我國(guó)STEM教育研究現(xiàn)狀及熱點(diǎn)分析

楊樂 劉麗丹

摘 要：STEM教育作為國(guó)際上備受推崇的跨學(xué)科綜合教育的有效形態(tài)，雖然引入我國(guó)時(shí)間相對(duì)較短，但關(guān)于STEM教育的研究成果已有很多。文章通過(guò)對(duì)CNKI核心期刊和CSSCI刊發(fā)的文獻(xiàn)進(jìn)行檢索（截止到2020年12月底），篩選出465篇文章，利用CiteSpace等軟件對(duì)其進(jìn)行處理，探究STEM領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及熱點(diǎn)方向，有利于從整體上了解STEM的發(fā)展?fàn)顩r，構(gòu)建科學(xué)的研究體系，為STEM教育的進(jìn)一步研究和發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：STEM教育;研究現(xiàn)狀;分析;綜述

中圖分類號(hào)：G420? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

一、研究背景

為了培養(yǎng)高素質(zhì)的科學(xué)技術(shù)人才，增強(qiáng)國(guó)家綜合國(guó)力，在未來(lái)世界競(jìng)爭(zhēng)中繼續(xù)保持卓越地位，美國(guó)最先掀起了STEM教育的浪潮，從1986年的《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》到2015年的《STEM教育法》，再到近期的《STEM 2026》，一系列的政策、文件都對(duì)美國(guó)STEM教育培養(yǎng)提出了明確要求。經(jīng)過(guò)幾十年的研究和實(shí)踐，目前美國(guó)全學(xué)段的STEM教育都開展得較好，并取得了一系列的成果。STEM教育對(duì)人才培養(yǎng)具有一定的促進(jìn)作用，因此世界各國(guó)也陸續(xù)將目光移向了STEM教育，德國(guó)、日本、英國(guó)、澳大利亞、芬蘭等都針對(duì)STEM教育開展了相關(guān)的項(xiàng)目實(shí)踐研究。如今STEM教育發(fā)展的浪潮已經(jīng)席卷全球，成為各國(guó)教育改革的一大關(guān)注點(diǎn)。

我國(guó)的STEM教育開展得相對(duì)較晚，但研究熱度近年來(lái)不斷攀升。2008年，陳超等人分析了美國(guó)聯(lián)邦政府的“國(guó)家綜合戰(zhàn)略”，對(duì)《美國(guó)高等教育行動(dòng)計(jì)劃》《美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力計(jì)劃》等戰(zhàn)略計(jì)劃進(jìn)行了研究，認(rèn)識(shí)到STEM教育對(duì)于建設(shè)世界一流大學(xué)的重要意義，由此開啟了我國(guó)STEM教育理論研究的先河[1]。之后烏云其其格[2]、盧春[3]等學(xué)者對(duì)STEM教育的研究不斷深入，理論和實(shí)踐成果也漸漸增多。2016年，《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中明確提出現(xiàn)階段我國(guó)要大力發(fā)展STEM教育[4]。2018年，教育部直屬的中國(guó)教育科學(xué)研究院專門成立了STEM教育研究中心，進(jìn)行STEM教育本土化研究。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，STEM教育在我國(guó)遍地開花，各地的學(xué)者、高校和社會(huì)機(jī)構(gòu)通過(guò)不斷深入研究，取得了一定的理論和實(shí)踐成果。

盡管我國(guó)在STEM教育領(lǐng)域取得了一定的成績(jī)，但是和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在各方面還有著不小的差距，例如STEM教育在學(xué)校課堂開展的實(shí)際情況[5]、STEM師資的培養(yǎng)[6]、相應(yīng)社會(huì)機(jī)構(gòu)的發(fā)展[7]等，因此了解我國(guó)STEM教育發(fā)展的現(xiàn)狀，對(duì)現(xiàn)有成果進(jìn)行整理分析，掌握近年來(lái)學(xué)者們普遍關(guān)注的方向，有助于更好地把握整個(gè)STEM發(fā)展脈絡(luò)。

二、研究設(shè)計(jì)與過(guò)程

1.文獻(xiàn)來(lái)源

本文所選取的數(shù)據(jù)樣本來(lái)源于2021年之前收錄的CNKI核心期刊和CSSCI刊發(fā)的文章。CNKI是國(guó)內(nèi)影響力和利用率較高的綜合性中文期刊數(shù)據(jù)庫(kù)，在期刊庫(kù)中進(jìn)行高級(jí)檢索，以“STEM”并含“教育”“STEAM”并含“教育”為主題進(jìn)行檢索，限定來(lái)源為“CNKI核心期刊”和“CSSCI”，截止到2020年12月底，經(jīng)人工篩選剔除會(huì)議通知、資訊、重復(fù)等無(wú)關(guān)文章后，得到有效文獻(xiàn)465篇。

