國(guó)內(nèi)STEAM課程研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)

徐濟(jì)遠(yuǎn)

摘要：本研究基于知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，選取2014—2021年以“STEAM課程”為關(guān)鍵詞的115篇CNKI核心期刊收錄的文獻(xiàn)，采用CiteSpace軟件的時(shí)間圖譜與聚類分析法分析數(shù)據(jù)，分析國(guó)內(nèi)STEAM課程研究的熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)。分析結(jié)果顯示的研究熱點(diǎn)包括：創(chuàng)客教育、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等。國(guó)家政策大力推動(dòng)以及社會(huì)對(duì)STEAM人才的大量需求的背景下，我國(guó)各級(jí)學(xué)校在理論與實(shí)踐中積極探索如何構(gòu)建STEAM課程模式，以實(shí)現(xiàn)STEAM教育與創(chuàng)客教育和項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科思維、創(chuàng)新能力以及實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：STEAM課程CiteSpace創(chuàng)客教育項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

引言

近年來(lái)，STEAM教育在我國(guó)興起。STEAM教育相對(duì)于近代以來(lái)興起的分科教學(xué)方式，更加強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生能夠像藝術(shù)家一樣想象、像科學(xué)家一樣思考、像工程師一樣行動(dòng)。STEAM教育旨在構(gòu)造一個(gè)學(xué)習(xí)者形成個(gè)性人格、藝術(shù)審美、知識(shí)習(xí)得、能力培養(yǎng)、素養(yǎng)生成和創(chuàng)意發(fā)展的連續(xù)統(tǒng)，造就一個(gè)真正意義上的“人”。在當(dāng)今課程教學(xué)改革中，STEAM教育被寄予了打破傳統(tǒng)分科教學(xué)模式、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的厚望。為全面了解我國(guó)STEAM課程研究現(xiàn)狀，本研究使用CiteSpace可視化分析軟件對(duì)CNKI核心期刊收錄的2014—2021年與“STEAM課程”關(guān)鍵詞相關(guān)的115篇文獻(xiàn)進(jìn)行分析。

一、研究對(duì)象

STEAM教育的概念由美國(guó)學(xué)者格雷特·亞克門最先提出，其中S代表科學(xué)（Science）、T代表技術(shù)（Technology）、E代表工程（Engineering）、A代表藝術(shù)（Arts）、M代表數(shù)學(xué)（Mathematics）。然而STEAM并不是幾門學(xué)科的簡(jiǎn)單疊加，而是以整合性、跨學(xué)科性促進(jìn)學(xué)科間的融合發(fā)展，也使得以理工科目學(xué)習(xí)為主的STEM教育更加融合開(kāi)放。2016年6月7日教育部出臺(tái)了《教育信息化“十三五”規(guī)劃》，其中明確指出各地區(qū)要在現(xiàn)有條件下積極探索信息技術(shù)在“眾創(chuàng)空間”、跨學(xué)科學(xué)習(xí)（STEAM教育）等新的教育模式中的應(yīng)用。近年來(lái)，伴隨著我國(guó)對(duì)人工智能領(lǐng)域的重視，對(duì)于STEAM教育領(lǐng)域的研究也越來(lái)越深入，從知網(wǎng)檢索2014年以后與“STEAM課程”相關(guān)的論文看，呈現(xiàn)出快速上升的趨勢(shì)，2019年達(dá)到頂峰，最近兩年略有下降并趨于平穩(wěn)。STEAM課程以真實(shí)情境的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，使學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐、解決問(wèn)題、綜合運(yùn)用知識(shí)的能力得到有效提升。

我國(guó)STEAM教育的探索還處于起步后的快速發(fā)展階段，要在借鑒國(guó)外已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上逐漸探索出一條適合我國(guó)國(guó)情的STEAM教育之路，以中小學(xué)校為主陣地，由學(xué)校組織、教師實(shí)施，由下而上地逐步完善STEAM課程體制。我國(guó)部分發(fā)達(dá)地區(qū)如北京、上海、深圳等地的STEAM課程發(fā)展均已走在全國(guó)的前列，也是教育研究的熱點(diǎn)地區(qū)。為保證研究質(zhì)量，本文的研究對(duì)象為選自知網(wǎng)的以“STEAM課程”為關(guān)鍵詞檢索的115篇論文。

