STEM教育国内研究状况及发展趋势综述

梁小帆　赵冬梅　陈龙

摘 要：STEM教育着眼于复合型创新性人才的培养，在经济全球化的今天已然成为了重要的教育发展战略。为了更好地了解STEM教育的研究现状，本文分析了2008-2015年发表的STEM教育相关文献，对156篇研究样本采用定性分析和定量分析结合的混合研究方法，从研究过程、研究热点、研究文献和文献作者四个维度进行了探讨；对精心挑选出的15篇STEM教育相关文献采用内容分析法进行深入细致的分析，从刊载情况和研究内容进行了深入探讨，得出STEM教育的发展需要着重对明确STEM教育重要性、推进跨学科与STEM教育的融合、注重创客空间等与STEM教育的结合这三个方面加以探索的结论。

关键词：STEM教育；研究综述；创客空间

中图分类号：G40-05 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2017）09-0008-04

一、引言

STEM是科学、技术、工程、数学四门学科缩写起来的偏理工科的多学科交融领域。STEM教育源于发达国家（主要是美国）对本国人才培养的反思。在经济全球化的当今，复合型创新人才的培养同样关乎我国的持久稳定发展。根据对相关文献进行研究表明，有关STEM国内研究状况的研究综述十分稀少（几乎没有）。而同时撰写有关STEM教育文献综述意义重大，有利于为相关研究者提供思路，避免重复研究。综上所述，撰写一篇STEM教育国内研究状况的文献综述迫在眉睫。

二、研究设计

1.研究方法

进行本研究所主要采用的方法是定量分析法与定性分析法相结合的混合研究法以及内容分析法。在中国知网的数据库中以“STEM教育”为主题词并且将检索年限定在2008年到2015年之间进行了高级检索，对从中国知网上搜索到的156篇公开发表的与STEM教育相关的文献资料进行了完全统计，采用定量与定性相结合的混合研究法，力求系统全面结构化地对2008年到2015年国内STEM教育研究状况进行分析。此外，将精心挑选出的发表于核心期刊上的，且引用和下载次数较高的15篇相关文献作为内容分析法的研究样本。细致深入地采用内容分析法进行研究以期梳理研究现状，对研究问题、研究热点等进行归纳总结，对研究趋势进行展望。

2.研究对象

本文的研究对象主要来源于中国知网，以“STEM教育”为主题词进行高级检索，检索到的相关文献是从2008年开始的，因此本文研究的时间跨度是2008年到2015年，一共检索到了156条结果。为了研究的全面性、可靠性，本文对搜索到的STEM教育的相关文献进行了完全的统计。同时精心选出在核心期刊上公开发表的学术论文15篇，进行了细致深入的内容分析。

三、研究结果分析

采用定性与定量相结合的混合研究方法，对156篇STEM教育相关文献进行了以下四个维度的统计分析——STEM教育的研究过程分析、 STEM教育相关文献研究热点分析、STEM教育相关文献的来源分析、STEM教育相关文献作者机构分析。

1.STEM教育的研究过程分析

通过对中国知网的文献检索，本研究共收集STEM教育相关文献156篇，将相关文献按照出版时间分布统计得到STEM教育相关文献数量按年分布图如图1所示，以期其反映国内STEM教育的研究过程。图中横轴代表文献发表的时间，纵轴代表文献数量，柱状图反映的是每一年发表的论文总数。

通过观察图1可以发现，我国有关STEM教育的发展始于2008年，即陈超发表的《美国的世界一流大学战略与启示》 。他指出进入 21 世纪，在全球竞争的压力之下，美国为维护其高等教育的世界卓越地位，提出STEM教育发展战略，该战略旨在改善学生的 STEM 教育素养（科学、技术、工程和数学）。一直到2010年，就文献发表量来说，没有太大的变化，也即没有引起教育研究者的广泛关注，因此从2008年到2010年属于STEM教育研究在国内的创立阶段；从2011年开始国内有关STEM教育的研究论文逐步增多，2011年到2013年基本属于国内STEM教育研究的发展阶段；特别是从2014年开始，国内有关STEM教育的文献明显增多，反映出国内已经有越来越多的人关注STEM教育，并投身于STEM教育的研究当中去。2014年到2015年是STEM教育飞速发展的阶段，相关的研究文献较多，且呈现出多研究方法、多研究领域和多研究内容的趋势。

