中學生STEM學習態度研究*
——基于江蘇省六所STEM試點中學的調查

陳 凱，陳 淋，陳 悅

(1.南京曉莊學院 環境科學學院，江蘇 南京 211171；2.上海師范大學 數理學院，上海 200234；3.澳門大學 教育學院，澳門 999078)

一、問題的提出

(一)研究背景

STEM教育旨在打破學科領域邊界，促使學生能夠融合多種學科知識，提高探究能力和解決實際問題的能力，最初是美國為提升國家競爭力和勞動力創新能力而提出的一項國家教育戰略[1]，近年來已逐漸受到各國教育界的重視。我國對STEM 教育關注主要集中在經濟發達地區的北京、上海、江蘇、浙江、廣東以及港澳臺等地的中小學，在日常教學中融合或在課外社團中開展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。政府部門也通過各種政策支持和鼓勵，2015年教育部發布《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化作的指導意見(征求意見稿)》明確提出要“探索STEAM教育、創客教育等新教育模式”。2016年《教育信息化“十三五”規劃》提出“有條件的地區要積極探索信息技術在‘眾創空間'、跨學科學習(STEAM教育)、創客教育等新的教育模式中的應用，著力提升學生的信息素養、創客意識和創新能力，養成數字化學習習慣，促進學生全面發展，發揮信息化面向未來培養高素質人才的支撐引領作用”。

自從STEM進入我國教育研究的視野，探索STEM課程與教學的論文數量迅速增長。常詠梅等對國內近年STEM教育熱點進行文獻研究和社會網絡分析，并借助聚類分析出我國STEM教育研究主要集中在發展背景研究、課程整合理念研究、STEM教育與創客教育的關系研究、教師教育研究、教學實踐研究等五個方面，綜述性、思辨類文獻居多[2]；而中小學一線教師更關注滲透STEM理念的教學設計與實踐經驗的總結。詹青龍等基于ERIC數據庫的相關文獻高頻關鍵詞的分析，發現外國學者更關注STEM教育理論、STEM教育研究方法運用、STEM教育相關的學校變革、STEM課程連貫性、STEM教育代表性不足的群體等[3]。

STEM教育作為一種西方文化的東渡，雖然在我國目前愈加受到重視，但畢竟是舶來品，缺乏實證支撐的經驗性認識無法促進東方文化背景下STEM教學中所遇到的各種問題與國際的對話[4]。我國STEM教育實證研究上已經收獲了一些成果，主要發表在教育技術類期刊，包括學習研究，例如基于設計的跨學科STEM教學對小學生跨學科學習態度的影響[5]、項目式STEM教學中學生參與度測量[6]等；更多是教師研究，例如STEM教師教學反思日志分析[7]、STEM網絡教育平臺教師行為意向影響因素分析[8]等；也包括用內容分析法對國外科學教材的研究[9]。

(二)研究意義

雖然小學階段已經開始STEM啟蒙，但是中學生對STEM學習更具備自主意識，而且由于中高考銜接涉及未來職業發展方向的選擇，所以研究中學生STEM學習態度具有以下意義：一是STEM教育需要通過創設任務情境、以項目式學習途徑激發學生批判性思維，引導學生將跨學科知識應用到實際問題解決，STEM課程開發與教學設計需要依據中學生心理、認知和已有知識水平的發展，結合相關科目的學習進階來制定的。了解學生對于STEM學習的態度，是重要的學情分析途徑，是深入開展課程開發和教學設計的基礎；二是我國STEM項目已經在試點學校開展了一段時間，尚屬改革初期，已有學校在STEM主題競賽里收獲了不錯的成績。針對開設STEM項目學校的相關學生進行態度調研，可以從另一個層面了解STEM課程實施收獲；三是現代產業發展中對勞動力的需求有超過75%的職業崗位與STEM職業相關，全球視野下人類目前面臨的諸多挑戰需要熟練掌握STEM技能、甚至具備STEM高素養的專業人士來應對。在中學教育中滲透STEM職業生涯規劃，引導他們投身STEM職業，顯得特別重要。增強學習STEM的自我效能感和學習期待認知，了解學生目前對于STEM的學習態度，能為我國中小學生涯教育提供參考。

(三)研究問題

我們關注以下研究問題：(1)中學生對STEM學習態度與未來職業興趣呈現怎樣的態勢？(2)初高中不同學習階段對STEM學習態度上有何差異？(3)不同性別的中學生的STEM學習態度是否有差異？