二、研究方法與工具

（一）研究工具

陳超美教授是美國(guó)德雷賽爾大學(xué)計(jì)算機(jī)與情報(bào)學(xué)教授，從2008年開(kāi)始擔(dān)任大連理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)者講座教授。2004年陳超美教授在“作者共被引分析”的原生地——美國(guó)德雷賽爾大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院使用Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了CiteSpace信息可視化軟件。

CiteSpace可被譯為“引文空間”，該軟件可以分析科學(xué)文獻(xiàn)中所蘊(yùn)含的潛在知識(shí)，并在科學(xué)計(jì)量學(xué)數(shù)據(jù)和信息可視化背景下被人們廣泛使用于各領(lǐng)域的文獻(xiàn)分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)原始文獻(xiàn)的共引分析、挖掘引文空間的知識(shí)聚類和分布，以及不同知識(shí)單元之間的共現(xiàn)分析功能，包括作者、機(jī)構(gòu)、國(guó)家、地區(qū)等。

（二）研究方法

研究主要通過(guò)CiteSpace對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析篩選，主要使用突現(xiàn)和聚類兩種分析方法。突現(xiàn)分析法是測(cè)算短時(shí)間內(nèi)關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)的熱度變化，生成可供觀察的可視化圖片。聚類分析法則是用于文獻(xiàn)分類，形成不同的對(duì)象組集合。

三、STEAM課程前沿與熱點(diǎn)分析

關(guān)鍵詞是作者對(duì)文獻(xiàn)核心內(nèi)容的凝練，出現(xiàn)頻率、中心度較高的關(guān)鍵詞往往是該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)熱點(diǎn)，因而本研究首先對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行分析。基于此，本研究利用CiteSpace繪制了2014—2021年間與“STEAM課程”相關(guān)的關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜，用CiteSpace可視化軟件的詞頻和中心性量化分析功能，清晰直觀地展現(xiàn)了近幾年來(lái)關(guān)于“STEAM課程”的研究熱點(diǎn)。本研究使用的是CiteSpace5.8.R3版本，分析研究樣本，梳理出關(guān)鍵詞的中心度和年份（如表1所示）。使用CiteSpace可視化軟件的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜功能，由分析結(jié)果可知，近幾年來(lái)，除了“STEM”教育之外，“創(chuàng)客空間”“3d打印”“創(chuàng)客”“項(xiàng)目學(xué)習(xí)”“創(chuàng)新能力”“綜合學(xué)習(xí)”等是我國(guó)現(xiàn)階段STEAM課程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。由此可見(jiàn)，當(dāng)前我國(guó)STEAM課程的研究熱點(diǎn)主要集中在STEAM課程教學(xué)方法與教學(xué)模式的探索以及培養(yǎng)學(xué)生能力兩方面。

（一）STEM教育

STEM教育僅強(qiáng)調(diào)了理工學(xué)科領(lǐng)域的融合，在跨學(xué)科教育的發(fā)展過(guò)程中，進(jìn)一步提出由于STEM教育未能重視培養(yǎng)學(xué)生的人文和藝術(shù)素養(yǎng)，所以需要將Arts加入到STEM教育中。該理念最早由格雷特·亞克門提出，指出“以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，通過(guò)工程和藝術(shù)解讀科學(xué)和技術(shù)”。STEAM教育進(jìn)入我國(guó)后，研究的方向主要涵蓋對(duì)人文藝術(shù)內(nèi)涵的探索，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)人文藝術(shù)與理工學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)的有機(jī)融合，以及探索我國(guó)STEAM課程如何進(jìn)入各級(jí)學(xué)校課堂。

