中学生STEM学习态度研究*——基于江苏省六所STEM试点中学的调查

陈 凯，陈 淋，陈 悦

(1.南京晓庄学院 环境科学学院，江苏 南京 211171；2.上海师范大学 数理学院，上海 200234；3.澳门大学 教育学院，澳门 999078)

一、问题的提出

(一)研究背景

STEM教育旨在打破学科领域边界，促使学生能够融合多种学科知识，提高探究能力和解决实际问题的能力，最初是美国为提升国家竞争力和劳动力创新能力而提出的一项国家教育战略[1]，近年来已逐渐受到各国教育界的重视。我国对STEM 教育关注主要集中在经济发达地区的北京、上海、江苏、浙江、广东以及港澳台等地的中小学，在日常教学中融合或在课外社团中开展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。政府部门也通过各种政策支持和鼓励，2015年教育部发布《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化作的指导意见(征求意见稿)》明确提出要“探索STEAM教育、创客教育等新教育模式”。2016年《教育信息化“十三五”规划》提出“有条件的地区要积极探索信息技术在‘众创空间'、跨学科学习(STEAM教育)、创客教育等新的教育模式中的应用，着力提升学生的信息素养、创客意识和创新能力，养成数字化学习习惯，促进学生全面发展，发挥信息化面向未来培养高素质人才的支撑引领作用”。

自从STEM进入我国教育研究的视野，探索STEM课程与教学的论文数量迅速增长。常咏梅等对国内近年STEM教育热点进行文献研究和社会网络分析，并借助聚类分析出我国STEM教育研究主要集中在发展背景研究、课程整合理念研究、STEM教育与创客教育的关系研究、教师教育研究、教学实践研究等五个方面，综述性、思辨类文献居多[2]；而中小学一线教师更关注渗透STEM理念的教学设计与实践经验的总结。詹青龙等基于ERIC数据库的相关文献高频关键词的分析，发现外国学者更关注STEM教育理论、STEM教育研究方法运用、STEM教育相关的学校变革、STEM课程连贯性、STEM教育代表性不足的群体等[3]。

STEM教育作为一种西方文化的东渡，虽然在我国目前愈加受到重视，但毕竟是舶来品，缺乏实证支撑的经验性认识无法促进东方文化背景下STEM教学中所遇到的各种问题与国际的对话[4]。我国STEM教育实证研究上已经收获了一些成果，主要发表在教育技术类期刊，包括学习研究，例如基于设计的跨学科STEM教学对小学生跨学科学习态度的影响[5]、项目式STEM教学中学生参与度测量[6]等；更多是教师研究，例如STEM教师教学反思日志分析[7]、STEM网络教育平台教师行为意向影响因素分析[8]等；也包括用内容分析法对国外科学教材的研究[9]。

(二)研究意义

虽然小学阶段已经开始STEM启蒙，但是中学生对STEM学习更具备自主意识，而且由于中高考衔接涉及未来职业发展方向的选择，所以研究中学生STEM学习态度具有以下意义：一是STEM教育需要通过创设任务情境、以项目式学习途径激发学生批判性思维，引导学生将跨学科知识应用到实际问题解决，STEM课程开发与教学设计需要依据中学生心理、认知和已有知识水平的发展，结合相关科目的学习进阶来制定的。了解学生对于STEM学习的态度，是重要的学情分析途径，是深入开展课程开发和教学设计的基础；二是我国STEM项目已经在试点学校开展了一段时间，尚属改革初期，已有学校在STEM主题竞赛里收获了不错的成绩。针对开设STEM项目学校的相关学生进行态度调研，可以从另一个层面了解STEM课程实施收获；三是现代产业发展中对劳动力的需求有超过75%的职业岗位与STEM职业相关，全球视野下人类目前面临的诸多挑战需要熟练掌握STEM技能、甚至具备STEM高素养的专业人士来应对。在中学教育中渗透STEM职业生涯规划，引导他们投身STEM职业，显得特别重要。增强学习STEM的自我效能感和学习期待认知，了解学生目前对于STEM的学习态度，能为我国中小学生涯教育提供参考。

(三)研究问题

我们关注以下研究问题：(1)中学生对STEM学习态度与未来职业兴趣呈现怎样的态势？(2)初高中不同学习阶段对STEM学习态度上有何差异？(3)不同性别的中学生的STEM学习态度是否有差异？

