国外STEM教育研究的热题表征与进路预判——基于ERIC(2005—2015)的量化考察.docx

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1、国外 STEM教育研究的 热题表征与进路预判 * 基于日 1丨 (： (2005-2015)的量化考秦 詹 青 龙 ， 许 瑞 (天津职业技术师范大学信息技术工程学院，天津 300222) 摘要 ： STEM教育是当今最具基础性、综合性、创造性和经济性的教育，是各国教育竞争力、改革力和发展 力的劲爆点。国外 STEM教育研究已产生了一些具有理论和实践价值的成果。国内对于 STEM教育研究仍处于萌 芽期，通过探讨国外STEM教育的发展现状和研究热点以及未来的发展趋势，为我国高起点研究和发展 STEM教 育提供可资借鉴的经验和蓝本。基于 ERIC数据库，该文对国外近 10年有关 STEM Educ

2、ation的相关文献进行量化 分析。通过对高频关键词的共现分析、因子分析、聚类分析、多维尺度分析，发现 STEM教育研究的热点主题是 STEM教育相关理论、 STEM教育研究方法运用、 STEM教育学校变革、 STEM教育课程连贯性、 STEM教育代表 性不足的群体等。未来的 STEM教育研究将聚焦课程整合一体化、学校伙伴化、对象低龄化和评价多面化。 关键词： STEM; ERIC;共词分析；知识图谱；发展趋势 中图分类号： G434 文献标识码 ： A STEM(科学、技术、工程、数学 )教育是当今 最具基础性、综合性、创造性和经济性的教育， 是各国教育竞争力、改革力和发展力的劲爆点， 其

3、“ 重要性和价值已成为当前教育改革和经济发 展大会的主要部分 ” 1。 STEM能力是所有学生 在信息化、高度科技化的社会中取得成功必须发 展的能力，而且发展这种能力要远远超出过去 所认可的程度 2。 STEM教育在国外已受到广泛 关注，有一些成熟的研究与实践，产生了一定 的、有价值的成果。然而，国内 STEM教育尚属 新兴领域，研究较为零星，也未形成具体的理论 观点和有效的实践模式。鉴于此，本文以近 10年 ERIC(Educational Resources Information Center)数据 库中的 STEM教育文献作为研究样本，采用关键词 分析法和共词分析法，可视化描述国外 S

4、TEM教育 的研究现状，聚焦国外 STEM教育研究的热点，预 判 STEM教育发展的路向，为国内 STEM教育研究和 实践提供可资借鉴的经验，为 STEM教育教学建立 坚实的基础。 -、 STEM教育管窥 STEM教育是一个广泛多样、变动不居的研究 领域。这种变动不居可从 STEM教育的各种理解中 觉察。Sanders认为， STEM教育是指在科学、技 术、工程、数学中任何两种或两种以上科目领域的 课堂教学和学习 3。美国教育部提出， STEM教育是 那些旨在提供支持或强化从小学、中学到研究生甚 至包括成人的科学、技术、工程或数学的教育 4。 以上这些理解可认为是对 STEM教育的分立 性、离

5、散化表述。但是， STEM教育是基于标准的 元学科，它驻留在学校层面， STEM教师特别是科 学、技术、工程、数学教师，需要采用一体化 的教 学和学习方法，不需要明确地区分出具体学科内 容，在教学处理上形成动态的、连贯性的学习。 Zollman认为，我们应该超越 STEM教育定义的争 议，更多地关注 STEM素养是一个随着时间而不断 变化的动态过程，而不是固定的构念 (C onstruct)5， 其整体目标应从 STEM素养的学习转向运用 STEM素 *本文系天津市哲学社会科学规划项目 “ 基于虚拟实现技术的职业院校教学创新研究 (项目编号： TJJX12-116)研究成果。 66 养持续学习

6、的能力。 STEM思维是对 STEM的概念、 原理和实践怎样联系日常使用的产品和系统的有目 的的思考。 尽管 STEM的定义仍处于争议阶段，但对 STEM 教育多层面展开深人研究确有必要。因为学生接受 STEM教育需要缜密的课程、教学和评估，技术和 工程需要整合到科学和数学中形成一体化课程，科 学探究和工程设计过程需要在实践上深度融合。学 生需要发展STEM素养和能力，教师需要获得合适 的 STEM专业发展机会等等。 二、 研究设计 (一 ) 数据来源 本研究采用 ERIC数据库中的 STEM教育文献。 ERIC是由美国教育部创立的题录文摘数据库， 囊括了数千种教育专题，是世界上最大的教育信

