國內STEAM課程研究熱點與發(fā)展趨勢

徐濟遠

摘要：本研究基于知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，選取2014—2021年以“STEAM課程”為關鍵詞的115篇CNKI核心期刊收錄的文獻，采用CiteSpace軟件的時間圖譜與聚類分析法分析數(shù)據(jù)，分析國內STEAM課程研究的熱點與發(fā)展趨勢。分析結果顯示的研究熱點包括：創(chuàng)客教育、項目式學習、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等。國家政策大力推動以及社會對STEAM人才的大量需求的背景下，我國各級學校在理論與實踐中積極探索如何構建STEAM課程模式，以實現(xiàn)STEAM教育與創(chuàng)客教育和項目式學習的結合，培養(yǎng)學生跨學科思維、創(chuàng)新能力以及實踐能力。

關鍵詞：STEAM課程CiteSpace創(chuàng)客教育項目式學習

引言

近年來，STEAM教育在我國興起。STEAM教育相對于近代以來興起的分科教學方式，更加強調培養(yǎng)學生的跨學科學習能力，使學生能夠像藝術家一樣想象、像科學家一樣思考、像工程師一樣行動。STEAM教育旨在構造一個學習者形成個性人格、藝術審美、知識習得、能力培養(yǎng)、素養(yǎng)生成和創(chuàng)意發(fā)展的連續(xù)統(tǒng)，造就一個真正意義上的“人”。在當今課程教學改革中，STEAM教育被寄予了打破傳統(tǒng)分科教學模式、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的厚望。為全面了解我國STEAM課程研究現(xiàn)狀，本研究使用CiteSpace可視化分析軟件對CNKI核心期刊收錄的2014—2021年與“STEAM課程”關鍵詞相關的115篇文獻進行分析。

一、研究對象

STEAM教育的概念由美國學者格雷特·亞克門最先提出，其中S代表科學（Science）、T代表技術（Technology）、E代表工程（Engineering）、A代表藝術（Arts）、M代表數(shù)學（Mathematics）。然而STEAM并不是幾門學科的簡單疊加，而是以整合性、跨學科性促進學科間的融合發(fā)展，也使得以理工科目學習為主的STEM教育更加融合開放。2016年6月7日教育部出臺了《教育信息化“十三五”規(guī)劃》，其中明確指出各地區(qū)要在現(xiàn)有條件下積極探索信息技術在“眾創(chuàng)空間”、跨學科學習（STEAM教育）等新的教育模式中的應用。近年來，伴隨著我國對人工智能領域的重視，對于STEAM教育領域的研究也越來越深入，從知網(wǎng)檢索2014年以后與“STEAM課程”相關的論文看，呈現(xiàn)出快速上升的趨勢，2019年達到頂峰，最近兩年略有下降并趨于平穩(wěn)。STEAM課程以真實情境的問題驅動，使學生動手實踐、解決問題、綜合運用知識的能力得到有效提升。

我國STEAM教育的探索還處于起步后的快速發(fā)展階段，要在借鑒國外已有經驗的基礎上逐漸探索出一條適合我國國情的STEAM教育之路，以中小學校為主陣地，由學校組織、教師實施，由下而上地逐步完善STEAM課程體制。我國部分發(fā)達地區(qū)如北京、上海、深圳等地的STEAM課程發(fā)展均已走在全國的前列，也是教育研究的熱點地區(qū)。為保證研究質量，本文的研究對象為選自知網(wǎng)的以“STEAM課程”為關鍵詞檢索的115篇論文。

二、研究方法與工具

（一）研究工具

陳超美教授是美國德雷賽爾大學計算機與情報學教授，從2008年開始擔任大連理工大學長江學者講座教授。2004年陳超美教授在“作者共被引分析”的原生地——美國德雷賽爾大學信息科學與技術學院使用Java語言開發(fā)了CiteSpace信息可視化軟件。

CiteSpace可被譯為“引文空間”，該軟件可以分析科學文獻中所蘊含的潛在知識，并在科學計量學數(shù)據(jù)和信息可視化背景下被人們廣泛使用于各領域的文獻分析，可以實現(xiàn)對原始文獻的共引分析、挖掘引文空間的知識聚類和分布，以及不同知識單元之間的共現(xiàn)分析功能，包括作者、機構、國家、地區(qū)等。