二、已有文獻評述

(一)概念界定

1.STEM

對STEM的界定存在多元化意見：2017年修訂的《義務教育小學科學課程標準》，將STEM定義為一種以項目學習和問題解決為導向，將科學、技術、工程、數學多學科有機地融為一體的課程組織方式[10]；中國教育科學研究院發布的《中國STEM教育白皮書》則強調STEM教育跨學科、跨學段的連貫課程群以及全社會共同參與的教育創新實踐[11]。其實，美國的政府文件并沒有把STEM局限于某一種特殊的教育方式，更多泛指理工科本身，由于時代所賦予的新意義，應包括理工農醫等學科領域，倡導以項目學習、問題解決為導向的課堂體驗；從內容上看，四個方面是環環相扣的，科學是根基，技術和工程分別是科學和技術的運用，數學作為工具融合在科學、技術和工程之中。

2.學習態度

態度是人對客觀事物產生疑問、進行評價、產生需求以及采取相應行動的過程中產生的心理傾向和言行表現，是人對客觀事物的需求關系的反映[12]。教學過程中積極的學習態度有利于學生取得優異的成績，理想的學習成果也能反作用于學習態度、調動學習積極性。

在形式上，STEM本身就是知識、方法、技能、能力、態度等多元素的綜合。楊亞平等指出STEM教育并不是具體的學科或課程，而是一種態度、思維、素養[13]，科技創新的動力需要態度和情感的引導。本文中學生對學科的態度主要由自我效能感和期望價值兩部分信念組成[14]。自我效能感是對于特定領域內個人能力或應付對個人生活有影響事件的信念，研究表明，如果在數學[15]或科學學習[16]的自我效能很高的學生更有可能在STEM領域接受高等教育。期望價值理論認為，個體完成各種任務的動機是由他對這一任務成功可能性的期待及對這一任務所賦予的價值決定的，個體自認為達到目標的可能性越大，從這一目標中獲取的激勵值就越大，個體完成這一任務的動機也越強。研究表明期望與價值同樣能夠預測職業選擇，在調查職業理想和職業道路堅持時，期望價值理論與自我效能理論能有效互補[17]。已有研究發現擁有高期望值信念與學生在難度較高的數學和科學課程中的堅持密切相關[18][19]。基于以上研究，本文的“態度”術語綜合了自我效能和期望價值信念。

(二)STEM的學習態度研究綜述

STEM教育和學生的興趣、自信的關系實證研究主要見于國際期刊，國內文獻極少。

社會認知職業理論[20]將職業發展歸結于興趣發展、選擇與決定、表現與堅持的三個方面因素的綜合。其中職業興趣處于中心位置，興趣發展是職業發展的核心環節[21]，學生對STEM職業的興趣可能影響未來參與的工作[22]。研究發現大學生從事STEM專業的意圖直接受到自己12年級階段的數學學習成就、接觸數學和科學課程的機會、數學自我效能感等因素的影響[23]。在美國的一項STEM職業興趣的研究采用了回溯性分析，關注了在大學校園里完成高中最后兩年課程的342名高中學生，研究數據表明，影響學生對STEM感興趣的因素包括學生自己的自我激勵；父母或家庭成員的支持；學校提供的科學和數學課程，以及接觸高素質、激勵性的教師[24]。

基礎教育階段學生的STEM職業興趣也引起了學者的關注。其中澳大利亞的課程設置和高中生的職業興趣對學生選擇大學STEM專業的影響最大[25]。Sadler等研究發現學生的職業興趣變化主要發生在高中階段：高中入學時的興趣能有效預測在高中畢業時STEM職業取向，在高中階段女生STEM職業興趣保留率較低，而對STEM職業感興趣的男生的比例則保持穩定，此外入學時物理相關職業感興趣的人對STEM職業興趣保留率最高[26]。Maltese和Tai發現，相信科學會對自己的未來有用、對科學事業感興趣的八年級學生未來更有可能獲得STEM相關的學位[27]。

除了關注不同學段的生涯教育，STEM教育也關注性別的影響。社會民眾常常困擾于一些事實——男性比女性更多地適應STEM領域；一些重要STEM領域缺少女性工作者的突出表現；而且女孩對STEM學科領域的興趣、自信以等積極態度從學習早期開始，隨年齡增加而下降。在未來STEM勞動力短缺的形勢下，鼓勵年輕女性進入STEM工作和研究領域非常重要。實驗研究發現女性榜樣在提升女性對自身成功潛力的信心方面并不比男性榜樣更有效；而對于STEM領域楷模的刻板印象，可能干擾了女性的成功信念[28]。此外，參與課外STEM項目的經歷和數學教師影響她們“數學興趣和信心”，而她們對科學的興趣和信心的唯一重要預測因素是科學教師的影響力[29]。Bronfenbrenner生態學模型常用來預測中學生對數學和科學的信心和興趣，研究發現，自我效能感是女生學習數學和科學信心的重要預測指標；數學及科學教師影響、和同伴影響是數學和科學興趣和信心的重要預測因素[30]。

