基于KH Coder文本數(shù)據(jù)挖掘的中日STEM教育研究模式對(duì)比

王卓玉　袁磊　張文超

摘要：STEM教育由于強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科融合和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的理念而受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。我國(guó)學(xué)者的國(guó)際視野主要集中于歐美國(guó)家，而對(duì)日本的STEM教育研究甚少。造成這一現(xiàn)象的主要原因在于當(dāng)前主流文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)并不支持對(duì)日語(yǔ)文獻(xiàn)的檢索，因此有必要借助KH Coder這一支持日語(yǔ)文獻(xiàn)分析的文本數(shù)據(jù)挖掘軟件來(lái)探索日本STEM教育研究的特色，以期為我國(guó)的STEM教育研究提供借鑒。通過(guò)對(duì)中日兩國(guó)STEM教育研究主題高頻詞表與主題詞共現(xiàn)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的分析發(fā)現(xiàn)，日本的STEM教育研究更偏向于實(shí)踐，且注重進(jìn)行實(shí)證研究;實(shí)踐指向下的開(kāi)發(fā)主要關(guān)注教材開(kāi)發(fā)，且非常注重與地方特色產(chǎn)業(yè)相結(jié)合;同時(shí)倡導(dǎo)和重視國(guó)際間合作開(kāi)展STEM實(shí)踐，不斷輸出和引進(jìn)可貴經(jīng)驗(yàn)。反觀我國(guó)的STEM教育研究，則偏向于介紹國(guó)外特別是美國(guó)的STEM教育經(jīng)驗(yàn)，課程內(nèi)容偏向于STEM教育的理念及其設(shè)計(jì)等理論層面問(wèn)題，非常缺乏融入本地境脈的實(shí)踐和實(shí)證研究。為了更好地推進(jìn)我國(guó)STEM教育的實(shí)踐發(fā)展，我國(guó)學(xué)者應(yīng)該借鑒日本STEM教育研究模式的特色，從實(shí)踐與實(shí)證相結(jié)合、建立國(guó)際合作、融入地方境脈三方面探求STEM教育研究模式的轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：日本STEM教育;研究模式;比較研究;文本數(shù)據(jù)挖掘;KH Coder

中圖分類號(hào)：G434? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1009-5195（2020）02-0056-08? doi10.3969/j.issn.1009-5195.2020.02.007

*基金項(xiàng)目：廣西高等教育本科教學(xué)改革工程一般項(xiàng)目“卓越信息技術(shù)教師的職前培養(yǎng)模式研究”（2019JGB134）。

作者簡(jiǎn)介：王卓玉，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，廣西師范大學(xué)文學(xué)院（廣西桂林 541004）;袁磊，博士，教授，博士生導(dǎo)師，廣西師范大學(xué)教育學(xué)部（廣西桂林 541004）;張文超（通訊作者），博士，講師，廣西師范大學(xué)教育學(xué)部（廣西桂林 541004）。

一、研究緣起與問(wèn)題提出

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）的英文單詞首字母的縮寫，是在1980年后起源于美國(guó)的一種課程整合教育，旨在為國(guó)家培養(yǎng)更多的工程技術(shù)人才，提高國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)力（袁磊等，2017）。進(jìn)入21世紀(jì)后，英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)紛紛發(fā)布相關(guān)計(jì)劃并開(kāi)展STEM教育。其中，日本早在2002年便建立了STEM教育研究中心，即埼玉大學(xué)STEM教育研究中心，至今為止該中心共舉辦了35期名為機(jī)器人與未來(lái)研究會(huì)的活動(dòng)。同時(shí)，日本政府于2002年也開(kāi)創(chuàng)了與STEM教育相關(guān)的名為SSH（Super Science Highschool）的科學(xué)技術(shù)人才培養(yǎng)專項(xiàng)，至今該項(xiàng)目已實(shí)行17年。該項(xiàng)目由日本文部科學(xué)省主導(dǎo)，旨在培養(yