文献分析视角下的国内STEM教育研究现状概述
朱少义
（河北省教育科学研究所，河北 石家庄 050061）
摘 要： 近年来，随着“双创”热潮汹涌而至，创客教育和STEM教育成为新一轮教育改革的重要发力点和突破口。STEM教育在基础教育领域如火如荼地开展，也促使许多研究者把视野转向STEM教育理论与实践研究。通过对在中国知网检索的STEM教育类文献进行统计分析，以期厘清国内STEM教育研究发展脉络，掌握国内STEM教育研究基本内容，发现当前国内STEM教育研究不足之处并对今后的研究提出建设性意见。
关键词： STEM教育；共现分析；内容分析
一、引言
STEM 课程是将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineer）和数学（Mathematics）四门学科内容进行跨学科整合并综合应用的课程，STEM课程鼓励学生通过动手实操，协作探究来解决问题，注重培养学生的关键能力。从国家长远发展来看，推广和普及STEM教育有利于提高劳动力水平，优化人力资源结构。因此，许多国家从战略层面制定了STEM教育政策，在学前教育、基础教育、高等教育、职业技术教育中广泛开展促进STEM教育和人才培养的项目。近年来，随着国内课程改革不断深入，中国STEM教育已被纳入国家发展战略和宏观政策，2017年颁布的《国家教育事业“十三五”规划》明确提出“培养学生创新创业精神与能力，加强对学生科学素质、信息素养和创新能力的培养”。在国家政策驱动作用下，国内STEM教育在近几年迅速发展，一些省份陆续出台举措助力STEM教育在国内“落地生根”。江苏省于2015年在全国率先启动STEM教育试点项目，探索建立本校STEM教育课程体系，锻造综合素质强的师资团队，培养学生的综合素养和创新能力；浙江省教育厅2017年出台文件，选拔中小学STEM教育项目种子学校和培育学校，推动中小学校深化义务教育课程改革，创新人才培养模式。国内研究者也加强了对STEM教育源起、特征、教学类型与模式、课程本土化实践等方面的研究，并取得了一定成果。笔者对近几年收录于中国知网上有关STEM教育的文献整理分析，旨在梳理国内STEM教育研究发展脉络，掌握研究现状和热点，探讨不足和薄弱之处，并提出相关建议。
二、研究对象与方法
（一）研究对象
本文研究文献来源于中国知网（CNKI）期刊数据库，在知网“社会科学Ⅱ辑”栏目下，以“STEM教育”为主题词进行搜索，时间节点截止于2018年11月，检索出共计644篇文献。
借助书目共现分析系统Bicomb、Microsoft Excel 2016，从研究文献的基本情况（发表时间、期刊分布、作者机构）、研究内容两个维度四个方面进行研究。
（二）研究方法
将检索出的文献以NoteFirst格式导出题录信息，将数据包导入书目共现分析系统Bicomb，提取关键字段进行统计，将统计出的结果整理并导出到Excel进行图表绘制和数据分析。
三、STEM教育研究文献基本情况分析
（一）基于STEM教育研究文献发表时间的分析
通过对文献发表时间的分析，可以梳理出国内STEM教育研究的时间脉络，在Bicomb中以“年代”为关键字段进行统计，绘制图1所示STEM教育研究文献时间分布图
图1 STEM教育研究文献时间分布图
分析图1数据可知，国内STEM教育研究时间并不长，始于2010年，并且在很长的一段时间内研究成果并不显著，2016年之前文献数量增长缓慢，年均仅为17篇。2016年文献数量增速加快，仅2017年发表的文献数量就超过前六年之和，这说明我国STEM教育研究自2017年起进入到快速发展阶段，其原因可能受2017年《国家教育事业“十三五”规划》以及《义务教育小学科学课程标准》发布的影响，在这两个文件中均涉及STEM教育相关内容，这在一定程度上引起了社会各界尤其是教育领域的关注。作为“舶来品”的STEM教育，如何让其适应中国土壤，助力国内教育；STEM课程中教师如何授课，学生怎么学；STEM教育课程体系建设等一系列问题都催生出大量研究成果，引发了近几年STEM教育领域的研究热潮。