二、已有文献评述

(一)概念界定

1.STEM

对STEM的界定存在多元化意见：2017年修订的《义务教育小学科学课程标准》，将STEM定义为一种以项目学习和问题解决为导向，将科学、技术、工程、数学多学科有机地融为一体的课程组织方式[10]；中国教育科学研究院发布的《中国STEM教育白皮书》则强调STEM教育跨学科、跨学段的连贯课程群以及全社会共同参与的教育创新实践[11]。其实，美国的政府文件并没有把STEM局限于某一种特殊的教育方式，更多泛指理工科本身，由于时代所赋予的新意义，应包括理工农医等学科领域，倡导以项目学习、问题解决为导向的课堂体验；从内容上看，四个方面是环环相扣的，科学是根基，技术和工程分别是科学和技术的运用，数学作为工具融合在科学、技术和工程之中。

2.学习态度

态度是人对客观事物产生疑问、进行评价、产生需求以及采取相应行动的过程中产生的心理倾向和言行表现，是人对客观事物的需求关系的反映[12]。教学过程中积极的学习态度有利于学生取得优异的成绩，理想的学习成果也能反作用于学习态度、调动学习积极性。

在形式上，STEM本身就是知识、方法、技能、能力、态度等多元素的综合。杨亚平等指出STEM教育并不是具体的学科或课程，而是一种态度、思维、素养[13]，科技创新的动力需要态度和情感的引导。本文中学生对学科的态度主要由自我效能感和期望价值两部分信念组成[14]。自我效能感是对于特定领域内个人能力或应付对个人生活有影响事件的信念，研究表明，如果在数学[15]或科学学习[16]的自我效能很高的学生更有可能在STEM领域接受高等教育。期望价值理论认为，个体完成各种任务的动机是由他对这一任务成功可能性的期待及对这一任务所赋予的价值决定的，个体自认为达到目标的可能性越大，从这一目标中获取的激励值就越大，个体完成这一任务的动机也越强。研究表明期望与价值同样能够预测职业选择，在调查职业理想和职业道路坚持时，期望价值理论与自我效能理论能有效互补[17]。已有研究发现拥有高期望值信念与学生在难度较高的数学和科学课程中的坚持密切相关[18][19]。基于以上研究，本文的“态度”术语综合了自我效能和期望价值信念。

(二)STEM的学习态度研究综述

STEM教育和学生的兴趣、自信的关系实证研究主要见于国际期刊，国内文献极少。

社会认知职业理论[20]将职业发展归结于兴趣发展、选择与决定、表现与坚持的三个方面因素的综合。其中职业兴趣处于中心位置，兴趣发展是职业发展的核心环节[21]，学生对STEM职业的兴趣可能影响未来参与的工作[22]。研究发现大学生从事STEM专业的意图直接受到自己12年级阶段的数学学习成就、接触数学和科学课程的机会、数学自我效能感等因素的影响[23]。在美国的一项STEM职业兴趣的研究采用了回溯性分析，关注了在大学校园里完成高中最后两年课程的342名高中学生，研究数据表明，影响学生对STEM感兴趣的因素包括学生自己的自我激励；父母或家庭成员的支持；学校提供的科学和数学课程，以及接触高素质、激励性的教师[24]。

基础教育阶段学生的STEM职业兴趣也引起了学者的关注。其中澳大利亚的课程设置和高中生的职业兴趣对学生选择大学STEM专业的影响最大[25]。Sadler等研究发现学生的职业兴趣变化主要发生在高中阶段：高中入学时的兴趣能有效预测在高中毕业时STEM职业取向，在高中阶段女生STEM职业兴趣保留率较低，而对STEM职业感兴趣的男生的比例则保持稳定，此外入学时物理相关职业感兴趣的人对STEM职业兴趣保留率最高[26]。Maltese和Tai发现，相信科学会对自己的未来有用、对科学事业感兴趣的八年级学生未来更有可能获得STEM相关的学位[27]。

除了关注不同学段的生涯教育，STEM教育也关注性别的影响。社会民众常常困扰于一些事实——男性比女性更多地适应STEM领域；一些重要STEM领域缺少女性工作者的突出表现；而且女孩对STEM学科领域的兴趣、自信以等积极态度从学习早期开始，随年龄增加而下降。在未来STEM劳动力短缺的形势下，鼓励年轻女性进入STEM工作和研究领域非常重要。实验研究发现女性榜样在提升女性对自身成功潜力的信心方面并不比男性榜样更有效；而对于STEM领域楷模的刻板印象，可能干扰了女性的成功信念[28]。此外，参与课外STEM项目的经历和数学教师影响她们“数学兴趣和信心”，而她们对科学的兴趣和信心的唯一重要预测因素是科学教师的影响力[29]。Bronfenbrenner生态学模型常用来预测中学生对数学和科学的信心和兴趣，研究发现，自我效能感是女生学习数学和科学信心的重要预测指标；数学及科学教师影响、和同伴影响是数学和科学兴趣和信心的重要预测因素[30]。

