20年STEM發(fā)展趨勢與知識圖譜分析

方瑀紳

(肇慶學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，廣東 肇慶 526061)

1 國際先進(jìn)工業(yè)國家新形態(tài)教學(xué)模式

STEM即科學(xué) (Science)、科技 (Technology，或稱技術(shù))、工程 (Engineering)和數(shù)學(xué) (Mathemat-

ics)這四門學(xué)科的英文首字母縮寫，起源于美國。2007年美國公布了 《美國競爭力法案》 (America COMPETES Act of 2007)，宣告STEM教育與國家經(jīng)濟(jì)競爭力息息相關(guān)，2010年再次修訂成為正式教育政策[1]。2017年中國教育科學(xué)研究院公布了 《中國 STEM教育白皮書》，指出當(dāng)今世界工業(yè)先進(jìn)國家全力展開STEM教育，均把人才競爭提升到國家戰(zhàn)略高度，又以科學(xué)、科技、工程、數(shù)學(xué)人才的競爭最為關(guān)鍵[2]。

STEM是現(xiàn)代國家在國際競爭中最受矚目的科際整合學(xué)科領(lǐng)域之一，它們彼此獨(dú)立也相互關(guān)聯(lián)[3]。STEM將原本四門學(xué)科內(nèi)容整合成科際整體學(xué)科領(lǐng)域，是一種統(tǒng)整科學(xué)探究、科技技術(shù)、工程設(shè)計和數(shù)學(xué)分析之相關(guān)知識而發(fā)展出的教學(xué)模式，也是一種學(xué)科知識整合的教學(xué)方法[4]。其基本目標(biāo)就是要藉由改善校園中科學(xué)、科技、工程及數(shù)學(xué)的教學(xué)方式，讓學(xué)生感到有趣，提早對科學(xué)、科技、工程和數(shù)學(xué)產(chǎn)生興趣進(jìn)而成為一種專業(yè)的表現(xiàn)，并確保國家經(jīng)濟(jì)的長期繁榮和企業(yè)所需的勞動力[5]。STEM緣起于工業(yè)社會對高端科技人才的需求，它的發(fā)展反映了美國當(dāng)代在高等教育階段存在人才短缺和科技素養(yǎng)不足等問題；政府和多個社會組織合作制定相關(guān)法案，不斷加大對科技教育的投入，以此增強(qiáng)國家創(chuàng)新能力和科技與工程實力，進(jìn)而增強(qiáng)全球競爭力[6]。盡管STEM可以提升國家競爭力和創(chuàng)新能力，但現(xiàn)在還少有研究針對STEM主題分析，清楚揭露STEM領(lǐng)域衍生和發(fā)展過程中形成的研究主題、研究流派及研究取向，或主要研究主題之間如何相互關(guān)聯(lián)。一門學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)當(dāng)引起領(lǐng)域內(nèi)研究者的關(guān)注和深思，離不開專家學(xué)者的傾力支持。我們又如何去了解STEM將四門教育理念轉(zhuǎn)變?yōu)榍袑嵉膶嵺`、特征、邏輯思維和領(lǐng)域中最有影響的主流學(xué)術(shù)群體，探究STEM自身的內(nèi)在價值和尋求其領(lǐng)域的研究前沿趨勢，以提供及滿足大眾對STEM學(xué)科的期望，亦是政府、學(xué)界與業(yè)界共同關(guān)心的重要議題，這些問題凸顯本研究的必要性。

本研究采用文獻(xiàn)計量學(xué)的共被引分析法，探究STEM領(lǐng)域的知識結(jié)構(gòu)與發(fā)展趨勢。具體研究目的如下：①了解國外STEM研究領(lǐng)域進(jìn)展現(xiàn)況；②了解國外STEM研究領(lǐng)域的群集分類和核心主題；③了解國外STEM研究領(lǐng)域的學(xué)科發(fā)展趨勢和群集之間的關(guān)系；④了解國外STEM研究領(lǐng)域最常被引用的文獻(xiàn)并確認(rèn)主要研究課題。

