STEM教育研究热点与发展趋势分析

[中图分类号G434[文献标识码A

[论文编号1671-7384(2017)06-0039-04

STEM是科学(Science)。技术(Technology)。工程(Engineering)和数学(Math)四个英文首字论文网母的缩写,简言之STEM就是科学。技术。工程。数学的教育,是依靠综合运用多学科知识解决实际问题的教育[1。STEM教育并不是将四个学科简单相加,而是运用一种整合的方式联系四种学科中的共通之处,来培养学生的综合素养和解决实际问题的能力。1986年,美国国家科学委员会(NSB)发表了本科的科学。数学和工程教育报告,报告中提出了科学。数学。工程和技术教育集成“战略,以此来开发大量的科技人力资源,保持国家经济的全球领导地位,被视为STEM教育的开端[2。

STEM教育在美国发展迅速,近年来国内学者对其关注度也逐年上升。自朱学彦。孔寒冰2008年发表科技人力资源开发探究――美国STEM学科集成战略解读以来,对STEM教育的研究已近10年。虽然相关研究仍处于萌芽阶段,但对现阶段STEM教育研究进行整理分析具有重要意义。本文试图通过对相关文献的研究把握STEM教育研究方向,分析STEM教育未来的发展趋势,为后续研究提供参考。

研究设计

1。数据来源

本文的数据来源为中国知网,采用主题检索,以STEM“STEAM“STEM教育“STEAM教育“STEM课程“五个主题词查询CNKI中国知网,时间范围从美国提出STEM教育伊始(1986年)到2017年4月,排除无关研究。教育信息通知,共搜集有效文献171篇。

2。研究方法和工具

本文使用共词分析法对搜索到的文献进行分析。共词分析法是一种分析文献中词汇同时出现的情况,以此来确定文献中研究主题之间的关系的研究方法[3。本文通过词频分析。聚类分析将文献中的高频关键字进行分类,进而判断STEM教育研究的热点和趋势。研究工具主要为书目共现分析系统Bicomb和数据统计分析软件SPSS22。0,辅助软件为Excel数据处理软件。本文将检索到的文献信息录入Bicomb,统计分析得到高频关键字表,再根据构建高频关键字词篇矩阵和共现矩阵,进行研究热点的初步分析。将词篇矩阵导入SPSS22。0,生成聚类树,以此来得出结论。

研究过程

1。文献数量分析

将文献信息导入Bicomb后,将关键字改为年“进行统计,可以得到每年的文献数量,从2008年到2012年,STEM教育仍处于不被大范围关注的状态,只是偶有文章发表,自2013年至今,对于STEM教育的研究文献数量逐年上升,尤其是近三年来,文献数量上涨迅速,2016年发表文献数量71篇,是近年来发表数量最多的年份。

2。高频关键字词频分析

将文献信息导入Bicomb后,将关键字段改为关键字“进行统计提取,可以得到文献中关键字的词频表,修改词义相近关键字后(例如将STEM“改为STEM教育“,与STEM教育合并“),得到STEM教育研究高频关键字表,如表1所示(表中展示了词频≥3的关键字)。因为本文是以STEM作为主题词进行检索,所以STEM教育“位列第一,除此之外,排在前十位的关键字有:STEAM教育。创客教育。美国。学科融合。人才培养。STEM课程。学习过程。科学教育。启示。

3。构建矩阵

(1)高频关键字词篇矩阵

将Bicomb的关键字段选为关键字“,设定阈值为≥3,≤150(选择关键字出现频次在3次到150次之间的关键字),构建词篇矩阵,如表2所示。其中,第一列为高频关键字,第一行中的V1。V2代表文章编号,表中数据1“表示该关键字是该篇文章的关键字之一,-“则表示不是。

(2)高频关键字共现矩阵

以同样的选择关键字段和阈值的方式构建高频关键字共现矩阵,关键字共现矩阵是一种对角线对称矩阵,对角线上的数字代表该关键字在所研究文献中出现的频次[4。表格中的数据代表这两个关键字在同一篇文章中出现的频次,可知,数据越大,表示这两个关键字之间的关系越密切。

4。高频关键字聚类分析

聚类分析是指在数据中寻找相似元素的集合[5。进行高频关键字聚类分析的目的就是将高频关键字分类。将高频关键字词篇矩阵导入SPSS,选择组之间链接“聚类方法和Ochiai的二分类方法对出现频次大于3的32个关键字进行聚类,可得聚类树状图,如图1所示。分析聚类树状图可知,可将文献关键字大致分为六个主题:STEM教育与现实能力培养。STEM课程融合。STEM教育与创客运动相结合。STEM教育与人才培养。美国STEM教育。关于STEM教育的其他研究。STEM教育研究热点

1。STEM教育与现实能力培养

项目学习。问题解决。工程教育。教育标准。技术素养,这几个关键字体现了STEM教育的本质:培养学生的素养并解决实际问题[6,而为达到这样的教育目标,可采用项目式学习,将工程教育和技术教育融合至平常的数学和科学教育中。项目式学习是指将真实项目引入课堂,让学生在动手实践的过程中逐渐培养解决实际问题的能力。国内对项目式学习的实践研究稀少,有首新。胡卫平等人探索了文化―历史活动观的小学生项目式STEM学习模式[7,大多数学者仍处于评价美国项目式学习模式阶段,如丁杰和蔡苏等在研究中提到Berry主张的项目的学习与STEM教育结合的三种模式:中心项目模式(教师主导课堂,学生完成核心任务)。学生主导项目模式(学生自己设计项目,教师全程指导完成)。学生主导项目的课程(学生提出问题并解决,教师监督完成)[8。