（二）創(chuàng)客教育

近年來(lái)，創(chuàng)客教育掀起的創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)在教育界如火如荼地進(jìn)行。創(chuàng)客教育具有鮮明的工程實(shí)踐特色，現(xiàn)階段主要應(yīng)用于中小學(xué)通用技術(shù)課程和信息技術(shù)類課程。雖然創(chuàng)客教育對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)具有顯著效果，但科學(xué)概念與原理傳授的關(guān)注相對(duì)不足，STEAM教育與創(chuàng)客教育兩者的優(yōu)缺點(diǎn)正好形成互補(bǔ)。近幾年，許多研究都在探索創(chuàng)客教育與STEAM教育如何實(shí)現(xiàn)更好的整合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。Bybee指出兩者的整合具有內(nèi)在的發(fā)展需求，STEAM教育能夠促進(jìn)學(xué)生技術(shù)使用水平及理解事物運(yùn)行的規(guī)律。Halverson則指出創(chuàng)客教育的重要基石是構(gòu)建主義的教學(xué)理論與“創(chuàng)中學(xué)”的教學(xué)法。在STEAM課程建設(shè)中，STEAM教育與創(chuàng)客教育的融合，創(chuàng)客教育有力地驅(qū)動(dòng)了STEAM課程的發(fā)展，使其在具有綜合性的工程實(shí)踐活動(dòng)中實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科學(xué)習(xí)。EA98CD88-AC7D-4F78-B8A5-43AD3BCB0B54

（三）3D打印

國(guó)務(wù)院2015年5月印發(fā)的《中國(guó)制造2025》是中國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的第一個(gè)十年行動(dòng)綱領(lǐng)，在此背景下教育部相繼頒布了多項(xiàng)鼓勵(lì)措施，在各級(jí)各類學(xué)校和各地區(qū)大力推動(dòng)與3D打印相關(guān)課程的開(kāi)設(shè)。3D打印技術(shù)是機(jī)械工程、電子信息、工業(yè)設(shè)計(jì)等多學(xué)科融合的產(chǎn)物，而STEAM教育理念強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科地綜合運(yùn)用，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力及工程實(shí)踐能力。3D打印技術(shù)走入STEAM課堂，有效提高了課堂教學(xué)效果，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素養(yǎng)，對(duì)STEAM課程建設(shè)具有重要的理論與實(shí)踐意義。

（四）項(xiàng)目學(xué)習(xí)

項(xiàng)目學(xué)習(xí)（PBL）全稱為“基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)”，當(dāng)下已成為實(shí)現(xiàn)STEAM課堂教學(xué)的方法之一。首先，項(xiàng)目學(xué)習(xí)的教學(xué)方法使得學(xué)生的工程實(shí)踐技能朝著教學(xué)目標(biāo)設(shè)定的方向發(fā)展。其次，以學(xué)科的概念和原理為中心是項(xiàng)目學(xué)習(xí)的最大特點(diǎn)，以小組探究的方式，在真實(shí)情境中，借助多種資源開(kāi)展活動(dòng)，解決一系列問(wèn)題。學(xué)生在真實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境中的項(xiàng)目學(xué)習(xí)往往需要進(jìn)行跨學(xué)科的思維整合，以項(xiàng)目的最終目的為驅(qū)動(dòng)，將各類學(xué)科知識(shí)進(jìn)行整合，以應(yīng)對(duì)實(shí)際情境中的挑戰(zhàn)和問(wèn)題。STEAM課程教學(xué)過(guò)程中，需要將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)各學(xué)科進(jìn)行融合，立足生活經(jīng)驗(yàn)和社會(huì)實(shí)踐取向的STEAM課程與項(xiàng)目學(xué)習(xí)的教學(xué)方法具有天然的內(nèi)在一致性，STEAM課程教學(xué)的跨學(xué)科性、情境性、實(shí)踐性、協(xié)作性、實(shí)證性尤其適用于項(xiàng)目學(xué)習(xí)。綜上所述，項(xiàng)目學(xué)習(xí)是一種適宜于跨學(xué)科學(xué)習(xí)的模式，圍繞“明確的結(jié)果和模糊的任務(wù)”進(jìn)行的跨學(xué)科探究性實(shí)踐活動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)STEAM課程和項(xiàng)目學(xué)習(xí)共同發(fā)展。

（五）創(chuàng)新能力與綜合學(xué)習(xí)

