國內(nèi)STEAM教育研究進展的可視化分析

汪子超 陳俊 李婭 張芥 王錄通

摘要：隨著教育信息化的進一步深入，個性化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新人才的培養(yǎng)成為教育熱點問題。STEAM教育在STEM教育中加入了Art（藝術(shù)）要素，旨在培養(yǎng)適應(yīng)當(dāng)代社會發(fā)展的優(yōu)質(zhì)綜合}生人才，是積極適應(yīng)新時代中國教育發(fā)展的教育模式。研究運用可視化分析軟件Citespace，采用定量、定性相結(jié)合的研究方法，對文獻時間分布、高影響力機構(gòu)及作者分布、研究熱點分布、突變詞分布進行了分析。研究揭示，當(dāng)前關(guān)于STEAM的研究涉及整個教育過程與各個學(xué)科層次，但在教育模式、教學(xué)評價和師資培養(yǎng)方面的研究仍不夠充分。研究結(jié)論認為STEAM教育發(fā)展的未來方向之一是融合更多學(xué)科以及融入正統(tǒng)學(xué)校。

關(guān)鍵詞：STEAM～育;知識圖譜;人工智能;多元智能;創(chuàng)客教育

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020110-0141-04

1概述

STEAM教育源于STEM教育，旨在培養(yǎng)符合當(dāng)代發(fā)展的優(yōu)質(zhì)綜合性人才，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者在綜合應(yīng)用各種知識的基礎(chǔ)上探索出自己的創(chuàng)新之路。我國許多一線城市的學(xué)校和企業(yè)特別是教育培訓(xùn)機構(gòu)都在積極開展STEAM教育，部分中小學(xué)更是將STEAM課程列入課表，作為一門必修課進行教學(xué)。國家教育發(fā)展綱要《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》《全民科學(xué)素質(zhì)行動計劃綱要》都強調(diào)了培養(yǎng)多種多樣人才的重要性;教育部發(fā)布的《“十三五”期間全面深人推進教育信息化工作的指導(dǎo)意見》更是明確指出：我國具備條件的部分地區(qū)要積極地探索并實踐現(xiàn)代化的信息教育技術(shù)在“眾創(chuàng)空間”、跨學(xué)科的學(xué)習(xí)（STEAM教育）以及在機器人相關(guān)課程的教育教學(xué)等在新興教育模式中的重點的廣泛實踐應(yīng)用。綜上，STEAM教育已受到各個領(lǐng)域的共同關(guān)注。

研究利用可視化軟件對近十年國內(nèi)STEAM教育相關(guān)文獻進行分析，對這一教育理念近幾年的發(fā)展做了系統(tǒng)梳理，并深入探討了STEAM教育今后的發(fā)展方向。

2研究設(shè)計

2.1樣本來源與數(shù)據(jù)選擇

本文以中國知網(wǎng)為主要的數(shù)據(jù)來源，選擇“發(fā)表時間=2009-01-01——2019-01-01，主題=STEAM教育并含“educai-ton”為檢索表達式，共得到377篇文章，剔除會議報紙廣告等無效文獻，得到有效文獻364篇。

3國內(nèi)STEAM教育研究現(xiàn)狀及熱點分析

3.1文獻時間分布可視化分析

領(lǐng)域內(nèi)學(xué)術(shù)論文的數(shù)量與質(zhì)量反映了該領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r，特定時間段內(nèi)數(shù)量的變化趨勢以及質(zhì)量的高低，是評定及衡量該研究的重要指標之一。研究繪制了如圖1所示的2009年至2019年國內(nèi)STEAM教育研究的論文數(shù)量折線圖。

圖1顯示，我國STEAM教育的發(fā)展起步較晚，2016年以前的發(fā)文量一直在50以下，發(fā)文數(shù)量較低。2016年后呈明顯上升趨勢，增勢較快，2017年已達100余篇。數(shù)據(jù)說明2016年是STEAM教育發(fā)展的關(guān)鍵年份，國內(nèi)教育界普遍對STEAM這一教育理念有了認可，公開發(fā)表的文章迅速增多。2015年9月，在我國國家教育部發(fā)布的《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》中，擬訂了我國未來5年對教育信息化的計劃，其中明確提出了學(xué)校要著力探究STEAM教育理念、機器人教育實踐等。這一政策的出臺，導(dǎo)致了2016年后相關(guān)文獻的激增。當(dāng)前中小學(xué)課程的日益豐富，從一定程度上體現(xiàn)了STEAM教育在基礎(chǔ)階段的廣泛應(yīng)用。相關(guān)政策的出臺，表明STEAM教育進入快速發(fā)展的階段，受到社會各界的推崇。根據(jù)目前我國STEAM教育的發(fā)展?fàn)顩r以及被重視的程度，并結(jié)合其所處階段，加上近3年來STEAM教育相關(guān)數(shù)據(jù)，可預(yù)測2019年年末我國STEAM教育研究的論文數(shù)量將有望突破300篇。

