我國STEAM教育研究現(xiàn)狀：基于CiteSpace可視化圖譜的視角

樊霞

【摘要】本文采用CiteSpace軟件對我國知網(wǎng)收錄的268篇STEAM教育相關文獻，從文獻發(fā)表時間分布、作者、機構及關鍵詞等四個方面進行了可視化分析。結果表明，目前，我國的STEAM教育與創(chuàng)客教育、核心素養(yǎng)、信息技術等相關聯(lián)，并專注于課程開發(fā)的相關研究，強調(diào)師資培養(yǎng)的重要性。

【關鍵詞】STEAM教育;CiteSpace;創(chuàng)客教育

1.引言

隨著STEM教育的不斷發(fā)展，學者們發(fā)現(xiàn)藝術在課程融合中起著無比重要的作用，它能夠提高人們的認知能力以及語言與非語言的推理能力。美國維吉尼亞科技大學格雷特·亞克門（GeorgetteYakman）教授也深刻認識到藝術在融合教育中的重要性，2006年將A（藝術）納人到STEM中，A涵蓋了美術、音樂、社會、語言和表演等人文藝術學科[1]。我國在2015年《關于“十三五”期間全面深人推進教育信息化工作的指導意見（征求意見稿）》中明確提出，要“探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式”i＼STEAM教育已成為當下教育領域投資的新熱潮。因此，為了能夠及時了解目前STEAM教育研究現(xiàn)狀、研究熱點與發(fā)展趨勢，本文以CiteSpace為研究工具，對中國知網(wǎng)STEAM教育相關文獻進行分析，以期為目前STEAM教育相關研究與實踐提供一定依據(jù)。

2.研究方法

2.1數(shù)據(jù)來源

本研究的數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)（CNKI），在檢索中選取期刊、教育期刊、特色期刊、學術輯刊數(shù)據(jù)庫，以“STEAM教育”為研究主題進行檢索（檢索時間為2019年3月17日），檢索結果為458篇，并按搜索結果進行全文下載。對所下載的論文經(jīng)初步檢查，篩選出會議、報紙、通知及與主題無關的文獻94篇，剔除文中不含摘要及關鍵詞的文獻74篇，在對重慶市研究生教育教學改革研究重點項目（項目編號：yjg192027）

2019年的文獻進行分析時發(fā)現(xiàn)該年度文獻較少，無法反映年度情況，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，最終得到有效文獻樣本268篇。同時，本研究利用知網(wǎng)導出RefWorks格式的文獻題錄，利用Excel軟件制作文獻索引，以便后續(xù)進行文獻分析。

2.2分析方法

CiteSpace：引文空間是一款著眼于分析科學分析中蘊含的潛在知識，是在科學計量學、數(shù)據(jù)可視化背景下逐漸發(fā)展起來的一款引文可視化分析軟件[3]。由于它是通過可視化的手段來呈現(xiàn)科學知識的結構、規(guī)律和分布情況，因此也將通過此類方法分析得到的可視化圖形稱為“科學知識圖譜”。本文主要采用CiteSpace5.2.R4可視化應用軟件對文獻的關鍵詞、作者與發(fā)文量以及作者來源機構進行統(tǒng)計分析，并利用Excel量化文獻的發(fā)表時間，得出目前STEAM教育研究熱點與發(fā)展趨勢。詞頻分析法是指在文獻信息中提取能夠表達文獻核心內(nèi)容的關鍵詞或主題詞頻次的高低分布，來研究該領域和研究熱點的方法。這種分析方法是基于每位作者都認真選擇自己的關鍵詞，且關鍵詞能夠反映文章內(nèi)容的基礎上進行的[4]。

3.研究結果

3.1STEAM教育研究呈明顯増長趨勢

從文獻發(fā)表的時間看，最早可追溯至2013年10月魏寧在中國信息技術教育上發(fā)表的《STEAM教育是個什么樣子？》，在2013-2015年間文獻產(chǎn)出量低，從2016年起文獻研究數(shù)量才有了顯著變化，在2017-2018年間研究數(shù)量顯著增長（見表1和圖1）