愛荷華州立大學學者強調利用創造力和設計吸引女孩進入STEM學術和職業領域的必要性。倡導采用許多課程之外的非正式學習活動，為女孩提供體驗式學習，長相問題解決、創造和設計技能，以及提供正式課程不易接觸到的學術領域主題調查機會。研究發現女孩對于問題解決的興趣是對STEM所有學科領域感興趣的積極預測因素；但是對創造力和設計的興趣只對于計算機技術和工程領域感興趣的積極預測因子，卻是對科學領域興趣的負面預測因子[31]。

舊金山大學學者采用混合方法研究天主教學校的獨特背景下女生在STEM領域的學習態度和信心，發現授課教師自身的興趣與投入熱情讓STEM課程對女孩更有意義；天主教學校環境的文化支持STEM學習成就，并幫助女孩更好地融入學校環境，有利于核心素養的構建，特別是合作意識和領導能力[32]。為了解釋性別平等悖論(那些性別更平等的國家例如芬蘭、挪威和瑞典等國家，中學與高等教育中竟然存在最大的STEM男女差距)，研究者利用2015年PISA測驗數據、STEM領域的大學畢業生的分布數據、全球性別差距指標、生活滿意度等數據，對科學表現、學科優勢、對科學學科的態度等層面探究性別差異。最終發現在大多數國家中，男生對于科學的自我效能感更強，在性別平等水平更高的國家更是如此；科學興趣和愉悅度兩個維度也獲得類似的結論[33]。

雖然國際上對于STEM學習態度、興趣的研究已經有不少成果，但是我國教育具有獨特的傳統文化背景，而且我國科學教育課程體系與西方國家相差較大，技術課程以及系統的STEM項目教學起步晚，目前本土化的實證研究還不多。

三、研究工具

本研究針對中學生STEM學習態度的研究主要采用調查法，問卷分三部分：

問卷開頭是對參與者基本信息的調查，包括學校、年級、性別、年齡等，這些信息有助于我們探討這些變量對STEM學習態度的影響。

問卷主體借鑒了文獻中美國中學生對STEM的學習態度測量工具。該工具從數學、科學、工程技術和21世紀技能四個方面著手，分別測量學生對這四層面的態度，需要參與者根據自己的實際情況選擇最準確可靠的選項，選項包括“完全不同意、不同意、不確定、同意和非常同意”或“完全不感興趣、不感興趣、不確定、感興趣和非常感興趣”，以李克特五級量表的形式呈現，其中有三題采用了反向題。該工具通過大樣本測試，保證調查可靠性、有效性和公平性。測量工具開發時的探索性因素分析和驗證性因素分析的結果表明，使用該工具來衡量學生對STEM的學習態度結構效度高[34]。此外，在修改量表過程中增加了對未來可能工作去向的調查，文獻總結出12個STEM職業取向，每個職業取向對應著相關的STEM職業。例如，將臨床實驗室技術人員、醫學科學家、生物醫學工程師、流行病學家和藥理學家這些職業合并為一般的“醫學科學”職業途徑[35]。

工程和技術有一定區別：工程是技術與發明的集成與實施，因此技術與發明對現實世界的作用和影響就必須通過具體的工程來實現，離開了工程建造，技術與發明的作用就只能是潛在的和抽象的。技術工作者需要將科學研究所發現或傳統經驗所證明的規律轉化為各種生產工藝、作業方法、設備裝置等，解決如何實現的問題，主要為生產某種滿足人類需要的產品而服務[36]。工程師的工作需要體現以下特征：有創意；運用科學、數學和技術；與人合作；設計我們身邊的各種事物；解決實際困難[37]。但工程技術往往有著千絲萬縷的聯系，所以在調查中置于一個分量表。

需要說明的是，研究工具中調查的“21世紀技能”是美國聯邦教育部確定的《21世紀技能框架》[38]，其中提出了美國教育應培養的核心素養和技能，主要包括“學習與創新技能”“信息、媒介與技術素養”“生活與職業素養”三個方面。雖然我國的“中國學生發展核心素養”與“21世紀核心素養5C模型”與美國“21世紀技能”內容表述有差異，但教育的最終目標殊途同歸，都看重學生的學習任務從單一學科知識的學習走向了跨學科、綜合性和整體性的深度學習，與STEM的特點不謀而合，所以在調查中對原量表的這個維度沒有修改。