2.方法和工具

本文主要采用文獻(xiàn)計(jì)量法和內(nèi)容分析法。文獻(xiàn)計(jì)量法是圖書館學(xué)、情報(bào)學(xué)的特殊研究方法，主要是借助文獻(xiàn)的各種特征數(shù)量，如主題詞、關(guān)鍵詞等，運(yùn)用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來(lái)對(duì)科學(xué)文獻(xiàn)進(jìn)行定量分析[8]。內(nèi)容分析法是對(duì)明顯的傳播內(nèi)容進(jìn)行客觀、系統(tǒng)的量化并加以描述的一種研究方法[9]，其目的在于揭示文獻(xiàn)所含有的隱性信息，對(duì)事物發(fā)展作分析和預(yù)測(cè)。確定樣本后，主要使用5.7.R2版CiteSpace軟件、WPS軟件和IBM公司22版的SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

三、研究結(jié)果與分析

1.發(fā)文時(shí)間與載文量

CNKI收錄的與STEM教育相關(guān)的核心期刊和CSSCI的年載文量如圖1所示。在2008—2012年間，關(guān)于STEM教育的文章只有零星的幾篇，主要是對(duì)美國(guó)為主的STEM教育項(xiàng)目理念發(fā)展動(dòng)態(tài)作一些分析，此時(shí)的STEM教育還沒有引起國(guó)內(nèi)學(xué)者們的關(guān)注。2013—2016年，這段時(shí)間是國(guó)內(nèi)核心期刊刊發(fā)STEM教育相關(guān)文章的成倍增長(zhǎng)期，主要原因是美國(guó)2013年發(fā)布了《聯(lián)邦政府關(guān)于科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)（STEM）教育戰(zhàn)略規(guī)劃（2013—2018年）》等一系列國(guó)家政策，反復(fù)強(qiáng)調(diào)STEM教育的重要性，加強(qiáng)STEM教育理念在各個(gè)教育階段的應(yīng)用，這吸引了包括中國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家的注意，也開始研究STEM教育在本國(guó)的發(fā)展。

2016年，STEM教育的CNKI核心期刊和CSSCI載文量有一個(gè)明顯的拐點(diǎn)，這段時(shí)間“創(chuàng)客教育”引起了STEM研究者們的廣泛關(guān)注，創(chuàng)客教育與STEM教育在內(nèi)容和形式上十分相近，都鼓勵(lì)跨學(xué)科、綜合性的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，只是側(cè)重點(diǎn)稍有不同，這為推進(jìn)STEM教育提供了新的契機(jī)。2017—2019年，文章數(shù)量高速增長(zhǎng)，尤其是2019年高達(dá)117篇，在這期間STEM教育在國(guó)內(nèi)外的實(shí)施都取得了一定的成果。在國(guó)內(nèi)，上?？萍冀逃霭嫔绯霭媪擞哨w中建主編的“中小學(xué)STEM教育叢書”，為我國(guó)中小學(xué)STEM發(fā)展提供了可供參考的國(guó)際經(jīng)驗(yàn)。2018年，《中國(guó)STEM教師能力等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（試行）》等文件的發(fā)布，標(biāo)志著我國(guó)對(duì)于STEM教育的研究開始形成初步的體系。2020年，CNKI核心期刊和CSSCI刊發(fā)的STEM教育主題文章數(shù)量有所下降，不排除受到疫情因素影響的可能。根據(jù)CNKI核心期刊和CSSCI中STEM文章的載文量和相關(guān)政策來(lái)看，近年來(lái)學(xué)者和研究人員對(duì)于STEM教育的關(guān)注度越來(lái)越高，預(yù)計(jì)接下來(lái)一段時(shí)間文章數(shù)量會(huì)有所回升。

2.核心作者和機(jī)構(gòu)

利用CiteSpace和Microsoft Excel軟件對(duì)題錄信息進(jìn)行處理，可以較為直觀地看出在CNKI核心期刊和CSSCI等上發(fā)文較多的作者和機(jī)構(gòu)（見表1）。