3.2STEAM教育研究力量較為分散

本研究中，研究樣本較多，研究分布較廣，各期刊載文較分散，268篇文獻來源于141種期刊，作者數(shù)量為459人，其中第一作者有244人，且第一作者在某一領域的發(fā)文量在一定程度上體現(xiàn)了其在該領域的研究興趣與研究水平，也象征其在該領域研究的影響力[＼故在此僅對發(fā)文量達2篇及以上的作者針對其發(fā)文數(shù)量、第一作者及發(fā)文核心期刊的數(shù)量進行排序統(tǒng)計。由于樣本的差異性，因此該統(tǒng)計只反映樣本文獻中發(fā)文排序的情況。在268篇文獻中，發(fā)文量達2篇及以上者有39人（見表2和圖2）其中趙慧臣、彭敏及袁磊發(fā)文量最多，均為4篇，且發(fā)文數(shù)據(jù)顯示趙慧臣的4篇文獻均發(fā)表于核心刊物上。而高云峰、陸廣地、吳永和三位作者均發(fā)文3篇，范文翔、張一春、師保國等26位學者均發(fā)文2篇，其余作者均發(fā)文1篇。在作者的可視化分析圖中，作者間連線代表作者著文合作關系，連線粗細代表合作數(shù)量的多少，圖中只反映發(fā)文2篇及以上作者間合作聯(lián)系情況。由具體數(shù)據(jù)統(tǒng)計得知，文章合著者達4人及以上的有18篇，占樣本總數(shù)的6.2%;合著者為3人的占總數(shù)的12%，而最常見的兩位作者合著篇數(shù)達25.9%，作者獨撰數(shù)量占總數(shù)的55.9%。由此可見，各作者間合作緊密度較低，STEAM教育研究力量目前較為分散，盡管關注者甚多，但深入且專注者甚少。

3.3STEAM教育研究機構合作率較低

由統(tǒng)計表（見表3）及可視化分析圖（見圖3）可知，發(fā)文數(shù)量在2篇以上的機構達45個，其中STEAM教育研究頻次從高到低依次是陜西師范大學教育學院（8）（括號中8表示頻次8次，以下皆同）、東北師范大學（5）、華南師范大學教育信息技術學院（4）、延邊大學師范學院（3）、南京師范大學教育科學學院（3）、華東師范大學教育學部教育信息技術學系（3）、清華大學航天航空學院（3）、河南省水利水電學校（3）等機構。絕大多數(shù)的高頻次研究機構集中在高校、職業(yè)技術學校，其次是中小學乃至幼兒園等。而在可視化圖譜中圓形及機構名稱大小代表機構發(fā)文數(shù)量，機構間連線代表機構間合作關系，由圖可知機構間并未形成網(wǎng)狀關系圖，由此可見，各機構針對STEAM教育的研究尚未形成正式的工作團隊。

3.4STEAM教育研究主題多樣化

在使用CiteSpace生成的關鍵詞圖譜（見圖4）中，節(jié)點的大小代表出現(xiàn)的頻次，之間的連線則代表共現(xiàn)的強度。該研究采用CiteSpace5.2.R2以“STEAM教育”為關鍵詞（見表4）進行檢索并設置相應參數(shù)繪制知識圖譜。

由于文獻數(shù)量較多，關鍵詞數(shù)量繁雜，因此設置時選擇時間跨度為2014-2018年，時間分割為一年，則表示選擇此時間段中文獻關鍵詞數(shù)最多的一年進行統(tǒng)計。在參數(shù)設置中，Network：N=76，E=186（Density=0.0653），其中N表示網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)，E表示節(jié)點間連線數(shù)量。Density表示網(wǎng)絡的密度，Modularity則是指網(wǎng)絡模塊化的評價指標，Modularity的值越大，則表示網(wǎng)絡聚類效果越佳，Q的取值區(qū)間為[0，1]，Q>3代表網(wǎng)絡社團結構顯著[6]，而分析結果中ModularityQ=0.4668，表示網(wǎng)絡社團結構顯著。Silhouette值表示網(wǎng)絡同質性的指標，越接近1時代表同質性越高，達0.5以上則表示聚類結果合理[7]。分析結果顯示Silhouette值=0.7112，聚類結果為高信度。在此基礎上利用CiteSpace對“STEAM教育”進行可視化分析，由于關鍵詞的等質性，如“STEAM”與“STEAM教育”是一類;“STEM”與“STEM教育”是一類，因此將此兩類關鍵詞進行頻次統(tǒng)計上的合并，能夠進一步看出關鍵詞統(tǒng)計的差異。

