基于知识图谱的国内2010-2018年STEM教育研究热点及趋势分析

朱萌 胡来林 王艳茹 张新立

【摘 要】本研究在2010-2018年CNKI期刊数据库中进行“STEM教育”课题研究搜索，并使用CiteSpace软件对相关文献进行可视化处理。研究结果发现：（1）研究主题主要集中于STEM教育相关的理论，STEM教育的目标体系，STEM教育领域的研究，STEM教育的课程开发、教学模式及学习方式5个方面的研究;（2）我国的STEM教育研究在高校较多，且内容多样化，但在基础教育领域中STEM研究不多;（3）当前STEM课程开发的研究呈增长趋势。

【关键词】STEM教育;热点主题;研究趋势;CiteSpace

【中图分类号】G427  【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2019）02、03-059-04

信息技术（如人工智能、云计算、物联网等）的快速迭代和应用对人才的教育与培养模式提出了更高要求。STEM教育融合了跨学科思维和新的教育理念。近年来，STEM理念已在全球主要国家引起关注和推广，STEM教育研究正在蓬勃发展。为了解中国STEM教育的研究热点和演变趋势，本文基于CiteSpace软件的视觉知识图进行分析。

数据来源与处理方法

本研究在中国知网中选择“高级搜索”选项，检索领域设为“期刊”，以“STEM教育/stem教育”为检索主题，年限为2010-2018年，经过检索，共收集263篇文献（截至2018年3月21日）。排除会议通知、报告、角色介绍、丛书介绍和会议散文等，剩余有价值文献243篇，由知网导出reforwork格式原始研究数据。

英籍华人学者陈超美开发的CiteSpace可视化分析软件，可以挖掘、呈现学术领域的热点与趋势，这是本研究的主要数据分析工具。

国内STEM教育的研究热点主题

经过对243篇文献提取关键词聚类操作可以得到 Modularity Q=0.497，Mean Silhouette=0.869，分别表明网络的模块性为0.497，平均等值线为0.869。根据网络模块的聚类度和平均等值线，发现有7个聚类结果显著——创客教育、STEM、教育活动、教学设计、STEM课程、创新能力、课程开发，表明这七个方面的研究较为密集。根据图谱节点的大小、关键词分析（中心度、出现频次）和相关文献分析，本研究总结了STEM教育的五大研究热点主题和相关关键词，如表1所示。

1.STEM教育相关的理论研究

STEM教育的理论研究主要包括概念、历史发展和特点特性等方面。目前，STEM教育概念的定义大致相同，基本是以跨学科整合为理念，从科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科方面强调多学科的交叉融合。在历史发展领域，研究人员从美国STEM教育出现、兴起、传入中国等多个时间节点梳理，探讨了各种新兴技术的应用和社会发展促使STEM新型教育理念兴起。在STEM教育的特点特性领域，余胜泉、胡翔（2015）认为，STEM教育有着跨学科性的、趣味性的、情境性的、体验性的、设计性的、协作性的、实证性的、艺术性的和技术增强性的突出特点。

2.STEM教育的目标体系

结合相关文献的分析可以看出，目标体系的研究主要集中在STEM跨学科思维和能力素养两个方面。一些研究者构建了STEM教育目标体系，并分析了实现不同教育目标所需的教育策略。同时，另外一些研究人员探讨了STEM教育目标与创客教育目标、STEM教育与社会责任、国家竞争力与核心素养等之间的相关关系。如有研究者提出了以创客为形式的STEM课程，把培养学生创作、创意和视觉素养作为教育目标。

3.STEM教育领域的研究

国内STEM教育涉及领域主要为高校和中小学。高等教育领域的STEM教育主要通过基于项目、问题的设计与学习（PBL）方式来改造学科教育，推动我国高等教育学科面向未来、面向创新和面向差异化发展。这一方面切合高等教育“新工科”的改革方向，另一方面高校STEM学习项目通过面向真实情境解决问题，契合了高校技術、工程教育的学习的本质，培养了高校学生跨学科思维和综合能力素养。而中小学的STEM教育以综合实践活动课程、科学课程和创客课程等形式进行实践，贴合中小学生的知识体系和兴趣爱好，使中小学STEM教育生态极具活力。

4.STEM教育的课程开发研究

结合相关文献的分析，可以知道当前国内STEM教育课程的开发方向主要是基于问题、项目或者工程设计，将科学、技术、工程和数学知识融入实践学习中。例如，傅骞和刘鹏飞（2016）将STEM课程类型分为四种，从教育成果（如验证、询问、制造和创造）的角度探讨STEM课程的基础和内涵，构建了将跨学科知识融入各个环节中的STEM课程理论框架。王旭卿（2015）的研究提出了面向STEM改造已有创客课程，培养基础教育阶段学生跨学科素养的课程开发构想。

