孫宗緣 馬秀峰

摘? 要 以CNKI數(shù)據(jù)庫收錄的STEM教育相關(guān)文獻(xiàn)為樣本，通過定性分析與定量分析，結(jié)合知識(shí)圖譜的方法，從時(shí)間線、期刊來源、作者分布、發(fā)文機(jī)構(gòu)分布及關(guān)鍵詞特征分布五個(gè)維度，對(duì)STEM教育領(lǐng)域研究現(xiàn)狀進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞 STEM教育;CiteSpace;可視化圖譜;BICOMB

中圖分類號(hào)：G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2020）17-0072-04

1 引言

STEM教育是集科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科組成的一種跨學(xué)科融合的教育方式，旨在填補(bǔ)應(yīng)試教育的漏洞，從而培育綜合創(chuàng)新型人才。自STEM教育引入我國之后，掀起一股教育研究的潮流。本文對(duì)該領(lǐng)域研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析梳理，以期為后續(xù)研究提供參考和幫助。

2 研究設(shè)計(jì)

研究對(duì)象? 本文以知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，設(shè)置檢索條件“SU=STEM教育”，檢索時(shí)間框?yàn)?010—2019年，通過對(duì)文獻(xiàn)樣本進(jìn)行篩選（剔除無關(guān)通知、報(bào)告等），最終確定1541篇有效樣本文獻(xiàn);將其導(dǎo)出為BICOMB 2支持的自定義格式及CiteSpace支持的Refwords格式，以對(duì)STEM教育研究現(xiàn)狀進(jìn)行可視化展現(xiàn)，方便對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行深度解讀。

研究方法? 本文利用定性與定量相結(jié)合的可視化圖譜方法對(duì)1541篇文獻(xiàn)樣本進(jìn)行分析。從時(shí)間發(fā)文線、文獻(xiàn)所屬期刊、文獻(xiàn)作者、文獻(xiàn)發(fā)文機(jī)構(gòu)及高頻關(guān)鍵詞這五個(gè)維度進(jìn)行詳細(xì)探析，并借助科學(xué)引文數(shù)據(jù)可視化分析軟件CiteSpace生成STEM教育領(lǐng)域相關(guān)研究的可視化圖譜加以探索[1]。

3 研究現(xiàn)狀分析

文獻(xiàn)時(shí)間分布分析? 某領(lǐng)域特定時(shí)間點(diǎn)的研究成果數(shù)量，能夠反映該領(lǐng)域的時(shí)序發(fā)展?fàn)顟B(tài)及變化趨勢[2]。本研究將1541篇文獻(xiàn)按照年份統(tǒng)計(jì)得到圖1所示文獻(xiàn)年度分布圖。在2010年，STEM教育領(lǐng)域文獻(xiàn)數(shù)僅為四篇，是對(duì)該領(lǐng)域的初探階段;2010—2016年，文獻(xiàn)數(shù)量隨年份緩慢增長，由2010年的四篇增加至2016年的101篇，文獻(xiàn)數(shù)量及質(zhì)量都在提升，可以看出對(duì)該領(lǐng)域的重視程度逐年加強(qiáng)，該時(shí)期稱為STEM教育研究的初步發(fā)展階段;從2017起，發(fā)文曲線斜率達(dá)到該圖曲線的峰值，文獻(xiàn)數(shù)量急劇增加;截至2019年總計(jì)為1541篇，大量成果相繼產(chǎn)出，已經(jīng)進(jìn)入對(duì)STEM教育研究的熱潮階段。

經(jīng)過函數(shù)擬合，得到時(shí)序變化趨勢預(yù)測指數(shù)模型：

該模型擬合程度較好，可以推知未來STEM教育領(lǐng)域文獻(xiàn)成果數(shù)量將持續(xù)增加，反映出對(duì)該領(lǐng)域的研究熱度仍會(huì)提高。

文獻(xiàn)來源期刊分析? 借助BICOMB 2軟件提取期刊分布數(shù)據(jù)，得知1541篇樣本文獻(xiàn)刊載于370種期刊中，其中教育類期刊占比90.41%。這說明該領(lǐng)域的研究受到教育界的廣泛關(guān)注，根據(jù)普萊斯定律[3]（其中，Nmax是指最高發(fā)文數(shù)量，Nmin是指最低發(fā)文數(shù)量）：