關鍵詞是能夠反映文章內(nèi)容的，是值得信賴的標志，關鍵詞的頻次與網(wǎng)絡結構能夠在一定程度上反映當今STEAM教育研究趨勢。如圖5所示，STEAM教育作為主要的研究對象，關鍵詞頻次最高，而STEAM教育理念、STEAM課程、STEAM模式等作為STEAM教育的衍生體存在，由此可見STEAM教育的發(fā)展是多樣化的，既可作為跨學科融合的綜合性學習理念，又可作為應用性課程開展。其次是“創(chuàng)客教育”，STEAM教育常與創(chuàng)客教育相結合，傅騫等認為創(chuàng)客對STEAM教育起優(yōu)化作用而高云峰等則認為在跨學科創(chuàng)新視角下，創(chuàng)客教育與STEAM教育存在共通之處，可相互補充。創(chuàng)客教育是STEAM教育實施的有效手段，而STEAM教育是創(chuàng)客教育的必要補充，只有二者結合，才可對人才培養(yǎng)產(chǎn)生良好效果[9]。與STEAM教育連接緊密的還有“核心素養(yǎng)”，而“核心素養(yǎng)”是知識經(jīng)濟體系下的育人觀，是對“培養(yǎng)什么樣的人”的問題進行的積極探索與深刻反思岡。“核心素養(yǎng)”下的STEAM教育是指選擇適切的學科并建立學科聯(lián)系，在真實情境中去探索問題，培養(yǎng)學生的遷移與創(chuàng)造能力，以培育出能夠促進自我實現(xiàn)和社會發(fā)展的高級人才。由可視化圖可知，“信息技術““跨學科”“學科融合”“課程設計”“創(chuàng)客空間”“課程開發(fā)”等關鍵詞也與STEAM教育緊密相連，圍繞著STEAM教育中心組成了包圍網(wǎng)，以此可推斷這些關鍵詞是目前STEAM教育的研究熱點。在關鍵詞頻次排行中，“STEAM教育理念““教學模式““課程模式”“教學策略“STEAM模式”等理論概念性詞語排行較前，而“課程設計““課程開發(fā)”“課程改革““項目式教學”“案例設計”等實作性詞語排行相對靠后，可初步推斷目前STEAM教育理論研究仍多于實證性研究。而對于課程開發(fā)及應用方面，STEAM教育多集中于“項目式教學”3D打印”“校本課程”“機器人教育”“Arduin。編程”“電子科學”“實驗研究”等方面，應用型研究者們也可多加關注。STEAM教育主要采用項目式教學的方式，是在STEM教育技術與工程基礎上融合人文藝術，推動技術驅動的教學創(chuàng)新[11]。在研究與實施對象方面，無論是幼兒園、中小學、高職院校，乃至大學與碩士生都逐步致力于STEAM教育或參與其中，對于這樣一種創(chuàng)新型培養(yǎng)人的教育模式，需要更多的學者們投入，建立STEAM聯(lián)合研發(fā)機制，產(chǎn)出高品質的教學成果。

4.國內(nèi)STEAM教育研究現(xiàn)狀分析

4.1STEAM教育與創(chuàng)客教育聯(lián)系緊密

在對STEAM教育的研究中，創(chuàng)客教育往往如影隨形。早在2016年前，政府及各大機構紛紛著眼于創(chuàng)客教育時，已把STEAM教育作為一種教育理念指導創(chuàng)客教育的實施。無論是創(chuàng)客教育、創(chuàng)客空間還是創(chuàng)客文化，研究者們多次將STEAM教育與創(chuàng)客教育進行聯(lián)系、比較，在實踐運用時也常將二者合為一體。而當STEAM教育研究逐步發(fā)展時，人們逐漸明確地將二者區(qū)分開來，并做了大量研究解讀二者之間的區(qū)別。有學者認為STEAM教育與創(chuàng)客教育關系緊密，兩者都強調(diào)采用跨學科知識解決真實情境中的問題，但STEAM教育強調(diào)學科素養(yǎng)，而創(chuàng)客教育更強調(diào)創(chuàng)新、實踐能力的培養(yǎng)ISTEAM教育常采用項目整合式學習，學習的過程可能最開始并沒有完善，而通過師生在學習中再繼續(xù)補充，強調(diào)對于綜合知識的掌握。創(chuàng)客教育則更多地關注如何利用豐富的基礎知識、設計軟件制作實物產(chǎn)品，達到最終的目的。而二者相結合則能相互補充，培養(yǎng)出未來綜合性人才。

4.2STEAM教育專注于課程開發(fā)

STEAM教育最初強調(diào)3D打印，隨著進一步與STEAM教育的校企合作，逐步向機器人教育、編程類課程、3D設計以及人工智能方向集中，并且從最初對STEAM教育理念的分析研究到跨學科的含義理解，逐步向實用類課程研究過渡。目前，編程類與媒體制作類軟件也在國內(nèi)中小學STEAM教育中得到了廣泛應用，尤以綜合實踐課程、信息技術課以及通用技術課程為主。研究方面也進一步強調(diào)STEAM課程開發(fā)，利用Arduino與Scratch軟件開發(fā)小學生趣味編程課程與媒體技術課程，或是通過教學實例等進行項目式教學，并基于此進行相應的課程研發(fā)。

4.3STEAM教育強調(diào)師資培養(yǎng)的重要性無論是商業(yè)發(fā)展還是學校教育中，國家層面亦或學校要求，STEAM教育的理念與課程都逐步深人與廣泛。但STEAM教育人才的缺乏，師資力量的不足依然是目前實施過程中薄弱的一環(huán)。STEAM教師需要擁有較強的學科知識儲備與創(chuàng)新研發(fā)能力，而目前教師培養(yǎng)多采用分科教學方式。要培養(yǎng)出高素養(yǎng)、多技能的STEAM教育專業(yè)型教師則需要設計專業(yè)的教師培育體系，提升教師信息技術應用與實驗教學能力，培養(yǎng)可自主設計STEAM校本課程或教學案例的發(fā)展型教師，這一方向或將成為STEAM教育進一步研究的趨勢。

（本文作者系重慶師范大學初等教育學院碩士研究生）

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