通過(guò)表1可知，東北師范大學(xué)的袁磊和河南大學(xué)的趙慧臣是在STEM研究領(lǐng)域發(fā)文較多的作者，袁磊2018年在《現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育》上發(fā)表的《幼小銜接階段基于項(xiàng)目的STEAM課程教學(xué)模式研究》和《STEAM教育理念與小學(xué)“研究性學(xué)習(xí)”課程的深度融合研究》文章單篇被引分別為31、19次，這兩篇文章主要分析了STEAM理念進(jìn)入幼兒園和小學(xué)階段時(shí)，課程融合設(shè)計(jì)與實(shí)施的具體思路過(guò)程，可見袁磊在STEM領(lǐng)域中主要關(guān)注初等教育，特別是小學(xué)的STEAM課程理念設(shè)計(jì)及具體實(shí)施中的現(xiàn)實(shí)問題。

趙慧臣在STEM領(lǐng)域主要關(guān)注的是STEM教育理念的發(fā)展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，他單篇被引最高的文章是2016年在《開放教育研究》上發(fā)表的《開展STEAM教育，提高學(xué)生創(chuàng)新能力——訪美國(guó)STEAM教育知名學(xué)者格雷特·亞克門教授》。文章中，趙慧臣等人就STEAM教育的理念發(fā)展、框架內(nèi)涵、實(shí)踐中的具體教學(xué)改革等相關(guān)問題與格雷特·亞克門教授對(duì)話，并且提問了格雷特·亞克門教授對(duì)中國(guó)實(shí)施STEAM教育的一些看法[10]。趙慧臣在探究美國(guó)STEM教育教學(xué)實(shí)踐方面做了很多研究，并且基于此為我國(guó)STEM課程設(shè)計(jì)、培養(yǎng)策略提出新的啟示。

華東師范大學(xué)的吳永和在STEM領(lǐng)域主要關(guān)注的是中等教育和計(jì)算機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用，尤其是能夠應(yīng)用于STEM和STEAM的新型技術(shù)，如3D打印、人工智能、電子書包等;南京師范大學(xué)的宋怡對(duì)國(guó)外STEM教育項(xiàng)目研究較多;東南大學(xué)的葉兆寧和楊元魁主要關(guān)注STEM領(lǐng)域中如何構(gòu)建“集成式的STEM課程觀”;華東師范大學(xué)的任友群主要關(guān)注STEM領(lǐng)域的數(shù)字化能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng);華東師范大學(xué)的杜文彬主要關(guān)注STEM課程構(gòu)建與開發(fā)，對(duì)國(guó)外尤其是美國(guó)和澳大利亞的STEM教育課程進(jìn)行研究分析。美國(guó)德克薩斯A&M大學(xué)的李業(yè)平更關(guān)注STEM教育發(fā)展現(xiàn)狀和美國(guó)STEM教育，發(fā)表文章多為綜述類。

綜上可知，對(duì)于STEM教育領(lǐng)域的研究方向主要集中在以下幾個(gè)方面：一是理論研究類，對(duì)STEM教育理念本身進(jìn)行深入研究，如何更好地本土化以及設(shè)計(jì)教育教學(xué)模式模型等，為后續(xù)實(shí)踐研究做理論支持;二是實(shí)踐創(chuàng)新類，結(jié)合STEM教育理念，利用新型科技的發(fā)展來(lái)促使實(shí)踐教學(xué)領(lǐng)域發(fā)生變化，在實(shí)踐中創(chuàng)新教學(xué)、發(fā)現(xiàn)不足并不斷改進(jìn)，以實(shí)踐發(fā)展理論;三是比較分析，在頂層設(shè)計(jì)的角度對(duì)現(xiàn)有成果進(jìn)行分析，包括對(duì)國(guó)內(nèi)STEM教育發(fā)展脈絡(luò)的梳理、單個(gè)國(guó)家的現(xiàn)狀分析和國(guó)內(nèi)外的比較研究，以綜述形式居多，有利于把握研究重點(diǎn)和明晰方向。

表2中列出了到2020年發(fā)表文章超過(guò)8篇的研究機(jī)構(gòu)，可以看出大部分機(jī)構(gòu)分布在我國(guó)中東部地區(qū)，尤其是南京、上海和北京，說(shuō)明現(xiàn)在國(guó)內(nèi)對(duì)于STEM教育的研究，主要科研力量還是在發(fā)展程度較快的大城市，經(jīng)濟(jì)發(fā)展越迅速，科研能力和對(duì)于新理論、新技術(shù)的學(xué)習(xí)接受程度越快，而且主要集中在國(guó)內(nèi)頂級(jí)師范類高校。華東師范大學(xué)、南京師范大學(xué)和北京師范大學(xué)關(guān)于STEM教育的研究是走在全國(guó)前列的，其科研能力毋庸置疑;而東北師范大學(xué)、陜西師范大學(xué)和華南師范大學(xué)在STEM領(lǐng)域的研究也很突出，應(yīng)該是重點(diǎn)研究方向。同時(shí)可以看出，對(duì)于STEM教育的研究主要是教育學(xué)院、國(guó)際比較學(xué)院和信息技術(shù)學(xué)院，符合前文所說(shuō)的三大研究方向。