確定Nmin的數(shù)值為6，統(tǒng)計(jì)得出核心發(fā)文期刊共計(jì)71種（如圖2所示），在370種刊物中占比19.2%。其中刊載量最多的是《中國信息技術(shù)教育》，發(fā)文50篇;其次是《中小學(xué)信息技術(shù)教育》，發(fā)文47篇。71種核心發(fā)文期刊中，雙核心期刊有20種，刊文占總樣本文獻(xiàn)的20.1%，是該領(lǐng)域的重要力量源。通過進(jìn)一步探究可以看出，相關(guān)期刊主要涉及教育領(lǐng)域，驗(yàn)證了STEM教育在教育領(lǐng)域的重要作用，以及教育界對(duì)于STEM教育研究的熱衷程度。

作者分布特征分析? 對(duì)相關(guān)作者分布進(jìn)行探究，可以把握該領(lǐng)域的核心作者，反映其對(duì)于該領(lǐng)域的影響程度，對(duì)本研究具有一定的意義。經(jīng)統(tǒng)計(jì)得出1874位作者發(fā)文數(shù)據(jù)圖，如圖3所示。根據(jù)普萊斯定律，確定最低發(fā)文量為3的作者為核心作者，核心作者共計(jì)96人。其中發(fā)文數(shù)量在10篇以上的僅有宋怡、吳俊杰、劉黨生、趙慧臣、趙中建等五人，可以將其確定為中堅(jiān)核心作者;另有1778位作者的發(fā)文量不在取值范圍之內(nèi)。由此得知，在STEM教育領(lǐng)域的研究者較多，但是缺乏影響力較大的核心作者，約95%的研究人員僅為初探作者。

為了進(jìn)一步探析作者之間的關(guān)聯(lián)，本文將1541條題錄信息導(dǎo)入CiteSpace軟件，將作者字段以及對(duì)應(yīng)頻次作為分析對(duì)象，規(guī)定時(shí)間區(qū)間為2010—2019年，在“Node Types”中選擇“Author”，呈現(xiàn)出作者合著關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖，如圖4所示。圖中節(jié)點(diǎn)大小表示以作者發(fā)文數(shù)為基點(diǎn)展現(xiàn)出的作者影響力，連線的粗細(xì)表示作者之間的聯(lián)系強(qiáng)度。通過CiteSpace計(jì)算作者合作網(wǎng)絡(luò)聚類密度為0.004 4，指數(shù)偏小，可見相關(guān)作者之間的網(wǎng)絡(luò)連通性差。雖然趙中建的個(gè)人影響力較大，但是沒有形成相應(yīng)的科研團(tuán)體。在作者合著群中，僅有趙慧臣一人有較為穩(wěn)定的科研網(wǎng)絡(luò)。作者群之間形成眾多的“孤島”，沒有形成強(qiáng)度很大的中心作者群，大部分學(xué)者是從個(gè)人領(lǐng)域或個(gè)人視角展開研究。這也說明在STEM教育研究領(lǐng)域的探究中，作者間缺乏一定的交流與合作。

文獻(xiàn)發(fā)布機(jī)構(gòu)特征分析? 為對(duì)該領(lǐng)域有進(jìn)一步的了解，本文通過考察不同發(fā)文機(jī)構(gòu)成果數(shù)以及機(jī)構(gòu)之間的合作關(guān)系，解析該領(lǐng)域的空間分布特點(diǎn)[4]。對(duì)相關(guān)機(jī)構(gòu)名稱做歸類處理：將從屬于一級(jí)機(jī)構(gòu)的單位名稱都?xì)w并為一級(jí)機(jī)構(gòu)名稱，得到圖5。從圖5看出，文獻(xiàn)研究成果主要產(chǎn)出于高校，少見于科研機(jī)構(gòu)。在發(fā)文數(shù)量上，華東師范大學(xué)以89篇居首位，其后依次是上海師范大學(xué)發(fā)文47篇、南京師范大學(xué)發(fā)文45篇。通過進(jìn)一步分析相關(guān)文獻(xiàn)資料，可知華東師范大學(xué)相關(guān)學(xué)者對(duì)該領(lǐng)域探索較早，是對(duì)該領(lǐng)域重視的體現(xiàn)，相關(guān)研究也具備深度與廣度，處于較為領(lǐng)先的地位。同時(shí)也從側(cè)面說明，對(duì)于此領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)機(jī)構(gòu)較少，并未出現(xiàn)超級(jí)熱點(diǎn)機(jī)構(gòu)。