7、息数据库。以 “STEM Education” 为检索词，以 “2005-2015” 为检索时间，共检索出有效文献 2430篇。 (二 ) 方法和工具 将检索到的相关题录导人 SATI(StatiStical Analysis Toolkit for Informetrics)软件，旨在通过 对期刊全文数据库题录信息字段的抽取，进而统 计频次，最终构建关键词的共词矩阵、相似矩阵 以及相异矩阵；再利用 SPSS软件，将 SATI得出 的相似矩阵导人 SPSS 20.0，生成聚类树，将相 异矩阵导人，进行多维尺度分析了解 STEM教育 研究的全貌，总结 STEM教育的研究现状、热点 和趋势。 三、

8、 结果考察： STEM教育研究的可视分析 (一 )2005-2015年论文数量与高频关键词的变化 分析 1.论文数量的变化分析 从图 1所示的论文数量走势图，能够直接观 察到国外 STEM教育 10年来的研究趋势。在 2005到 2008年期间论文数量相对较少，处于平稳状态； 2009年论文数量陡增，直至 2013年论文数量达到 顶峰；从 2013年至2015年国外 STEM教育研究呈下 降趋势。 2013年美国政府将 STEM教育上升到了国 家战略高度，出台了联邦 STEM教育五年战略计 划（国家科学技术委员会 )等一系列报告，重新强 调高等教育阶段的 STEM教育 6，因而不难理解这一 年

9、的论文数量相对较多。 2014年到2015年呈下降趋 势，是因为 STEM教育处于由理论研究向实践研究 过渡阶段，论文数量相对减少。 2.局频关键词的变化分析 运用 SATI软件对 2430篇文章的关键词按年份 进行统计，构建年份关键词统计表，更好地把握 每年的研究热点。如图 2所示， 2005年至 2007年， 关注点在工程，连续三年该关键词的词频最高。在 STEM教育起步阶段，工程教育是其研究热点。 关键词 “Teaching Methods” 的频次在初期 为上升趋势，后期为平稳趋势，教育方法一直是 教育领域 关注的热点，教育方法直接影响教育效 果，因此对教育方法的研究热度不会降低。关键

10、 词 “Gender Differences” 在 STEM教育中是不可避 免的一个话题，研究者通常假设女性在 STEM学科 中处于劣势，由此认为女性在 STEM相关职业中同 样处于劣势。相关研究表明学术部门致力于缓解性 别差异化的战略关系 。 “Case Studies” “Educational Practices” “Technology Uses in Education” “Statistical Analysis” “Interdisciplinary Approach” 以上 5个局频关 键词从变化趋势图可以观察到保持上升态势，进一 步说明从 2013年开始， STEM教育由理论

11、研究逐渐 转向实践研究，研究方法更多地选择案例研究、统 计分析，用数据来展示 STEM教育的实践有效性， 更为关注技术在教育中的应用。 年份 图 2高频关键词变化趋势图 (部分 ） ( 局频关键词词频计量分析 高频关键词可以反映出国外 STEM教育研究主 要集中的范围。运用 SATI软件词频统计功能，将 2005-2015年间国外对 STEM教育进行研究的所有关 趋 势 的 分 析 总 结 。 如 图 3 所 示 ， 通 过 观 察STEM教育 高 频 关 键 词 碎 石 图 可 以 看 出 ， 第 四个 因 子 处 于 最 大 拐 点 处 且 前 4 个 因 子 类 别 较 为 清 晰 。

12、表 2 STEM教育研究高频关键词共现矩阵 (部分 ) STEM Education Science Education Engineering Education Teaching Methods Student Attitude Foreign Countries Engineering STEM Education 2166 351 297 314 292 276 233 Science Education 351 427 160 52 49 59 86 Engineering Education 297 160 416 66 49 37 149 Teaching Methods 314

13、 52 66 363 58 51 34 Student Attitude 292 49 49 58 318 62 35 Foreign Countries 276 59 37 51 62 301 25 Engineering 233 86 149 34 35 25 289 表 3 STEM教育研究高频关键词相似矩阵 (部分 ) STEM Education Science Education Engineering Education Teaching Methods Student Attitude Foreign Countries Engineering STEM Education 1