2 文獻(xiàn)探討

2.1 STEM緣起

STEM教育概念早在1980 年代就在美國麻州的中小學(xué)教育萌芽，它是一種對科技教育新的體認(rèn)，不僅關(guān)心傳統(tǒng)學(xué)科，也重視學(xué)科之間的交互關(guān)系。此課程統(tǒng)整概念是由于美國體認(rèn)到國際社會局勢正朝向多元化的趨勢發(fā)展，自己正面臨來自全球其他國家的競爭，在國際上的領(lǐng)導(dǎo)地位會受到新型經(jīng)濟(jì)體的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對這一威脅，擬定有益提升該國競爭力的教改政策，其中STEM是從國際背景、科技背景、教育背景和勞動力需求背景為出發(fā)點(diǎn)提出，主要在于樹立其國際競爭中的核心競爭力。

2.2 STEM研究主題現(xiàn)況

目前常見的STEM研究有教育問題分析，如K-12教育、大學(xué)院校和班級屬性、素養(yǎng)、學(xué)習(xí)成效、學(xué)習(xí)動機(jī)[7，8]、課程發(fā)展、教學(xué)策略、教學(xué)設(shè)計、課程實踐[9，10]、性別議題、提升弱勢群體、消弭群族教育不平等[11，12]、職業(yè)發(fā)展和改善教學(xué)框架、解決學(xué)生學(xué)習(xí)困難[13，14]、教學(xué)評估師資培育、職業(yè)發(fā)展方向等[15，16]。Brown用內(nèi)容分析針對八種涉及STEM內(nèi)容的期刊文章，結(jié)果劃分有課程標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)、工程教育、整合STEM、科學(xué)教育、實施建議、科技教育六種類型[17]。然而，對于應(yīng)用文獻(xiàn)計量學(xué)分析STEM領(lǐng)域比較少見。

如上所述，過去STEM研究文獻(xiàn)的回顧分析并不多見，因而難以客觀掌握STEM知識結(jié)構(gòu)與研究趨勢的完整樣貌，亦即STEM研究領(lǐng)域的知識圖譜尚未正式以科學(xué)量化方法揭露，而其他專門領(lǐng)域?qū)W科，如科技教育或納米生物等學(xué)科領(lǐng)域都已經(jīng)進(jìn)行了文獻(xiàn)計量學(xué)的科學(xué)量化[18，19]。因此，本研究以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈墨I(xiàn)計量學(xué)的共被引分析，從量化角度揭示STEM的知識圖譜及其知識結(jié)構(gòu)的演變，反映出STEM研究領(lǐng)域的知識圖譜，從事的學(xué)科知識之間的聯(lián)系及其發(fā)展變化趨勢，將有益于我國STEM領(lǐng)域的學(xué)科發(fā)展。

3 研究方法

3.1 研究樣本與檢索方式

研究樣本系針對Web of Science (WoS)數(shù)據(jù)庫檢索，起始時間根據(jù)學(xué)校購置該數(shù)據(jù)庫最早時間，搜尋科學(xué)引文索引 (SCI)、社會科學(xué)引文索引 (SSCI)、藝術(shù)與人文科學(xué)引文索引 (A&HCI)屬性期刊文章，使用Science、Technology、Engineering、Ma-

thematics四個關(guān)鍵詞。在探索時采截字法 (truncation)檢索策略，以星號作為截字功能 (為萬用字符符號，系指代表0到多個字母)，使檢索結(jié)果更具完整性。檢索指令：主題： ( “Science，Technol*，Enginee*，and Mathema*”)OR 主題： ( “Science Technol* Enginee* and Mathema*”)OR 主題： ( “Science Technol* Enginee* Mathema*”)索引=SCI-EXPANDED，SSCI，A&HCI 時間范圍=1960-2016。

