STEM教育的論文基本情況分析

1）論文時(shí)間和期刊來(lái)源分析。本研究從中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）導(dǎo)出84篇樣本文獻(xiàn)EndNote格式的題錄信息，并將其導(dǎo)入文獻(xiàn)題錄信息統(tǒng)計(jì)分析軟件SATI中進(jìn)行相關(guān)詞頻統(tǒng)計(jì)分析，最終將統(tǒng)計(jì)結(jié)果導(dǎo)入Microsoft Excel 2010中制作完成我國(guó)STEM教育研究論文隨年份變化分布折線圖，如圖1所示。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，樣本中的84篇文獻(xiàn)來(lái)自54家期刊，其中載文數(shù)量超過(guò)兩篇的期刊有12家，如表1所示。endprint

總體來(lái)看，我國(guó)有關(guān)STEM教育的文獻(xiàn)最早可以追溯到2008年，這說(shuō)明STEM教育在我國(guó)發(fā)展的時(shí)間并不長(zhǎng)；且在搜索到的316篇文獻(xiàn)中，僅有84篇論文具有研究?jī)r(jià)值，其余的文獻(xiàn)則是涵蓋了大量的書(shū)籍推薦、新聞短訊、征稿，以及那些雖然提及STEM教育但無(wú)實(shí)質(zhì)內(nèi)容的文章，這說(shuō)明目前我國(guó)有關(guān)STEM教育有價(jià)值的研究成果不斷，具體研究還處在初級(jí)階段，有待進(jìn)一步發(fā)展。

具體從論文時(shí)間來(lái)看，到目前為止，國(guó)內(nèi)STEM教育的研究可以被基本劃分為兩個(gè)階段。

第一階段為2008—2012年，這一階段的論文數(shù)量相對(duì)較少，共五篇，且內(nèi)容基本上是國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)美國(guó)STEM教育的現(xiàn)狀、相關(guān)政策進(jìn)行分析，獲得啟示，并沒(méi)有提及國(guó)內(nèi)STEM教育的有關(guān)內(nèi)容[3-5]。

第二階段則是2013—2016年，這段時(shí)期國(guó)內(nèi)有關(guān)STEM教育的文獻(xiàn)數(shù)量大幅增長(zhǎng)，共79篇。內(nèi)容除了探究國(guó)外STEM教育的現(xiàn)狀外，有關(guān)STEM教育本土化的思考與研究逐漸增加。尤其是自2015年起，我國(guó)學(xué)者在探討STEM教育本質(zhì)、特征的同時(shí)，開(kāi)始結(jié)合我國(guó)具體國(guó)情開(kāi)展STEM教學(xué)模式、策略以及課程設(shè)計(jì)的研究。其原因可能是隨著數(shù)字化時(shí)代的到來(lái)，如翻轉(zhuǎn)課堂、慕課、創(chuàng)客教育等新型教學(xué)方式在我國(guó)的興起，教育工作者希望通過(guò)開(kāi)展跨學(xué)科創(chuàng)新教學(xué)的STEM教育研究與實(shí)踐，進(jìn)一步推動(dòng)教育改革，培養(yǎng)綜合性創(chuàng)新人才。從論文來(lái)源來(lái)看，教育技術(shù)專(zhuān)業(yè)核心期刊載文數(shù)量也是在2015年和2016年大幅增長(zhǎng)，且載文數(shù)量排名靠前的核心期刊多為教育技術(shù)核心期刊，如《中國(guó)電化教育》《開(kāi)放教育研究》《現(xiàn)代教育技術(shù)》等。這說(shuō)明2015年是國(guó)內(nèi)STEM教育發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，預(yù)示著STEM教育在我國(guó)正式興起，而未來(lái)有關(guān)STEM教育的研究也勢(shì)必將成為教育界的研究熱點(diǎn)之一。