14、 0.1332 0.0979 0.1254 0.1238 0.1168 0.0867 Science Education 0.1332 1 0.1441 0.0174 0.0177 0.0271 0.0599 Engineering Education 0.0979 0.1441 1 66 49 37 149 Teaching Methods 0.1254 0.0174 0.0288 1 0.0291 0.0238 0.011 Student Attitude 0.1238 0.0177 0.0181 0.0291 1 0.0402 0.0133 Foreign Countries 0.116

15、8 0.0271 0.0109 0.0238 0.0402 1 0.0072 Engineering 0.0867 0.0599 0.1847 0.011 0.0133 0.0072 1 表 4 STEM教育研究高频关键词相异矩阵 (部分 ) STEM Education Science Education Engineering Education Teaching Methods Student Attitude Foreign Countries Engineering STEM Education 0 0.0072 0.9021 0.8746 0.8762 0.8832 0.9133

16、Science Education 0.8668 0 0.8559 0.9826 0.9823 0.9729 0.9401 Engineering Education 0.9021 0.8559 0 0.9712 0.9819 0.9891 0.989 Teaching Methods 0. 8746 0.9826 0.9712 0 0.9709 0.9726 0.989 Student Attitude 0.8762 0.9823 0.9819 0.9709 0 0.9598 0.9867 Foreign Countries 0.8832 0.9729 0.9891 0.9762 0.959

17、8 0 0.9928 Engineering 0.9133 0.9401 0.8153 0.989 0.9867 0.9928 0 键词进行词频统计，得到 2827个关键词，词频为 40997次。运用高频关键词阈值计算公式，得到词 频高于 38的关键词为高频关键词。高频关键词分布 表 (部分 )如表 1所示。 表 1高频关键词分布表 (部分 ) 序 号 关键 频次 序 号 关键 频次 1 STEM Education 2166 11 High School Students 253 2 Science Education 427 12 Females 253 3 Engineering Edu

18、cation 416 13 Undergraduate Students 252 4 Teaching Metods 363 14 Science In truction 244 5 Student Attitudes 318 15 Mathematics Education 241 6 Engineering 289 16 Majors(Students) 237 7 Higher Education 280 17 Technology Education 232 8 Gender Differences 277 18 Elementary Secondary Education 230 9

19、 Program Effectiveness 276 19 Interviews 227 10 Academic Achievement 255 20 Educational Change 222 由表 1可知，前 10位的高频关键词分别是 STEM 教育 (2166次 )、科学教育 (427次 )、工程教育 (416次 )、 教学方法 (363次 )、学生态度 (318次 )、工程 (289次 )、 高等教育 (280次 )、性别差异 (277次 )、项目有效性 (276 次 )、学业成绩 (255次 )。由于以 “STEM Education” 为关键词进行检索，并且 STEM是 “ Sc

20、ience、 Technology、 Engineering、 Mathematics” 白勺首字母缩 写，故 “STEM Education” 的词频居于首位。位居第 四的高频关键词是 “ 教学方法 ” ，可以看出在国外 STEM教育领域对教学方法的关注度很高。 (三 ) 高频关键词共现矩阵、相似矩阵和相异矩 阵分析 将题录导人 SATI， 选择 Zotero格式，将导人文 件转换为后缀为 .XML格式文件，选择所要提取的 字段为 “ 关键词 ” ，然后统计词频，最后形成高 频关键词的共现矩阵、相似矩阵与相异矩阵。如右 表 2所示为 STEM教育研究的高频关键词共现矩阵， 可通过分析两两高频

21、关键词同时出现的频次，初 步了解高频关键词之间的关系，频数越大，表示两 个关键词之间的关系越紧密。如右表 3所示为 STEM 教育研究的高频关键词相似矩阵，它是聚类分析的 基础，数值越接近 1，表示两个关键词的关系越紧 密。如右表 4所示为 STEM教育研究的高频关键词相 异矩阵，数值越接近 0,两关键词之间的关系越疏 远。通过相异矩阵能够用来进行多维尺度分析。 (四 ) 高频关键词因子分析 因子分析是将相关性较为密切的几个关键词 归为同一类，每类关键词为一个因子，将相似矩阵 导人 SPSS 20.0，进行因子分析。根据解释的方差， 从关键词中提取符合条件的因子，获得因子数量较 多，不利于对国

