作者：劉麗 李興保

摘 要：教育研究論文發表，經濟全球化的背景下，科技創新成為驅動經濟發展的關鍵動力，作為培養創新思維的STEM教育應運而生。本文以中國知網(CNKI)數據庫收錄的245篇文獻為研究對象，運用詞頻分析、知識圖譜分析、聚類分析等方法，揭示了我國STEM教育的研究熱點及發展趨勢。

(教育研究論文發表)我國STEM教育研究熱點與趨勢分析（范文）

通過分析，本文得出我國STEM教育的研究熱點為：國外STEM教育狀況研究、與創客教育關系探討、跨學科視角下的我國科學教育、STEM教育學科整合與應用以及STEM素養的內涵解析五大方面。根據關鍵詞突顯時區圖譜，嘗試總結出促進頂層設計與社區或企業合作、培養參與度高的STEM實踐社區、與信息技術深度融合、開發可操作的學習評價體系等發展趨勢，以期為我國深入研究STEM教育提供參考。

關鍵詞：STEM教育;熱點;發展趨勢;聚類分析、教育研究論文發表

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454(2023)09-0014-05

近10年我國STEM教育研究熱點與趨勢分析

一、引言

世界多極化、經濟全球化的背景下，科技創新成為驅動經濟發展的關鍵動力，培養科技人才、提升學生創新能力成為各國教育的重要內容。2016年教育部印發的《教育信息化“十三五”規劃》中明確提出“要積極探索信息技術在‘眾創空間、跨學科學習(STEAM教育)、創客教育等新的教育模式中的應用。”

這就需要各級學校充分發揮信息技術的引領作用，促進學生養成數字化學習習慣，全面培養學生的信息素養和創新意識。STEAM教育緣起于STEM教育，STEM指的是與科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineering)、數學(Mathematics)學科相關的教育。

旨在將科學、技術、工程和數學四門獨立學科知識緊密關聯，通過真實情境的活動，培養學生的跨學科創新探索思維。STEM早在20世紀80年代由美國國家科學委員會(NSF)首次提出，經過幾十年的發展，美國STEM教育發展成熟，已形成一項由政府、學校、社會團體等多領域共同參與和共同努力的一體化生態系統。

中國學者朱學彥早在2008年就發表了一篇有關STEM教育的文章《科技人力資源開發探究——美國 STEM 學科集成戰略解讀》，梳理美國 STEM 戰略的發展脈絡， 并解讀該戰略的組織保障與投入機制的具體實施。

十年過去了，本研究試圖運用相關數據分析軟件對2008-2017年檢索到的STEM教育數據文獻進行系統梳理、多層次挖掘，以期對我國STEM教育的現狀、熱點與趨勢進行分析，并為其深入研究提供新起點，同時為STEM教育的實踐探索提供參考。

二、研究設計

1.數據來源

本研究樣本來源于中國知網(CNKI)全文數據庫，采用高級檢索方式，以主題為“STEM教育”或含“STEAM教育”進行檢索，時間限定為2008-2017年，選定全部期刊來源，共檢索到與STEM教育相關的論文330篇;通過初步篩選，刪除會議綜述、報紙、文件講話、訪談等文獻，共計245篇有效文獻;

涵蓋字段：作者、摘要、標題、關鍵詞、作者單位和期刊名等。

2.方法與工具

本研究采用的研究方法主要有詞頻分析、知識圖譜分析、聚類分析和多維尺度分析等。研究工具采用Bicomb2.0、Spss20.0、CiteSpace III進行數據處理。詞頻分析軟件Bicomb2.0是文獻計量研究和文本挖掘研究的重要分析工具，基本原理是通過抽取特定字段、統計出現頻次、按照一定的閾值截取高頻條目、最后形成并輸出共現矩陣。

運用Spss20.0進行聚類分析和多維尺度分析是一種將全部數據實例以追求較高類內相似度、較低類間相似度為原則，尋找數據之間內在結構關系的數據分析方法。

知識圖譜分析軟件CiteSpace也被稱為科學知識圖譜，基于CiteSpace軟件，把復雜知識領域的數據挖掘、量化、處理、分析并以圖形可視化的形式展現出來，揭示知識領域的動態發展規律，為學科研究提供切實、有價值的參考。[6]

3.內容與過程

高頻關鍵詞能客觀反映研究領域的聚焦點，也能進一步體現學科研究的發展動向。因此，本研究采用Bicomb2.0軟件從245篇有效文獻中提取高頻關鍵詞，并以此為研究對象展開討論。