2）作者機(jī)構(gòu)分析。對(duì)作者來(lái)源機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，可以了解STEM教育研究隊(duì)伍的人員構(gòu)成情況，也從側(cè)面反映了各機(jī)構(gòu)對(duì)STEM教育研究的關(guān)注程度[6]。本研究對(duì)樣本文獻(xiàn)的第一作者所屬機(jī)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，共有45家機(jī)構(gòu)發(fā)文。其中發(fā)文數(shù)量最多的是各高等院校，共65篇，占總發(fā)文數(shù)量的77.38%；其次是各中小學(xué)，共10篇，占總發(fā)文數(shù)量的11.9%；最后是一些其他的研究機(jī)構(gòu)和組織，如中央電化教育館、廣東省佛山市教育局等，共發(fā)文9篇，占總發(fā)文數(shù)量的10.72%。

對(duì)發(fā)文數(shù)量超過(guò)兩篇的機(jī)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表2所示。不難發(fā)現(xiàn)，目前我國(guó)STEM教育研究的主要力量是各高等院校，且以華東師范大學(xué)和北京師范大學(xué)為代表的各師范大學(xué)投入的研究相對(duì)較多，而中小學(xué)和職業(yè)院校的相關(guān)人員并沒(méi)有過(guò)多地投入STEM教育的深入研究，且樣本數(shù)據(jù)中中小學(xué)的研究者多為獨(dú)立發(fā)文，與高校共同研究發(fā)表的文章僅有一篇。這說(shuō)明目前中小學(xué)教師在開(kāi)展STEM教育實(shí)踐過(guò)程中并沒(méi)有對(duì)其基礎(chǔ)理論（包括STEM教育內(nèi)涵、特征、教學(xué)模式、策略等）做深入研究，而是直接開(kāi)展實(shí)踐探索，這可能會(huì)成為制約STEM教育在我國(guó)中小學(xué)推廣，影響其實(shí)施效果的一個(gè)潛在因素。因此，筆者認(rèn)為今后中小學(xué)應(yīng)加強(qiáng)與高校研究者的合作，開(kāi)展有關(guān)STEM教育的深度研究，從而促進(jìn)STEM教育在中小學(xué)的實(shí)踐。

STEM教育的研究熱點(diǎn)分析 論文的關(guān)鍵詞是對(duì)文章內(nèi)容的高度概括，本研究通過(guò)對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行詞頻統(tǒng)計(jì)來(lái)研究目前國(guó)內(nèi)STEM教育的研究熱點(diǎn)。通過(guò)SATI3.2軟件進(jìn)行關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計(jì)，并將指代含義相同的詞語(yǔ)進(jìn)行歸類(lèi)合并，如將STEM教育與STEM、STEAM教育合并，排名前10的關(guān)鍵詞如表3所示。

關(guān)鍵詞中除STEM教育出現(xiàn)頻次最高之外，出現(xiàn)頻次較高的還有美國(guó)STEM教育、STEM課程、創(chuàng)客教育、創(chuàng)新人才培養(yǎng)、科學(xué)教育、中小學(xué)STEM教育等，這是因?yàn)槲覈?guó)STEM教育的研究歷程最初是從對(duì)美國(guó)STEM教育的深入探討獲得啟示開(kāi)始，再逐步拓展到對(duì)國(guó)內(nèi)高等教育和中小學(xué)教育的創(chuàng)新改革中。同時(shí)，通過(guò)這些關(guān)鍵詞的詞頻高低來(lái)看，目前我國(guó)STEM教育的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中于中小學(xué)，研究的熱點(diǎn)包括STEM課程整合、學(xué)科融合研究以及與創(chuàng)客教育相關(guān)的研究等，這預(yù)示著國(guó)內(nèi)STEM教育的研究正在從初步的理論探索向?qū)嵺`探索不斷發(fā)展，且STEM教育與創(chuàng)客教育的融合研究也是未來(lái)STEM教育研究的方向之一。