22、外 STEM教育研究领域热点与发展 68 通过因子分析、聚类分析、多维尺度分析，可 以得出 “STEM Education” 关键词所代表的研究领 域，因子分析结果与聚类分析结果相吻合。综合因 子分析与聚类分 析的结果，可以将国外关于 STEM 教育研究热点概括为以下几个方面： （ 1)自身相关理 论主要表现为理论的多元性； （ 2)研究方法运用上主 要表现为研究的混合性； （ 3)发展变革主要表现为学 校类别的多样性； （ 4)STEM教育参与对象表现为关 (五 ) 高频关键词聚类分析 将相关数据导人 SPSS 20.0中，采用 “ 组之间 链接 ” 的聚类方法，对高频关键词进行系统聚类 分

23、析，可得到 “STEM Education” 关键词聚类树状 图。本次聚类的所有关键词变量都参与了聚类过 程。观察高频关键词聚类树状图，可得到当前国外 STEM教育研究的主题共分为四类： （ l)STEM教育自 身相关理论，代表关键词有科学教育、数学教育、 工程教育、技术教育、工程； （ 2)STEM教育研究方 法运用，代表关键词有问卷调查、跨学科方法、访 谈、案例研究、混合方法研究、质化研究、比较分 析、统计分析、问题解决、性别差异、学生兴趣、 职业发展等； （ 3)STEM教育发展变革，代表关键词 有教育变革、教育实施、专业发展、模式、课程实 施等； （ 4)STEM教育课程研究，代表关键

24、词有课程 评价、课程有效性、伙伴教育、学院一学校合作。 (六 ) 多维尺度分析 本文采用多维尺度分 析方法对国外 STEM教育 的研究结构进行分析。将高频关键词的相异矩阵 导人 SPSS 20.0中，得到 STEM教育研究热点知识图 谱。按照关键词的散点相对密集程度对 STEM教育 研究结构进行划分，结果如图 4所示。 注 不 足 群 体 的 代 表 性 ； （ 5)课 程 研 究主 要 表 现 为 课 程 实 施 的 连 贯 性 。 (一 ) STEM教育的理论多元性 STEM教育的相关理论是推动 STEM教育发展的 不竭动力，但 STEM教育是否有稳固的理论基础是 学者们关注的重要焦点，也

25、是 STEM作为学科或科 目立命的基础。在当前境遇下， STEM教育的支撑 理论包括扎根理论、自我决定理论、社会职业认知 理论、项目反应理论、成就动机理论、一体化 (整 合式 )学习理论和目标理论等。 扎根理论出现频次最高，位居第二的是社会职 业认知理论，表明研究者对 STEM教育研究直接目 的是为职业选择做准备。扎根理论作为一种定性研 究，宗旨是在经验资料的基础上建立理论，并强调 对已建立的理论进行证伪。教师培训项目中设计技 术探究教师在 STEM教育中的态度，在其研究的第 二阶段扎根理论规划中从第一阶段对数据抽样，探 讨了在纺织技术练习过程中，教师的认知与 STEM 相关的议程 7。社会职

26、业认知理论由哈克特、莱 特、布朗借鉴了班杜拉的自我效能理论，提供了一 个职业发展框架，解释教育与职业兴趣之间的相互 作用，与工作有关的选择和性能。运用社会职业认 知理论与多层结构方程建模分析，探讨了学习者初 人大学对 STEM相关课程的兴趣，研究了刻板印象 威胁对女性选择科学职业意图的影响8。 (二 ) STEM教育研究的混合性 STEM教育作为跨学科的综合性教育，量性研 究、质性研究等单一的方法已不具有充足的研究力， 得出的研究结果也未必具有足够的说服力，因此混合 多种研究方法成为主流。统计表明，目前关于 STEM 教育的研究方法主要是 3种或 3种以上方法的混合应 用，具体包括：文献法、问

27、卷调查、跨学科研究、访 谈法、案例研究、行动研究、定性研究、定量研究、 比较分析、统计分析、结构方程模型等。 一般来说，文献法是基本上都会采用的研究 方法，主要在分析前人所做工作的基础上确立研究 的锚点。在其他类型的研究方法上，则表现出差异 性：工程教育和技术教育研究倾向于采用混合研究 法，而数学教育研究则倾向于定量研究法。在教师 专业发展研究中，整合性 STEM以及技术教育的研 究者，往往采用叙事研究法，而科学教育研究者则 习 惯采用大样本调查法；K-12主要采用行动研究 法探查具体的实践，报告在课堂中尝试新方法或新 活动的过程和结果。 (三 ) STEM教育学校类别的多样性 STEM教育实