四、研究對象

本研究中，筆者試圖了解中學生對STEM的學習態度和未來的職業興趣。雖然近年來STEM已經被很多學校和家庭熟知，但在我國畢竟沒有全民推廣，也沒有進入正式課程，所以選擇調查對象時主要關注了江蘇省首批STEM項目試點的部分學校，保證被調查者都接受過系統的STEM項目教育。研究對象主要是來自南京、無錫、揚州和淮安四個城市六所中學的中學生，分別代表蘇中、蘇南、蘇北三個區域，其中包括三所初中和三所高中。被調查的對象都已經學過數學、科學(包括中學階段的物理或化學或生物等學科)，并在以科技人才培養、STEM發展為特色的學校里參加過STEM社團或培訓。調查開始，所有接受調查的學生們被告知研究目的和問卷調查的目的。如表1所示，為參與調查的學校信息。調查過程中發放紙質問卷500份，回收有效問卷483份，回收率96.6%。

表1統計的是參與者年級情況分布，表2統計的是參與者性別情況頻數分布。

表1 參與者年級情況頻數分布

表2 參與者性別情況頻數統計

由上表可見，參與對象初中生較少，高中生較多，主要是因為江蘇省目前開設正式STEM項目培訓的學校還并不多，仍然以有一定信息技術基礎和通用技術基礎的高中生為主。此外，男生比例更大，也說明男生更傾向于進入STEM社團。

五、研究結果

(一)信效度檢驗

研究工具在文獻中已經過因子分析和項目分析，本研究借鑒過程中只作了翻譯和語言上的完善，并增加了部分基本資料調查。本研究的效度檢驗依據相關分析法，即通過計算各個分量表與總量表間的皮爾遜相關系數來評估量表結構效度的效果。根據測量標準，如果各分量表得分與總量表得分顯著相關，且各分量表得分之間的相關系數低于其分別與總量表之間的相關系數，則代表該量表的結構效度較好。

由下頁表3所示，所有分量表間均呈顯著正相關(p＜0.001)，“對21世紀技能的學習態度”與其他分量表之間、“對數學的學習態度”和“對工程技術的學習態度”之間的相關系數都介于0.2-0.4之間，為弱相關；“對科學的學習態度”與“對數學的學習態度”“對工程技術的學習態度”之間的相關系數都介于0.4-0.6之間，均為中等相關；各分量表與總量表之間的相關在0.6-0.8之間，為強相關，且皆達顯著(p＜0.001)；各分量表間的相關系數均低于其與總量表的相關系數，表明各分量表與總量表間聯系緊密，內部效度良好。

筆者對收集的數據做了同質信度分析，四個維度分量表的克朗巴哈α系數均超過0.800，且總量表的α系數為0.901，說明該量表內部一致性良好。

表3 分量表與總量表間的皮爾遜相關分析(N=483)

(二)描述性統計與分析

根據表4呈現出來的每個分量表的標準差，可以得出收集的數據相對穩定，并且每個分量表的每題平均得分和總量表的每題平均得分都大于3，說明參與者的態度趨向于正向積極(這里的正向是指分數為4和5的態度)，說明研究對象對STEM比較接受和肯定。

表4 分量表與總量表的描述性統計

1.參與者對數學的態度分析

為了避免學生答題的隨意性，數學學習態度分量表中設置了Q1、Q3和Q5三個反向題，所以選項排序與其他有所不同，在處理數據中已經進行了轉換。表5呈現的是初高中學生和男女生對數學持正向態度占各人數的比例，其中正向態度指的是分值為4和5的態度，表6、表7、表8和表9均同理，其中的數據均采用百分數表示，括號內呈現出該類別人數占據的比例。

表5 初高中學生和男女生對數學持正向態度占各人數的百分比

無論初中還是高中調查對象，Q1(數學是我最差的一門學科)、Q5(我能很好地掌握大多數科目，但我應付不了數學學習)的比例都超過了70%，一方面說明調查對象感覺自己數學基礎較好，另一方面也說明了參加STEM項目的同學往往在數學科自我感覺好。雖然Q3的意思(數學對我來說非常難)與Q1、Q5相近，但在高中生里Q3持正向態度的比例已經降低至70%以下，顯示出高中課程難度的加深，的確讓不少調查對象感覺到了困難，尤其是解題和應試上沒有把握獲取高分。

