基于內容分析視角的國內STEM教育研究概況綜述

石寅霞+喬愛玲

摘 要 近年來，STEM教育在我國掀起一股熱潮，許多專家學者和中小學開展了STEM教育的相關研究與實踐。為了了解目前國內STEM教育發展的基本概況，本研究對近年來發表于中國知網（CNKI）上有關STEM教育的期刊論文進行內容分析，從研究過程、研究內容、研究熱點三方面梳理并解析我國STEM教育的研究現狀，發現國內有關STEM教育的研究起步較晚，主要研究力量為高校研究者，中小學一線教師研究者較少，研究熱點集中于STEM教育在中小學的跨學科整合和具體學科應用研究，以及STEM教育與創客教育融合的研究等。

關鍵詞 STEM教育；內容分析；創客教育

中圖分類號：G640 文獻標識碼：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

隨著知識經濟時代的到來，科技創新成為推動一個國家發展的重要力量，創新人才培養成為各國教育改革的主要目標。STEM教育作為美國提高國家競爭力、解決創新人才培養問題推行的教育創新改革，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（Science）、技術（Technology）、工程（Engineer）以及數學（Mathematics）四門學科的教育，旨在培養學生知識運用、改造創新、項目設計與開發以及邏輯分析推理的綜合能力和多元思維，促進學生運用多門學科解決真實情景中的具體問題[1]，其對推動信息技術與教育融合創新，促進學生的全面發展有著重要的作用。此外，美國格雷特·亞克門（Georgette Yakman）教授及其團隊在STEM教育的基礎上提出STEAM教育，即將“藝術”（Arts）也加入STEM教育中，提倡以數學為基礎，從工程和藝術的角度來解讀科學和技術，從而培養和提高學生的創新能力，激發學生對STEM學習的興趣[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、中小學、企業及非營利機構紛紛在其日常教學和培訓中設計了相應的STEM課程，以加強學生和員工以上四種能力的綜合培養。在我國，隨著教育信息化改革的不斷推進，STEM教育逐漸在國內引起關注，北京、上海、江蘇等地的中小學紛紛在日常教學中進行STEM教育實踐，并將其作為推進教育創新改革的重要舉措之一。國內許多學者也加強了對STEM教育的定義、本質特征、實踐模式、課程設計以及其與創客教育的區別與聯系等內容的研究，取得一定的成果。為了了解目前國內STEM教育發展的基本概況，本研究對近年來發表于中國知網（CNKI）上有關STEM教育的期刊論文進行內容分析，梳理并解析當前我國STEM教育的研究內容和研究熱點，分析其未來的發展趨勢，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（CNKI）上進行文獻檢索，獲取2016年10月31日前發表的文獻共316篇；通過閱讀論文摘要或通讀論文內容，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、內容較短的評述性文章以及與STEM教育主題相差甚遠或無關的文章，最終確定84篇文章作為本研究的樣本來源；并通過內容分析法對有關期刊論文的基本情況（時間分布、期刊種類、作者機構等）、研究內容（基礎理論研究、現狀調查研究、實踐研究、技術支持、教師專業發展研究等）、研究熱點三方面進行研究，有助于通過文獻探尋STEM教育的發展態勢和未來趨勢。

3 研究結果與分析

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（CNKI）導出84篇樣本文獻EndNote格式的題錄信息，并將其導入文獻題錄信息統計分析軟件SATI中進行相關詞頻統計分析，最終將統計結果導入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。統計發現，樣本中的84篇文獻來自54家期刊，其中載文數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教育但無實質內容的文章，這說明目前我國有關STEM教育有價值的研究成果不斷，具體研究還處在初級階段，有待進一步發展。

具體從論文時間來看，到目前為止，國內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，這一階段的論文數量相對較少，共五篇，且內容基本上是國內學者對美國STEM教育的現狀、相關政策進行分析，獲得啟示，并沒有提及國內STEM教育的有關內容[3-5]。

第二階段則是2013—2016年，這段時期國內有關STEM教育的文獻數量大幅增長，共79篇。內容除了探究國外STEM教育的現狀外，有關STEM教育本土化的思考與研究逐漸增加。尤其是自2015年起，我國學者在探討STEM教育本質、特征的同時，開始結合我國具體國情開展STEM教學模式、策略以及課程設計的研究。其原因可能是隨著數字化時代的到來，如翻轉課堂、慕課、創客教育等新型教學方式在我國的興起，教育工作者希望通過開展跨學科創新教學的STEM教育研究與實踐，進一步推動教育改革，培養綜合性創新人才。從論文來源來看，教育技術專業核心期刊載文數量也是在2015年和2016年大幅增長，且載文數量排名靠前的核心期刊多為教育技術核心期刊，如《中國電化教育》《開放教育研究》《現代教育技術》等。這說明2015年是國內STEM教育發展的轉折點，預示著STEM教育在我國正式興起，而未來有關STEM教育的研究也勢必將成為教育界的研究熱點之一。

2）作者機構分析。對作者來源機構進行分析，可以了解STEM教育研究隊伍的人員構成情況，也從側面反映了各機構對STEM教育研究的關注程度[6]。本研究對樣本文獻的第一作者所屬機構進行統計，共有45家機構發文。其中發文數量最多的是各高等院校，共65篇，占總發文數量的77.38%；其次是各中小學，共10篇，占總發文數量的11.9%；最后是一些其他的研究機構和組織，如中央電化教育館、廣東省佛山市教育局等，共發文9篇，占總發文數量的10.72%。