三、研究結果

1.高頻關鍵詞詞頻統計

關鍵詞是一篇文章的核心，是文獻研究內容、研究方法的概括與凝練。

本研究中，高頻關鍵詞的確定根據高頻關鍵被引頻次閾值，由賴普斯計算公式M=0.749√Nmax決定。其中M是高頻關鍵詞閾值，Nmax表示區間學術論文被引頻次最高值。為了確定高頻關鍵詞的閾值，在中國知網上檢索與STEM教育主題相關的被引頻次最高的論文《面向STEM教育的創課教育模式研究》一文。

根據賴普斯的計算公式，設置頻數≥5，通過Bicomb2.0軟件從245篇文獻中提取關鍵詞共786個，得到我國STEM教育的高頻關鍵詞詞頻統計如表1所示。

由表1可以看出，排在前10位的高頻關鍵詞主要包括“STEM教育”、“創客教育”、“美國中小學”、“科學教育”和“教育政策”等方面，可見我國STEM教育的研究熱衷于和創客教育比較，且對美國中小學STEM教育及相關教育政策關注度較高，與科學教育的聯系密切。

2.共現矩陣和相異矩陣構建

關鍵詞共現矩陣的構建主要是計算兩個關鍵詞共同出現在同一文獻的次數，通常意義的詞頻數作為矩陣元素的度量，數值越大，關系越密切。通過Bicomb2.0軟件對高頻關鍵詞進行統計，得到高頻關鍵詞的共現矩陣，部分如表2所示。

同時，將共現矩陣導入Spss20.0軟件進行分析，得到Ochiai系數相似矩陣，在Excel中用“1”與全部矩陣相減，得到高頻關鍵詞相異矩陣，部分相異矩陣如表3所示。相異矩陣中兩個關鍵詞之間的數值越接近“1”，表明關鍵詞之間的距離越大，相似度越小;反之，相似度越大。

3.高頻關鍵詞聚類分析

聚類分析是一種將研究對象分組為由多個類似對象組成的許多類的分析過程。將相鄰關系的高頻關鍵詞組成相對獨立的類團，能更好地反映我國STEM教育的研究熱點和主題。將相異矩陣導入Spss20.0，運用組間聯通的方法得到聚類樹狀圖，如圖2所示。

四、我國STEM教育的研究熱點

根據高頻關鍵詞得到的聚類樹狀圖和基于CiteSpace III得到的關鍵詞聚類圖譜，結合最近我國STEM教育的發展情況，得出我國STEM教育的研究熱點分為如下5大主題：

1.國外STEM教育狀況研究

“國外STEM教育狀況研究”主要包括“教育政策、美國中小學、大學本科、教育研究、科學教育”等關鍵詞，主要研究美國STEM教育的政策解讀。STEM教育的宗旨在于以跨學科思維借助基于項目的活動或基于問題的活動來培養學生的創新能力和動手實踐能力。

美國為提升國家競爭力首先提出STEM，作為STEM教育的源起國家，縱觀幾十年的發展，為支持和推動STEM教育的發展，美國政府通過制定教育政策法規來提供保障。

美國STEM教育已從最初的大學本科階段已逐步覆蓋中小學，開始形成有政策指導、相對完善的學科體系，尤其是在2013年，隨著《聯邦STEM教育五年戰略計劃》等一系列報告的出臺，美國政府已將STEM教育提升到國家戰略地位。

在嘗試將STEM理念引入我國教育的初期，研究者更多地聚焦于美國教育政策的解讀、STEM教育的實施以及如何從STEM教育的根學科——科學教育，逐漸延伸到技術、工程和數學學科。

在對美國STEM教育政策研究的同時，結合我國發展土壤，取其精華，去其糟粕，積極探索STEM教育的理論內涵和應用模式，以期為我國高起點發展STEM教育打下堅實理論基礎。

2.與創客教育關系探討

“與創客教育關系探討”涵蓋關鍵詞“創客教育、創客空間、創新能力、STEM課程”。知識經濟信息化時代，國際競爭的核心是人才競爭，作為皆具有跨學科探究思維的創客教育和STEM教育是培養創新人才的有效途徑，具有緊密的聯系。

北京師范大學的傅騫在2014年發表論文《當創客遇上STEAM教育》，首次提出創客教育與STEAM教育的關系。我國在STEM教育發展初期，研究者對這兩個概念的關系基本呈現三種觀點：

第一，“相得益彰”。不論是STEM教育還是創客教育都有跨學科整合性、問題解決情境性、學生主體性等要素，兩者相互配合，能夠更好地培養學生的創新素養和探究精神，從而達到雙贏;