2。STEM课程融合

这一主题所包含的关键字有:STEM教育。学科融合。课程设计。学习过程。教学改革。STEM整合。STEM教育虽然是科学。技术。工程。数学四个单词的首字母缩写,却不表示STEM教育是把这四个学科进行简单叠加。通过课程设计,寻找课程中紧密相关的共通之处,是STEM教育的一个重要研究方向。学者在研究美国STEM课程融合的基础上根据自身教学经验提出了很多观点。如余胜泉和胡翔在STEM教育理念与跨学科整合模式中提到赫希巴奇提出的两种STEM跨学科整合模式:相关课程模式和广域课程模式。同时他们提出了跨学科整合的三个基本取向:学科知识整合取向。生活经验整合取向。学习者中心整合模式[9。邹正在秉学科融合创新促学生自由成长――兼谈学校STEM+课程体系的构建与实施中结合学校的众多教育案例提出了他对于STEM+理念的观点,提出要提升校本课程品质,注重学科之间的融合。丰富学生社团活动。开拓国际视野课程,增进多元文化融合。开发实验创新课程。广泛利用社会资源等观点[10。

3。STEM教育与创客运动相结合

从聚类树状图看,这个主题所包含的关键字有:STEAM教育。创新能力。3D打印。创客空间。创客教育。创客。教育创新。近几年来大力提倡创客运动,将创新推举到一个崭新的高度,3D打印作为一种新型技术手段。近年来被频繁用在创客教育及STEM教育中。随着3D打印技术的越发成熟和创客运动的迅速升温,学者们逐渐发现STEM教育与创客教育的内在联系即为创新和做中学“。3D打印成为促进两者结合的一种手段,于是将STEM教育与创客相结合的趋势越发明显。现在相关研究主要有对STEM教育和创客教育的比较研究。STEM教育和创客教育融合的研究等。除去对两者的整体研究,也有众多学者将视角放在STEM教育和创客教育融合的某一细小分支,如王旭卿就依据STEM教育和创客教育的现状提出了面向STEM教育的创客教育模式,并分析了相关教育案例[11。

4。STEM教育与人才培养

人才培?B是STEM教育的最终目标,而为达成这个目标,STEM教育课程。课程的设计就显得尤为重要。STEM教育实践仍处在发展初期,但众多学者在教学设计方面有了很多的研究,有对美国STEM教育课例的分析,如蔡慧英和顾小清在设计学习技术支持STEM课堂教学的案例分析研究一文中就详细介绍了Wallcology和EvoRoom两个课例[12;有对STEM教育课程的设计,如华东师范大学王玲玲的STEM的小学科学课程设计研究和浙江师范大学李扬的STEM教育视野下的科学课程构建,还有王奇伟的小学STEM课程中工程思维培养的教学设计研究。除此之外也有众多STEM教育的实践案例,这个主题是STEM教育研究较为活跃的一个主题。

5。美国STEM教育实践研究

美国是STEM教育的发祥地,学者对美国STEM教育的研究能够及时获得世界STEM教育研究的前沿信息,同时可以吸取美国的教育经验,为STEM教育发展提供参考,是STEM教育研究的一个重要方向。根据这个类型中的关键字:美国。K-12阶段。中小学。STEM学科,可知这一类型中大多数是研究美国STEM教育实践的。对美国STEM教育实践的研究集中在现状研究。美国K-12阶段的STEM教育研究。STEM教育政策的研究。美国STEM教育面临的问题及其解决方式的研究等方向。朱学彦和孔寒冰是国内最先研究美国STEM教育的学者,在他们的文章科技人力资源开发探究――美国STEM学科集成战略解读中,概括性地叙述了美国STEM教育的形成与发展。组织与实施,也总结了其对的启示。这篇文章的出现成为众多学者研究美国STEM教育的范例,此后众多学者的相关研究也遵照这样的研究范式进行。

6。关于STEM教育的其他研究

从聚类树状图中可知科学素养。美国STEM教育。科技馆。教育政策这四个关键字相对独立,无法与其他关键字进行聚类,因此归于其他研究。他们四个词语的词频均为3,说明有一些学者在研究,但还是相对较少,这就可以和词频在3以下的关键字一同被列入其他领域,在此并不做深入分析。

STEM教育研究发展趋势

近10年来,学者对STEM教育的研究已初具成效,研究范围较广,包含了STEM教育与现实能力培养。STEM课程融合。STEM教育与创客运动相结合。STEM教育与人才培养。美国STEM教育等方面。

今后的研究可能会从以下几个方面进行:(1)对美国相关研究的解读仍会持续存在。现在对美国STEM教育的研究还未详尽,所以今后学者对美国STEM研究仍会继续,且研究深度会进一步加深。(2)对STEM实践探索的研究数量会大量增加。现在的国家政策正在对STEM教育逐渐开放,这意味着STEM教育实践会大量增加,这就会给学者提供更多的研究机会。(3)对STEM教育本土化研究会更加深入。现在关于STEM教育实践的研究较为浅显,多是简单的教学设计,逃不开整合思想不够深入和模仿美国固有模式的怪圈,所以如何进行STEM教育本土化是十分重要的问题。(4)结合符合时代特征的热点如创客运动和互联网+的研究也会大量产生。的STEM研究热点中包含了创客教育与STEM教育结合,这一研究仍会处于高热阶段。近年来互联网+“也是一个研究热点,已经出现了几篇关于互联网+“和STEAM结合的文章,相信这一趋势还会继续。随着对STEM教育的逐步关注,对STEM教育的研究会逐渐走上正轨。

(作者单位:吉林延边大学师范)

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