5.教学模式及学习方式的转变

STEM教育最初是从非正式学习（如游戏化学习、博物馆教育）开始的，引起重视后逐步转向正式学习领域。如今，技术环境的快速变化导致现行的教学模式、学习方法都面临转变的压力。因此，构建相应的STEM教学模式、探索新的学习方式方法，把单一维度的传统教学模式转变为多维度的质量教学模型，是STEM教育研究人员和教学人员的重要任务。目前，关于STEM教学模式和学习方法的研究不多，大致是从课程目标、人才培养、跨学科培训和STEM素养这几个角度探讨STEM教学模式的设计、开发。基于“跨学科项目式学习”的教学策略和学习方式是当前一个主要方向。

我国STEM教育的发展趋势

根据CiteSpace相关分析图谱，可以探讨我国STEM教育的发展趋势。

1.增长型趋势

可以发现STEM教育、STEM课程的研究呈增长型趋势，这和社会发展的现实需求有关。在“问题意识”愈发重要的今天，面向解决问题、实现项目、工程设计等方式的课程开发及实践越来越引发人们的兴趣。在增长的领域内，STEM教育研究不断细化，由最初的整体理论、宏观架构方面的研究转向对 STEM教育生态层面深入探讨，例如技术环境（编程技术、电子电路技术、机械技术等）、资源环境（师资力量、学具套件、器材等）、物理环境（创客空间、综合实验室、试验场地等）等方面的研究大量出现。

2.减弱型趋势

STEM教育强调跨学科理念的实现，而创客教育则更关注动手制作，强调作品的呈现和学生的个性化输出。从多角度看，创客教育与STEM教育有着天然的关联性，因此经常被国内学者并列进行比较研究。最普遍的观点为“相互包含说”与“创客教育（狭义）包含于STEM教育”两种观点，前者认为创客教育与STEM教育为两个彼此独立的教育概念，但双方在一些领域存在重合;后者认为STEM教育范围广阔，创客教育（狭义范围）是STEM教育的一个下属分支。近年来，随着国内学者对STEM教育研究的深入，曾经火爆的创客教育研究开始趋于减弱。

总结与反思

1.STEM教育研究多样化

有关STEM教育的研究者涉及大学、高等职业学校和基础教育的研究人员。高校研究者更加重视相关的理论探索和生态建设，由于信息便捷、资金充裕、政策相对自由，近几年来高校STEM领域的研究处于蓬勃发展阶段。在高校理工科学科，“新工科”的政策导向更是为高校STEM教育发展提供了一种新的思路;而以学前教育、基础教育为代表的教育学科中，“全科教学”“综合实践活动”等理念都与STEM教育不谋而合。幼儿阶段的STEM教育探索也在多角度开展，不少幼儿园以主题周的形式引入STEM活动开展日常游戏化活动，而小学阶段也将曾经的信息技术活动、工程技术活动、创客等活动向STEM教育靠拢，取得了喜人的突破。

STEM教育作为一种面向未来的人才培养新模式，打造贯穿学前阶段至高等教育阶段的一体化教育体系，是未来中国STEM教育发展的必然取向。这一方面需要国家在顶层设计上给予支持，同时更需要各教育阶段的学校和STEM教育研究人员展开合作，尤其应鼓励高等院校、高职院校与中小学组建STEM教育联盟。

2.缺乏对STEM教育评估方面的研究

当前STEM教育研究的重点是教学模式、课程资源和项目建设，而对于相关教师培训、技术支持和应用以及STEM教育评估的研究较少。从长远看，缺乏完善的教育评估体系将会限制中国STEM教育的健康发展。教育评估评价是教育发展的“尺子”和“防火墙”，一方面通过教育评估可以指明国内STEM教育发展的方向，建立健全STEM教育的行业标准;另一方面完善的评估体系可以鼓励优秀的教师、教育团队的创新和优秀STEM项目的推广。

而在实践探索中摸索出一条中国STEM教育的评估评价之路是STEM教育良性发展的保障。这不仅需要国家政策的顶层规划，更需要地方教育部门的积极行动。如，对于中小学的STEM教育发展，地方教育部门应该对从事STEM教育探索的学校和中小学教师积极支持，在职称评定、薪资奖励等领域给予倾斜照顾。

3.STEM课程、项目、STEM教学模式和学习方法的研究呈现出增长态势，STEM教育过程的研究依然较弱

当前，大量高校、机构、中小学乃至企业都投入到了STEM教育的新兴行业，出现了STEM教育的课程、学习项目井喷的趋势，STEM教育行业迎来了突破式发展。但STEM教育过程的探索却依然处于弱势地位。课程、项目、教学模式、学习方法都是STEM教育的外在和载体，而STEM教育真正能给学生带来的学习过程转变，对学习内容和学习方式的改造是其真正的魅力所在，而这些都要依托对STEM教育的实施过程的研究。因此，STEM教育的过程研究意义重大，否则国内STEM教育就会陷入课程与学习项目“重复建设”的怪圈。在未来的相当长的时间内，STEM学习过程的特点、STEM教育过程中的内部驱动等问题都将是中小学教学工作者和研究人员进一步探索的关键领域。

参考文献

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