Q2(我會考慮日后選擇與數學相關的職業)的比例極低，參與調查的學生大部分不會選擇一個與數學相關的職業，初中生和高中生比例相近，而女生的比例比男生更小，這與表8統計的未來工作可能去向為數學的比例較小這一事實相符合，其實在中學生心目中，數學只是一門工具學科，對數學相關職業了解太少。

從描述性數據上看，男生對數學比女生更有自信，這與男女生的興趣差異有關；初中生比高中生在數學上更有自信——可能和初高中數學學習難度有關，但高中生能更好地認識到自己是否能掌握數學，這是學生不同年齡段自我認知力水平存在差異的結果。

2.參與者對科學的態度分析

表6呈現的是初高中學生和男女生對科學持正向態度占各人數的比例，可以看到，Q11(我希望離開學校后依然能運用科學)、Q12(學習科學將有助于我以后工作謀生)的正向態度比例普遍高，說明參與者們都充分認識到科學對生活的重要性——需要科學來幫助工作中的問題解決，并表達出對運用科學知識的期待。

表6 初高中學生和男女生對科學持正向態度占各人數的百分比

Q10(我會考慮從事一份有關科學的職業)、Q14(我知道我很擅長科學)和Q17(我能完成要求高的科學任務)的比例普遍不高，說明中學生自認為科學學習還沒有能達到“擅長”的程度，自然不能完成難題，而且大家對基礎學科的職業興趣不高。Q9關注學生學習科學的自信，Q16運用反向題探測學習者對科學學習的信心，發現初中生在學習科學時會比高中生表現得更自信，男生比女生在學習科學上更有信心。Q13、Q15都涉及學生對未來科學相關工作的預想，正向態度比例處于中等水平。

3.參與者對工程技術的態度分析

由表7數據可知，無論初中生還是高中生，在Q23(我很好奇電子產品是如何工作的)、Q24(我愿意在將來的工作中運用想象力和創造力做出新的東西)的比例普遍高，說明中學生對電子產品充滿興趣，并都愿意在將來的工作中運用想象力和創造力作出新東西，這與現代社會電子產品等科技快速發展并滲透生活每一處有關，技術在各領域中的應用能激發學生的好奇心和無限的想象。初中生相比于高中生更加喜歡依照自己的想象創造新產品，更喜歡動手操作、組裝等。

表7 初高中生和男女生對工程技術持正向態度占各人數的百分比

在Q18(我喜歡依照自己想象創造新產品)、Q19(如果我學習工程，那么我可以改善人們每天都在使用的東西)兩個問題回答過程中初中生正向態度比例較大，高中生的比例則降低到70%以下，反映初中生更容易保持動手創造的愿望和興趣。

Q21(我對機器機械有關的工作感興趣)、Q26(我相信我未來可以從事一份與工程有關的工作并獲得成功)的比例普遍不高，表明只有部分初高中生對機器機械有關的工作感興趣，女生的占比更更少，絕大部分參與者都不相信未來可以從事一份與工程技術有關的工作并獲得成功，自我效能感較低。

其余的比例普遍中等，差異不明顯，在一定程度上說明中學生對工程技術重要性的認識不足，還需在正式課程繼續滲透，同樣需要非正式教育的支持。

4.參與者對21世紀技能的態度分析

從年級分布來看，Q28、Q30、Q31、Q32、Q34、Q36、Q37問題上，不論初高中學生都能表現出正向積極的態度(如表8所示)。

表8 初高中生和男女生對21世紀技能持正向態度占各人數的百分比

針對Q29(不管在學校還是在家里我都可以把事情做得很好)問題，高中生正向態度比例明顯偏少，初中生正向態度比例也不到60%，在一定程度上說明我國中學生普遍忙于學業和學校活動，對家庭活動參與度不高可能是造成對自己解決家庭事務能力自信心不足的原因，還需要進一步探究。

在大部分問題中，初中生的正向態度比例要高于高中生，但是在對于21世紀技能的部分自我效能表現上，高中生和初中生相差不大，甚至要略微更高，例如Q30(我會尊重同齡人與我之間的不一樣)、Q34(我會設定自己的學習目標)、Q36(當我有很多作業時，我會選擇哪些需要先做、哪些可以延后)。

從性別分布來看，對于之前三個量表的大部分問題，男生的正向態度比例要高于女生，但是在這部分的調查中，女生卻呈現出比男生更為積極的態度，只有在Q33(當事情不按計劃進行時，我可以隨機應變)、Q35(我可以在做自己的事情時合理地支配時間)兩題時，隨機應變和自由分配自己的時間上，男生比女生更有自信。Q28、Q30、Q31、Q32等問題的態度表現出女生在人際交往和設定學習目標上更為積極和自信。