基于發(fā)文機(jī)構(gòu)之間的合作網(wǎng)絡(luò)圖譜，可以了解STEM教育研究領(lǐng)域機(jī)構(gòu)間的合作關(guān)系以及相應(yīng)影響力。通過Cite-Space導(dǎo)入機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)，確定時(shí)間區(qū)間為2010—2019年，在“Node Types”中選擇“Institution”，生成圖6所示發(fā)文機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜，節(jié)點(diǎn)的大小反映該機(jī)構(gòu)出現(xiàn)的頻次即發(fā)文數(shù)量，連線的粗細(xì)表示機(jī)構(gòu)之間的合作強(qiáng)度。圖中將一、二級(jí)機(jī)構(gòu)名稱獨(dú)立表示，便于更細(xì)致地觀察機(jī)構(gòu)之間的合作關(guān)聯(lián)程度。

首先，發(fā)文機(jī)構(gòu)之間的聚類密度為0.003 4，該指數(shù)偏低，從整體上說明各級(jí)機(jī)構(gòu)相互合作交流較少;

其次，在一級(jí)機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)中，華東師范大學(xué)出現(xiàn)頻次較多，是該領(lǐng)域研究的重要貢獻(xiàn)機(jī)構(gòu)，具有一定的影響力，但沒有形成鮮明的機(jī)構(gòu)合作網(wǎng);

再次，以華東師范大學(xué)的二級(jí)機(jī)構(gòu)信息技術(shù)學(xué)系、課程與教學(xué)研究所、教師教育學(xué)院和國際與比較教育研究所為例，彼此之間沒有產(chǎn)生合作，該情況在其他一級(jí)機(jī)構(gòu)中均有出現(xiàn)，說明從屬單位之間的研究合作并不密切;

最后，存在明顯合著聯(lián)系的是以南京師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院為中心的小合作團(tuán)，但合作發(fā)文數(shù)量較少。

總之，在STEM教育領(lǐng)域的探究中，研究力量比較分散，沒有形成一定群體規(guī)模的核心科研團(tuán)隊(duì)力量。

關(guān)鍵詞特征分析? 關(guān)鍵詞是對(duì)一篇文獻(xiàn)內(nèi)容的濃縮概括，通過研究關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻率，能夠在一定程度上推知研究者關(guān)注的主題，有助于把握該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[5]。通過BICOMB 2軟件提取關(guān)鍵詞數(shù)據(jù)，得到5769個(gè)關(guān)鍵詞;對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行清洗，即刪除與本研究無關(guān)的關(guān)鍵詞，合并意思相同但表達(dá)不同的關(guān)鍵詞，如將“美國”與“USA”合并為“美國”，將“創(chuàng)新能力”與“創(chuàng)新”合并為“創(chuàng)新能力”等;最終通過反復(fù)校對(duì)與檢查，選取頻次在18以上的關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，確定高頻關(guān)鍵詞共計(jì)23個(gè)。如圖7所示，出現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞有“STEM教育”“STEM”“創(chuàng)客教育”“STEAM教育”“美國”“教學(xué)設(shè)計(jì)”。

通過相關(guān)文獻(xiàn)資料解讀得知：在STEM教育領(lǐng)域，創(chuàng)客教育與STEM教育有著密切的關(guān)聯(lián)，對(duì)完善STEM教育的發(fā)展有著重要的輔助意義;亦能看出STEM教育在理論上是可以延伸擴(kuò)展的多元學(xué)科教育模式，在實(shí)踐上致力于塑造全面發(fā)展的綜合創(chuàng)新型人才;同時(shí)要吸取對(duì)于該領(lǐng)域探索領(lǐng)先的國家的經(jīng)驗(yàn)以及借鑒其相關(guān)方法，積極建設(shè)適合于我國本土化的教育方式。由此可知，高頻關(guān)鍵詞涉及的研究方向可以在一定程度上反映STEM教育研究領(lǐng)域的重點(diǎn)，是學(xué)者密切關(guān)注的焦點(diǎn)，也是STEM教育領(lǐng)域較為核心的內(nèi)容。

4 總結(jié)

本文基于中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，通過文獻(xiàn)計(jì)量的方法，使用科學(xué)引文數(shù)據(jù)可視化分析軟件CiteSpace，生成STEM教育研究相關(guān)層次的可視化圖譜，可以有效防止主觀性的偏頗而導(dǎo)致結(jié)論不定，在對(duì)已有文獻(xiàn)進(jìn)行深度解析的基礎(chǔ)上，對(duì)STEM教育研究現(xiàn)狀作出以下總結(jié)。