3.高頻關(guān)鍵詞分析

（1）關(guān)鍵詞

關(guān)鍵詞是反映一篇文章最核心內(nèi)容概括性的詞或詞組，而可視化統(tǒng)計(jì)圖譜是最直觀明了地能夠看出數(shù)據(jù)情況的統(tǒng)計(jì)手段。這里使用CiteSpace軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到按降序排列的關(guān)鍵詞（見表3）。由表3可知，前四個(gè)關(guān)鍵詞分別是“STEM教育”“STEAM教育”“STEM”和“創(chuàng)客教育”，由于前三項(xiàng)均為檢索關(guān)鍵詞，第四個(gè)高頻關(guān)鍵詞為“創(chuàng)客教育”，從中可以看出創(chuàng)客教育在STEM領(lǐng)域中有著極為重要的作用，表中序號(hào)為8、11的關(guān)鍵詞“創(chuàng)客”“創(chuàng)客空間”也同樣體現(xiàn)了這一點(diǎn)。

創(chuàng)客是指具有一定的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，能夠?qū)⒆约旱膭?chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的人。創(chuàng)客空間是提供給創(chuàng)客們，用以創(chuàng)造、聚會(huì)、社交或開展合作的社區(qū)化運(yùn)營(yíng)的工作空間。創(chuàng)客教育是基于傳統(tǒng)的DIY運(yùn)動(dòng)和黑客文化，伴隨著科技發(fā)展而提出的一種新型教育模式，旨在通過(guò)鼓勵(lì)學(xué)生使用數(shù)字化工具進(jìn)行造物并分享，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手創(chuàng)造與問題解決等能力[11]。創(chuàng)客教育的第一驅(qū)動(dòng)力就是將創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)，倡導(dǎo)創(chuàng)意物化，這也是創(chuàng)客教育重要的“產(chǎn)出”性評(píng)價(jià)指標(biāo)[12]。

STEM教育和創(chuàng)客教育都強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為中心”的學(xué)習(xí)活動(dòng)[13]，但在活動(dòng)本質(zhì)上，STEM教育對(duì)以科學(xué)學(xué)科為基礎(chǔ)的探究性活動(dòng)更為側(cè)重，創(chuàng)客教育則更傾向于以工程學(xué)科為基礎(chǔ)的創(chuàng)造性活動(dòng)。對(duì)于二者的聯(lián)系，有很多學(xué)者進(jìn)行了分析，王旭卿[14]提出STEM教育使創(chuàng)客教育的目標(biāo)與過(guò)程更加清晰;傅騫[15]等人則認(rèn)為創(chuàng)客教育為STEM教育提供了內(nèi)容與實(shí)現(xiàn)路徑。筆者認(rèn)為創(chuàng)客教育和STEM教育之間的關(guān)系就像兩個(gè)交叉圓，在內(nèi)容和形式上基本一致，都是為了更好的教育，促進(jìn)人的科學(xué)發(fā)展和提高解決問題的能力，只是在側(cè)重點(diǎn)上稍有不同，二者相輔相成，互相占比極大，創(chuàng)客教育的發(fā)展必然會(huì)促進(jìn)STEM教育的推進(jìn)。

（2）STEM課程設(shè)計(jì)與模式構(gòu)建

表3中序號(hào)1、2、3、6、12、13、14、15、17所代表的關(guān)鍵詞體現(xiàn)了基于STEM和STEAM教育理念的課程設(shè)計(jì)與模式構(gòu)建?！癝TEM教育”和“STEAM教育”是研究主題，所有的理論、技術(shù)、教育教學(xué)實(shí)踐等都是圍繞著STEM教育開展的，而STEAM是STEM教育的發(fā)展延續(xù)和進(jìn)一步的研究，它在STEM教育原有的科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上加入了代表“人文或藝術(shù)”的“A”，將STEM教育的范圍和意義做了新的延展，未來(lái)STEM教育的發(fā)展人文元素不可或缺[16]?！癝TEM課程”“教學(xué)模式”“跨學(xué)科”“教學(xué)設(shè)計(jì)”和“中小學(xué)”強(qiáng)調(diào)對(duì)于STEM教育的本土化研究，最重要的就是如何將跨學(xué)科的STEM教育理念合理地應(yīng)用到具體的教育教學(xué)之中。