3.2 處理方式與研究方法

以Price建議40～50篇的文獻(xiàn)為基準(zhǔn)[20]，劃分因素負(fù)荷量臨界值，以≥0.60、≥0.70、≥0.80不同的因素負(fù)荷量區(qū)隔，劃分出不同時段文獻(xiàn)共被引情形，以觀察STEM研究領(lǐng)域可能形成不同的發(fā)展趨勢，繪制出主要研究流派數(shù)目和相關(guān)構(gòu)面的知識圖譜，使得文獻(xiàn)之間的相對位置關(guān)系和文獻(xiàn)關(guān)聯(lián)程度得以更清晰地揭露[21]。

本研究主要應(yīng)用的軟件包括Bibexcel、SPSS、UCINET、NetDraw，首先借助Bibexcel計算共被引矩陣，接著利用SPSS將該原始矩陣轉(zhuǎn)換為斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)，進(jìn)行因素分析，以UCINET和NetDraw軟件計算文獻(xiàn)居中性和繪制文獻(xiàn)共被引知識圖譜，從而客觀地顯示點(diǎn)與點(diǎn)、群與群之間的位置。居中性有四種主要測度形式：特征向量居中性、程度居中性、接近居中性和中介居中性[22]。節(jié)點(diǎn)居中性值越高，其在網(wǎng)絡(luò)中就越處于核心位置，與其他節(jié)點(diǎn)聯(lián)系也就越多，本研究是以最常用的程度居中性作為衡量節(jié)點(diǎn)影響范圍大小的指標(biāo)。

4 結(jié)果與討論

4.1 文獻(xiàn)來源情形

研究檢索自WoS數(shù)據(jù)庫內(nèi)1996—2016年的SCI、SSCI、A&HCI期刊文章，經(jīng)逐筆審閱過濾無關(guān)的文章，共獲致653篇，其中共有31174筆引文進(jìn)行分析。這653篇期刊文章來自44個國家/地區(qū)，其中前10名國家/地區(qū)依序為美國、英國、澳大利亞、中國臺灣、德國、加拿大、荷蘭、韓國、西班牙、新加坡；文章分別來自259個期刊，其中前10個期刊分別為 《CBE-Life Sciences Education》 (58筆)、 《Journal of Science Education and Technology》 (28筆)、 《International Journal of Science Education》 (18筆)、 《Science Education》 (16筆)、 《International Journal of Engineering Education》 (14筆)、 《ACTA Astronautica》 (11筆)、 《International Journal of Technology and Design Education》 (11筆)、 《Journal of Diversity in Higher Education》 (10筆)、 《Journal of Chemical Education》 (10筆)、 《Theory into Practice》 (10筆)。

4.2 文獻(xiàn)成長情形

STEM概念最早出現(xiàn)在1996年，是計劃評估南非學(xué)生、青年、科學(xué)、科技、工程和數(shù)學(xué)的教育策略[31]，再次出現(xiàn)是在2002年。2002—2009年STEM文獻(xiàn)成長緩慢，2010年開始受到美國STEM教育政策鼓勵，文獻(xiàn)出版量不斷地高度成長。例如，2010年成長率是前一年2009年的2.250倍，后每年的成長率皆是前一年的1.1倍以上，如2016年是2015年的1.106倍。

4.3 STEM主要研究領(lǐng)域

前述653篇期刊文章分散在97個研究領(lǐng)域，其中前10個主要研究領(lǐng)域分別為教育與教育研究 (education & educational research)；教育學(xué)，科學(xué)學(xué)科 (education，scientific disciplines)；心理學(xué)，教育 (psychology，educational)；工程學(xué)，多學(xué)科 (engineering，multidisciplinary)；心理學(xué)，多學(xué)科 (psychology，multidisciplinary)；多學(xué)科科學(xué) (multidisciplinary sciences)；心理學(xué)，社會 (psychology，social)；心理學(xué)，應(yīng)用 (psychology，applied)；信息科學(xué)與圖書館科學(xué) (information science & library science)；計算機(jī)科學(xué)跨學(xué)科的應(yīng)用 (computer science interdisciplinary applications)。揭露STEM涉及領(lǐng)域包括與心理學(xué)有關(guān)的四種相關(guān)研究領(lǐng)域，其次為教育、工程、多學(xué)科科學(xué)、跨學(xué)科、社會科學(xué)、信息與圖書科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)等。