（二）研究方法

研究主要通過CiteSpace對文獻進行可視化分析篩選，主要使用突現(xiàn)和聚類兩種分析方法。突現(xiàn)分析法是測算短時間內關鍵詞節(jié)點的熱度變化，生成可供觀察的可視化圖片。聚類分析法則是用于文獻分類，形成不同的對象組集合。

三、STEAM課程前沿與熱點分析

關鍵詞是作者對文獻核心內容的凝練，出現(xiàn)頻率、中心度較高的關鍵詞往往是該領域的學術熱點，因而本研究首先對關鍵詞進行分析。基于此，本研究利用CiteSpace繪制了2014—2021年間與“STEAM課程”相關的關鍵詞知識圖譜，用CiteSpace可視化軟件的詞頻和中心性量化分析功能，清晰直觀地展現(xiàn)了近幾年來關于“STEAM課程”的研究熱點。本研究使用的是CiteSpace5.8.R3版本，分析研究樣本，梳理出關鍵詞的中心度和年份（如表1所示）。使用CiteSpace可視化軟件的關鍵詞共現(xiàn)圖譜功能，由分析結果可知，近幾年來，除了“STEM”教育之外，“創(chuàng)客空間”“3d打印”“創(chuàng)客”“項目學習”“創(chuàng)新能力”“綜合學習”等是我國現(xiàn)階段STEAM課程領域研究的熱點。由此可見，當前我國STEAM課程的研究熱點主要集中在STEAM課程教學方法與教學模式的探索以及培養(yǎng)學生能力兩方面。

（一）STEM教育

STEM教育僅強調了理工學科領域的融合，在跨學科教育的發(fā)展過程中，進一步提出由于STEM教育未能重視培養(yǎng)學生的人文和藝術素養(yǎng)，所以需要將Arts加入到STEM教育中。該理念最早由格雷特·亞克門提出，指出“以數(shù)學為基礎，通過工程和藝術解讀科學和技術”。STEAM教育進入我國后，研究的方向主要涵蓋對人文藝術內涵的探索，進一步實現(xiàn)人文藝術與理工學科領域知識的有機融合，以及探索我國STEAM課程如何進入各級學校課堂。

（二）創(chuàng)客教育

近年來，創(chuàng)客教育掀起的創(chuàng)客運動在教育界如火如荼地進行。創(chuàng)客教育具有鮮明的工程實踐特色，現(xiàn)階段主要應用于中小學通用技術課程和信息技術類課程。雖然創(chuàng)客教育對學生工程實踐能力的培養(yǎng)具有顯著效果，但科學概念與原理傳授的關注相對不足，STEAM教育與創(chuàng)客教育兩者的優(yōu)缺點正好形成互補。近幾年，許多研究都在探索創(chuàng)客教育與STEAM教育如何實現(xiàn)更好的整合，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。Bybee指出兩者的整合具有內在的發(fā)展需求，STEAM教育能夠促進學生技術使用水平及理解事物運行的規(guī)律。Halverson則指出創(chuàng)客教育的重要基石是構建主義的教學理論與“創(chuàng)中學”的教學法。在STEAM課程建設中，STEAM教育與創(chuàng)客教育的融合，創(chuàng)客教育有力地驅動了STEAM課程的發(fā)展，使其在具有綜合性的工程實踐活動中實現(xiàn)了跨學科學習。EA98CD88-AC7D-4F78-B8A5-43AD3BCB0B54

（三）3D打印

國務院2015年5月印發(fā)的《中國制造2025》是中國實施制造強國戰(zhàn)略的第一個十年行動綱領，在此背景下教育部相繼頒布了多項鼓勵措施，在各級各類學校和各地區(qū)大力推動與3D打印相關課程的開設。3D打印技術是機械工程、電子信息、工業(yè)設計等多學科融合的產物，而STEAM教育理念強調跨學科地綜合運用，注重培養(yǎng)學生的科學探究能力、設計創(chuàng)新能力及工程實踐能力。3D打印技術走入STEAM課堂，有效提高了課堂教學效果，培養(yǎng)了學生的綜合素養(yǎng)，對STEAM課程建設具有重要的理論與實踐意義。