1）從文獻(xiàn)發(fā)表時(shí)間分布來看，我國產(chǎn)出STEM教育相關(guān)研究的文獻(xiàn)成果數(shù)可分為三個(gè)階段：起步階段（2011年之前）、初步發(fā)展階段（2012—2016年）、熱潮階段（2017年至今）。自2010年開始陸續(xù)出現(xiàn)的四篇文獻(xiàn)打開了對(duì)于該領(lǐng)域探索的大門，隨后研究的文獻(xiàn)數(shù)量呈逐年上升趨勢，并經(jīng)過時(shí)序變化趨勢預(yù)測指數(shù)模型可知，該領(lǐng)域?qū)⒗^續(xù)受到學(xué)者的關(guān)注。

2）從文獻(xiàn)發(fā)表期刊來看，90.41%的文獻(xiàn)來源于教育類期刊，且核心教育期刊發(fā)文數(shù)量占總體的12.1%，可以看出教育界對(duì)于STEM教育的重視程度，也說明STEM教育對(duì)于我國教育進(jìn)程的開展具有重要意義。

3）從作者及機(jī)構(gòu)分布來看，有關(guān)STEM教育研究的核心作者主要來自教育領(lǐng)域，宋怡、吳俊杰、劉黨生、趙慧臣、趙中建對(duì)該領(lǐng)域的研究貢獻(xiàn)較大;研究機(jī)構(gòu)中，華東師范大學(xué)獨(dú)樹一幟，和上海師范大學(xué)、南京師范大學(xué)并為STEM教育研究的主要基地。但是，不論是作者還是機(jī)構(gòu)，相互之間的合作聯(lián)系較少，缺少核心作者團(tuán)以及中堅(jiān)機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)。

4）從關(guān)鍵詞特征分布來看，可以看出該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)主要關(guān)注于創(chuàng)客層面的研究、STEM教育本土化的研究、STEAM教育的研究、學(xué)生綜合素養(yǎng)的研究、跨學(xué)科層面的研究。整體上來看，針對(duì)STEM教育領(lǐng)域探索的主題已經(jīng)逐步由理論轉(zhuǎn)向?qū)嵺`，將已有的經(jīng)驗(yàn)、教學(xué)模型以及評(píng)價(jià)體系應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)，致力于培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展。

本文雖運(yùn)用了量化分析法、歸納性的內(nèi)容分析法及知識(shí)圖譜法，對(duì)國內(nèi)STEM教育研究現(xiàn)狀進(jìn)行較為系統(tǒng)的分析與梳理，但僅以中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，且由于數(shù)據(jù)樣本在不斷更新，在一定程度上使得樣本不夠完整。之后的研究工作要對(duì)其他數(shù)據(jù)庫的文獻(xiàn)進(jìn)行比對(duì)分析，以優(yōu)化研究結(jié)果。

本文基于對(duì)已有研究的分析和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，展望該領(lǐng)域研究要注意的幾個(gè)方面：研究者和機(jī)構(gòu)間要加強(qiáng)溝通與交流，形成科研核心團(tuán)隊(duì)和科研中堅(jiān)力量;吸收有益經(jīng)驗(yàn)，保持對(duì)國際主流與前沿方向的警覺;對(duì)于該領(lǐng)域的探索要轉(zhuǎn)換研究視角，拓寬研究視野;相關(guān)研究要結(jié)合我國國情，不能盲目跟風(fēng)、機(jī)械照搬;要加強(qiáng)學(xué)科之間的整合優(yōu)化，應(yīng)用于STEM教育的實(shí)踐。期望以此促進(jìn)STEM教育領(lǐng)域的改革發(fā)展與創(chuàng)新，推動(dòng)STEM教育相關(guān)研究理論與實(shí)踐的健康發(fā)展?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]Chen C. CiteSpace II：Detecting and visualizing emerging trends and transient patterns in scientific literature[J].Journal of the American Society for Information Science and Technology，2006（3）：359-377.

[2]趙蓉英，王晴.近20年來國內(nèi)競爭情報(bào)研究的結(jié)構(gòu)特征與熱點(diǎn)透視：基于CNKI的文獻(xiàn)計(jì)量及可視化分析[J].情報(bào)科學(xué)，2016（3）：166-172.

[3]胡利勇.基于普賴斯定律的圖書情報(bào)領(lǐng)域高被引論文核心要素測評(píng)[J].圖書館研究，2016（4）：113-117.

[4]章小童.國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)問答社區(qū)研究現(xiàn)狀、熱點(diǎn)及趨勢分析：基于文獻(xiàn)計(jì)量與內(nèi)容歸納分析[J].情報(bào)科學(xué)，2020（1）：169-176.

[5]周蘭芳.英國教育人類學(xué)《民族志與教育》期刊2008-2014年關(guān)鍵詞分析[J].黑龍江高教研究，2016（8）：30-32.