第二，“相異論”。有研究學者指出在教學目標、教學內容和教學過程中兩種教育存在的不同，其中STEM教育側重跨學科思維和真實情境問題，而創客教育強調創造能力和學生的動手操作以及作品的產出;[9]第三，“不用辯解”。

對于兩個實踐概念來說，不用過多地去辯解兩者的異同，而應更多關注在創客空間、STEM課程上兩種教育如何激發學生興趣、變革學習方法、提高學生的發散和創新素養，這也是大多數研究者的觀點。

3.跨學科視角下的我國科學教育

“跨學科視角下的我國科學教育”主要涵蓋“科學教育、啟示、STEM教育、科技館、STEM素養”等關鍵詞。美國提出的STEM概念中，其S維度(Science)科學教育注重運用科學知識來理解和解釋自然界或自然現象。在我國教育部2017年印發的《義務教育小學科學課程標準》中，建議教師嘗試STEM教育，在教學實踐中倡導學生跨學科學習思維。

在促進美國STEM教育本土化的同時，張韻對中美兩國科學教材在STEM結構框架下進行比較分析，得出中國需重視跨學科融合、橫向拓寬知識面、活動內容更貼近生活等結論。

國內對STEM教育的研究還處于初探階段，試圖通過參觀青少年宮、科技館、博物館等方式來提高學生的STEM科學素養，聯動企業界、學術界和教育界，密切關注STEM的發展方向。

北京、上海等一線城市已經率先成立了STEM實踐社區，與學校形成優勢互補，積極促進STEM課程在基礎教育中的體系建設，共同推動注重思維方式整合而非具體科目簡單疊加的STEM教育可持續發展。

4.STEM教育學科整合與應用

“STEM教育學科整合與應用”指“課程設計、人才培養、教育應用、信息技術、教育計劃”等關鍵詞。素質教育改革發展的大背景下，STEM教育的多樣化教學和多維度思維，憑借培養學生問題解決能力和創新素養的優勢在我國學科教育中廣泛應用。

將STEM理念融入課程設計，主要集中在物理、化學等理工科目的整合上，同時北京師范大學率先成立STEM創新教學研究中心，與北京的部分中小學校聯盟，開發了諸如樂高教育、SCRATCH課程開發等相關的創意設計工具。

STEM思維的融入，打破了傳統教師主動、學生被動的教學模式，突出T維度(Technology)的作用，將技術引入課堂，在真實、復雜的問題中深度理解學科知識，調動學生動手操作、主動參與的積極性，充分體現教學活動中學生的主體性，進一步激活學生的創新和探究能力。

5.STEM素養的內涵解析

“STEM素養的內涵解析”主要包括關鍵詞“STEM素養、學習力培養、核心素養、創新素養”。核心素養在教育實踐和研究領域中被認為是學生適應未來生活和社會的必備品格和關鍵能力，隨著STEM理念應用于教育實踐和研究，其發展過程中衍生出的STEM素養備受關注。

在“大眾創業、萬眾創新”的時代背景下，教育界培養創新型人才顯得任重道遠。創新素養和學習力培養對傳統學校教育提出變革，要求學校教育能“有效學習”。

STEM教育致力于培養學生深入探究和發散思維的能力，與創新人才目標不謀而合。師保國等[11]研究者首先肯定STEM教育是提升學生創新素養的有效途徑，進而分析其對培養學生創新素養的影響，從跨學科、跨領域的角度開展實踐，從促進專長發展和真實情境中的問題解決角度提出實施策略。

華東師范大學的蔣志輝等[12]在STEM教育背景下以STEM課程為核心、以課外活動為延伸、以教師素養為保障，構建了學生學習力培養策略模型，并給出具體實例。

五、我國STEM教育的發展趨勢分析

突現詞指在較短時間內出現較多或使用頻次較高的詞，根據突現詞的詞頻變化可以判斷研究領域的前沿與趨勢。[13]如圖3所示。“教育政策”、“STEM課程”、“信息技術”、“教育計劃”、“課程設計”等關鍵詞出現較多。在聚類圖譜基礎上，按照時間順序統計出STEM教育的關鍵詞突顯時區圖譜，

如圖4所示，結果顯示分為三個階段：第一階段，萌芽期(2008-2010年)。主要討論STEM教育在其維持美國高等教育的世界卓越地位中所發揮的作用，并對各國的世界一流大學建設有借鑒意義。第二階段，起步期(2010-2014年)。主要關鍵詞有教育應用、人才培養、中小學。

主要研究將STEM理念應用到教育中，跨學科思維培養學生的發散和創新素養，并首先在基礎教育中建設STEM課程。第三階段，發展期(2014-2017年)。關鍵詞有教育政策、創客教育、信息技術、課程教學設計等。