4.4 因素群集與命名

因素分析以主成分方法及特征值 (eigenvalue)>1的原則萃取[23]，共萃取出10個因素群集結(jié)果 (見表1)。表2的累積解釋變異百分比分析表明，在未旋轉(zhuǎn)之前的10個因素特征值分別為11.551、9.067、5.742、3.418、3.074、2.349、2.049、1.769、1.204和1.053，對于整體變量的變異總數(shù)累積解釋百分比為87.821%，進(jìn)行轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)后第1因素特征值為8.702，第2因素特征值為7.280，第3至第10因素特征值分別為13.349、8.341、7.090、5.992、5.848、5.212、4.695和3.290，對于整體變量的變異總數(shù)累積解釋百分比仍為87.821%。

由表1和表2的相較發(fā)現(xiàn),表2的群集8有二項因素負(fù)荷量，分別為0.824、0.482；群集9和10各有一項，分別為0.689、0.639，它們只有第一項的因素負(fù)荷量≥0.60。由于本研究是借助不同的因素負(fù)荷量 (≥0.60、≥0.70、≥0.80)區(qū)隔，以觀察STEM研究領(lǐng)域可能形成不同的發(fā)展趨勢，這三個群集的特征值雖然大于1，與其他群集的特征值相較仍為最小 (2.450、2.207和1.546)，對于下一步文獻(xiàn)共被引圖譜分析并沒有太大影響。

表1 因素分析的變異數(shù)

表2 因素分析前47筆代表性文獻(xiàn)與作者 (因素負(fù)荷量≥0.45以上，變異最大旋轉(zhuǎn))

在群集命名方式方面，本研究系透過因素分析得出主成分因素數(shù)目，然后對不同群集所包含的期刊文章加以閱讀并與研究成員討論，將群集文獻(xiàn)原始資料意義作為命名。

因素群集1：克服科學(xué)/數(shù)學(xué)對性別的刻板印象。此群集主要研究議題在于批判科學(xué)/數(shù)學(xué)教育中備受爭議的性別差異及提供有關(guān)女性未來職業(yè)信息，這些爭議論點(diǎn)皆假設(shè)男女學(xué)生在學(xué)習(xí)領(lǐng)域本身就具有很大的心理差異。對于女性選修STEM領(lǐng)域偏低問題，不是男性比女性優(yōu)異，而是性別對未來職業(yè)價值的認(rèn)知，STEM學(xué)科領(lǐng)域要增加女性選修人數(shù)，必須提供有關(guān)女性未來職業(yè)信息，使她們能夠做出關(guān)于自身的生涯規(guī)劃，個人價值和身份認(rèn)同，群集以Hyde與Linn[24]和Spelke[25]為首。

因素群集2：澄清性別差異證明女性學(xué)習(xí)STEM能力。此群集主要在于澄清與批判科學(xué)/數(shù)學(xué)以及社會刻板印象對女性的不友善，指出男性會比女性更早進(jìn)入科學(xué)/數(shù)學(xué)職場，因社會因素、社會歧視、個人認(rèn)知、受教育情況、生理影響、固有成見等迫使女性偏好其他職業(yè)領(lǐng)域。女性在大學(xué)的數(shù)學(xué)平均分?jǐn)?shù)較男性高；女性具有較佳的語言能力與記憶能力，男性則善于立體物體概念與處理量化事務(wù)，不論男女都能從學(xué)習(xí)過程獲致數(shù)理能力，深信學(xué)習(xí)經(jīng)驗會改變大腦結(jié)構(gòu)與認(rèn)知，因此該群集否認(rèn)女性缺乏數(shù)理天分，以Halpern等[26]和Lubinski與Benbow[27]為首。