爱荷华州立大学学者强调利用创造力和设计吸引女孩进入STEM学术和职业领域的必要性。倡导采用许多课程之外的非正式学习活动，为女孩提供体验式学习，长相问题解决、创造和设计技能，以及提供正式课程不易接触到的学术领域主题调查机会。研究发现女孩对于问题解决的兴趣是对STEM所有学科领域感兴趣的积极预测因素；但是对创造力和设计的兴趣只对于计算机技术和工程领域感兴趣的积极预测因子，却是对科学领域兴趣的负面预测因子[31]。

旧金山大学学者采用混合方法研究天主教学校的独特背景下女生在STEM领域的学习态度和信心，发现授课教师自身的兴趣与投入热情让STEM课程对女孩更有意义；天主教学校环境的文化支持STEM学习成就，并帮助女孩更好地融入学校环境，有利于核心素养的构建，特别是合作意识和领导能力[32]。为了解释性别平等悖论(那些性别更平等的国家例如芬兰、挪威和瑞典等国家，中学与高等教育中竟然存在最大的STEM男女差距)，研究者利用2015年PISA测验数据、STEM领域的大学毕业生的分布数据、全球性别差距指标、生活满意度等数据，对科学表现、学科优势、对科学学科的态度等层面探究性别差异。最终发现在大多数国家中，男生对于科学的自我效能感更强，在性别平等水平更高的国家更是如此；科学兴趣和愉悦度两个维度也获得类似的结论[33]。

虽然国际上对于STEM学习态度、兴趣的研究已经有不少成果，但是我国教育具有独特的传统文化背景，而且我国科学教育课程体系与西方国家相差较大，技术课程以及系统的STEM项目教学起步晚，目前本土化的实证研究还不多。

三、研究工具

本研究针对中学生STEM学习态度的研究主要采用调查法，问卷分三部分：

问卷开头是对参与者基本信息的调查，包括学校、年级、性别、年龄等，这些信息有助于我们探讨这些变量对STEM学习态度的影响。

问卷主体借鉴了文献中美国中学生对STEM的学习态度测量工具。该工具从数学、科学、工程技术和21世纪技能四个方面着手，分别测量学生对这四层面的态度，需要参与者根据自己的实际情况选择最准确可靠的选项，选项包括“完全不同意、不同意、不确定、同意和非常同意”或“完全不感兴趣、不感兴趣、不确定、感兴趣和非常感兴趣”，以李克特五级量表的形式呈现，其中有三题采用了反向题。该工具通过大样本测试，保证调查可靠性、有效性和公平性。测量工具开发时的探索性因素分析和验证性因素分析的结果表明，使用该工具来衡量学生对STEM的学习态度结构效度高[34]。此外，在修改量表过程中增加了对未来可能工作去向的调查，文献总结出12个STEM职业取向，每个职业取向对应着相关的STEM职业。例如，将临床实验室技术人员、医学科学家、生物医学工程师、流行病学家和药理学家这些职业合并为一般的“医学科学”职业途径[35]。

工程和技术有一定区别：工程是技术与发明的集成与实施，因此技术与发明对现实世界的作用和影响就必须通过具体的工程来实现，离开了工程建造，技术与发明的作用就只能是潜在的和抽象的。技术工作者需要将科学研究所发现或传统经验所证明的规律转化为各种生产工艺、作业方法、设备装置等，解决如何实现的问题，主要为生产某种满足人类需要的产品而服务[36]。工程师的工作需要体现以下特征：有创意；运用科学、数学和技术；与人合作；设计我们身边的各种事物；解决实际困难[37]。但工程技术往往有着千丝万缕的联系，所以在调查中置于一个分量表。

需要说明的是，研究工具中调查的“21世纪技能”是美国联邦教育部确定的《21世纪技能框架》[38]，其中提出了美国教育应培养的核心素养和技能，主要包括“学习与创新技能”“信息、媒介与技术素养”“生活与职业素养”三个方面。虽然我国的“中国学生发展核心素养”与“21世纪核心素养5C模型”与美国“21世纪技能”内容表述有差异，但教育的最终目标殊途同归，都看重学生的学习任务从单一学科知识的学习走向了跨学科、综合性和整体性的深度学习，与STEM的特点不谋而合，所以在调查中对原量表的这个维度没有修改。