(三)中學生對STEM職業可能取向的態度分析

由上頁表6可以得出，大多數參與調查的中學生都同意科學對生活的重要性，但對于未來科學方向的職業選擇呈正向態度的比例卻不高；與之相匹配的是表9的數據，雖然調查對象是參與STEM項目的學生，但表達出對未來從事科學領域職業的正向態度比例普遍低。

表9 初高中生和男女生對未來可能的去向持正向態度占各人數的百分比

從年級上看，只有初中生對物理、數學和生命科學領域的工作正向態度比例超過了50%(由于部分初中生還沒有學習化學，所以對化學學科的數據不具備可比性)，高中生青睞的STEM相關專業主要涉及計算機科學、工程和物理學；從性別上看，中學階段的男生對大部分STEM職業正向態度比例要高于女生，只有在醫學相關的職業取向上比例要低。

文獻曾闡明的國外職業規劃中男生對工程技術領域的職業的興趣尤其大，而女性則更多在高中時期傾向于從事健康和醫學方面的職業[39]。在我們對國內學生的研究中，仍然有類似的結果。此外王晶瑩教授曾經從PISA2015科學素質測評的結果中分析，我國大陸測試地區除了科學學業成就高于OECD平均水平之外，科學認識論和STEM職業期望均表現不佳[40]，我們的研究從另一個層面也證實了這一點。

(四)初高中生對STEM學習態度的差異

初中生和高中生在STEM學習態度上有無顯著性差異呢？我們對數據采用獨立樣本t檢驗分析，獲得如表10所示結果。

表10 探究年級對STEM態度影響的獨立樣本t檢驗結果

續表10

根據p值均接受備擇假設，根據t值比較，無論是STEM學習態度的各個維度還是整個表現，初中生比高中生更加積極。這種現象也可以用來解釋STEM管道理論，該理論基于美國國家教育統計中心提供數據的實證研究，把學生比作流過一個越來越窄“管道”的水，“管道”中的連接點就如同通向STEM職業生涯所經歷的重要事件，例如中考和高考、工作應聘等，用越來越狹窄的“管道”形容學生從最初的STEM學習，到最終取得STEM相關學位以及從事STEM相關職業的過程。美國“國家縱向教育研究”的數據表明，在管道的每一個連接點幾乎都會出現人才流失問題，只有極少數學生最終選擇STEM專業，許多學生對STEM專業失去興趣而中途退學或換專業[41]。我們的研究在一定程度上呈現出學生特征，也驗證了管道理論。之所以會出現這種STEM管道現象，主要原因是學生自身對STEM專業的態度轉變，但是對于其他重要人物或關鍵事件直接或間接影響學生對待STEM的學習態度、選擇STEM專業或職業，具體的作用機制還需通過質性研究進一步證實。

由于我們選取的對象一半都是高三學生，雖然心智更加成熟，經歷更加豐富，對未來的職業走向也具有初步想法，但是也面臨高考復習的學業負擔繁重，可能會影響他們對STEM領域的正向態度。相比之下，初中生的學業負擔較輕，他們有時間和精力去思考和挖掘自己感興趣的事物，并且初中生處于思想比較活躍的階段，他們正處于獨立性和依賴性并存期，自我評價能力提高，尤其是低年級初中生保持小學階段天馬行空的想象，所以態度會更積極。

(五)中學生STEM學習態度的性別差異

男生和女生對STEM學習態度有無顯著性差異呢？對調查結果采用獨立樣本t檢驗進行數據分析，獲得如表11所示。

表11 性別對STEM態度影響的獨立樣本t檢驗

續表11

數據表明，對于數學、科學、工程技術學科的學習態度上，男女生之間差異顯著，且男生更為積極，而且在STEM學習態度整體表現出，男生也優于女生。但是參與者中不同性別的學生對21世紀技能的學習態度無顯著性。

雖然在校期間女生的理科課程成績往往超過男生，但從事STEM相關職業的女性比例卻低于男性。一個可能的解釋是男生的學習能力變化率比女生的大。但近期的一項研究指出，男生和女生在STEM專業的平均成績和變化率的差異比非STEM專業的要小，男生間的成績變化率較大不足以解釋STEM專業中男生居多的現象[42]。那么除了成績，性別之間的STEM學習態度差異是否可以作為STEM職業選擇的關鍵因素呢？需要支持深入研究的更多參考證據。