我國(guó)分科教學(xué)由來(lái)已久，已經(jīng)形成了系統(tǒng)化的課堂結(jié)構(gòu)和教學(xué)模式，在師生們十分熟悉和適應(yīng)原有教學(xué)方法的情況下，融入跨學(xué)科的STEM教育理念很難，相當(dāng)于打破常規(guī)去嘗試新的方法，但基于我國(guó)高考等實(shí)際情況，這樣的試驗(yàn)并不能貿(mào)然進(jìn)行。在進(jìn)行實(shí)踐之前，對(duì)于教學(xué)模式和課程的具體設(shè)計(jì)十分重要，這是STEM教育理念具象化的關(guān)鍵。那么，如何在課堂上合理地設(shè)計(jì)每一個(gè)活動(dòng)步驟，讓師生能夠適應(yīng)課堂的變化，使其既能夠讓學(xué)生學(xué)到有效的內(nèi)容，又能在學(xué)習(xí)的過(guò)程中融會(huì)貫通各學(xué)科的知識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，從而促進(jìn)學(xué)科整合？其不單單是要建立適當(dāng)?shù)恼n上教學(xué)模式，還包括設(shè)計(jì)一系列的教學(xué)手段、方法、媒體和評(píng)價(jià)體系。目前有很多學(xué)者基于STEM理念設(shè)計(jì)了一些教學(xué)模式和模型，但現(xiàn)在仍處于一個(gè)探索試驗(yàn)階段，沒有形成較為權(quán)威有效的模式設(shè)計(jì)，這方面的研究不僅是近十年的主要內(nèi)容，也將是未來(lái)的重點(diǎn)攻堅(jiān)對(duì)象。

4.關(guān)鍵詞聚類分析

采用關(guān)鍵詞聚類的方法得到圖2，結(jié)合圖1可知CNKI核心期刊和CSSCI中收錄的STEM教育領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)情況主要集中在以下幾個(gè)方面：

（1）關(guān)于科學(xué)教育與STEM教育理論發(fā)展的思考

圖2中序號(hào)0、1、2、3所代表的類團(tuán)，強(qiáng)調(diào)了科學(xué)教育在STEM教育理論發(fā)展中的重要影響。20世紀(jì)以來(lái)，世界各國(guó)開始意識(shí)到科學(xué)的重要性[17]，五六十年代伴隨著經(jīng)濟(jì)的重建和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于科學(xué)技術(shù)人才的需求大大提升，美國(guó)的科學(xué)教育思想開始深入人心。

關(guān)于科學(xué)教育的說(shuō)法有很多，丁邦平認(rèn)為科學(xué)教育包括數(shù)學(xué)教育、技術(shù)教育和社會(huì)科學(xué)教育[18]。中國(guó)科學(xué)院《2001科學(xué)發(fā)展報(bào)告》則指出，科學(xué)教育的目的是培養(yǎng)科技時(shí)代的現(xiàn)代人所必須的科學(xué)素養(yǎng)。[19]可見科學(xué)教育與STEM教育理念的發(fā)展目標(biāo)是一致的，并且角度更為宏觀，STEM教育理論相對(duì)科學(xué)教育而言，對(duì)實(shí)施者和參與者提出了更為具體的要求，并且順應(yīng)發(fā)展的需求經(jīng)歷了STEM、STEAM、STEAM+等不斷的變化，在探索過(guò)程中從一開始側(cè)重實(shí)用的理科傾向走向更加均衡合理的多元化發(fā)展。在STEM教育理念發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，科學(xué)教育可以說(shuō)是根本性的動(dòng)力和要求，STEM理念的發(fā)展也為更好地實(shí)現(xiàn)科學(xué)教育提供了具體和可操作的方向。

（2）對(duì)于以美國(guó)為主的國(guó)際STEM教育項(xiàng)目的分析研究

圖2中序號(hào)0、1、2、4、5所代表的類團(tuán)，體現(xiàn)了對(duì)于以美國(guó)為主的國(guó)際STEM教育項(xiàng)目的分析研究。美國(guó)作為最先開始并大力推動(dòng)STEM教育的國(guó)家，從1986年至今，陸續(xù)出臺(tái)了很多政策來(lái)鼓勵(lì)學(xué)校和社會(huì)發(fā)展STEM教育，尤其是2013年以后幾乎每年都有針對(duì)STEM教育的新政策出臺(tái)，如STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)）教育的五年戰(zhàn)略計(jì)劃——“北極星”計(jì)劃等，范圍基本覆蓋全學(xué)段，重視程度可見一斑，其理論研究和項(xiàng)目水平確實(shí)走在全球前列。