因素群集3：從性別刻板印象探學(xué)業(yè)與職業(yè)選擇。此群集主要以社會認(rèn)知論、自我效能感和期望價值理論探討性別自我概念、性別課程選修和性別職業(yè)選擇等議題，因多數(shù)人相信STEM較適合男性成為職業(yè)；父母會影響子女在教育活動的期望與價值信念，學(xué)生選擇在何種課程領(lǐng)域主要受到成功期望與工作價值影響。因此，STEM必須明確提供學(xué)生未來可從事的職業(yè)方向，群集以Bandura[28，29]和Eccles[30]為首。

因素群集4：成見威脅非美裔對STEM的選擇。此群集主要探討成見威脅、性別與種族差異和自我效能感等議題，發(fā)現(xiàn)從GRE入學(xué)考試中抽取20道題，要求學(xué)生在問卷上填寫所屬人種，這一簡單動作就足以誘導(dǎo)他們聯(lián)想到所有與美國黑人有關(guān)的消極形象，使得他們表現(xiàn)變差；反之，探究高階職業(yè)女性結(jié)果揭露她們對STEM具積極態(tài)度和強(qiáng)大的自我效能感，即使她們的性別被社會刻板印象認(rèn)定，但仍致力追求STEM。在這種情況下STEM必須更向基礎(chǔ)教育扎根，以Steele與Aronson[31]為首。

因素群集5：STEM對學(xué)習(xí)者優(yōu)勢。此群集探討STEM教學(xué)方法促使對學(xué)習(xí)者的優(yōu)勢，發(fā)現(xiàn)STEM提供七個不同益處，提升個人專業(yè)知識、具科學(xué)家思維模式、提升各項知能認(rèn)知、澄清與確認(rèn)職業(yè)、增強(qiáng)就業(yè)及升學(xué)準(zhǔn)備、轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)態(tài)度和研究工作和其他益處，積極闡明STEM可促進(jìn)學(xué)習(xí)者知能提升和對于新環(huán)境的適應(yīng)能力，以Seymour等[32]為首。

因素群集6：美國科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)與研究法。此群集主要在于發(fā)展STEM課程材教，規(guī)劃適用各年齡層、性別、文化或種族背景等的所謂國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn) (National Science Education Standards，NSES)，制定六大領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)：科學(xué)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)教師專業(yè)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)教育評量標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)教育計劃標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)教育制度標(biāo)準(zhǔn)，以推動提升全民科學(xué)素養(yǎng)的教育改革工作。它的特色在于具體明確，極具可塑性、可行性等。建構(gòu)學(xué)習(xí)行為有意義的質(zhì)性與量化分析，以Miles與Huberman[33]和National Research Council[34]為首。

因素群集7：女性自我效能的行為改變。此群集主要在于女性自我效能的行為改變議題。社會長期認(rèn)為女性難以成為科學(xué)家，以至眾多STEM學(xué)者應(yīng)用Bandura在1977年提出的 “自我效能：邁向行為改變的統(tǒng)合理論”，探究女性學(xué)習(xí)STEM過程中的處事能力、成就表現(xiàn)、挫折容忍等，對自己是否能夠成功達(dá)到STEM基本標(biāo)準(zhǔn)的信念與能力判斷，以Buck等[35]為首。

因素群集8：性別與種族差異的學(xué)習(xí)成效。此群集主要探究性別與種族差異的學(xué)習(xí)成效、學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)動機(jī)等議題，女性獲得科學(xué)/數(shù)學(xué)學(xué)位人數(shù)不如男性，黑人和西班牙裔學(xué)生在高中時期只學(xué)習(xí)較低層次課程，想追求STEM學(xué)位不太可能完成；探究學(xué)生對科學(xué)/數(shù)學(xué)和影響因素，如性別、教師、課程、文化和其他教學(xué)方式，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)成效、態(tài)度和動機(jī)，以Tyson等[36]為首。