對發文數量超過兩篇的機構進行統計，如表2所示。不難發現，目前我國STEM教育研究的主要力量是各高等院校，且以華東師范大學和北京師范大學為代表的各師范大學投入的研究相對較多，而中小學和職業院校的相關人員并沒有過多地投入STEM教育的深入研究，且樣本數據中中小學的研究者多為獨立發文，與高校共同研究發表的文章僅有一篇。這說明目前中小學教師在開展STEM教育實踐過程中并沒有對其基礎理論（包括STEM教育內涵、特征、教學模式、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教育在我國中小學推廣，影響其實施效果的一個潛在因素。因此，筆者認為今后中小學應加強與高校研究者的合作，開展有關STEM教育的深度研究，從而促進STEM教育在中小學的實踐。

STEM教育的研究熱點分析 論文的關鍵詞是對文章內容的高度概括，本研究通過對關鍵詞進行詞頻統計來研究目前國內STEM教育的研究熱點。通過SATI3.2軟件進行關鍵詞詞頻統計，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的關鍵詞如表3所示。

關鍵詞中除STEM教育出現頻次最高之外，出現頻次較高的還有美國STEM教育、STEM課程、創客教育、創新人才培養、科學教育、中小學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高等教育和中小學教育的創新改革中。同時，通過這些關鍵詞的詞頻高低來看，目前我國STEM教育的應用領域主要集中于中小學，研究的熱點包括STEM課程整合、學科融合研究以及與創客教育相關的研究等，這預示著國內STEM教育的研究正在從初步的理論探索向實踐探索不斷發展，且STEM教育與創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教育的研究內容按照上文提到的類目設計進行編碼，具體的編碼結果如表4所示。

從表4可以看出，目前國內學者有關STEM教育研究內容主要集中于對國外STEM教育現狀、政策的調查研究；其次是對包括STEM教育應用模式設計、課程體系構建、具體學科應用研究在內的實踐研究，以及對STEM內涵、特征以及作用等探析的基礎理論研究；有關STEM教育技術支持研究和STEM教師專業發展研究則很少。其中，基礎理論研究方面，對于STEM教育的定義以及其與創客教育的區別與聯系一直是研究熱點，但是目前國內學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教育在中小學教育教學中應用的宏觀層面研究，主要強調跨學科整合[8，11-12]，以及STEM教育在具體學科教學中創新應用的微觀層面研究[13-14]；技術支持方面的研究主要集中在3D打印技術、電子教材、增強現實技術、學習元平臺等在STEM教育中的應用研究[15-16]；STEM教師職業發展方面，國內的相關研究幾乎沒有，一些學者只是簡單探討了STEM教師應具備的素質，并沒有提出具體的、有可操作性的STEM教師培養體系和模式。

4 研究總結與反思

總的來說，國內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，中小學一線教師相對較少；研究內容最初主要集中于對國外STEM教育研究和實踐情況的調研與總結，逐步發展到目前對于STEM教育基本理論、跨學科實踐模式、相關技術支持以及與創客教育的融合創新等多方面研究，逐漸加強了STEM教育結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開展，而主要研究力量卻是高校研究者，中小學一線教師在具體實踐中缺乏理論指導，影響實踐效果。同時，缺乏系統的研究與思考，這會導致作為實踐主體的中小學一線教師無法將自己在實踐中獲得的經驗教訓總結升華而形成具有參考價值的指導性內容，也無法很好地解決實踐中遇到的問題。

準確定位STEM教育，加強國內STEM教育課程整合設計與教材開發 目前國內中小學開展的STEM教育大都將STEM教育作為獨立的課程，開設于課后一小時的活動課中，或與學校的創客教育相結合。這樣的定位在一定程度上加強了傳統教學中重理論輕實踐的弊端，通過各種實踐活動，培養學生的動手實踐能力和創新思維。但筆者認為，STEM教育的本質是注重培養學生綜合運用知識解決問題的多元思維和能力，因此除了設計具體的基于問題的、實踐性的STEM項目外，將STEM教育的理念和教學模式應用于具體的學科，尤其是非STEM學科，有利于從根本上實現教學改革和創新教育。同時，目前許多中小學使用的STEM教材大多是直接從國外翻譯而來，會出現與我國基礎教育具體情況不符的情況。因此，除了在理論上探討STEM教育的跨學科整合模式之外，開發相應的STEM教材，進行結合具體情況的、具有操作性的教學設計，是開展STEM教育實踐的前提。

加強STEM教師職業能力和素質培養，提高STEM教育質量 STEM教育作為一種創新教育方式，除了強調以學習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教師必須加強學科知識的熟練掌握與應用。傳統的分科教學要求教師只需熟練掌握自己所教的那門課程，而STEM教育提倡跨學科，這就需要中小學一線教師改變原有的單科教學，通過自主學習或在學校組織下的集體培訓等方式，加強對其他學科知識的學習，以更好地開展STEM教學，

其次，加強教師對STEM教育理念的理解和具體教學設計能力。在STEM教育實踐中，教師同樣需要進行學習內容分析、學習者分析、教學策略選擇、教學媒體和技術選擇、教學內容設計和評價設計等。如在開展基于問題的教學中，教師需要事先進行問題的設計，要考慮問題的難易程度和可操作性，以及是否實現了培養學生綜合運用知識和跨學科思維的目標等，也要做好課程節奏的設計與把控，課程資源的設計與制作以及課程評價體系的構建等。教師作為教學系統中重要的組成部分，對于教學起著至關重要的作用，因此在今后的研究中加強STEM教師的素質培養是非常有必要的。

加強對于STEM教育教學效果的評價反思 教學評價作為日常教學中至關重要的一環，能夠幫助教師對教學效果和學生的學習效果進行全面掌握，幫助教師對教學實踐進行反思與調節，提高教學質量。因此，在今后STEM教育的實踐研究中，除了教學模式的研究外，STEM教育評價研究也應該作為重要的研究內容之一，幫助STEM教育實踐者以評價促教學，在中小學中更好地推廣STEM教育。

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