我國(guó)和其他國(guó)家對(duì)于STEM教育的研究大多始于對(duì)美國(guó)相關(guān)項(xiàng)目政策的分析和梳理，并不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)國(guó)情來(lái)進(jìn)行本土化，除美國(guó)外，英國(guó)、芬蘭等國(guó)的STEM項(xiàng)目開展情況也引起了一些學(xué)者的關(guān)注。目前國(guó)際上關(guān)于STEM教育的浪潮洶涌，各國(guó)對(duì)人才培養(yǎng)的競(jìng)爭(zhēng)尤為激烈，開展STEM項(xiàng)目作為落實(shí)和實(shí)踐STEM教育的重要舉措，在各個(gè)國(guó)家和地區(qū)遍地開花。在我國(guó)的STEM領(lǐng)域研究中，有相當(dāng)一部分是對(duì)于以美國(guó)為主的各國(guó)STEM項(xiàng)目的分析和比較研究，如對(duì)美國(guó)的青少年課外STEM項(xiàng)目、澳大利亞的“澳大利亞早期學(xué)習(xí)STEM”等項(xiàng)目進(jìn)行深度剖析，以此為國(guó)內(nèi)STEM項(xiàng)目的開展帶來(lái)啟示，提供新的方法以避免走彎路。目前，國(guó)內(nèi)比較大的STEM項(xiàng)目，像“浙江—印州中小學(xué)STEM課程平移項(xiàng)目”等，也是在自我探索的基礎(chǔ)上，研究美國(guó)的STEM項(xiàng)目，甚至邀請(qǐng)國(guó)外的STEM教師來(lái)觀摩實(shí)踐，提出建議以適應(yīng)國(guó)內(nèi)教學(xué)。因此，以項(xiàng)目為抓手推動(dòng)自主合作學(xué)習(xí)和實(shí)踐探究必不可少，預(yù)測(cè)未來(lái)各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的高校機(jī)構(gòu)等將密切聯(lián)系，不斷加強(qiáng)STEM教育項(xiàng)目的研究。

（3）對(duì)STEM人才具體能力的培養(yǎng)

圖2中序號(hào)0、1、2、6、7所代表的類團(tuán)，體現(xiàn)了對(duì)STEM人才具體能力的培養(yǎng)，尤其是計(jì)算思維和技術(shù)素養(yǎng)的培養(yǎng)。由于時(shí)代的飛速發(fā)展，對(duì)于人才的要求也越來(lái)越高，世界各國(guó)都開始興起超越知識(shí)的21世紀(jì)技能運(yùn)動(dòng)，其中最常提及的就是21世紀(jì)技能（能力）、關(guān)鍵能力（核心素養(yǎng)）、高階思維能力或高階技能[20]。

2018年，《中國(guó)STEM教育2029創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》提出要發(fā)展STEM教育，培養(yǎng)科學(xué)思維與創(chuàng)新能力[21]。2018年6月，第二屆中國(guó)STEM教育發(fā)展大會(huì)再次明確指出：STEM 教育的核心是培養(yǎng)問題意識(shí)和創(chuàng)新精神，其主線是探究實(shí)踐[22]。通過(guò)表3可以看出，將STEM領(lǐng)域研究的核心素養(yǎng)和關(guān)鍵技能具象化，最關(guān)注的就是計(jì)算思維、創(chuàng)新思維和對(duì)先進(jìn)技術(shù)（如人工智能、3D打印等）的運(yùn)用能力，即數(shù)字化時(shí)代的技術(shù)素養(yǎng)。這是當(dāng)前各國(guó)都迫切需要培養(yǎng)的新世紀(jì)人才的必備素質(zhì)，也是未來(lái)教育最重要的目標(biāo)。

在信息爆炸的時(shí)代，科技日新月異，人類的學(xué)習(xí)模式不得不發(fā)生變化，機(jī)器學(xué)習(xí)的速度遠(yuǎn)超人類按部就班的常規(guī)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)智能時(shí)代下對(duì)人工智能、3D打印等先進(jìn)技術(shù)水平的研發(fā)運(yùn)用能力與計(jì)算思維必不可少。同時(shí)作為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的核心素養(yǎng)，要求學(xué)生具有獨(dú)立思考、創(chuàng)新、能夠解決真實(shí)問題的學(xué)習(xí)意識(shí)和能力，不局限于某一學(xué)科的發(fā)展，認(rèn)識(shí)到交叉學(xué)科和團(tuán)隊(duì)合作的魅力，并且能夠得心應(yīng)手地使用，這不是幾年、十幾年可以做到的，而是需要幾十年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，但在此期間，各國(guó)都在互相追趕腳步，對(duì)人才的培養(yǎng)刻不容緩。