3.2高影響力機構(gòu)及作者可視化分析

（1）高影響力機構(gòu)研究分析

通過運行Citespace，選取時間切片為一年，選取節(jié)點類型“Institution”，得到如圖2所示國內(nèi)2009年至2019年STEAM教育研究的機構(gòu)共現(xiàn)知識圖譜。

圖譜顯示的機構(gòu)大多屬于高等學(xué)校智庫或研究單位，其中詞頻較高的是“陜西師范大學(xué)教育學(xué)院”“清華大學(xué)航天航空學(xué)院”“河南省水利水電學(xué)?！焙汀爸袊嗣翊髮W(xué)附屬中學(xué)”以及“中國教育學(xué)會”，充分表明高校對這一教育理念的重視。

在詞頻較高的機構(gòu)里，不僅有大學(xué)還有中學(xué)，也有職業(yè)學(xué)校和學(xué)會，說明STEAM教育已被各教育階段與體系廣泛接受。在基礎(chǔ)教育階段，STEAM教育的應(yīng)用主要體現(xiàn)在青少年機器人培訓(xùn)方面;在高等教育階段，STEAM教育已經(jīng)滲透到某些熱門專業(yè)的培養(yǎng)中;在國家層面，STEAM教育大力提倡新型教育理念，各發(fā)文機構(gòu)的研究呈現(xiàn)百家爭鳴的局面，為后續(xù)研究提供了更加廣闊的視野。

總體而言，高頻研究機構(gòu)中高校居多，其他學(xué)段機構(gòu)占比較小。這一數(shù)據(jù)現(xiàn)象充分說明高校對教育模式的發(fā)展趨勢更為敏感，而教育模式從理論到應(yīng)用有一定時間的延遲。

（2）高影響力作者研究分析

通過運行Citespace，選取時間切片為一年，選取節(jié)點類型為“Author”，得到如圖3所示國內(nèi)2009年至2019年STEAM教育研究的作者共現(xiàn)知識圖譜。

通過圖示可以看出，高產(chǎn)作者數(shù)量不多，且較為分散，這一現(xiàn)象可能與STEAM教育興起時間不長和相關(guān)學(xué)術(shù)研究相對滯后有關(guān)?？傮w而言，當(dāng)前我國STEAM教育研究尚處于起步階段，多產(chǎn)機構(gòu)和多產(chǎn)作者稀少，尚未形成一個系統(tǒng)化、高影響力的核心研究節(jié)點。通過對研究作者發(fā)表論文進行統(tǒng)計分析，制作統(tǒng)計發(fā)文前十的第一作者及機構(gòu)見下表。

從發(fā)文機構(gòu)與發(fā)文作者的關(guān)系來看，兩者呈現(xiàn)總體上的一致性，影響力較大的機構(gòu)與影響力較大的作者分布基本一致，這說明在STEAM教育這一研究領(lǐng)域中，學(xué)術(shù)機構(gòu)與學(xué)者之間存在互相促進的關(guān)系。例如清華大學(xué)的高云峰，東北師范大學(xué)的袁磊以及陜西師范大學(xué)的夏小剛等。

3.3研究熱點分布可視化分析

通過運行Citespaee，選擇時間切片為一年，選擇節(jié)點類型為“Keyword”，設(shè)定Pathfinder算法，得到如圖4所示國內(nèi)2009年至2019年STEAM教育研究的關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識圖譜。并繪制表格，展示出排名前十的關(guān)鍵詞及詞頻（表2）。

關(guān)鍵詞用于表達文獻主題內(nèi)容，是科學(xué)研究中創(chuàng)造性思維的載體，其首要任務(wù)在于傳遞科研信息。國內(nèi)研究文獻中出現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞有“STEAM教育”“創(chuàng)客教育”、“創(chuàng)新能力”、“核心素養(yǎng)”、“課程設(shè)計”等。從圖4可看出，整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以STEAM、STEAM教育為中心向外發(fā)散，形成了創(chuàng)客教育、美國、科學(xué)教育、跨學(xué)科、中小學(xué)等相對明顯的次級節(jié)點中心。這一圖譜說明了我國STEAM教育的相關(guān)研究已初具規(guī)模，但研究的廣度和深度還不夠，需要進一步深化。除STEAM教育本身外，核心素養(yǎng)、跨學(xué)科等詞與周圍產(chǎn)生的聯(lián)系也較為豐富，說明此領(lǐng)域正是我國STEAM教育研究的重點;信息技術(shù)對應(yīng)下的教學(xué)模式周圍的聯(lián)系相對較少，處于共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的邊緣部分，表明這些領(lǐng)域在我國STEAM教育研究中相對欠缺。圖4中還可見，教育創(chuàng)新、課程整合等節(jié)點的周圍網(wǎng)絡(luò)既不是太過緊密，也沒有過于稀疏，說明這些研究領(lǐng)域已有一部分研究文獻，尚有欠缺。總之，我國關(guān)于STEAM教育的研究正不斷完善，但仍與發(fā)達國家存在一定差距。

3.4突變詞可視化分析

突變詞為在某時出現(xiàn)頻次顯著變化的關(guān)鍵詞，根據(jù)突變詞的變化解析可直接判斷研究趨勢。國內(nèi)近十年的突變詞分布如下：

由圖可以看出中小學(xué)（2013-2015），steam（2013-2015）以及創(chuàng)客教育（2015-2016）三個突變詞的出現(xiàn)年份相互重疊，此起彼伏，形成steam教育的研究生長線。隨著社會對全人的需求度逐年升高，中小學(xué)對STEAM和創(chuàng)客教育的重視度也迅速上升。

4STEAM教育研究的趨勢分析

4.1研究生態(tài)分析

4.1.1教育層次

近年來STEAM已經(jīng)發(fā)展到各個階段，無論是高等教育、職業(yè)教育還是基礎(chǔ)教育，都有STEAM教育理念的植入。特別是中小學(xué)，作為人生塑形最重要的階段，是實施STEAM教育的關(guān)鍵時期。大多數(shù)STEAM教育的研究都涉及中小學(xué)，提倡學(xué)生在做中學(xué)，通過項目將需要獲得的知識外顯為作品，在作品中展現(xiàn)獨立思考的能力和解決問題的能力。

4.1.2教育學(xué)科

研究大多涉及物理、化學(xué)和通用技術(shù)，其他學(xué)科研究不多?；趯W(xué)科本身的特點，有些學(xué)科適應(yīng)STEAM教育的模式，但有些學(xué)科并不適合。另外，STEAM課程基本以機器人、3D打印等動手行為要求高的項目為主，與創(chuàng)客教育融合較多。

4.1.3教育元素

STEAM教育包括課程設(shè)計、STEAM的資源開發(fā)與利用、STEAM課程評價以及STEAM的模式構(gòu)建與應(yīng)用。這幾年的研究基本囊括了教育的各個部分，從課前到課中到課后，從備課到上課到反思總結(jié)，都有一定的探討。

4.1.4理論支撐

STEAM教育汲取了建構(gòu)主義理論，情景學(xué)習(xí)理論，多元智能理論和創(chuàng)客教學(xué)等方面的精華，并為己所用。

4.2研究視角分析

定義研究方面，STEAM是在STEM中加入了Art，關(guān)于A的含義不同學(xué)者有不同的見解，有設(shè)計能力、審美能力、人文視角等。而以后的發(fā)展趨勢是越來越多的融合，包括融人社會理論、創(chuàng)新教育等。

4.2.1模式研究

STEAM教育模式的發(fā)展需要進一步研究，要構(gòu)建出適合當(dāng)前人工智能教育背景的教育模式。STEAM教育的評價體系需要進一步完善，要出臺相關(guān)標準做到科學(xué)全面。評價主體應(yīng)該多元化，通過過程性評價與總結(jié)性評價、學(xué)生自評與同伴互評等評價方式的結(jié)合，更好的推進STEAM教育。

4.2.2師資研究

STEAM師資的培養(yǎng)也需要大力加強。學(xué)校應(yīng)提供專業(yè)培訓(xùn)，從培訓(xùn)力度和培訓(xùn)方面等進行教授，更好地促進STEAM教師的專業(yè)能力發(fā)展。同時也可以采取高校和社會團體共同合作的模式，打造成功案例和專門的培訓(xùn)實驗室。