28、施的学校可被描述为独特的环 四、热题表征： STEM教育研究的当下方向 2016.10 中国电化教育总第 357期 5pecial Report STEM专题报道 境，包括高级课程、专家教师、实习和浸人。 STEM学校可分为 3种类型： STEM精英学校、全纳 性 STEM学校、以 STEM教育为焦点的职业学校。研 究表明，与传统学校相 比，专门化学校的学生表 现得更好。来自专门化学校的学生对 STEM更感兴 趣，更愿意上课，更可能通过州测试，更可能获 得大学学位 9。对于专门化的学校，采用生态学隐 喻可创建有效学习环境的概念框架，包括角色 (学 生、教师、社群领导人、榜样 )、情境 (学习环

29、境、 课程、教学策略、高级课程作业、技术使用 )、行 动 (教学、学习、浸人、交流、结伴、指导、支持 和评估 )。 在美国、东南亚地区以及澳大利亚， STEM精 英学校，作为一种新型的学校为具有天赋或学业优 异的学生提供专门的 STEM课程。通过积极的学校 形象投射、 教师质量控制、提供内容先进的教学课 程向我们展示了 STEM精英学校为什么重要，说明 了概念化的问责制度需要更多地适应当前需求的多 样性的学校选择1。 (四 ) STEM教育课程实施的连贯性 STEM教育的最终结果是为社会培养更多的具 有综合解决复杂现实问题的人，促进社会的发展。 因此，在这一领域对学生发展的关注贯穿整个受 教育

30、过程。更为注重在每个过渡阶段 STEM起到的 作用，注重其每一次教育变革所带来的效益。期 望 STEM教育能够很好地起到承接的作用，学生在 小学阶段缺乏社会实践活动，导致学生的操作实 验能力 没有得到较好的培养，甚至延伸至中学。 为较好地解决这一问题，相关研究者提出小学阶 段与中学阶段的进一步合作，以期缩小差距，同 时研究表明，学生认知不能反映学生真实的操作 技术能力 11。 (五 ) STEM教育方法的活动性 STEM教育非常强调学习活动，提升学生参与 的信念和态度。若干文献分享了课堂使用的、适切 教师和学生的活动，包括玩中学、基于问题的学 习、基于项目的学习、探究性学习、工程设计、主 动的

31、同侪学习、同伴引领的团组学习、做中学等 课堂学习活动。在课堂活动中，学生满意的教学特 质包括教学风格、方法和策略；教师知识和准备； 教师对教学、科目和学生的态度；实践工作量和期 望。大多数学生发现 STEM实践是有趣的和投人性 的，特别是动手做的体验，正式的学校组织中整合 真实的现场工作作为有效的方法能促进学生成就和 STEM职业激励。在 STEM学校中，比较典型的是校 内的教学和学习是探究和基于问题的教学和学习环 境，这样学生的动机、协作和社会交互比较强。 在 STEM教育领域，课外 /校外项目更为广泛 地被接受，因而受到密切关注。校外活动项目可 以概念化为两种方式 12:扩展性学习 (Ex

32、panding Learning)和延伸性学习 (Extended Learning)。 扩展性 学习提供了内容丰富的学习机会，包括暑期夏令 营；比较典型的是 OST (Out-of-school Time)项目， 其假设是儿童能学习概念或发展能力和兴趣，这样 会增强他们在日常和学术情境的参与。延伸性学习 这种方式采用的比较多，它通常与学校课程紧密结 合，使得许多社群寻求更多的时间来改进学生的学 业成效，通过标准化的成绩测试。校外具体的活动 包括基于博物馆的学习、创客、暑期研究项目、课 外活动、邻伴指导 (Near-peer Mentorship)、 校外项 目、教育电视、课外倶乐部、 STE