四、對(duì)我國(guó)STEM教育發(fā)展的啟示和建議

1.加強(qiáng)STEM教育領(lǐng)域中學(xué)者間與機(jī)構(gòu)間的關(guān)聯(lián)性

通過(guò)上文對(duì)核心作者和機(jī)構(gòu)的分析，可以看出在理論研究類、實(shí)踐創(chuàng)新和比較分析這三個(gè)大的方向上，各個(gè)學(xué)者與各大高校機(jī)構(gòu)都進(jìn)行了深度探索，其中也包含技術(shù)帶動(dòng)、課程創(chuàng)新、模式突破等不同的側(cè)重點(diǎn)，不可否認(rèn)我國(guó)已經(jīng)在STEM教育領(lǐng)域取得了一定的成果，但參看作者和機(jī)構(gòu)的可視化圖譜（見圖3、圖4）可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)者和機(jī)構(gòu)的分布較為分散，基本沒有太大的相關(guān)性。即使是同樣研究STEM教育理論的學(xué)者，對(duì)不同階段教育和相同階段教育，學(xué)者們的研究方向和看法都有較大的差異。如同樣是STEAM理念在小學(xué)階段的研究，袁磊和趙玉婷研究的是STEAM理念與小學(xué)“研究性學(xué)習(xí)”課程的深度融合，周東岱等人研究的則是基于STEAM教育理念的小學(xué)課程體系重構(gòu)。機(jī)構(gòu)方面，以北京師范大學(xué)為首的各學(xué)院STEM研究與陜西師范大學(xué)有一定的交叉，南京師范大學(xué)與南京曉莊學(xué)院、華東師范大學(xué)部分學(xué)院之間的聯(lián)系也較為密切，但是大多數(shù)學(xué)校和學(xué)院機(jī)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性還比較弱，很多高校內(nèi)部不同學(xué)院對(duì)于STEM教育都有自己的研究，如果能夠加強(qiáng)校內(nèi)外跨學(xué)院、跨專業(yè)合作，可以創(chuàng)造出不一樣的效果。

現(xiàn)在我國(guó)STEM教育仍處于探索本土化階段，不同觀點(diǎn)的爭(zhēng)鳴容易啟迪更好的思路，但自行摸索的難度會(huì)較大，也會(huì)有很多的困惑和歧路，加強(qiáng)機(jī)構(gòu)和機(jī)構(gòu)之間、學(xué)者和學(xué)者之間，或者是機(jī)構(gòu)和學(xué)者之間的聯(lián)系，使得較為相近的觀點(diǎn)或方法互相促進(jìn)來(lái)比較不足，或者持對(duì)立看法的機(jī)構(gòu)和學(xué)者加強(qiáng)聯(lián)系，共同進(jìn)行課程試驗(yàn)，設(shè)立對(duì)照組等，能夠更有利于STEM教育各個(gè)領(lǐng)域的本土化發(fā)展。參考21世紀(jì)國(guó)際工程教育研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)，可見國(guó)際工程教育領(lǐng)域機(jī)構(gòu)間合作較為密切，[23]因此早日形成密切的合作網(wǎng)絡(luò)，有利于信息的溝通和調(diào)整，便于更快、更高效地培養(yǎng)大量人才。

2.完善頂層設(shè)計(jì)，建立STEM課程模式設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與體系

近年來(lái)我國(guó)對(duì)STEM教育日益重視，對(duì)于STEM和STEAM教育理念的課程設(shè)計(jì)與模式構(gòu)建的關(guān)注度也持續(xù)走高，學(xué)者們紛紛提出具體的將STEAM理念融入到中小學(xué)各課程當(dāng)中的設(shè)計(jì)，如STEAM理念與學(xué)前機(jī)器人課程相結(jié)合[24]、與初中信息技術(shù)課程相結(jié)合[25]等等，但對(duì)于STEM課程模式的設(shè)計(jì)與實(shí)施評(píng)價(jià)機(jī)制，目前還沒有具體、明確、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。如今我國(guó)各地都在開展STEM教育理論實(shí)踐的研究，方法方式新穎多樣，側(cè)重點(diǎn)各有不同，成果也比較分散，很難形成有目標(biāo)針對(duì)性的體系。

