石寅霞+喬愛玲

摘 要 近年來，STEM教育在我國掀起一股熱潮，許多專家學(xué)者和中小學(xué)開展了STEM教育的相關(guān)研究與實踐。為了了解目前國內(nèi)STEM教育發(fā)展的基本概況，本研究對近年來發(fā)表于中國知網(wǎng)（CNKI）上有關(guān)STEM教育的期刊論文進行內(nèi)容分析，從研究過程、研究內(nèi)容、研究熱點三方面梳理并解析我國STEM教育的研究現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)國內(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

中圖分類號：G640 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：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

隨著知識經(jīng)濟時代的到來，科技創(chuàng)新成為推動一個國家發(fā)展的重要力量，創(chuàng)新人才培養(yǎng)成為各國教育改革的主要目標(biāo)。STEM教育作為美國提高國家競爭力、解決創(chuàng)新人才培養(yǎng)問題推行的教育創(chuàng)新改革，近年來已逐漸受到澳大利亞、加拿大、中國、韓國等國家教育界的重視。STEM教育包含了科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineer）以及數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科的教育，旨在培養(yǎng)學(xué)生知識運用、改造創(chuàng)新、項目設(shè)計與開發(fā)以及邏輯分析推理的綜合能力和多元思維，促進學(xué)生運用多門學(xué)科解決真實情景中的具體問題[1]，其對推動信息技術(shù)與教育融合創(chuàng)新，促進學(xué)生的全面發(fā)展有著重要的作用。此外，美國格雷特·亞克門（Georgette Yakman）教授及其團隊在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STEM學(xué)習(xí)的興趣[2]。

STEM教育在美國有著較為成熟的理論研究成果和實踐模式，許多美國的大學(xué)、中小學(xué)、企業(yè)及非營利機構(gòu)紛紛在其日常教學(xué)和培訓(xùn)中設(shè)計了相應(yīng)的STEM課程，以加強學(xué)生和員工以上四種能力的綜合培養(yǎng)。在我國，隨著教育信息化改革的不斷推進，STEM教育逐漸在國內(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)中進行STEM教育實踐，并將其作為推進教育創(chuàng)新改革的重要舉措之一。國內(nèi)許多學(xué)者也加強了對STEM教育的定義、本質(zhì)特征、實踐模式、課程設(shè)計以及其與創(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。為了了解目前國內(nèi)STEM教育發(fā)展的基本概況，本研究對近年來發(fā)表于中國知網(wǎng)（CNKI）上有關(guān)STEM教育的期刊論文進行內(nèi)容分析，梳理并解析當(dāng)前我國STEM教育的研究內(nèi)容和研究熱點，分析其未來的發(fā)展趨勢，以期對今后STEM教育的理論研究和實踐探索提供參考。

2 研究過程

本研究以“STEM教育”為主題，在中國知網(wǎng)（CNKI）上進行文獻檢索，獲取2016年10月31日前發(fā)表的文獻共316篇；通過閱讀論文摘要或通讀論文內(nèi)容，對檢索到的論文進行篩選，剔除一些會議通知、征稿、書目推廣、內(nèi)容較短的評述性文章以及與STEM教育主題相差甚遠或無關(guān)的文章，最終確定84篇文章作為本研究的樣本來源；并通過內(nèi)容分析法對有關(guān)期刊論文的基本情況（時間分布、期刊種類、作者機構(gòu)等）、研究內(nèi)容（基礎(chǔ)理論研究、現(xiàn)狀調(diào)查研究、實踐研究、技術(shù)支持、教師專業(yè)發(fā)展研究等）、研究熱點三方面進行研究，有助于通過文獻探尋STEM教育的發(fā)展態(tài)勢和未來趨勢。

3 研究結(jié)果與分析

STEM教育的論文基本情況分析

1）論文時間和期刊來源分析。本研究從中國知網(wǎng)（CNKI）導(dǎo)出84篇樣本文獻EndNote格式的題錄信息，并將其導(dǎo)入文獻題錄信息統(tǒng)計分析軟件SATI中進行相關(guān)詞頻統(tǒng)計分析，最終將統(tǒng)計結(jié)果導(dǎo)入Microsoft Excel 2010中制作完成我國STEM教育研究論文隨年份變化分布折線圖，如圖1所示。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，樣本中的84篇文獻來自54家期刊，其中載文數(shù)量超過兩篇的期刊有12家，如表1所示。endprint

總體來看，我國有關(guān)STEM教育的文獻最早可以追溯到2008年，這說明STEM教育在我國發(fā)展的時間并不長；且在搜索到的316篇文獻中，僅有84篇論文具有研究價值，其余的文獻則是涵蓋了大量的書籍推薦、新聞短訊、征稿，以及那些雖然提及STEM教育但無實質(zhì)內(nèi)容的文章，這說明目前我國有關(guān)STEM教育有價值的研究成果不斷，具體研究還處在初級階段，有待進一步發(fā)展。

具體從論文時間來看，到目前為止，國內(nèi)STEM教育的研究可以被基本劃分為兩個階段。

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

第二階段則是2013—2016年，這段時期國內(nèi)有關(guān)STEM教育的文獻數(shù)量大幅增長，共79篇。內(nèi)容除了探究國外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，我國學(xué)者在探討STEM教育本質(zhì)、特征的同時，開始結(jié)合我國具體國情開展STEM教學(xué)模式、策略以及課程設(shè)計的研究。其原因可能是隨著數(shù)字化時代的到來，如翻轉(zhuǎn)課堂、慕課、創(chuàng)客教育等新型教學(xué)方式在我國的興起，教育工作者希望通過開展跨學(xué)科創(chuàng)新教學(xué)的STEM教育研究與實踐，進一步推動教育改革，培養(yǎng)綜合性創(chuàng)新人才。從論文來源來看，教育技術(shù)專業(yè)核心期刊載文數(shù)量也是在2015年和2016年大幅增長，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《中國電化教育》《開放教育研究》《現(xiàn)代教育技術(shù)》等。這說明2015年是國內(nèi)STEM教育發(fā)展的轉(zhuǎn)折點，預(yù)示著STEM教育在我國正式興起，而未來有關(guān)STEM教育的研究也勢必將成為教育界的研究熱點之一。

2）作者機構(gòu)分析。對作者來源機構(gòu)進行分析，可以了解STEM教育研究隊伍的人員構(gòu)成情況，也從側(cè)面反映了各機構(gòu)對STEM教育研究的關(guān)注程度[6]。本研究對樣本文獻的第一作者所屬機構(gòu)進行統(tǒng)計，共有45家機構(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%。

對發(fā)文數(shù)量超過兩篇的機構(gòu)進行統(tǒng)計，如表2所示。不難發(fā)現(xiàn)，目前我國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)投入的研究相對較多，而中小學(xué)和職業(yè)院校的相關(guān)人員并沒有過多地投入STEM教育的深入研究，且樣本數(shù)據(jù)中中小學(xué)的研究者多為獨立發(fā)文，與高校共同研究發(fā)表的文章僅有一篇。這說明目前中小學(xué)教師在開展STEM教育實踐過程中并沒有對其基礎(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，而是直接開展實踐探索，這可能會成為制約STEM教育在我國中小學(xué)推廣，影響其實施效果的一個潛在因素。因此，筆者認(rèn)為今后中小學(xué)應(yīng)加強與高校研究者的合作，開展有關(guān)STEM教育的深度研究，從而促進STEM教育在中小學(xué)的實踐。

STEM教育的研究熱點分析 論文的關(guān)鍵詞是對文章內(nèi)容的高度概括，本研究通過對關(guān)鍵詞進行詞頻統(tǒng)計來研究目前國內(nèi)STEM教育的研究熱點。通過SATI3.2軟件進行關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計，并將指代含義相同的詞語進行歸類合并，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，這是因為我國STEM教育的研究歷程最初是從對美國STEM教育的深入探討獲得啟示開始，再逐步拓展到對國內(nèi)高等教育和中小學(xué)教育的創(chuàng)新改革中。同時，通過這些關(guān)鍵詞的詞頻高低來看，目前我國STEM教育的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中于中小學(xué)，研究的熱點包括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STEM教育研究的方向之一。

STEM教育的研究內(nèi)容分析 通過對STEM教育的研究熱點進行分析后，本研究對STEM教育的研究內(nèi)容按照上文提到的類目設(shè)計進行編碼，具體的編碼結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，目前國內(nèi)學(xué)者有關(guān)STEM教育研究內(nèi)容主要集中于對國外STEM教育現(xiàn)狀、政策的調(diào)查研究；其次是對包括STEM教育應(yīng)用模式設(shè)計、課程體系構(gòu)建、具體學(xué)科應(yīng)用研究在內(nèi)的實踐研究，以及對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教師專業(yè)發(fā)展研究則很少。其中，基礎(chǔ)理論研究方面，對于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，但是目前國內(nèi)學(xué)者并沒有對此達成共識[7-10]；實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、增強現(xiàn)實技術(shù)、學(xué)習(xí)元平臺等在STEM教育中的應(yīng)用研究[15-16]；STEM教師職業(yè)發(fā)展方面，國內(nèi)的相關(guān)研究幾乎沒有，一些學(xué)者只是簡單探討了STEM教師應(yīng)具備的素質(zhì)，并沒有提出具體的、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

總的來說，國內(nèi)STEM教育研究的時間并不是很長，整體上還處于初級階段；研究的主要力量集中于高校研究者，中小學(xué)一線教師相對較少；研究內(nèi)容最初主要集中于對國外STEM教育研究和實踐情況的調(diào)研與總結(jié)，逐步發(fā)展到目前對于STEM教育基本理論、跨學(xué)科實踐模式、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，逐漸加強了STEM教育結(jié)合我國具體國情的本土化研究與思考。然而，要進一步開展STEM教育，還需要加強以下幾方面的實踐探索。endprint