四、研究对象

本研究中，笔者试图了解中学生对STEM的学习态度和未来的职业兴趣。虽然近年来STEM已经被很多学校和家庭熟知，但在我国毕竟没有全民推广，也没有进入正式课程，所以选择调查对象时主要关注了江苏省首批STEM项目试点的部分学校，保证被调查者都接受过系统的STEM项目教育。研究对象主要是来自南京、无锡、扬州和淮安四个城市六所中学的中学生，分别代表苏中、苏南、苏北三个区域，其中包括三所初中和三所高中。被调查的对象都已经学过数学、科学(包括中学阶段的物理或化学或生物等学科)，并在以科技人才培养、STEM发展为特色的学校里参加过STEM社团或培训。调查开始，所有接受调查的学生们被告知研究目的和问卷调查的目的。如表1所示，为参与调查的学校信息。调查过程中发放纸质问卷500份，回收有效问卷483份，回收率96.6%。

表1统计的是参与者年级情况分布，表2统计的是参与者性别情况频数分布。

表1 参与者年级情况频数分布

表2 参与者性别情况频数统计

由上表可见，参与对象初中生较少，高中生较多，主要是因为江苏省目前开设正式STEM项目培训的学校还并不多，仍然以有一定信息技术基础和通用技术基础的高中生为主。此外，男生比例更大，也说明男生更倾向于进入STEM社团。

五、研究结果

(一)信效度检验

研究工具在文献中已经过因子分析和项目分析，本研究借鉴过程中只作了翻译和语言上的完善，并增加了部分基本资料调查。本研究的效度检验依据相关分析法，即通过计算各个分量表与总量表间的皮尔逊相关系数来评估量表结构效度的效果。根据测量标准，如果各分量表得分与总量表得分显著相关，且各分量表得分之间的相关系数低于其分别与总量表之间的相关系数，则代表该量表的结构效度较好。

由下页表3所示，所有分量表间均呈显著正相关(p＜0.001)，“对21世纪技能的学习态度”与其他分量表之间、“对数学的学习态度”和“对工程技术的学习态度”之间的相关系数都介于0.2-0.4之间，为弱相关；“对科学的学习态度”与“对数学的学习态度”“对工程技术的学习态度”之间的相关系数都介于0.4-0.6之间，均为中等相关；各分量表与总量表之间的相关在0.6-0.8之间，为强相关，且皆达显著(p＜0.001)；各分量表间的相关系数均低于其与总量表的相关系数，表明各分量表与总量表间联系紧密，内部效度良好。

笔者对收集的数据做了同质信度分析，四个维度分量表的克朗巴哈α系数均超过0.800，且总量表的α系数为0.901，说明该量表内部一致性良好。

表3 分量表与总量表间的皮尔逊相关分析(N=483)

(二)描述性统计与分析

根据表4呈现出来的每个分量表的标准差，可以得出收集的数据相对稳定，并且每个分量表的每题平均得分和总量表的每题平均得分都大于3，说明参与者的态度趋向于正向积极(这里的正向是指分数为4和5的态度)，说明研究对象对STEM比较接受和肯定。

表4 分量表与总量表的描述性统计

1.参与者对数学的态度分析

为了避免学生答题的随意性，数学学习态度分量表中设置了Q1、Q3和Q5三个反向题，所以选项排序与其他有所不同，在处理数据中已经进行了转换。表5呈现的是初高中学生和男女生对数学持正向态度占各人数的比例，其中正向态度指的是分值为4和5的态度，表6、表7、表8和表9均同理，其中的数据均采用百分数表示，括号内呈现出该类别人数占据的比例。

表5 初高中学生和男女生对数学持正向态度占各人数的百分比

无论初中还是高中调查对象，Q1(数学是我最差的一门学科)、Q5(我能很好地掌握大多数科目，但我应付不了数学学习)的比例都超过了70%，一方面说明调查对象感觉自己数学基础较好，另一方面也说明了参加STEM项目的同学往往在数学科自我感觉好。虽然Q3的意思(数学对我来说非常难)与Q1、Q5相近，但在高中生里Q3持正向态度的比例已经降低至70%以下，显示出高中课程难度的加深，的确让不少调查对象感觉到了困难，尤其是解题和应试上没有把握获取高分。