此階段STEM教育的研究得到蓬勃發展，隨著創客教育的興起，研究者開始聚焦于兩種教育的異同并試圖探討如何更好地服務于教學、提升學生的綜合素養。STEM理念逐漸在一些具體理工學科中應用。

北京、上海等地陸續開展STEM實踐基地，進一步延伸探討如何充分發揮T維度(Technology)技術的作用，更好地與信息技術課程深度融合。

1.促進STEM教育頂層設計與社區或企業合作

美國STEM教育的繁榮持續發展，離不開相關教育政策保障以及國家科學基金會、教育部、企業等社會多方的通力合作。我國STEM教育的發展在借鑒美國教育的基礎上，也需在國家層面制定相應法律政策來提供保障與指導，將STEM教育納入國家教育戰略發展計劃;整合社會資源。加強與社區或企業的合作，吸納社會力量的支持。

一方面，企業為學校提供實踐平臺、有效學習資源，相關領域的企業專家走進課堂，與老師和學生一起實施STEM教學活動;

另一方面，根據企業所需的STEM職業技能標準，學校為其培養輸送相關專業人才;做好與基礎教育、高等教育的合作交流，不斷優化STEM教育政策，以此來共同推動STEM教育政策的實施和落實。

2.培養參與度高的STEM實踐社區

美國STEM教育的理論研究和實踐研究都日臻完善，課程的設置主要有數學、科學、信息技術等核心課程，此外輔助以形式多樣的選修課程來促進STEM課程的一體化。我國在將STEM教育應用在中小學課程的基礎上，需培養參與度高且網絡化的STEM實踐社區。

“編寫STEM教學大綱及教材、設計STEM課程、開展STEM實踐社區”是有效開展STEM教育的三部曲：首先，以學生為主體的教學理念，通過與現實生活或社會需求相對應的主題編寫STEM教學大綱和教材。

其次，創新教學方法，運用PBL(基于問題、基于項目)教學活動，以激發學生熱情為動力設計STEM課程。

最后，大量開展實證性研究，建設一些主題網站或專門平臺，讓學生自由、開放地獲得教學資源，例如清華大學高云峰[11]教授所指出的“群體創新空間”(Group Innovation Space，簡稱GIS)，為學生提供成功案例參考，激發探索興趣，培養學生的探究和創新能力。

3.與信息技術深度融合

《教育信息化“十三五”規劃》中明確提出要積極探索信息技術在STEM教育中的應用，提升學生的創新素養。STEM教育具有趣味性、協作性、項目性等價值取向，運用過程體驗式教學將學生的知識向能力轉換。

首先，通過在真實情境中解決問題，自主建構、深層理解知識，形成合作性和批判性思維，“身臨其境”感有助于學生積極參與和投入，提升學習者的STEM技術素養。

其次，充分發揮信息技術的優勢，運用現代教育技術手段和理念，調整教學內容，通過開展豐富的教學主題活動，幫助學生確定自己的興趣方向，對學習產生一種沉浸感。借鑒國外的先進教學理念和經驗，結合本國國情，在不斷的實踐摸索中逐步發展。

4.開發創新且可操作的學習評價體系

隨著STEM教育的發展，其特有的發展模式需要出現匹配的評價體系，推動其更好地持續發展。現階段我國STEM教育標準或是評價方式仍處于空白，急需制定可控、可實施、可持續的評價方式。作為跨學科教育的STEM教育，評價方式應體現多維度、多元化。

實踐結果方面的評價從教學維度評價，包括課程的過程性評價和結果性評價，側重真實的過程性評價來隨時了解教學效果，及時改進調整教學活動;學生維度的評價要開設一些全國性考試，制定如美國的教育進步評估類全國性教育評估平臺，同時針對學生對STEM課程的興趣，構建相應指標評價其參與度，在最后的實踐結果中進行自我評價或同伴評價。

六、總結

STEM教育不僅僅有科學素養、技術素養、工程素養和數學素養的培養目標，還需加入包含現代社會標簽的藝術素養、閱讀素養等新面孔。要進一步加強技術在STEM教育中的應用，適應多元化、多機遇的社會環境，不斷追求理論和實踐創新，同時保持對研究主題、研究方向的深度挖掘和持續關注，從而促進我國STEM教育的健康持續發展。

本站論文范文來源網絡，若內容不實或侵害了您的合法權益，請及時聯系我們進行刪除！原文鏈接： » (教育研究論文發表)我國STEM教育研究熱點與趨勢分析（范文）