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

準(zhǔn)確定位STEM教育，加強國內(nèi)STEM教育課程整合設(shè)計與教材開發(fā) 目前國內(nèi)中小學(xué)開展的STEM教育大都將STEM教育作為獨立的課程，開設(shè)于課后一小時的活動課中，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了傳統(tǒng)教學(xué)中重理論輕實踐的弊端，通過各種實踐活動，培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力和創(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)生綜合運用知識解決問題的多元思維和能力，因此除了設(shè)計具體的基于問題的、實踐性的STEM項目外，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，有利于從根本上實現(xiàn)教學(xué)改革和創(chuàng)新教育。同時，目前許多中小學(xué)使用的STEM教材大多是直接從國外翻譯而來，會出現(xiàn)與我國基礎(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，開發(fā)相應(yīng)的STEM教材，進行結(jié)合具體情況的、具有操作性的教學(xué)設(shè)計，是開展STEM教育實踐的前提。

加強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，除了強調(diào)以學(xué)習(xí)者為中心的基本理念外，對于教師多方面的能力也有一定的要求。

首先，STEM教師必須加強學(xué)科知識的熟練掌握與應(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)一線教師改變原有的單科教學(xué)，通過自主學(xué)習(xí)或在學(xué)校組織下的集體培訓(xùn)等方式，加強對其他學(xué)科知識的學(xué)習(xí)，以更好地開展STEM教學(xué)，

其次，加強教師對STEM教育理念的理解和具體教學(xué)設(shè)計能力。在STEM教育實踐中，教師同樣需要進行學(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)計和評價設(shè)計等。如在開展基于問題的教學(xué)中，教師需要事先進行問題的設(shè)計，要考慮問題的難易程度和可操作性，以及是否實現(xiàn)了培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識和跨學(xué)科思維的目標(biāo)等，也要做好課程節(jié)奏的設(shè)計與把控，課程資源的設(shè)計與制作以及課程評價體系的構(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STEM教師的素質(zhì)培養(yǎng)是非常有必要的。

加強對于STEM教育教學(xué)效果的評價反思 教學(xué)評價作為日常教學(xué)中至關(guān)重要的一環(huán)，能夠幫助教師對教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行全面掌握，幫助教師對教學(xué)實踐進行反思與調(diào)節(jié)，提高教學(xué)質(zhì)量。因此，在今后STEM教育的實踐研究中，除了教學(xué)模式的研究外，STEM教育評價研究也應(yīng)該作為重要的研究內(nèi)容之一，幫助STEM教育實踐者以評價促教學(xué)，在中小學(xué)中更好地推廣STEM教育。

參考文獻

[1]趙興龍，許林.STEM教育的五大爭議及回應(yīng)[J].中國電化教育，2016（10）：62-65.

[2]趙慧臣，陸曉婷.開展STEAM教育，提高學(xué)生創(chuàng)新能力：訪美國STEAM教育知名學(xué)者格雷特·亞克門教授[J].開放教育研究，2016，22（5）：4-10.

[3]陳超.美國的世界一流大學(xué)戰(zhàn)略與啟示[J].中國高教研究，2008（11）：48-50.

[4]烏云其其格.美國、日本、歐盟、澳大利亞科技人力資源建設(shè)動態(tài)與趨勢[J].中國科技論壇，2010（6）：143-149.

[5]楊明全.美國當(dāng)代中小學(xué)科學(xué)教育改革-政策-理念與行動[J].比較教育研究，2011（10）：86-90.

[6]李鵬飛，張寶輝.中國創(chuàng)客教育研究熱點及趨勢分析：基于詞頻分析與共詞可視化方法[J].數(shù)字教育，2016，2（3）：20-25.

[7]董宏建，白敏.中國理工科STEM教育發(fā)展探究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2016（7）：12-17.

[8]傅騫，劉鵬飛.從驗證到創(chuàng)造：中小學(xué)STEM教育應(yīng)用模式研究[J].中國電化教育，2016（4）：71-78.

[9]楊曉哲，任友群.數(shù)字化時代的STEM教育與創(chuàng)客教育[J].開放教育研究，2015（5）：35-40.

[10]王佑鎂，王曉靜，包雪.創(chuàng)客教育連續(xù)統(tǒng)：激活眾創(chuàng)時代的創(chuàng)新基因[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2015（5）：38-46.

[11]余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J].開放教育研究，2015（4）：13-22.

[12]丁杰，蔡蘇，江豐光，等.科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)教育創(chuàng)新與跨學(xué)科研究：第二屆 STEM 國際教育大會述評[J].開放教育研究，2013，19（2）：41-48.

[13]鄒正，朱征.秉學(xué)科融合創(chuàng)新 促學(xué)生自由成長：兼談學(xué)校STEM+課程體系的構(gòu)建與實施[J].創(chuàng)新人才教育，2016（2）：45-49.

[14]王旭卿.面向STEM教育的創(chuàng)客教育模式研究[J].教育科學(xué)文摘，2015（5）：92-93.

[15]韓建華，姜強，等.STEM教育視域下虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境Omosa項目分析及應(yīng)用啟示[J].中國電化教育，2016（12）：22-30.

[16]蔡慧英，顧小清.設(shè)計學(xué)習(xí)技術(shù)支持STEM課堂教學(xué)的案例分析研究[J].電化教育研究，2016（3）：93-100.endprint