基于内容分析视角的国内STEM教育研究概况综述

石寅霞+乔爱玲

摘 要 近年来，STEM教育在我国掀起一股热潮，许多专家学者和中小学开展了STEM教育的相关研究与实践。为了了解目前国内STEM教育发展的基本概况，本研究对近年来发表于中国知网（CNKI）上有关STEM教育的期刊论文进行内容分析，从研究过程、研究内容、研究热点三方面梳理并解析我国STEM教育的研究现状，发现国内有关STEM教育的研究起步较晚，主要研究力量为高校研究者，中小学一线教师研究者较少，研究热点集中于STEM教育在中小学的跨学科整合和具体学科应用研究，以及STEM教育与创客教育融合的研究等。

关键词 STEM教育；内容分析；创客教育

中图分类号：G640 文献标识码：B

文章编号：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

隨着知识经济时代的到来，科技创新成为推动一个国家发展的重要力量，创新人才培养成为各国教育改革的主要目标。STEM教育作为美国提高国家竞争力、解决创新人才培养问题推行的教育创新改革，近年来已逐渐受到澳大利亚、加拿大、中国、韩国等国家教育界的重视。STEM教育包含了科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineer）以及数学（Mathematics）四门学科的教育，旨在培养学生知识运用、改造创新、项目设计与开发以及逻辑分析推理的综合能力和多元思维，促进学生运用多门学科解决真实情景中的具体问题[1]，其对推动信息技术与教育融合创新，促进学生的全面发展有着重要的作用。此外，美国格雷特·亚克门（Georgette Yakman）教授及其团队在STEM教育的基础上提出STEAM教育，即将“艺术”（Arts）也加入STEM教育中，提倡以数学为基础，从工程和艺术的角度来解读科学和技术，从而培养和提高学生的创新能力，激发学生对STEM学习的兴趣[2]。

STEM教育在美国有着较为成熟的理论研究成果和实践模式，许多美国的大学、中小学、企业及非营利机构纷纷在其日常教学和培训中设计了相应的STEM课程，以加强学生和员工以上四种能力的综合培养。在我国，随着教育信息化改革的不断推进，STEM教育逐渐在国内引起关注，北京、上海、江苏等地的中小学纷纷在日常教学中进行STEM教育实践，并将其作为推进教育创新改革的重要举措之一。国内许多学者也加强了对STEM教育的定义、本质特征、实践模式、课程设计以及其与创客教育的区别与联系等内容的研究，取得一定的成果。为了了解目前国内STEM教育发展的基本概况，本研究对近年来发表于中国知网（CNKI）上有关STEM教育的期刊论文进行内容分析，梳理并解析当前我国STEM教育的研究内容和研究热点，分析其未来的发展趋势，以期对今后STEM教育的理论研究和实践探索提供参考。

2 研究过程

本研究以“STEM教育”为主题，在中国知网（CNKI）上进行文献检索，获取2016年10月31日前发表的文献共316篇；通过阅读论文摘要或通读论文内容，对检索到的论文进行筛选，剔除一些会议通知、征稿、书目推广、内容较短的评述性文章以及与STEM教育主题相差甚远或无关的文章，最终确定84篇文章作为本研究的样本来源；并通过内容分析法对有关期刊论文的基本情况（时间分布、期刊种类、作者机构等）、研究内容（基础理论研究、现状调查研究、实践研究、技术支持、教师专业发展研究等）、研究热点三方面进行研究，有助于通过文献探寻STEM教育的发展态势和未来趋势。

3 研究结果与分析

STEM教育的论文基本情况分析

1）论文时间和期刊来源分析。本研究从中国知网（CNKI）导出84篇样本文献EndNote格式的题录信息，并将其导入文献题录信息统计分析软件SATI中进行相关词频统计分析，最终将统计结果导入Microsoft Excel 2010中制作完成我国STEM教育研究论文随年份变化分布折线图，如图1所示。统计发现，样本中的84篇文献来自54家期刊，其中载文数量超过两篇的期刊有12家，如表1所示。endprint

总体来看，我国有关STEM教育的文献最早可以追溯到2008年，这说明STEM教育在我国发展的时间并不长；且在搜索到的316篇文献中，仅有84篇论文具有研究价值，其余的文献则是涵盖了大量的书籍推荐、新闻短讯、征稿，以及那些虽然提及STEM教育但无实质内容的文章，这说明目前我国有关STEM教育有价值的研究成果不断，具体研究还处在初级阶段，有待进一步发展。