（四）項目學習

項目學習（PBL）全稱為“基于項目的學習”，當下已成為實現(xiàn)STEAM課堂教學的方法之一。首先，項目學習的教學方法使得學生的工程實踐技能朝著教學目標設定的方向發(fā)展。其次，以學科的概念和原理為中心是項目學習的最大特點，以小組探究的方式，在真實情境中，借助多種資源開展活動，解決一系列問題。學生在真實學習環(huán)境中的項目學習往往需要進行跨學科的思維整合，以項目的最終目的為驅動，將各類學科知識進行整合，以應對實際情境中的挑戰(zhàn)和問題。STEAM課程教學過程中，需要將科學、技術、工程、藝術和數(shù)學各學科進行融合，立足生活經驗和社會實踐取向的STEAM課程與項目學習的教學方法具有天然的內在一致性，STEAM課程教學的跨學科性、情境性、實踐性、協(xié)作性、實證性尤其適用于項目學習。綜上所述，項目學習是一種適宜于跨學科學習的模式，圍繞“明確的結果和模糊的任務”進行的跨學科探究性實踐活動，可以實現(xiàn)STEAM課程和項目學習共同發(fā)展。

（五）創(chuàng)新能力與綜合學習

創(chuàng)新能力是推動STEAM教育發(fā)展的一項重要能力，創(chuàng)新能力對學生核心素養(yǎng)的發(fā)展具有重要意義。由于STEAM課程的培養(yǎng)模式多基于項目學習及創(chuàng)客教育的形式，呈現(xiàn)出跨學科性、情境性、實踐性、協(xié)作性、實證性，因此需要學生以真實的問題為導向，運用自己的創(chuàng)新能力解決問題。崔鴻認為，項目學習與STEAM教育的融合，對于學生人文素養(yǎng)、理性思維方面的培養(yǎng)具有積極意義，項目學習與STEAM教育融合的培養(yǎng)目標與中國學生核心素養(yǎng)的目標具有高度的一致性。當前STEAM教育與創(chuàng)客空間相互依托，運用“做中學”的教學方法，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力與實踐能力，教學過程中采取創(chuàng)造性問題解決導向的動態(tài)評價，在學生與教師交互的過程中創(chuàng)造民主平等的互動氛圍，促進學生綜合學習能力的全面提升。

四、STEAM課程研究熱點變化趨勢

使用CiteSpace可視化軟件繪制聚類節(jié)點關鍵詞聚類圖譜，可以直觀地觀察到與“STEAM課程”相關的研究熱點。本研究依據(jù)CiteSpace可視化軟件的分析結果選擇三個研究熱點進行分析。依據(jù)節(jié)點突現(xiàn)功能，選擇節(jié)點“創(chuàng)客教育”“stem”“創(chuàng)新能力”后分析其突現(xiàn)持續(xù)時間，如圖1所示，橫軸為時間，縱軸為當年發(fā)文數(shù)量。

第一，以“創(chuàng)客教育”為代表的節(jié)點共有十個關鍵詞與之相連，如圖2所示，節(jié)點分別是創(chuàng)客空間、項目學習、創(chuàng)新能力、核心素養(yǎng)、學習空間、人工智能、跨界知識與思維、創(chuàng)客課程、工具與知識主題、小學科學技術環(huán)境。

依據(jù)節(jié)點突現(xiàn)功能，“創(chuàng)客教育”節(jié)點最初凸顯的時間為2014年，但在2015年呈現(xiàn)下滑趨勢，然后出現(xiàn)大幅增長，2016年之后出現(xiàn)波動并逐漸趨于平穩(wěn)。由于創(chuàng)客教育在我國起步晚，數(shù)篇論文的主要內容聚焦于對創(chuàng)客教育與STEAM教育融合的路徑探索。隨著人工智能的快速發(fā)展，研究逐漸轉向“互聯(lián)網(wǎng)+”以及“智能時代”等與STEAM課程相融，如趙慧勤指出，在智能時代，教育的本質已由簡單的知識傳遞轉向批判性思維、溝通能力、協(xié)作能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，借鑒STEAM教育跨學科理念的創(chuàng)客課程，其設計與開發(fā)要注重跨界思維：主題課程以跨學科知識為主要內容開展，實現(xiàn)多學科深度融合，注重學生批判性思維能力的培養(yǎng);以小組合作學習的形式開展課程活動，注重培養(yǎng)學生問題解決、知識獲取、溝通協(xié)作的能力。創(chuàng)客教育是建設STEAM課程的有效方式，所以對其研究呈現(xiàn)出穩(wěn)定趨勢。