（二）基于STEM教育研究文献来源期刊的分析
通过对文献来源期刊分布的分析，可以掌握国内STEM教育不同阶段的研究侧重点，在Bicomb中以“期刊”为关键字段进行统计，绘制表1（见下页）所示STEM教育文献来源期刊分布表。
由图6可知，纳米粒子热失重可以分为2个阶段，第1阶段是从室温升到100℃时，纳米粒子的失重率为2.19%到1.26%之间，这主要是因为吸附溶剂的挥发所致；第2阶段从100℃升到800℃，该阶段样品的质量流失则主要归因于有机基团的分解。比较3与纳米二氧化硅的热失重，可以计算出纳米粒子3中的氨基含量为 0.61 mmol/g。纳米粒子4、5是以纳米粒子3 为原料合成的，因此比较它们与纳米粒子3的热失重，可以计算出各自官能团的接枝率(表2)。从接枝率的数据可以看出，在纳米粒子3合成4和5的反应中，并非所有的氨基完成了转化，其中纳米粒子4中的氨基转化率较低，5的转化率较高。
结合表1和图1的统计数据，可以将国内STEM教育研究具体划分为三个发展阶段。
《2015中国图书馆学会年会第七分会场——图书采访在“互联网+时代”的创新模式》会议上，浙江绍兴图书馆第一次在会上试用微信抽奖平台，全会维系约5h左右，共进行了4轮荐书抽奖活动，参会代表参与达到416人次，居当天分会场第二，观众成功关注了图书馆微信公众号，推荐书目达上千余次。新颖的创新抽奖方式让在场的领导、专家、观众、学者们耳目一新，带动了现场会议的活动活跃氛围，大家都积极参与其中，并且乐在其中。帮助会议顺利进行，会议取得圆满成功，会议精神在此次活动中也深入人心，让大家在学习探讨的过程中，充满惊喜与乐趣。
第一阶段为2010～2012年的起步阶段，这一阶段研究成果比较少，一共8篇，从内容上来看，基本上以对美国STEM教育政策，发展状况所进行的系统性介绍和描述为主，该阶段国内STEM教育研究基本处于空白状态。
第二阶段为2013～2015年的探索阶段，这一阶段的研究成果较上一阶段明显增加。一方面，越来越多的学者开始关注STEM教育在国外尤其是美国的发展，出现了一批对美国STEM教育领域政策文件如《STEM教育法（2015）年》《下一代科学教育标准》《研究生STEM教育未来报告》等的解读文章。并逐渐由理论政策研究向STEM教学实践研究领域迈进，如STEM课程设置，人才培养模式，监测评价方式，K—12各个阶段与STEM教育融合等研究。另一方面，从来源期刊种类上可以看出，这一阶段的STEM教育研究文献在教育信息技术领域期刊的刊载量明显增加。究其原因，数字化教学不断推进，创客、慕课、网络直播课、翻转课堂等一系列新型教学形式在国内方兴未艾，“中国制造2025”计划迫切需要培养一批能够为推动中国由制造业大国向制造业强国迈进的综合性人才。在政策环境的方向指引和信息化背景外力条件的综合作用下，这一阶段的STEM教育研究开始注重与国情、教情相结合。
表1 STEM教育文献来源期刊分布表
第三阶段为2016～2018年的迅速发展阶段，这一阶段研究文章数量呈现爆发增长趋势，研究成果更加丰富，研究领域更加多元化，研究方向更加注重本土化。从刊载期刊种类来看，《物理之友》《基础教育参考》等杂志载文数量增长，表明这一阶段更加注重对基础教育领域的STEM校本课程建设与开发、教学模式创制与设计、学习方式与方法的研究。如蔡静禁等通过系统分析STEM课程开发背景，与信息技术教师和科学教师合作，设计出契合学校实情的校本课程。秦瑾若等人基于STEM教育的四个方面提出了面向STEM教育的设计性学习模式，并借助“空气动力”教学案例的设计来阐述该学习模式的方式及特点。