因素群集9：K-12 STEM教與學(xué)。此群集主要發(fā)展STEM教與學(xué)，探討K-12 STEM教育成功的有效教學(xué)途徑。當(dāng)今許多學(xué)生對STEM學(xué)習(xí)并不感興趣，如果能了解STEM在現(xiàn)實世界中的一些應(yīng)用，學(xué)生對STEM學(xué)習(xí)情況會有所改觀。在課程活動中可讓學(xué)生們學(xué)到 STEM知識，培養(yǎng)解決問題能力、批判性思維、創(chuàng)造力、語言技能和團(tuán)隊協(xié)作精神，幫助教師引導(dǎo)學(xué)生們與STEM的各種事實概念具體的連接發(fā)揮最佳實務(wù)模式，以美國國家研究委員會NRC[37]為首。

因素群集10：分組合作有益學(xué)習(xí)STEM。此群集探討STEM課程最佳合作學(xué)習(xí)分組方式，有效提高學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)成就、學(xué)習(xí)態(tài)度，促使學(xué)習(xí)者互相幫助、利益與共、團(tuán)結(jié)一致，進(jìn)而達(dá)到學(xué)習(xí)效果，以Springer等[38]為首。

上述10個群集除了包含Brown研究發(fā)現(xiàn)的課程標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)、工程教育、整合STEM、科學(xué)教育、實施建議、科技教育[17],及Assefa與Rorissa (2013)的課程開發(fā)、政策制定、專業(yè)發(fā)展和資源管理等[39]，本研究更加擴(kuò)大揭露STEM在科學(xué)/數(shù)學(xué)對性別刻板印象、女性學(xué)習(xí)STEM能力、性別刻板印象與學(xué)業(yè)和職業(yè)關(guān)系、成見威脅非美裔對STEM的選擇、STEM對學(xué)習(xí)者優(yōu)勢、STEM教育標(biāo)準(zhǔn)與研究法、自我效能改變女性行為、性別與種族差異、K-12 教與學(xué)、協(xié)同合作學(xué)習(xí)方式等。

4.5 文獻(xiàn)共被引的知識圖譜

圖1呈現(xiàn)了七個研究群集所構(gòu)成的STEM研究領(lǐng)域重要知識核心結(jié)構(gòu)，雖然群集規(guī)模很小，但經(jīng)過因素負(fù)荷量提高的過濾(r≥0.80)，這些高質(zhì)量的重要文獻(xiàn)對于當(dāng)代STEM研究領(lǐng)域有很大的影響力,不容忽視。從圖譜中可見七個群集具有緊密的研究關(guān)聯(lián)，體現(xiàn)出學(xué)科知識交互滲透的特點(diǎn)。

本階段共揭示了15篇STEM研究領(lǐng)域優(yōu)質(zhì)的重要知識結(jié)構(gòu) (見表3)，充分體現(xiàn)這些文獻(xiàn)的研究寬度和學(xué)科跨度，存在于七個群集內(nèi)，以群集2最多，群集4和8較少。此外，群集7因素負(fù)荷量的值只到達(dá)第二層次范圍；群集9和10只到達(dá)第一層次范圍，在本層次并未出現(xiàn)。

圖1 STEM 研究領(lǐng)域的知識結(jié)構(gòu)(r≥0.80)

表3 第三層次 (r≥0.80)具代表性的15筆文獻(xiàn)