具体从论文时间来看，到目前为止，国内STEM教育的研究可以被基本划分为两个阶段。

第一阶段为2008—2012年，这一阶段的论文数量相对较少，共五篇，且内容基本上是国内学者对美国STEM教育的现状、相关政策进行分析，获得启示，并没有提及国内STEM教育的有关内容[3-5]。

第二阶段则是2013—2016年，这段时期国内有关STEM教育的文献数量大幅增长，共79篇。内容除了探究国外STEM教育的现状外，有关STEM教育本土化的思考与研究逐渐增加。尤其是自2015年起，我国学者在探讨STEM教育本质、特征的同时，开始结合我国具体国情开展STEM教学模式、策略以及课程设计的研究。其原因可能是随着数字化时代的到来，如翻转课堂、慕课、创客教育等新型教学方式在我国的兴起，教育工作者希望通过开展跨学科创新教学的STEM教育研究与实践，进一步推动教育改革，培养综合性创新人才。从论文來源来看，教育技术专业核心期刊载文数量也是在2015年和2016年大幅增长，且载文数量排名靠前的核心期刊多为教育技术核心期刊，如《中国电化教育》《开放教育研究》《现代教育技术》等。这说明2015年是国内STEM教育发展的转折点，预示着STEM教育在我国正式兴起，而未来有关STEM教育的研究也势必将成为教育界的研究热点之一。

2）作者机构分析。对作者来源机构进行分析，可以了解STEM教育研究队伍的人员构成情况，也从侧面反映了各机构对STEM教育研究的关注程度[6]。本研究对样本文献的第一作者所属机构进行统计，共有45家机构发文。其中发文数量最多的是各高等院校，共65篇，占总发文数量的77.38%；其次是各中小学，共10篇，占总发文数量的11.9%；最后是一些其他的研究机构和组织，如中央电化教育馆、广东省佛山市教育局等，共发文9篇，占总发文数量的10.72%。

对发文数量超过两篇的机构进行统计，如表2所示。不难发现，目前我国STEM教育研究的主要力量是各高等院校，且以华东师范大学和北京师范大学为代表的各师范大学投入的研究相对较多，而中小学和职业院校的相关人员并没有过多地投入STEM教育的深入研究，且样本数据中中小学的研究者多为独立发文，与高校共同研究发表的文章仅有一篇。这说明目前中小学教师在开展STEM教育实践过程中并没有对其基础理论（包括STEM教育内涵、特征、教学模式、策略等）做深入研究，而是直接开展实践探索，这可能会成为制约STEM教育在我国中小学推广，影响其实施效果的一个潜在因素。因此，笔者认为今后中小学应加强与高校研究者的合作，开展有关STEM教育的深度研究，从而促进STEM教育在中小学的实践。

STEM教育的研究热点分析 论文的关键词是对文章内容的高度概括，本研究通过对关键词进行词频统计来研究目前国内STEM教育的研究热点。通过SATI3.2软件进行关键词词频统计，并将指代含义相同的词语进行归类合并，如将STEM教育与STEM、STEAM教育合并，排名前10的关键词如表3所示。

关键词中除STEM教育出现频次最高之外，出现频次较高的还有美国STEM教育、STEM课程、创客教育、创新人才培养、科学教育、中小学STEM教育等，这是因为我国STEM教育的研究历程最初是从对美国STEM教育的深入探讨获得启示开始，再逐步拓展到对国内高等教育和中小学教育的创新改革中。同时，通过这些关键词的词频高低来看，目前我国STEM教育的应用领域主要集中于中小学，研究的热点包括STEM课程整合、学科融合研究以及与创客教育相关的研究等，这预示着国内STEM教育的研究正在从初步的理论探索向实践探索不断发展，且STEM教育与创客教育的融合研究也是未来STEM教育研究的方向之一。