通过知网筛选出的644篇STEM教育文献来自国内外共计556个单位。表3显示以南京师范大学为代表的各师范类院校所开展的相关研究较多。结合表2来看，无论从发文机构数量还是机构发文篇数，高等院校都占据一定优势，5所高等院校共计发文45篇，占排名前五发文机构发文总篇数的60%；3所科研机构发文24篇，占比32%；1所中学发文6篇，占比8%。这说明目前国内STEM教育的研究主力集中于高等院校。值得一提的是，中国教育科学研究院于2017年6月份在北京成立STEM教育研究中心，并在成立不久后就相继发布《中国STEM教育白皮书》和《STEM教师能力等级标准》两项科研成果；与此同时，笔者发现在统计结果中出现了一些公司、活动中心等市场化、社会性的教育机构和组织，这表明随着STEM教育不断深入发展，已经引起了相关教育部门及社会各界的关注，这势必会对未来STEM教育的研究与发展产生极大助推作用。学校是将STEM教育理论落地应用并实践的最佳场所，556个单位中包括北京景山学校等在内共计176所从幼儿园到高中的各类学校，这表明越来越多的一线教师致力于涵盖STEM教育教学理念的实践探索研究。结合区域位置来看，表中统计出的单位位于北京和上海的居多，这也说明地区经济发展水平对STEM教育的研究与推广也有着重要影响。
（三）基于STEM教育研究文献作者机构的分析
作为教育产品的提供者，对高职院校来说品牌象征着综合竞争力和社会影响力。在日趋激烈的教育市场竞争环境中，在国家政策的引导下，公办职业院校正经历着中等学校“争牌子”、心系升本“升牌子”、评估等级“保牌子”、示范院校“创牌子”的磨练。部分公办高职院校被传统的观念束缚，认为只有民办院校才需要进行品牌建设、广告公关传播、宣传推广，即使有些公办高职院校领导已经意识到品牌建设的重要性，但学校中并没有成立专业的团队对院校的品牌进行建设，更没有成立专门的机构对品牌进行建设与维护，相对于企业而言，品牌建设在高职院校中还处于摸索阶段。
表2 发文作者机构统计表
总体来看，国内STEM教育研究时间并不长，但是近几年呈现迅速发展趋势，从早期国外STEM政策、现状分析，到结合国情开展STEM本土化培育探索，时至今日，STEM教育研究更加注重探索STEM教育在实际教学中的应用。
表3 机构发文篇数统计表（部分）
四、STEM教育研究文献内容分析
第一，目前国内STEM教育研究主要集中在国外STEM教育发展现状研究，随着STEM教育的不断发展，STEM教育研究者所聚焦的研究重点也是动态变化的，基本上经历了以美国为主要国家的STEM教育政策发展脉络研究、结合个案的国外STEM教育实践研究，STEM教育全球化视野下的STEM教育政策对比研究以及借鉴国外经验的国内STEM教育发展启示研究渐进发展的过程。
统计结果显示，目前国内STEM教育研究主要集中在国外STEM教育发展现状调查研究；其次是STEM教学实践应用研究以及STEM教育跨学科和与具体学科相结合的课程实践研究。在实践研究中，有关STEM教师培养与发展的研究较少。
通过对文献内容的整体把握和分析，可以更加明确当前STEM教育领域的研究热点，掌握该领域研究的不足之处，从而使未来的研究更具针对性和深入性。笔者从统计出的644篇文献中勾选出刊载于核心期刊的共计180篇文献，按照文献研究内容分为三个研究大类，并划分具体类别和统计相应篇目数量，统计结果如表4所示。
STEM教育在国内的研究起步较晚，研究主力集中于高等院校。研究热点集中在STEM教育政策研究，学科实践研究，跨学科融合研究等方面。从研究内容来看，国内STEM教育研究内容愈加多元化，但是不够深入和全面，理论性研究多于实践性研究，主要以政策解读性研究为主，系统性、实践性、应用性类研究相对欠缺。
表4中的数据显示这10家出版单位的图书平均预约率为0.65%。由于哈尔滨工程大学出版社发行的中文图书专业性较强，该出版单位的图书预约率也就最高。笔者研究发现图书预约率高的出版单位具有下列的特征：
通过对发文机构类别的分析，可以了解国内STEM教育研究领域研究人员的基本构成情况，在Bicomb中以“作者单位”为关键词进行统计，绘制表2所示发文作者机构统计表和表3所示机构发文篇数统计表。
第三，实践研究中，关注STEM教师专业发展的研究偏少，统计出的8篇文献中，仅有4篇对教师发展提出可行性建议和具体策略。这表明我国STEM教师培养处于起步阶段，目前尚无权威性教师培养实践经验，更缺乏学术界相关探讨。STEM专职教师数量短缺，培养体系不健全，准入标准不明确，缺少政策支撑和职业发展指导等现实问题都制约了国内STEM教育发展进程。
表4 核心期刊STEM教育研究分类统计表
五、研究总结与反思