2.STEM教育相关文献研究热点分析

利用万方数据库的知识脉络分析功能进行“STEM教育”的热点分析，得出如表1所示的2011-2015年有关STEM教育的研究热点分布。

由表1分析得知，2011年以前与STEM教育相关的文献较少，因此无法归纳出热点词汇，从之后五年的热点词汇可以看出，我国STEM教育研究初期主要是进行了STEM教育的理论、STEM教育相关理论以及美国STEM教育实施情况的探讨。从2013年开始，对STEM教育的研究得到了进一步深化发展，越来越多的研究者开始关注这一领域，关注与STEM教育相关的技术类问题。而近年来研究者更多地把目光转向如何更好地将STEM教育理念渗透到实际教学中，比如说STEM教育的应用模式、应用STEM教育的教學设计、STEM教育应用的环境等。在吴俊杰的《边缘革命——STEM教育的破局之路》中更是指出：“中国特色STEM教育的实施要以技术类的课程为切入点走边缘革命的破局之路。”随着STEM教育研究的不断成熟、深入，越来越多的创新成果将会不断涌现出来，对STEM教育的理解及其应用效果也会越来越好。

3.STEM教育相关文献的来源分析

对搜索到的156篇STEM教育相关文献进行期刊来源的分析，主要是为了了解我国STEM教育的研究情况，包括STEM教育文献质量是否可信、有关STEM教育的研究是否有力度等问题。

在中国知网中以“STEM教育”为主题词，将搜索到的156篇论文按来源数据库进行分组浏览，得出搜索结果，其中中国学术期刊网络出版总库59篇，特色期刊71篇，156篇论文文献中有130篇期刊论文。对期刊来源的分析主要是针对130篇期刊论文进行分析，对130篇学术论文的所属期刊进行统计，结果发现所有学术论文一共涉及54家期刊。其中载文量超过3篇的期刊如图2所示。

从图2可以看出发表STEM教育的期刊涉及如此之多，排名靠前的期刊还不是教育技术学界的核心期刊，并且核心期刊的载文量非常少。究其原因，可能是STEM教育刚兴起不久，虽然在国内一定范围内引起了教育工作者的关注，但关乎STEM教育的本质性质、内涵、理论基础、实施体系等STEM教育本身的研究还不是十分丰富和深刻。

4.STEM教育相关文献作者机构分析

通过对STEM教育相关文献第一作者所在单位进行统计，归纳总结出STEM教育在我国的研究区域情况，可以深层次地了解STEM教育的发展。在中国知网上以“STEM教育”为主题词进行检索，将检索结果按照第一作者所在机构进行分组浏览，发现相关文献分属的机构有40家之多，其中有23 家机构仅有一篇载文量，将载文量大于等于两篇的机构纳入表中，得到STEM教育相关文献第一作者所在机构分布如表2所示。

通过观察表2可以分析出，文献第一作者所在单位除了我国各大高校以外，还有各级研究所以及各地区的中小学等机构。这一数据说明不仅高校的师生关注并研究STEM教育，并且各地区各级教育部门也十分重视对STEM 教育的研究及应用。学校是真正要实践STEM教育的场所，我们从分析中得知比如山东省淄博市博山区山头镇中心学校、上海交通大学附属中学等也在表2所列机构中。因此，可以说STEM教育也引起了基础教育学校教师及教育工作者的关注，越来越多的研究者投身于体现STEM教育理念的教学模式、教学设计、教学环境的开发建设中来，显现了STEM教育在教育教学中的作用及意义。