第二，以“stem”為代表的節(jié)點共有七個關鍵詞與之相連，如圖3所示，分別是科學教育、跨學科、價值取向、技術教育、創(chuàng)意新工科、藝術整合音樂技術、st、藝術。

“stem”節(jié)點突現(xiàn)的時間是2014年，之后趨勢呈現(xiàn)出下降到激增，在2020年之后趨于消失。2016年之后與“stem”相關的研究呈大幅上升趨勢，造成這種情況的主要原因在于2016年6月7日教育部出臺的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》明確指出各地區(qū)要在現(xiàn)有條件下積極探索信息技術在“眾創(chuàng)空間”、跨學科學習等新的教育模式中應用，這激發(fā)了研究人員對STAEM教育的關注程度。2017年之后研究趨于減少，是由于STEM教育內涵的轉變，即由原來只注重理工類學科到融入人文藝術類學科，即STEAM教育。

第三，以“創(chuàng)新能力”為代表的節(jié)點共有五個關鍵詞與之相連，如圖4所示，包括創(chuàng)客、項目學習、跨學科、活動設計、大學生。

教育部出臺的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》明確指出：“要著力提升學生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力?！庇稍摴?jié)點的關鍵詞聚類突現(xiàn)圖可知，“創(chuàng)新能力”也在2016年開始突現(xiàn)，經大幅度上升達到頂點后出現(xiàn)下降，發(fā)文趨于沉寂。如今再次呈現(xiàn)出上升趨勢。通過軟件分析得出《“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的STEAM教育到創(chuàng)客教育之變遷——從基于項目的學習到創(chuàng)新能力的培養(yǎng)》為引用次數(shù)較高的與創(chuàng)新能力節(jié)點相關的論文，李小濤在文中指出“互聯(lián)網(wǎng)+”時代如何為教育的建構與重組提供新的思考方式，以及如何提供有利環(huán)境為STEAM教育與創(chuàng)客教育實現(xiàn)變遷。該節(jié)點的關鍵詞符合當下該領域的發(fā)展趨勢，必然是未來研究的熱點之一。

綜上所述，根據(jù)本研究選用的三個典型意義節(jié)點，STEAM課程領域發(fā)展趨勢可分為課程模式構建、內涵的豐富、創(chuàng)新能力的融合，這三點推動著STEAM課程研究不斷前行。EA98CD88-AC7D-4F78-B8A5-43AD3BCB0B54

五、總結

STEAM教育雖然起源于美國，但在21世紀已經成為各國培養(yǎng)創(chuàng)新型綜合素質人才的重要途徑。并且隨著第四次工業(yè)革命的到來，當下我國的人才需求已經指向具有解決復雜問題能力、豐富的社交技能以及掌握系統(tǒng)性技能的創(chuàng)新型人才。如何解決STEAM人才的穩(wěn)定輸出與當下市場對人才大量需求之間的矛盾，需要在STEAM課程本土化的過程中積極探索。

通過對我國STEAM教育研究發(fā)展歷程的解讀可知，STEAM教育研究已經從宏觀概念的解讀轉向微觀具體課程的構建、從思辨的文本研究轉向在課堂中進行實證研究。當下在STEAM教育發(fā)展的過程中應該更加注重課程的開發(fā)與建設，在實踐中發(fā)展STEAM教育。雖然創(chuàng)客教育與項目學習都有效地融入了STEAM課程實踐中，但由于STEAM師資力量的缺乏和硬件設備的缺失，會導致STEAM課程集中于發(fā)達地區(qū)，無法深入到偏遠地區(qū)。因此，建立符合我國國情的STEAM課程研究體系勢在必行。

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責任編輯：黃大燦EA98CD88-AC7D-4F78-B8A5-43AD3BCB0B54