Q2(我会考虑日后选择与数学相关的职业)的比例极低，参与调查的学生大部分不会选择一个与数学相关的职业，初中生和高中生比例相近，而女生的比例比男生更小，这与表8统计的未来工作可能去向为数学的比例较小这一事实相符合，其实在中学生心目中，数学只是一门工具学科，对数学相关职业了解太少。

从描述性数据上看，男生对数学比女生更有自信，这与男女生的兴趣差异有关；初中生比高中生在数学上更有自信——可能和初高中数学学习难度有关，但高中生能更好地认识到自己是否能掌握数学，这是学生不同年龄段自我认知力水平存在差异的结果。

2.参与者对科学的态度分析

表6呈现的是初高中学生和男女生对科学持正向态度占各人数的比例，可以看到，Q11(我希望离开学校后依然能运用科学)、Q12(学习科学将有助于我以后工作谋生)的正向态度比例普遍高，说明参与者们都充分认识到科学对生活的重要性——需要科学来帮助工作中的问题解决，并表达出对运用科学知识的期待。

表6 初高中学生和男女生对科学持正向态度占各人数的百分比

Q10(我会考虑从事一份有关科学的职业)、Q14(我知道我很擅长科学)和Q17(我能完成要求高的科学任务)的比例普遍不高，说明中学生自认为科学学习还没有能达到“擅长”的程度，自然不能完成难题，而且大家对基础学科的职业兴趣不高。Q9关注学生学习科学的自信，Q16运用反向题探测学习者对科学学习的信心，发现初中生在学习科学时会比高中生表现得更自信，男生比女生在学习科学上更有信心。Q13、Q15都涉及学生对未来科学相关工作的预想，正向态度比例处于中等水平。

3.参与者对工程技术的态度分析

由表7数据可知，无论初中生还是高中生，在Q23(我很好奇电子产品是如何工作的)、Q24(我愿意在将来的工作中运用想象力和创造力做出新的东西)的比例普遍高，说明中学生对电子产品充满兴趣，并都愿意在将来的工作中运用想象力和创造力作出新东西，这与现代社会电子产品等科技快速发展并渗透生活每一处有关，技术在各领域中的应用能激发学生的好奇心和无限的想象。初中生相比于高中生更加喜欢依照自己的想象创造新产品，更喜欢动手操作、组装等。

表7 初高中生和男女生对工程技术持正向态度占各人数的百分比

在Q18(我喜欢依照自己想象创造新产品)、Q19(如果我学习工程，那么我可以改善人们每天都在使用的东西)两个问题回答过程中初中生正向态度比例较大，高中生的比例则降低到70%以下，反映初中生更容易保持动手创造的愿望和兴趣。

Q21(我对机器机械有关的工作感兴趣)、Q26(我相信我未来可以从事一份与工程有关的工作并获得成功)的比例普遍不高，表明只有部分初高中生对机器机械有关的工作感兴趣，女生的占比更更少，绝大部分参与者都不相信未来可以从事一份与工程技术有关的工作并获得成功，自我效能感较低。

其余的比例普遍中等，差异不明显，在一定程度上说明中学生对工程技术重要性的认识不足，还需在正式课程继续渗透，同样需要非正式教育的支持。

4.参与者对21世纪技能的态度分析

从年级分布来看，Q28、Q30、Q31、Q32、Q34、Q36、Q37问题上，不论初高中学生都能表现出正向积极的态度(如表8所示)。

表8 初高中生和男女生对21世纪技能持正向态度占各人数的百分比

针对Q29(不管在学校还是在家里我都可以把事情做得很好)问题，高中生正向态度比例明显偏少，初中生正向态度比例也不到60%，在一定程度上说明我国中学生普遍忙于学业和学校活动，对家庭活动参与度不高可能是造成对自己解决家庭事务能力自信心不足的原因，还需要进一步探究。

在大部分问题中，初中生的正向态度比例要高于高中生，但是在对于21世纪技能的部分自我效能表现上，高中生和初中生相差不大，甚至要略微更高，例如Q30(我会尊重同龄人与我之间的不一样)、Q34(我会设定自己的学习目标)、Q36(当我有很多作业时，我会选择哪些需要先做、哪些可以延后)。

从性别分布来看，对于之前三个量表的大部分问题，男生的正向态度比例要高于女生，但是在这部分的调查中，女生却呈现出比男生更为积极的态度，只有在Q33(当事情不按计划进行时，我可以随机应变)、Q35(我可以在做自己的事情时合理地支配时间)两题时，随机应变和自由分配自己的时间上，男生比女生更有自信。Q28、Q30、Q31、Q32等问题的态度表现出女生在人际交往和设定学习目标上更为积极和自信。