33、M工作室、服务 学习、社区学习。一般来说，这些活动能够取得比 较好的学习成效：参与 STEM倶乐部的学生在学业 方面的成功率和保持率较高，基于社区的项目创建 了儿童和家庭成员的意识是激发学生 STEM长期学 术兴趣的重要部分，邻伴指导能够促进个人的、教 育的、专业的成长，能增加学生学习 STEM的兴趣 和投人， STEM工作室的问题解决、新媒体、同伴 交互等能增强学生深度学习的兴趣。 (六 ) STEM教育不足群体的代表性 美国大量的经济报告 认为，高等教育机构必 须培养充足的 STEM工作者，确保美国的全球竞争 力，因而搞清女性和有色人种的代表性不足的原 因至关重要。有鉴于此，许多 STEM

34、研究选取了女 性、少数种族如亚裔和具有障碍的学生等作为研究 对象，希冀发现他们的 STEM教育信念。与男性相 比，女性在 STEM职业和学术成就上存在着差距， 获得 STEM学位的比率也低的多 13。 对于这些群体的研究，主要采用职业结果预期 构念展开分析，包括 STEM兴趣、自我效能和职业 结果预期等 3个变量。结果表明，学生的 STEM职业 路径和学习很大程度上能被这 些构念解释，教育者 (指导、体验活动、关系发展、双方在个性和兴趣 方面的匹配 )、同伴、家庭 (父母的支持度 )、人口统 计特征、学习成绩影响着学生的 STEM兴趣，可据 此预测他们的 STEM自我效能和职业结果预期，而 这

35、些职业预期的结果反过来又会强化学生的职业取 向和职业持续性。有学者 14运用科学和科学教育的 女性主义批评 (Feminist Critiques)考察潜在的性别假 设，旨在为 STEM教育和职业的招募、保持和性别 平等模式提供帮助，减少性别差距事件。也有的学 者提出，应依据女性的兴趣调整 STEM教 育的科目 内容。还有学者研究发现，学习体验、父母支持、 榜样是决定性的，运用榜样的力量和非正式学习活 动策略，能激发女生对 STEM教育的兴趣 15。 五、进路预判： STEM教育研究的未来指向 (一 ) STEM教育的一体化整合式发展 STEM教育的一体化整合式发展，涉及两条路 径。一是 ST

36、EM教育的内涵式整合，目前的 STEM教 育主要表现是数学和科学的整合，而工程、技术尚 未真正融人其中，未能形成实质性一体化、整合式 的 STEAM教育，这是未来 STEM教育研究的核心， 必须强调使用创造和设计把 STEM领域与真实世界 问题解决能力关联起来，了解 STEM的特质以及它 们如何关联，促进创新。二是 STEM教育的外延式 扩张，在其发展过程中整合更多其他领域的内容， 使越来越多的学科融人其中，如音乐、美术、计 算机、语言艺术等学科也被吸纳到 STEM教育中。 艺术被认为是创新所必须的，科学专业的最优秀男 生通常是那些创造性想象所培育的 16。 STEM迷失 了一个重要的、创造性

37、相关的艺术成分，它能够维 持、强化和推进创新性劳动力，而且那些技能的 最佳传递是通过艺术 17。有学者提出要 发挥 ROOTs (Rhetoric， Orthography，Ontology， Teleology)整合在 STEM中的作用，能让学生直接看到科学和人文课 程之间的联系，因而获得学科方法和跨课程的知识 和经验的整合 18。 STEM教育是被整合来解决真实问题的，而不 是相关科目的集合 。一 体化的 STEM教育意味着科 学、数学与技术和工程教育的过程、内容和程序等 有目的的整合。有目的嵌人鲜明特征的技术 /工程 教育方法到基于 STEM的活动，展现出一种独特的 教育整合方法，它扎根

38、于方法、教学和策略，有助 于学生投人 和成功。 显然， STEM教育培养目标不仅仅是科学素 养、技术素养、工程素养、数学素养，还应包含 作为社会人应有的社会人文素养、艺术素养等的 STEM-X。 (二 ) STEM教育伙伴化发展 政治家、经济学家、企业家、教育学家都认为 STEM在当今社会具有重要性，实施伙伴关系，开 展协作，可以夯实 STEAM实践，因而倡议建立伙 伴关系来强化学生的 STEM兴趣。同样，多数学生 也看到了数学和科学在他们生活中的重要性，但 学校的科学和数学课程通常是不相关的。因而需 要建立伙伴关系，连通校外，帮助学生理解课堂 学习，建立 21世纪技能，培养参与到当代科学世界