創(chuàng)新能力是推動(dòng)STEAM教育發(fā)展的一項(xiàng)重要能力，創(chuàng)新能力對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展具有重要意義。由于STEAM課程的培養(yǎng)模式多基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)及創(chuàng)客教育的形式，呈現(xiàn)出跨學(xué)科性、情境性、實(shí)踐性、協(xié)作性、實(shí)證性，因此需要學(xué)生以真實(shí)的問(wèn)題為導(dǎo)向，運(yùn)用自己的創(chuàng)新能力解決問(wèn)題。崔鴻認(rèn)為，項(xiàng)目學(xué)習(xí)與STEAM教育的融合，對(duì)于學(xué)生人文素養(yǎng)、理性思維方面的培養(yǎng)具有積極意義，項(xiàng)目學(xué)習(xí)與STEAM教育融合的培養(yǎng)目標(biāo)與中國(guó)學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo)具有高度的一致性。當(dāng)前STEAM教育與創(chuàng)客空間相互依托，運(yùn)用“做中學(xué)”的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力，教學(xué)過(guò)程中采取創(chuàng)造性問(wèn)題解決導(dǎo)向的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，在學(xué)生與教師交互的過(guò)程中創(chuàng)造民主平等的互動(dòng)氛圍，促進(jìn)學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力的全面提升。

四、STEAM課程研究熱點(diǎn)變化趨勢(shì)

使用CiteSpace可視化軟件繪制聚類節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵詞聚類圖譜，可以直觀地觀察到與“STEAM課程”相關(guān)的研究熱點(diǎn)。本研究依據(jù)CiteSpace可視化軟件的分析結(jié)果選擇三個(gè)研究熱點(diǎn)進(jìn)行分析。依據(jù)節(jié)點(diǎn)突現(xiàn)功能，選擇節(jié)點(diǎn)“創(chuàng)客教育”“stem”“創(chuàng)新能力”后分析其突現(xiàn)持續(xù)時(shí)間，如圖1所示，橫軸為時(shí)間，縱軸為當(dāng)年發(fā)文數(shù)量。

第一，以“創(chuàng)客教育”為代表的節(jié)點(diǎn)共有十個(gè)關(guān)鍵詞與之相連，如圖2所示，節(jié)點(diǎn)分別是創(chuàng)客空間、項(xiàng)目學(xué)習(xí)、創(chuàng)新能力、核心素養(yǎng)、學(xué)習(xí)空間、人工智能、跨界知識(shí)與思維、創(chuàng)客課程、工具與知識(shí)主題、小學(xué)科學(xué)技術(shù)環(huán)境。

依據(jù)節(jié)點(diǎn)突現(xiàn)功能，“創(chuàng)客教育”節(jié)點(diǎn)最初凸顯的時(shí)間為2014年，但在2015年呈現(xiàn)下滑趨勢(shì)，然后出現(xiàn)大幅增長(zhǎng)，2016年之后出現(xiàn)波動(dòng)并逐漸趨于平穩(wěn)。由于創(chuàng)客教育在我國(guó)起步晚，數(shù)篇論文的主要內(nèi)容聚焦于對(duì)創(chuàng)客教育與STEAM教育融合的路徑探索。隨著人工智能的快速發(fā)展，研究逐漸轉(zhuǎn)向“互聯(lián)網(wǎng)+”以及“智能時(shí)代”等與STEAM課程相融，如趙慧勤指出，在智能時(shí)代，教育的本質(zhì)已由簡(jiǎn)單的知識(shí)傳遞轉(zhuǎn)向批判性思維、溝通能力、協(xié)作能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，借鑒STEAM教育跨學(xué)科理念的創(chuàng)客課程，其設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)要注重跨界思維：主題課程以跨學(xué)科知識(shí)為主要內(nèi)容開(kāi)展，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科深度融合，注重學(xué)生批判性思維能力的培養(yǎng);以小組合作學(xué)習(xí)的形式開(kāi)展課程活動(dòng)，注重培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決、知識(shí)獲取、溝通協(xié)作的能力。創(chuàng)客教育是建設(shè)STEAM課程的有效方式，所以對(duì)其研究呈現(xiàn)出穩(wěn)定趨勢(shì)。

第二，以“stem”為代表的節(jié)點(diǎn)共有七個(gè)關(guān)鍵詞與之相連，如圖3所示，分別是科學(xué)教育、跨學(xué)科、價(jià)值取向、技術(shù)教育、創(chuàng)意新工科、藝術(shù)整合音樂(lè)技術(shù)、st、藝術(shù)。