(三)中学生对STEM职业可能取向的态度分析

由上页表6可以得出，大多数参与调查的中学生都同意科学对生活的重要性，但对于未来科学方向的职业选择呈正向态度的比例却不高；与之相匹配的是表9的数据，虽然调查对象是参与STEM项目的学生，但表达出对未来从事科学领域职业的正向态度比例普遍低。

表9 初高中生和男女生对未来可能的去向持正向态度占各人数的百分比

从年级上看，只有初中生对物理、数学和生命科学领域的工作正向态度比例超过了50%(由于部分初中生还没有学习化学，所以对化学学科的数据不具备可比性)，高中生青睐的STEM相关专业主要涉及计算机科学、工程和物理学；从性别上看，中学阶段的男生对大部分STEM职业正向态度比例要高于女生，只有在医学相关的职业取向上比例要低。

文献曾阐明的国外职业规划中男生对工程技术领域的职业的兴趣尤其大，而女性则更多在高中时期倾向于从事健康和医学方面的职业[39]。在我们对国内学生的研究中，仍然有类似的结果。此外王晶莹教授曾经从PISA2015科学素质测评的结果中分析，我国大陆测试地区除了科学学业成就高于OECD平均水平之外，科学认识论和STEM职业期望均表现不佳[40]，我们的研究从另一个层面也证实了这一点。

(四)初高中生对STEM学习态度的差异

初中生和高中生在STEM学习态度上有无显著性差异呢？我们对数据采用独立样本t检验分析，获得如表10所示结果。

表10 探究年级对STEM态度影响的独立样本t检验结果

续表10

根据p值均接受备择假设，根据t值比较，无论是STEM学习态度的各个维度还是整个表现，初中生比高中生更加积极。这种现象也可以用来解释STEM管道理论，该理论基于美国国家教育统计中心提供数据的实证研究，把学生比作流过一个越来越窄“管道”的水，“管道”中的连接点就如同通向STEM职业生涯所经历的重要事件，例如中考和高考、工作应聘等，用越来越狭窄的“管道”形容学生从最初的STEM学习，到最终取得STEM相关学位以及从事STEM相关职业的过程。美国“国家纵向教育研究”的数据表明，在管道的每一个连接点几乎都会出现人才流失问题，只有极少数学生最终选择STEM专业，许多学生对STEM专业失去兴趣而中途退学或换专业[41]。我们的研究在一定程度上呈现出学生特征，也验证了管道理论。之所以会出现这种STEM管道现象，主要原因是学生自身对STEM专业的态度转变，但是对于其他重要人物或关键事件直接或间接影响学生对待STEM的学习态度、选择STEM专业或职业，具体的作用机制还需通过质性研究进一步证实。

由于我们选取的对象一半都是高三学生，虽然心智更加成熟，经历更加丰富，对未来的职业走向也具有初步想法，但是也面临高考复习的学业负担繁重，可能会影响他们对STEM领域的正向态度。相比之下，初中生的学业负担较轻，他们有时间和精力去思考和挖掘自己感兴趣的事物，并且初中生处于思想比较活跃的阶段，他们正处于独立性和依赖性并存期，自我评价能力提高，尤其是低年级初中生保持小学阶段天马行空的想象，所以态度会更积极。

(五)中学生STEM学习态度的性别差异

男生和女生对STEM学习态度有无显著性差异呢？对调查结果采用独立样本t检验进行数据分析，获得如表11所示。

表11 性别对STEM态度影响的独立样本t检验

续表11

数据表明，对于数学、科学、工程技术学科的学习态度上，男女生之间差异显著，且男生更为积极，而且在STEM学习态度整体表现出，男生也优于女生。但是参与者中不同性别的学生对21世纪技能的学习态度无显著性。

虽然在校期间女生的理科课程成绩往往超过男生，但从事STEM相关职业的女性比例却低于男性。一个可能的解释是男生的学习能力变化率比女生的大。但近期的一项研究指出，男生和女生在STEM专业的平均成绩和变化率的差异比非STEM专业的要小，男生间的成绩变化率较大不足以解释STEM专业中男生居多的现象[42]。那么除了成绩，性别之间的STEM学习态度差异是否可以作为STEM职业选择的关键因素呢？需要支持深入研究的更多参考证据。