STEM教育的研究?jī)?nèi)容分析 通過(guò)對(duì)STEM教育的研究熱點(diǎn)進(jìn)行分析后，本研究對(duì)STEM教育的研究?jī)?nèi)容按照上文提到的類(lèi)目設(shè)計(jì)進(jìn)行編碼，具體的編碼結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，目前國(guó)內(nèi)學(xué)者有關(guān)STEM教育研究?jī)?nèi)容主要集中于對(duì)國(guó)外STEM教育現(xiàn)狀、政策的調(diào)查研究；其次是對(duì)包括STEM教育應(yīng)用模式設(shè)計(jì)、課程體系構(gòu)建、具體學(xué)科應(yīng)用研究在內(nèi)的實(shí)踐研究，以及對(duì)STEM內(nèi)涵、特征以及作用等探析的基礎(chǔ)理論研究；有關(guān)STEM教育技術(shù)支持研究和STEM教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展研究則很少。其中，基礎(chǔ)理論研究方面，對(duì)于STEM教育的定義以及其與創(chuàng)客教育的區(qū)別與聯(lián)系一直是研究熱點(diǎn)，但是目前國(guó)內(nèi)學(xué)者并沒(méi)有對(duì)此達(dá)成共識(shí)[7-10]；實(shí)踐研究方面則主要包含從整體上探討STEM教育在中小學(xué)教育教學(xué)中應(yīng)用的宏觀層面研究，主要強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科整合[8，11-12]，以及STEM教育在具體學(xué)科教學(xué)中創(chuàng)新應(yīng)用的微觀層面研究[13-14]；技術(shù)支持方面的研究主要集中在3D打印技術(shù)、電子教材、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、學(xué)習(xí)元平臺(tái)等在STEM教育中的應(yīng)用研究[15-16]；STEM教師職業(yè)發(fā)展方面，國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究幾乎沒(méi)有，一些學(xué)者只是簡(jiǎn)單探討了STEM教師應(yīng)具備的素質(zhì)，并沒(méi)有提出具體的、有可操作性的STEM教師培養(yǎng)體系和模式。

4 研究總結(jié)與反思

總的來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)STEM教育研究的時(shí)間并不是很長(zhǎng)，整體上還處于初級(jí)階段；研究的主要力量集中于高校研究者，中小學(xué)一線教師相對(duì)較少；研究?jī)?nèi)容最初主要集中于對(duì)國(guó)外STEM教育研究和實(shí)踐情況的調(diào)研與總結(jié)，逐步發(fā)展到目前對(duì)于STEM教育基本理論、跨學(xué)科實(shí)踐模式、相關(guān)技術(shù)支持以及與創(chuàng)客教育的融合創(chuàng)新等多方面研究，逐漸加強(qiáng)了STEM教育結(jié)合我國(guó)具體國(guó)情的本土化研究與思考。然而，要進(jìn)一步開(kāi)展STEM教育，還需要加強(qiáng)以下幾方面的實(shí)踐探索。endprint

鼓勵(lì)中小學(xué)一線教師投入STEM教育研究，并積極與高校研究者合作 目前我國(guó)的STEM教育實(shí)踐主要在中小學(xué)開(kāi)展，而主要研究力量卻是高校研究者，中小學(xué)一線教師在具體實(shí)踐中缺乏理論指導(dǎo)，影響實(shí)踐效果。同時(shí)，缺乏系統(tǒng)的研究與思考，這會(huì)導(dǎo)致作為實(shí)踐主體的中小學(xué)一線教師無(wú)法將自己在實(shí)踐中獲得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)升華而形成具有參考價(jià)值的指導(dǎo)性內(nèi)容，也無(wú)法很好地解決實(shí)踐中遇到的問(wèn)題。