采用内容分析法，对15篇精心挑选出的STEM教育相关文献从两个维度深入细致地进行了分析——15篇样本在核心期刊的刊载情况分析、15篇样本所涉及研究内容分析。

5.15篇样本在核心期刊的刊载情况分析

本研究对发表在教育技术学专业核心期刊上的高质量文献进行内容分析，以梳理出了近年来STEM教育领域的研究情况与趋势。将发表在教育技术学专业核心期刊上的相关论文按出版年份进行统计可得STEM教育专业核心期刊刊载文献按年分布表，如表3 所示。

通过观察表3不难发现，STEM教育在国内真正发展起来应该是在2013年，2013年以前虽然已经有部分研究者投身于STEM教育的研究中去，但是之前研究者的研究大多采用定性研究的方法，对美国STEM教育的实施情况以及STEM教育的基础理论等进行了一系列的阐述，并未涉及深层次的研究，所以未见相关文献能发表于核心期刊。 2015年可以说是我国国内STEM教育研究飞速发展的一年，在这一年里研究者更多地着眼于STEM教育应用模式的研究，研究者将STEM教育与创客教育、3D打印机技术、校园图书馆等相结合，致力于寻求符合我国教育现状且符合我国教育实情的STEM教育模式的开发。

6.15篇样本所涉及研究内容分析

分析15篇精心挑选出的STEM教育相关文献发现其研究内容大致集中在两个大的方向：

（1）STEM教育国外状况的研究。21 世纪 ，随着知识社会 、信息社会以及全球化的快速发展，人力资源在技术和经济发展中的核心作用为世界各国普遍认可，科技人才竞争上升为全球性的政策行为。培养和积聚大批优秀人才，加强科技人才队伍建设成为各国的基本国策。我国的研究者致力于对国外STEM教育状况，特别是美国STEM教育状况的研究，以期对我国的STEM教育理念的应用工作有所借鉴。

（2）STEM教育国内应用探索的研究。近一两年来越来越多的研究者开始将目光转向STEM教育应用模式、教学设计、教学环境的研究，不再单纯关注美国STEM教育的实施情况，而是致力于探索符合我国国情和教育现状的STEM教育之路。例如王萍等将3D打印机技术与STEM教育相关联，尝试通过3D打印机技术来创建个性化的教学，从而推动STEM教育的发展。余胜泉等提出，通过创客教育推进跨学科知识融合的STEM教育，并提出了跨学科整合的项目设计模式。王旭卿等指出，综合考虑创客教育的基本理念、教学目标、教学内容、教学策略、评价方法和学习环境六个方面的基础上，可以构建面向STEM教育的创客教育模式。

四、思考总结与展望

通过以上对STEM教育相关文献的统计分析与内容研究，笔者认为STEM教育需要着重开展以下几个方面的探索：

1.明确STEM教育的重要性

自20 世纪90年代初美国国家科学基金会提出STEM教育理念以来，STEM 教育的重要性已经被政治、经济、教育等领域所广泛接受。STEM教育虽然源于美国，虽然是舶来品，但是在经济全球化的当今，STEM教育的实施同样关乎我国战略性人才的储备。

2.推进跨学科融合，培养复合型人才

科学、工程、技术与数学在现实生活中的应用实际上是相互融合的，现实问题通常不会以单一学科的面貌出现。分科式教育的弊病在現代社会表现得越来越明显，STEM 教育发展的方向是将技术作为桥梁，实现跨学科整合为特征，关注新技术及其实践应用为主要原则，培养能够综合运用技术、工程和数学领域的基本知识解决实际问题的复合型人才。加强以问题解决为导向、体现学生为主体的实践问题解决教学模式的应用研究。

3.新兴技术理念与STEM教育的融合

应该注重新兴的技术理念比如说3D打印技术、创客空间、校园等与STEM教育的融合。通过一些创新的技术理念的支持从而更好地将STEM教育落到实处。开展真正实用的符合我国教育发展状况的STEM教育教学。

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（编辑：王天鹏）