(六)探討最喜歡任課教師對STEM態度是否有影響

由于國外文獻中多次提及教師對STEM學習態度的影響，那么中學生最喜歡的教師是否屬于STEM學科教師，對學生STEM學習態度能否產生影響呢？結果如表12所示。

表12 探究最喜歡的教師任教學科對STEM態度影響的獨立樣本t檢驗

分析結果發現除了對待21世紀技能的態度，其他分量表p值都＜0.05，由此可以認為參與者最喜歡不同的任課教師對數學、科學、工程技術和STEM整體學習態度有影響。總體上看，喜歡與STEM相關學科教師的學生對STEM學習態度的分值更高，表現出STEM相關學科的教師對學生的學習態度發揮著積極作用。

六、研究結論與啟示

(一)研究結論

1.研究對象對STEM學習態度整體趨向積極。參與者對STEM的學習態度總體趨向于正向，呈現積極態勢。雖然數學是中學階段最受重視的理科課程，學校、家庭和學生自己對數學的重視程度也很高，但對數學的態度得分最低，學生尤其表現出不愿意選擇數學相關職業。參與者普遍認識到科學對生活的意義并期待運用科學知識，但是對于從事科學相關職業以及完成科學任務的自我效能感不足。對工程技術的態度表現中，參與者對技術的運作表示好奇心，并表達開發創新的積極愿望，但是對于工程、機器有關的工作正向態度比例較少。對于21世紀技能的學習態度整體表現積極，但是對于家庭活動并未表現出積極態度。

2.研究對象對從事STEM領域職業的正向態度比例不高。初中生職業正向態度比例排名前三位的是物理、數學和生命科學領域，高中生職業正向態度比例排名前三位的是計算機科學、工程和物理學；從性別上看，中學階段的男生對大部分STEM職業正向態度比例要高于女生，在醫學相關的職業取向上，高中女生的正向態度比例超過了50%。

3.初中生的STEM學習態度比高中生更積極。這既有環境的影響又有年紀漸長生活閱歷更加豐富所帶來的改變，也可能跟學習任務的難易程度以及學業負擔有關。從初中到高中階段學習STEM的態度轉變可能有利于解釋管道理論。

4.男生STEM學習態度比女生更為積極。除了對于在21世紀技能的學習態度層面，男女生之間沒有顯著性差異，其他各維度層面，男生比女生表現得更積極。

5.對STEM教師的喜愛影響STEM學習態度。STEM教師對學生的學習態度也會有積極的影響。對STEM相關學科教師的喜愛、崇拜會影響學生在STEM學習中的自我效能感和期望價值。

(二)研究啟示及建議

1.中學教學應關注職業生涯教育

發達國家中學理科教材普遍重視職業生涯教育，在學科教材中融合于學科相關的職業介紹、在學科教學中注重理工科相關的職業意識、職業理想、職業興趣、職業素質與職業選擇等多方面的教育，相比較而言，我國無論是教材建設、還是課程資源，或是一線教學實踐，都漠視了這一方面的內容。中學生對STEM職業認識不足，了解渠道單薄，缺乏體現學科特色的職業思考，而且在越來越繁重的課程任務重更容易忽視這一環節。

雖然我國數學、科學、技術類教材沒有如發達國家專門開設學科職業的欄目，但是學科教師有必要借鑒國外教材已有的職業教育特色，發揮來自學生家庭的職業角色示范作用，挖掘來自媒體中報道的各種社會職業發展案例資源；學科教師有必要在各自承擔的單科課程中，以知識和技能為載體向學生宣傳其中的行業精神、職業特色，潛移默化地促進中學生對社會職業的了解和認同感——高中階段尤其需要這樣的生涯教育。

2.重新審視中學理科的考試改革，給予必要的干預

柯政指出，高考不科學的計分制度導致報考科學學科的學生遭受不公平，更見尖銳地指出當前中國發展任務還非常繁重比以往任何時候都更需要科學技術，但尚未具備通過科技人才引進來彌補科技人才儲備不足的條件[43]。所以在中國文化的大環境下，通過中高考制度強化STEM課程仍然是非常有必要的舉措。

針對近年來的高考制度影響，教育主管部門和一線教師有必要對學生在高考中選考理科方向給予主動干預，以外在力量促進學生STEM態度向正向積極發展。首先需要對學生的價值觀念進行干預，在日常教學活動中和高考填志愿時，提供STEM相關學科和專業的簡介，介紹STEM專業的前景和相關職業的薪酬；大力宣傳知名理工科高校或專業的招生政策，支持學生報考。由于中學生對STEM學科及相關職業的認識往往不完全、不充分，如果家校都在提供職業信息中缺位，學生自己往往不能衡量出學科的未來收益，也不能對自身適應STEM的能力做出合理判斷，所以有必要為中學生提供職業測試和培訓。此外，還需要發揮中學生間的“同伴效應”，發揮理工科成績突出的同學的示范效應，發揮家庭STEM特長家長發展軌跡的影響，促進學生選考STEM類學科的積極性提升[44]。