推進(jìn)STEM教育的發(fā)展和學(xué)科體系的構(gòu)建是十分復(fù)雜的，前期可以遍地開花，尋求不同可能，但研究一段時(shí)間后就需要有明確的目標(biāo)指向來(lái)進(jìn)行深入探索，這個(gè)時(shí)候需要在國(guó)家層面設(shè)立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系，因此完善頂層設(shè)計(jì)是十分重要且必需的。要從國(guó)家層面的角度出發(fā)，對(duì)通過(guò)STEM教育培養(yǎng)出的人才需要具備的能力做出具體可量化的要求，并且根據(jù)我國(guó)的文化、國(guó)情和社會(huì)制度來(lái)設(shè)計(jì)一系列評(píng)價(jià)體系，明確相關(guān)部門的具體職能。在進(jìn)行評(píng)價(jià)的過(guò)程中，也要考慮全面性和準(zhǔn)確性，不能僅關(guān)注學(xué)生的一兩個(gè)方面，要注意評(píng)價(jià)工具的多樣和手段多元化。有了明確的方向和標(biāo)準(zhǔn)，才能夠大范圍地推動(dòng)STEM教育。

3.以項(xiàng)目學(xué)習(xí)為“抓手”，培養(yǎng)學(xué)生的具體能力

在STEM教育活動(dòng)開展的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)提到“項(xiàng)目學(xué)習(xí)”，STEM教育和創(chuàng)客教育都是基于項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)，以美國(guó)為主的國(guó)際STEM教育項(xiàng)目的分析也一直是STEM領(lǐng)域中的重要內(nèi)容?；陧?xiàng)目的學(xué)習(xí)可以給學(xué)生更多的鍛煉機(jī)會(huì)和更真實(shí)的體驗(yàn)感，如何設(shè)計(jì)出符合學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)和發(fā)展需求的真實(shí)復(fù)雜項(xiàng)目，并且在項(xiàng)目過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于現(xiàn)代技術(shù)的掌握能力、跨學(xué)科的知識(shí)運(yùn)用能力、計(jì)算思維能力、創(chuàng)造力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力是目前亟待解決的問題。設(shè)計(jì)STEM項(xiàng)目，可以先對(duì)國(guó)際上較為成功的STEM項(xiàng)目加以研究，分析步驟和特點(diǎn)，結(jié)合創(chuàng)客教育和中華傳統(tǒng)文化的特性進(jìn)行整合，開發(fā)設(shè)計(jì)本土化的STEM項(xiàng)目，或者與其他國(guó)家合作開發(fā)STEM項(xiàng)目，取長(zhǎng)補(bǔ)短、互相增益，進(jìn)行類似“浙江—印州中小學(xué)STEM課程平移項(xiàng)目”的活動(dòng)，在摸索中不斷前進(jìn)。

4.加強(qiáng)資源建設(shè)，確保STEM課程實(shí)施的連貫性和普適性

對(duì)于STEM課程的設(shè)計(jì)和實(shí)施，目前呈現(xiàn)出明顯的分散和斷層的情況，沒有完善的STEM課程體系。我國(guó)發(fā)達(dá)地區(qū)的一些學(xué)校已經(jīng)將STEM課程納入學(xué)校計(jì)劃中，但其與必修課程之間的聯(lián)系并不密切，一般是與社團(tuán)課程或校本課程相結(jié)合，實(shí)踐方式不夠靈活，多為模式化應(yīng)用，在學(xué)校教育中處于邊緣地位[26]。有些學(xué)者也進(jìn)行了STEM理念和方法技術(shù)在高中化學(xué)等學(xué)科上的實(shí)踐，如鄒正等的“如何將STEM+理念創(chuàng)新性地融入中學(xué)課程”等，但是一般都是實(shí)踐實(shí)驗(yàn)課程較多，特定性較強(qiáng)，不具備普適性，而且課程零散不連貫，不利于STEM能力的持續(xù)培養(yǎng)。

國(guó)際上也有一些嵌入在普通科學(xué)課程中的短期STEM課程項(xiàng)目，可以持續(xù)一周甚至一年的時(shí)間。但是從總體角度上看，STEM課程的資源建設(shè)還需加強(qiáng)，整體實(shí)施的連貫性和普適性都較弱，不同年級(jí)和年齡的學(xué)生學(xué)習(xí)STEM課程大多是跳躍式的，每一階段課程較為獨(dú)立，關(guān)聯(lián)性差，而且很多課程都是針對(duì)特定學(xué)校和區(qū)域的學(xué)生設(shè)計(jì)，受到經(jīng)濟(jì)和城鄉(xiāng)等因素的制約，我國(guó)基礎(chǔ)教育建設(shè)存在一定的差異性，同樣的STEM課程對(duì)于不同學(xué)校的學(xué)生并不一定能起到相同的效果，目前也沒有較為權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)，因此完善基礎(chǔ)教育設(shè)施，如學(xué)科實(shí)驗(yàn)室、電子白板等，創(chuàng)設(shè)開發(fā)出一系列不同學(xué)段和有針對(duì)性的成套STEM課程資源也是亟待解決的問題。

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（編輯：李曉萍）