“stem”節(jié)點(diǎn)突現(xiàn)的時(shí)間是2014年，之后趨勢(shì)呈現(xiàn)出下降到激增，在2020年之后趨于消失。2016年之后與“stem”相關(guān)的研究呈大幅上升趨勢(shì)，造成這種情況的主要原因在于2016年6月7日教育部出臺(tái)的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》明確指出各地區(qū)要在現(xiàn)有條件下積極探索信息技術(shù)在“眾創(chuàng)空間”、跨學(xué)科學(xué)習(xí)等新的教育模式中應(yīng)用，這激發(fā)了研究人員對(duì)STAEM教育的關(guān)注程度。2017年之后研究趨于減少，是由于STEM教育內(nèi)涵的轉(zhuǎn)變，即由原來(lái)只注重理工類學(xué)科到融入人文藝術(shù)類學(xué)科，即STEAM教育。

第三，以“創(chuàng)新能力”為代表的節(jié)點(diǎn)共有五個(gè)關(guān)鍵詞與之相連，如圖4所示，包括創(chuàng)客、項(xiàng)目學(xué)習(xí)、跨學(xué)科、活動(dòng)設(shè)計(jì)、大學(xué)生。

教育部出臺(tái)的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》明確指出：“要著力提升學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。”由該節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵詞聚類突現(xiàn)圖可知，“創(chuàng)新能力”也在2016年開(kāi)始突現(xiàn)，經(jīng)大幅度上升達(dá)到頂點(diǎn)后出現(xiàn)下降，發(fā)文趨于沉寂。如今再次呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。通過(guò)軟件分析得出《“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的STEAM教育到創(chuàng)客教育之變遷——從基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)到創(chuàng)新能力的培養(yǎng)》為引用次數(shù)較高的與創(chuàng)新能力節(jié)點(diǎn)相關(guān)的論文，李小濤在文中指出“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代如何為教育的建構(gòu)與重組提供新的思考方式，以及如何提供有利環(huán)境為STEAM教育與創(chuàng)客教育實(shí)現(xiàn)變遷。該節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵詞符合當(dāng)下該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，必然是未來(lái)研究的熱點(diǎn)之一。

綜上所述，根據(jù)本研究選用的三個(gè)典型意義節(jié)點(diǎn)，STEAM課程領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)可分為課程模式構(gòu)建、內(nèi)涵的豐富、創(chuàng)新能力的融合，這三點(diǎn)推動(dòng)著STEAM課程研究不斷前行。EA98CD88-AC7D-4F78-B8A5-43AD3BCB0B54

五、總結(jié)

STEAM教育雖然起源于美國(guó)，但在21世紀(jì)已經(jīng)成為各國(guó)培養(yǎng)創(chuàng)新型綜合素質(zhì)人才的重要途徑。并且隨著第四次工業(yè)革命的到來(lái)，當(dāng)下我國(guó)的人才需求已經(jīng)指向具有解決復(fù)雜問(wèn)題能力、豐富的社交技能以及掌握系統(tǒng)性技能的創(chuàng)新型人才。如何解決STEAM人才的穩(wěn)定輸出與當(dāng)下市場(chǎng)對(duì)人才大量需求之間的矛盾，需要在STEAM課程本土化的過(guò)程中積極探索。

通過(guò)對(duì)我國(guó)STEAM教育研究發(fā)展歷程的解讀可知，STEAM教育研究已經(jīng)從宏觀概念的解讀轉(zhuǎn)向微觀具體課程的構(gòu)建、從思辨的文本研究轉(zhuǎn)向在課堂中進(jìn)行實(shí)證研究。當(dāng)下在STEAM教育發(fā)展的過(guò)程中應(yīng)該更加注重課程的開(kāi)發(fā)與建設(shè)，在實(shí)踐中發(fā)展STEAM教育。雖然創(chuàng)客教育與項(xiàng)目學(xué)習(xí)都有效地融入了STEAM課程實(shí)踐中，但由于STEAM師資力量的缺乏和硬件設(shè)備的缺失，會(huì)導(dǎo)致STEAM課程集中于發(fā)達(dá)地區(qū)，無(wú)法深入到偏遠(yuǎn)地區(qū)。因此，建立符合我國(guó)國(guó)情的STEAM課程研究體系勢(shì)在必行。

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責(zé)任編輯：黃大燦EA98CD88-AC7D-4F78-B8A5-43AD3BCB0B54