第二，STEM教育研究愈发注重本土化教学研究，如核心素养，校本课程等与STEM教学理念相结合的课程设计研究；同时，在宏观层面，研究者关注STEM教育与工程，人工智能，艺术，IT等跨领域学科的结合研究；在微观层面，物理，生物，化学，地理，科学，信息技术等学科的教育工作者以课本授课内容为资源，设计并探索课堂中实践STEM教学理念的方式方法。
笔者认为，在未来的研究中，应从以下三个方面努力：
（1）将有毒物品用在食品保鲜或改性方面。如利用苯甲酸钠抑制西红柿腐烂、硫酸铜把发蔫的蔬菜染成绿色、硼砂消除变质火腿的异味、三硬脂酸甘油延长动物油保存时间。
第一，更加注重STEM教育本土化研究。STEM教育理念源起于美国的教育领域，受意识形态的影响，中美两国在文化风俗、教育方式与方法、学生情感态度价值观等方面都存在一定差异性。因此，作为一种“引进来”式的舶来品研究，仅停留在翻译式的解读研究层面是不够的。研究者要秉持去粗取精的精神，培养甄别能力，提高鉴识意识，对美国式，别国式的STEM教育理念进行选择性吸收和研究。研究者要立足我国基本国情，了解教育领域相关政策动向，以追求社会主义核心价值观为导向，以提升学生核心素养为目标，加强国内STEM课程体系、知识结构、教学实践等方面的研究，在不断深入的本土化研究进程中丰富和完善具有中国特色的STEM教育研究体系。
传感器是空调系统的主要设备，其主要功能是检测测量参数的变化并发出相应的信号。传感器有以下几种主要类型：
第二，鼓励一线教师与高校研究者合作研究。中小学校是STEM教育理论应用于实践的主要场所，而上文研究结论显示，目前我国STEM教育研究的主要力量集中在各大高校，长此以往，就会导致理论研究与实践研究相脱节。一线教师缺乏理论指导，影响STEM教育理念的最终实践和应用；高校研究者缺乏实践经验，理论研究难以契合教育教学的发展变化。因此，一线教师和高校研究者都要提升彼此交流合作，协同探究的能力，以理论为支撑，以实践为方式，在实践中总结教训，吸收经验，将具有普遍性、指导性的经验上升为理论。在良性的互动循环中，打通STEM教育理论和实践的边界，让两者向着协同平衡的方向发展。
目前关于碎块状石墨形成没有统一的结论，笔者认为试块心部出现碎块状石墨的主要原因是试块壁厚较大，心部冷却缓慢及石墨化核心不足造成的。周继扬老师认为壁厚厚大、凝固时间长、过冷度小，使离异共晶条件遭到破坏，共晶条件向非离异共晶发展。因此凝固时间和过冷度是主要原因，此外大试块凝固时间太长，RE、Sb等微量元素会存在偏析，也会破坏奥氏体壳的稳定性，石墨沿着奥氏体壳破坏通道生长，石墨发生变异。
第三，关注STEM教师能力培养与职业发展研究。教师是课堂教学实践的直接参与者，教师的知识储备和执教能力直接影响学生的学习效果。作为一种深度融合的跨学科课程，STEM课程强调引导学生综合运用多领域知识，这就对STEM教师提出了新的要求，因此不同领域的研究者都应该更加关注STEM教师培养与发展研究。首先，高校研究者要关注STEM专职教师培养工作，在高校探索设立STEM教育专业，培养从专业知识体系到就业指向全方位覆盖的STEM教育人才，为学校输送高质量的STEM教师；其次，科研机构要致力于STEM教师培养的顶层设计研究，2018年5月8日，中国教育科学研究院STEM教育研究中心对外正式发布《STEM教师能力等级标准（试行）》，该标准对STEM教师需要掌握的专业知识和专业技能及实践操作等方面提出了指导意见，能够更加有效的帮助教师对标标准加快职业成长；最后，教师队伍要加强交流与合作，STEM教育强调不同学科的融合，因此，不同学科间的教师可以组成教研队伍，定期组织集体教研，逐步成长为学习共同体，提高自身STEM教学水平。
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中图分类号： G420
文献标识码： A
文章编号： 1009-010X（2019）15-0017-06
【责任编辑 刘梦薇】
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