39、 中的意向。 伙伴关系的形成，能把学生与真实世界连接 起来，获得高度的自治性和责任感，对 STEM产生 积极的学习意向。 STEM教育伙伴化的发展，已经 形成或未来可能的形式有：大学一学校、学院一学 校、四年制本科学院一社区学院、学校一企业、研 究机构一学校、专业技术人员一农村学校。例如大 学老师和小学老师协作开发和实施基于工程设计的 STEM教育资源，大学一学校伙伴关系提供教师专 业发展的机会。扩展 STEM专业人员和农村小学的 协作，这样可用本地相关的科学问题丰富 K-12课 程，实践基于学校的 STEM教育改革行动。 在 STEM教育中，为了达成项目结果，涉及领 导权的分配问题。领导权如

40、何分配，主观能动性如 何发挥，关联到项目结果的有效性 。一 般来说，领 导可能是有目的或无目的的，领导权是分布的，分 布在建立伙伴关系、规划和协作、项目实施、项目 评估和未来行动等方面，可按擅长的知识领域和主 观能动性来自动承担。 (三 ) STEM教育低龄化发展 美国学生修读 STEM科目和学位的数量较少， 而美国又大量需要有天赋的科学家和工程师。然 而，许多 STEM教育行动项目只在中学实施，导致 小学老师和学生很少有机会接触。研究表明，尽早 接触 STEM行动或活动积极影响小学生的理解和意 向 19，在小学低年级甚至儿童阶段就实施 STEM整 合式学习至关重要 2，越早接触 STEM相关

41、领域的 活动，越有利于学习者综合能力的发展。通过捕获 学生在早期阶段对 STEM内容的兴趣，能确保他们 主动地按照初中、高中的轨迹去完成所需的课业， 为获得高级学习机构的 STEM学位做好充分准备。 未来 STEM项目和内容的实施行动会在小学优 先实施，这样使小学儿童尽早接触 21，激发他们 的 STEM灵感，更好地保持 STEM相关学科领域的学 习。对小学儿童来说，比较适合采用 STEAM,即 STEM整合和使用艺术。在 STEM课程中，艺术帮助 儿童表达 STEM概念 22。由于艺术天然是早期儿童 教育的一部分，加上这个元素后，能帮助教师找到 把 STEM概念作用于课程的方法。因此， ST

42、EAM能 帮助早期儿童教育者建立科学相关的知识基础，使 用艺术鼓励儿童以多样化创造性方法表达他们的 思想，促进体验学习和协作探究，发展 21世纪的技 能，从儿童时代就建立科学家身份感。 (四 ) STEM教育评价多面化发展 随着 STEM教育的发展而逐渐形成特 有的模 式，同样需要有与之相匹配的评价方式的出现， 不能依据原有的传统评价模式对其效果进行评价。 STEM教育的跨学科性，提供给学生更多解决问题 的思路，在解决问题的过程中相关技能的习得，也 需要给与一定的评价肯定，激发学生继续探究挖掘 问题，并解决问题。 STEM教育作为一种跨学科教 育的产物，对于实践结果的评价应该是多方面的。 从课

43、程教学角度出发，评价方式有过程性评价、结 果性评价；从学生角度出发，评价方式有同伴评 价、自我评价等。 由于涉及到学校结构、过程、元 评价和能力 评价等，整体教育效果的评价目前还没有统一的标 准，目前大多数研究以具体的案例研究所产生的效 果作为 STEM教育成果的评价。例如，通过 STEM教 育使得更多的人对 STEM相关学科产生兴趣，促使 学习者在进人大学选择 STEM相关专业，进而选择 相关职业；抑或是通过 STEM教育为社会带来的经 济效益，侧面反映其有效性；再就是项目评价，通 过观察和访谈获得数据并进行分析，来评估学校在 STEM方面教育改革的有效性，最终得出的结论是 能提高有效教学实

44、践的意识，促进教育变革。 六、结语 本研究主要通过对 STEM教育高频关键词的计 量分析以及聚类分析和因子分析，分析总结目前国 外 STEM教育的研究取向，并对未来的发展做出预 判。目前研究取向表现为理论多元性、研究混合 性、学校类别多样性和实施连贯性。未来 STEM教 育研究的方向表现为课程整合式一体化、受众低龄 化、发展实施伙伴化和评价多面化。 参考文献： 1 Wilson,L. Innovation today, Success TomorrowDB/OL. https:/www. tomorrow,2016-05-21. 2 赵中建 .美国 STEM教育政策进展 M上海上海科技教育出

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