STEM教育的研究内容分析 通过对STEM教育的研究热点进行分析后，本研究对STEM教育的研究内容按照上文提到的类目设计进行编码，具体的编码结果如表4所示。

从表4可以看出，目前国内学者有关STEM教育研究内容主要集中于对国外STEM教育现状、政策的调查研究；其次是对包括STEM教育应用模式设计、课程体系构建、具体学科应用研究在内的实践研究，以及对STEM内涵、特征以及作用等探析的基础理论研究；有关STEM教育技术支持研究和STEM教师专业发展研究则很少。其中，基础理论研究方面，对于STEM教育的定义以及其与创客教育的区别与联系一直是研究热点，但是目前国内学者并没有对此达成共识[7-10]；实践研究方面则主要包含从整体上探讨STEM教育在中小学教育教学中应用的宏观层面研究，主要强调跨学科整合[8，11-12]，以及STEM教育在具体学科教学中创新应用的微观层面研究[13-14]；技术支持方面的研究主要集中在3D打印技术、电子教材、增强现实技术、学习元平台等在STEM教育中的应用研究[15-16]；STEM教师职业发展方面，国内的相关研究几乎没有，一些学者只是简单探讨了STEM教师应具备的素质，并没有提出具体的、有可操作性的STEM教师培养体系和模式。

4 研究总结与反思

总的来说，国内STEM教育研究的时间并不是很长，整体上还处于初级阶段；研究的主要力量集中于高校研究者，中小学一线教师相对较少；研究内容最初主要集中于对国外STEM教育研究和实践情况的调研与总结，逐步发展到目前对于STEM教育基本理论、跨学科实践模式、相关技术支持以及与创客教育的融合创新等多方面研究，逐渐加强了STEM教育结合我国具体国情的本土化研究与思考。然而，要进一步开展STEM教育，还需要加强以下几方面的实践探索。endprint

鼓励中小学一线教师投入STEM教育研究，并积极与高校研究者合作 目前我国的STEM教育实践主要在中小学开展，而主要研究力量却是高校研究者，中小学一线教师在具体实践中缺乏理论指导，影响实践效果。同时，缺乏系统的研究与思考，这会导致作为实践主体的中小学一线教师无法将自己在实践中获得的经验教训总结升华而形成具有参考价值的指导性内容，也无法很好地解决实践中遇到的问题。

准确定位STEM教育，加强国内STEM教育课程整合设计与教材开发 目前国内中小学开展的STEM教育大都将STEM教育作为独立的课程，开设于课后一小时的活动课中，或与学校的创客教育相结合。这样的定位在一定程度上加强了传统教学中重理论轻实践的弊端，通过各种实践活动，培养学生的动手实践能力和创新思维。但笔者认为，STEM教育的本质是注重培养学生综合运用知识解决问题的多元思维和能力，因此除了设计具体的基于问题的、实践性的STEM项目外，将STEM教育的理念和教学模式应用于具体的学科，尤其是非STEM学科，有利于从根本上实现教学改革和创新教育。同时，目前许多中小学使用的STEM教材大多是直接从国外翻译而来，会出现与我国基础教育具体情况不符的情况。因此，除了在理论上探讨STEM教育的跨学科整合模式之外，开发相应的STEM教材，进行结合具体情况的、具有操作性的教学设计，是开展STEM教育实践的前提。

加强STEM教师职业能力和素质培养，提高STEM教育质量 STEM教育作为一种创新教育方式，除了强调以学习者为中心的基本理念外，对于教师多方面的能力也有一定的要求。

首先，STEM教师必须加强学科知识的熟练掌握与应用。传统的分科教学要求教师只需熟练掌握自己所教的那门课程，而STEM教育提倡跨学科，这就需要中小学一线教师改变原有的单科教学，通过自主学习或在学校组织下的集体培训等方式，加强对其他学科知识的学习，以更好地开展STEM教学，

其次，加强教师对STEM教育理念的理解和具体教学设计能力。在STEM教育实践中，教师同样需要进行学习内容分析、学习者分析、教学策略选择、教学媒体和技术选择、教学内容设计和评价设计等。如在开展基于问题的教学中，教师需要事先进行问题的设計，要考虑问题的难易程度和可操作性，以及是否实现了培养学生综合运用知识和跨学科思维的目标等，也要做好课程节奏的设计与把控，课程资源的设计与制作以及课程评价体系的构建等。教师作为教学系统中重要的组成部分，对于教学起着至关重要的作用，因此在今后的研究中加强STEM教师的素质培养是非常有必要的。

加强对于STEM教育教学效果的评价反思 教学评价作为日常教学中至关重要的一环，能够帮助教师对教学效果和学生的学习效果进行全面掌握，帮助教师对教学实践进行反思与调节，提高教学质量。因此，在今后STEM教育的实践研究中，除了教学模式的研究外，STEM教育评价研究也应该作为重要的研究内容之一，帮助STEM教育实践者以评价促教学，在中小学中更好地推广STEM教育。

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