国内外STEM研究现状及其发展趋势分析

吕文洁

(云南师范大学 信息学院，云南 昆明 650500)

1 STEM教育缘起与发展脉络

1.1 国内

著名的“钱学森之问：为什么我们的学校总是培养不出杰出的人才”以及“李约瑟难题：为什么科学和工业革命没有在近代的中国发生”，以上两个问题折射出我国缺乏创新型人才[1]。因此，这是我国要坚持发展STEM教育的起源，同时也是对现在教育缺陷导致创造性人才缺乏的反思。我国发展STEM教育的目的是培养适应21世纪互联网时代发展的创新型人才。其发展过程图1所示。

图1 我国STEM教育发展过程

由图1可知，自2012年起第二届STEM教育应用国际会议在北京召开，标志着我国进行STEM教育的开始。接下来2015-2018年都颁布了相关的STEM教育政策，说明我国越来越重视STEM教育的发展，并且已经把它上升到国家层面，让STEM教育在中国真正落地，而不是纸上谈兵。

1．2 国外

美国STEM教育的发展起源于苏联人造卫星上天，美国朝野对此大为震惊，加上来自世界各国对人才培养和经济的压力，急需培养创新科技人才，于是开始注重杜威的实用主义理论和从做中学的人才培养模式。这也是美国对本国人才培养方式的反思，目的是加大科技人才的培养。其发展历程如表1所示[2]。

表1 美国STEM教育发展阶段

由表可知，美国STEM教育的发展阶段，是自上而下发展和普及的过程，出台很多政策支持STEM教育的发展，并且非常重视培养具有国际竞争力的人才。

2 数据可视化分析

2.1 STEM教育文献数量分析

一个领域的文献数量能够在一定程度上折射出该领域的研究情况和研究程度，同时每一年的文献数量也可以反映出该年的发展情况。

由图2可以看出，我国STEM教育起步比较晚，2008年才开始有一篇关于STEM教育的文章，2006-2011年是STEM教育发展的早期阶段，发表的文章只有7篇，通过统计得出2006-2017年共发表文章833篇。我国从2011年起关于STEM教育的文献总体上呈上升趋势。可见，我国越来越重视STEM教育的研究，众多教育领域的学者们都关注。而国外对STEM教育研究比较早，2006年就有关于STEM教育的文献，2015年属于STEM教育研究的高速发展时期，总体上比我国的研究情况要深入。

图2 国内外STEM教育文献数量(2016-2018年)

2.2 高频关键词分析

高频关键词是对一篇论文的概括和高度凝练，本研究主要集合的是2006-2018年关于STEM教育的关键词。因此通过对该段时间内的高频关键词进行分析，可以在一定程度上反映该领域的研究现状及存在的问题。国内主要通过CNKI搜索该领域的论文，国外主要通过Web of science，ScienceDirect，Springer Link等进行搜索，并利用R语言对题目进行分词、词频统计、词云生成，完成语义分析后得出关键词词云图(见图3、图4)。图中出现的词语词频均大于4，图中的字体越大说明词语出现的频率越高。

图3 国外STEM教育高频关键词词云图

图4 国内STEM教育高频关键词词云图

对国内外关于STEM教育的文献进行高频关键词分析，并通过可视化的词云展现出来，得出以下几点结论：

(1)国内外主要关注STEM教育在幼儿园、中小学的教育。国内外都十分关注STEM教育在幼儿园及中小学的教育。而国内外的高等教育处于边缘状态，说明对高等教育的研究比较少。

(2)由词云图可以得出国外比较注重STEM教育中的教师教育，而国内对这方面的研究研究比较少。另外国内外对于STEM教育的研究主要集中在理工科的研究，对文科的研究比较少。

(3)国内文献高频关键词“创客教育”“STEAM教育”“中小学教育”“STEM+”“科学教育”“教育模式”与“STEM教育”联系比较紧密，说明目前它们是国内的研究热点及可能的发展趋势。而国外目前比较注重工程和技术教育、K-12教育、教育模式、科学教育、教师教育以及教育评价等方面的研究。

3 发展趋势

3.1 STEM教育活动不是单一的教育活动，需要与其它元素相融合

因为STEM教育活动的目的是培养学生能够做中学、学中思、思中创，培养学生的创造性思维，并且具备从实用性解决问题提升为创造性解决问题的能力，以培养出适应互联网+时代所需要的社会人才。通过对该领域的文献进行整理归纳得出，STEM教育可以与创客教育、K-12教育、PBL、Art等相融合，这也是对STEM+的完美诠释，从而达到双赢的效果。

3.2 培养STEM教师与专业能力和构建完善的STEM教学模式

由国内的词云图可知，STEAM、创客教育、教育模式、科学教育、中小学教育、K-12教育等是目前国内的发展热点，而国外比较关注的是教师教育、教育评价、教育模式、工程和技术教育、K-12 STEM教育和STEM+等方面的研究。国内对教师教育的研究较少，并且STEM具有跨学科、情境性等特点，而教师是STEM教育的组织者，对组织者要求高，因此需加强这方面的研究。国内外对STEM教学模式都有一定的研究，但是我国对教学模式的研究尚未完善，也没有比较成熟的教学模式，而国外拥有比较成熟的教育模式如5E教学模式、6E教学模式、PIRPOSAL模型、STEAM学科整合教育框架等，因此我国需加强和完善教学模式的研究。

3.3 国内外加强STEM教育运用于高等教育的研究

从国内外的词云图可以得出，国内外对学前教育、中小学教育研究的比较多，对高等教育的研究比较少，但是整理文献得知国外已经开始关注这方面的研究，通过STEM教育提高学生的研究能力以及高阶思维能力，以适应现代社会的发展。

4 结语

综上所述，通过查找、整理和归纳国内外关于STEM教育领域的相关文献，了解国内外STEM教育领域的起源和发展脉络，基于对国内外关于STEM教育的高频关键词的分析，得出目前国内外关于STEM教育研究的现状及存在的问题，并针对其研究结论分析发展趋势。STEM+是未来的发展方向，从词云图可以看出，国内外对中小学STEM教育模式进行了一些研究，但是对欠发达地区的中小学教育模式研究比较少，应该加强把其他元素融入到STEM教育中并构建出适合欠发达地区的STEM+教育模式。