3.提升STEM及相關學科課程教師的核心素養

STEM相關學科教師對學生STEM學習態度有很大的促進作用，促進學生STEM學習態度更為正向積極，非常需要教師自身STEM素養的構建，提升學科水平，拓展科技視野。但是我們不得不面對以下事實：課程設計受限于目前分科設計的統一安排，一線的教學實踐受限于地方經濟、管理理念和教師學科視野的差異，STEM課程實施效果難免參差不齊；國家規定的必修內容并未單獨設置STEM課程，STEM教育在我國很大程度上還停留在狹義的工程技術教育，主要依賴于通用技術和信息技術教師，卻缺少數理化生學科教師的通力合作，缺少STEM理念在各門學科課程中的滲透；大部分中學理科教師自身都缺少跨學科的項目研究經歷和工程技術學習經歷。

美國曾推行的K-12階段STEM教師專業發展計劃值得我們學習，該項目將基于地域的STEM課程作為重點內容，為STEM教育工作者提供深入的整合性短期課程，激發教師對包括健康、農業、食品、礦業、林業、能源等諸多STEM領域產生興趣，為教師提供實地考察當地STEM特色行業、接觸STEM相關業務的機會，這樣的培訓能促進STEM教師有意識地充分挖掘當地可用資源，綜合利用這些資源開展STEM課程，其相關知識、能力也得到大幅提升[45]。

結合中國本土特色，實現中學STEM課程的整合和優質化，還需要相關學科教師的合作研究與開發，不能只依靠單兵作戰。此外，國家近年來鼓勵中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育，本身也源自于社會對該專業人才的大量需求，但相應師資還需要更加專業化的人才加盟；基礎教育階段學科課程的教學和評價也頻頻應用大數據技術，對學科教師自身的技術應用提出更高要求。所以教師自身的STEM素養提升，也是對學生STEM學習態度潛移默化影響的重要途徑。

4.改善STEM相關學科課堂教學

改善STEM學習態度需要教師積極改善學科教學，擯棄“數學就是做題”“物理是最難的一門理科”“化學是理科中的文科”“生物就是需要背”“科學探究就是讓學生動手做實驗”“計算機運用就是打字、做PPT”等錯誤的觀念；改善STEM學習態度的教學有必要增進學生對數學應用范圍和職業的認識，消除學生對科學家、技術員、工程師的刻板印象，重新塑造這些行業在學生心目中的形象，教師還可以引導學生以批判的眼光去審視大眾媒體對STEM工作者形象的描述——所有這些其實都首先向教師提出了高要求，STEM相關學科教師自身先要去通過閱讀、實踐、溝通交流，以全面了解、深度理解STEM職業的社會責任和發揮作用。整合性STEM的教學與單科教學還是有很大差異，需要豐富學生的實踐體驗，中學階段對研究性學習項目的落實，有利于高中生可提前參與高校本科生的研究課題，提前接觸從事STEM行業的成功人士。

5.提供促進女生STEM教育的干預措施

在本研究中，參與STEM項目的女生只有男生的一半，且在STEM學習態度中呈現正向積極的比例也遠少于男生，當越來越多的女生逐漸對STEM課程失去興趣，對于數學、科學、工程技術等課程的態度愈加消極，也讓教育工作者更有必要和有責任去改變這一學科的性別比例失衡現象。雖然對于來自社會大環境的歧視和誤解，教育工作者可能一時之間無力改變，但是在課程實施和學校教學活動中，學校和教師應對男女同學一視同仁，構建教師、學習內容、教學材料和硬件設備、評價方法和工具等多元化的整體學習環境，大力支持女生積極從事STEM學習。例如對女生在數理學科的進步要注意表揚，增強其信心和自尊心；又如用優秀理科女教師的和從事STEM職業的卓越女校友事跡作為示范。

此外，作為教師的后盾，作為STEM項目試點學校有必要配合以上措施，一方面出臺政策緩解學生的學業壓力，鼓勵中學生合理安排參加興趣活動或社團的時間，爭取社會資源支持中學生發明創造，以增強他們投入STEM的自信心；另一方面，有責任提供機會促進數學、科學、技術學科教師的合作與交流，提升他們的STEM素養。