(六)探讨最喜欢任课教师对STEM态度是否有影响

由于国外文献中多次提及教师对STEM学习态度的影响，那么中学生最喜欢的教师是否属于STEM学科教师，对学生STEM学习态度能否产生影响呢？结果如表12所示。

表12 探究最喜欢的教师任教学科对STEM态度影响的独立样本t检验

分析结果发现除了对待21世纪技能的态度，其他分量表p值都＜0.05，由此可以认为参与者最喜欢不同的任课教师对数学、科学、工程技术和STEM整体学习态度有影响。总体上看，喜欢与STEM相关学科教师的学生对STEM学习态度的分值更高，表现出STEM相关学科的教师对学生的学习态度发挥着积极作用。

六、研究结论与启示

(一)研究结论

1.研究对象对STEM学习态度整体趋向积极。参与者对STEM的学习态度总体趋向于正向，呈现积极态势。虽然数学是中学阶段最受重视的理科课程，学校、家庭和学生自己对数学的重视程度也很高，但对数学的态度得分最低，学生尤其表现出不愿意选择数学相关职业。参与者普遍认识到科学对生活的意义并期待运用科学知识，但是对于从事科学相关职业以及完成科学任务的自我效能感不足。对工程技术的态度表现中，参与者对技术的运作表示好奇心，并表达开发创新的积极愿望，但是对于工程、机器有关的工作正向态度比例较少。对于21世纪技能的学习态度整体表现积极，但是对于家庭活动并未表现出积极态度。

2.研究对象对从事STEM领域职业的正向态度比例不高。初中生职业正向态度比例排名前三位的是物理、数学和生命科学领域，高中生职业正向态度比例排名前三位的是计算机科学、工程和物理学；从性别上看，中学阶段的男生对大部分STEM职业正向态度比例要高于女生，在医学相关的职业取向上，高中女生的正向态度比例超过了50%。

3.初中生的STEM学习态度比高中生更积极。这既有环境的影响又有年纪渐长生活阅历更加丰富所带来的改变，也可能跟学习任务的难易程度以及学业负担有关。从初中到高中阶段学习STEM的态度转变可能有利于解释管道理论。

4.男生STEM学习态度比女生更为积极。除了对于在21世纪技能的学习态度层面，男女生之间没有显著性差异，其他各维度层面，男生比女生表现得更积极。

5.对STEM教师的喜爱影响STEM学习态度。STEM教师对学生的学习态度也会有积极的影响。对STEM相关学科教师的喜爱、崇拜会影响学生在STEM学习中的自我效能感和期望价值。

(二)研究启示及建议

1.中学教学应关注职业生涯教育

发达国家中学理科教材普遍重视职业生涯教育，在学科教材中融合于学科相关的职业介绍、在学科教学中注重理工科相关的职业意识、职业理想、职业兴趣、职业素质与职业选择等多方面的教育，相比较而言，我国无论是教材建设、还是课程资源，或是一线教学实践，都漠视了这一方面的内容。中学生对STEM职业认识不足，了解渠道单薄，缺乏体现学科特色的职业思考，而且在越来越繁重的课程任务重更容易忽视这一环节。

虽然我国数学、科学、技术类教材没有如发达国家专门开设学科职业的栏目，但是学科教师有必要借鉴国外教材已有的职业教育特色，发挥来自学生家庭的职业角色示范作用，挖掘来自媒体中报道的各种社会职业发展案例资源；学科教师有必要在各自承担的单科课程中，以知识和技能为载体向学生宣传其中的行业精神、职业特色，潜移默化地促进中学生对社会职业的了解和认同感——高中阶段尤其需要这样的生涯教育。

2.重新审视中学理科的考试改革，给予必要的干预

柯政指出，高考不科学的计分制度导致报考科学学科的学生遭受不公平，更见尖锐地指出当前中国发展任务还非常繁重比以往任何时候都更需要科学技术，但尚未具备通过科技人才引进来弥补科技人才储备不足的条件[43]。所以在中国文化的大环境下，通过中高考制度强化STEM课程仍然是非常有必要的举措。

针对近年来的高考制度影响，教育主管部门和一线教师有必要对学生在高考中选考理科方向给予主动干预，以外在力量促进学生STEM态度向正向积极发展。首先需要对学生的价值观念进行干预，在日常教学活动中和高考填志愿时，提供STEM相关学科和专业的简介，介绍STEM专业的前景和相关职业的薪酬；大力宣传知名理工科高校或专业的招生政策，支持学生报考。由于中学生对STEM学科及相关职业的认识往往不完全、不充分，如果家校都在提供职业信息中缺位，学生自己往往不能衡量出学科的未来收益，也不能对自身适应STEM的能力做出合理判断，所以有必要为中学生提供职业测试和培训。此外，还需要发挥中学生间的“同伴效应”，发挥理工科成绩突出的同学的示范效应，发挥家庭STEM特长家长发展轨迹的影响，促进学生选考STEM类学科的积极性提升[44]。