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

(1)國外STEM研究領(lǐng)域進(jìn)展現(xiàn)況。從WoS數(shù)據(jù)庫獲得的STEM期刊文章來自44個國家/地區(qū)，以美國學(xué)者數(shù)量最多；653篇期刊文章來自259種期刊，以CBE-Life Sciences Education出版量為最大；最早一篇為1996年，再次出現(xiàn)是在2002年，一直到2010年后出版量不斷增加，逐漸廣為全球科技教育工作者重視，且分散在97個研究領(lǐng)域，表明STEM研究近年來增長迅速且十分明顯。

(2)國外STEM研究領(lǐng)域的群集分類和核心主題。第一層次清楚地識別出10個不同群集和核心主題，主要目的在于克服社會大眾對性別與種族的刻板印象，此階段核心主題為位于圖譜中心位置的群集1。第二層次為第一層次的精進(jìn)，研究范圍變得更為聚焦揭露八個群集，群集1仍位在圖譜中心；第三層次為第二層次的再精進(jìn)，呈現(xiàn)七個研究群集所構(gòu)成的STEM研究領(lǐng)域重要知識核心結(jié)構(gòu)，核心主題群集1變?yōu)槿杭?，揭示STEM研究領(lǐng)域優(yōu)質(zhì)的重要知識結(jié)構(gòu)。

(3)國外STEM研究領(lǐng)域的學(xué)科發(fā)展趨勢和群集之間的關(guān)系。從集群結(jié)果看，第一層次有10個主要代表性群集，在探索性別方面有四個 (群集1、2、3、7)、探索非美裔和種族方面有二個 (群集4、8)、探索STEM教育與學(xué)習(xí)方面有三個 (群集5、9、10)、探索STEM教育標(biāo)準(zhǔn)方面有一個 (群集6)。第二層次精進(jìn)為八個代表性集群，少了第一層次的群集9和10，研究主題形成互補(bǔ)現(xiàn)象，各研究群體仍以群集1為核心，與其他群集有著不可分割的聯(lián)系，但也看到STEM在師資培育研究方式非常薄弱。第三層次是一項相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)高水平的識別分析，研究群體再精進(jìn)成七個群集,構(gòu)成STEM研究領(lǐng)域重要知識核心結(jié)構(gòu)。

(4)國外STEM研究領(lǐng)域最常被引用的文獻(xiàn)并確認(rèn)主要研究課題。研究結(jié)果揭示了15筆STEM研究領(lǐng)域優(yōu)質(zhì)的重要知識結(jié)構(gòu)文獻(xiàn)，以群集2最多，發(fā)現(xiàn)文獻(xiàn)出版的年度時間與累計被引用頻次關(guān)聯(lián)性，非一定是時間醞釀的正向結(jié)果；另發(fā)現(xiàn)理論性文獻(xiàn)可以快速不斷地被后者引用。從整體的圖譜文獻(xiàn)節(jié)點(diǎn)數(shù)目和因素解釋變異量可見，群集1和2仍舊是相當(dāng)熱門的STEM研究方向。

5.2 建議

本研究僅對WoS數(shù)據(jù)庫作為分析標(biāo)的物，涉及STEM教育的研究范圍并不局限此數(shù)據(jù)庫，探究STEM領(lǐng)域研究主題的知識結(jié)構(gòu)與發(fā)展趨勢過程還不夠完整。未來有意進(jìn)一步研究者可將STEM領(lǐng)域擴(kuò)大納入國內(nèi)外其他數(shù)據(jù)庫，如中國知網(wǎng)、華藝、EBSCOhost、ProQuest等而獲得更廣大的成果。另外，本研究在分析時僅使用文獻(xiàn)計量學(xué)的共被引分析、因素分析及文獻(xiàn)社會網(wǎng)絡(luò)分析法等，其他技術(shù)分析方法還有許多，如共詞分析法、書目耦合分析法、內(nèi)容分析、文獻(xiàn)綜整或后設(shè)分析等方法進(jìn)行深入輔助辨別，以了解被引用和引用之間的關(guān)系及典范之間的轉(zhuǎn)移，以期更完整地繪制出STEM研究領(lǐng)域跨學(xué)科的知識圖譜。