準(zhǔn)確定位STEM教育，加強(qiáng)國(guó)內(nèi)STEM教育課程整合設(shè)計(jì)與教材開(kāi)發(fā) 目前國(guó)內(nèi)中小學(xué)開(kāi)展的STEM教育大都將STEM教育作為獨(dú)立的課程，開(kāi)設(shè)于課后一小時(shí)的活動(dòng)課中，或與學(xué)校的創(chuàng)客教育相結(jié)合。這樣的定位在一定程度上加強(qiáng)了傳統(tǒng)教學(xué)中重理論輕實(shí)踐的弊端，通過(guò)各種實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。但筆者認(rèn)為，STEM教育的本質(zhì)是注重培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的多元思維和能力，因此除了設(shè)計(jì)具體的基于問(wèn)題的、實(shí)踐性的STEM項(xiàng)目外，將STEM教育的理念和教學(xué)模式應(yīng)用于具體的學(xué)科，尤其是非STEM學(xué)科，有利于從根本上實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革和創(chuàng)新教育。同時(shí)，目前許多中小學(xué)使用的STEM教材大多是直接從國(guó)外翻譯而來(lái)，會(huì)出現(xiàn)與我國(guó)基礎(chǔ)教育具體情況不符的情況。因此，除了在理論上探討STEM教育的跨學(xué)科整合模式之外，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的STEM教材，進(jìn)行結(jié)合具體情況的、具有操作性的教學(xué)設(shè)計(jì)，是開(kāi)展STEM教育實(shí)踐的前提。

加強(qiáng)STEM教師職業(yè)能力和素質(zhì)培養(yǎng)，提高STEM教育質(zhì)量 STEM教育作為一種創(chuàng)新教育方式，除了強(qiáng)調(diào)以學(xué)習(xí)者為中心的基本理念外，對(duì)于教師多方面的能力也有一定的要求。

首先，STEM教師必須加強(qiáng)學(xué)科知識(shí)的熟練掌握與應(yīng)用。傳統(tǒng)的分科教學(xué)要求教師只需熟練掌握自己所教的那門(mén)課程，而STEM教育提倡跨學(xué)科，這就需要中小學(xué)一線教師改變?cè)械膯慰平虒W(xué)，通過(guò)自主學(xué)習(xí)或在學(xué)校組織下的集體培訓(xùn)等方式，加強(qiáng)對(duì)其他學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)，以更好地開(kāi)展STEM教學(xué)，

其次，加強(qiáng)教師對(duì)STEM教育理念的理解和具體教學(xué)設(shè)計(jì)能力。在STEM教育實(shí)踐中，教師同樣需要進(jìn)行學(xué)習(xí)內(nèi)容分析、學(xué)習(xí)者分析、教學(xué)策略選擇、教學(xué)媒體和技術(shù)選擇、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)等。如在開(kāi)展基于問(wèn)題的教學(xué)中，教師需要事先進(jìn)行問(wèn)題的設(shè)計(jì)，要考慮問(wèn)題的難易程度和可操作性，以及是否實(shí)現(xiàn)了培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)和跨學(xué)科思維的目標(biāo)等，也要做好課程節(jié)奏的設(shè)計(jì)與把控，課程資源的設(shè)計(jì)與制作以及課程評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建等。教師作為教學(xué)系統(tǒng)中重要的組成部分，對(duì)于教學(xué)起著至關(guān)重要的作用，因此在今后的研究中加強(qiáng)STEM教師的素質(zhì)培養(yǎng)是非常有必要的。

加強(qiáng)對(duì)于STEM教育教學(xué)效果的評(píng)價(jià)反思 教學(xué)評(píng)價(jià)作為日常教學(xué)中至關(guān)重要的一環(huán)，能夠幫助教師對(duì)教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行全面掌握，幫助教師對(duì)教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行反思與調(diào)節(jié)，提高教學(xué)質(zhì)量。因此，在今后STEM教育的實(shí)踐研究中，除了教學(xué)模式的研究外，STEM教育評(píng)價(jià)研究也應(yīng)該作為重要的研究?jī)?nèi)容之一，幫助STEM教育實(shí)踐者以評(píng)價(jià)促教學(xué)，在中小學(xué)中更好地推廣STEM教育。

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