3.提升STEM及相关学科课程教师的核心素养

STEM相关学科教师对学生STEM学习态度有很大的促进作用，促进学生STEM学习态度更为正向积极，非常需要教师自身STEM素养的构建，提升学科水平，拓展科技视野。但是我们不得不面对以下事实：课程设计受限于目前分科设计的统一安排，一线的教学实践受限于地方经济、管理理念和教师学科视野的差异，STEM课程实施效果难免参差不齐；国家规定的必修内容并未单独设置STEM课程，STEM教育在我国很大程度上还停留在狭义的工程技术教育，主要依赖于通用技术和信息技术教师，却缺少数理化生学科教师的通力合作，缺少STEM理念在各门学科课程中的渗透；大部分中学理科教师自身都缺少跨学科的项目研究经历和工程技术学习经历。

美国曾推行的K-12阶段STEM教师专业发展计划值得我们学习，该项目将基于地域的STEM课程作为重点内容，为STEM教育工作者提供深入的整合性短期课程，激发教师对包括健康、农业、食品、矿业、林业、能源等诸多STEM领域产生兴趣，为教师提供实地考察当地STEM特色行业、接触STEM相关业务的机会，这样的培训能促进STEM教师有意识地充分挖掘当地可用资源，综合利用这些资源开展STEM课程，其相关知识、能力也得到大幅提升[45]。

结合中国本土特色，实现中学STEM课程的整合和优质化，还需要相关学科教师的合作研究与开发，不能只依靠单兵作战。此外，国家近年来鼓励中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，本身也源自于社会对该专业人才的大量需求，但相应师资还需要更加专业化的人才加盟；基础教育阶段学科课程的教学和评价也频频应用大数据技术，对学科教师自身的技术应用提出更高要求。所以教师自身的STEM素养提升，也是对学生STEM学习态度潜移默化影响的重要途径。

4.改善STEM相关学科课堂教学

改善STEM学习态度需要教师积极改善学科教学，摈弃“数学就是做题”“物理是最难的一门理科”“化学是理科中的文科”“生物就是需要背”“科学探究就是让学生动手做实验”“计算机运用就是打字、做PPT”等错误的观念；改善STEM学习态度的教学有必要增进学生对数学应用范围和职业的认识，消除学生对科学家、技术员、工程师的刻板印象，重新塑造这些行业在学生心目中的形象，教师还可以引导学生以批判的眼光去审视大众媒体对STEM工作者形象的描述——所有这些其实都首先向教师提出了高要求，STEM相关学科教师自身先要去通过阅读、实践、沟通交流，以全面了解、深度理解STEM职业的社会责任和发挥作用。整合性STEM的教学与单科教学还是有很大差异，需要丰富学生的实践体验，中学阶段对研究性学习项目的落实，有利于高中生可提前参与高校本科生的研究课题，提前接触从事STEM行业的成功人士。

5.提供促进女生STEM教育的干预措施

在本研究中，参与STEM项目的女生只有男生的一半，且在STEM学习态度中呈现正向积极的比例也远少于男生，当越来越多的女生逐渐对STEM课程失去兴趣，对于数学、科学、工程技术等课程的态度愈加消极，也让教育工作者更有必要和有责任去改变这一学科的性别比例失衡现象。虽然对于来自社会大环境的歧视和误解，教育工作者可能一时之间无力改变，但是在课程实施和学校教学活动中，学校和教师应对男女同学一视同仁，构建教师、学习内容、教学材料和硬件设备、评价方法和工具等多元化的整体学习环境，大力支持女生积极从事STEM学习。例如对女生在数理学科的进步要注意表扬，增强其信心和自尊心；又如用优秀理科女教师的和从事STEM职业的卓越女校友事迹作为示范。

此外，作为教师的后盾，作为STEM项目试点学校有必要配合以上措施，一方面出台政策缓解学生的学业压力，鼓励中学生合理安排参加兴趣活动或社团的时间，争取社会资源支持中学生发明创造，以增强他们投入STEM的自信心；另一方面，有责任提供机会促进数学、科学、技术学科教师的合作与交流，提升他们的STEM素养。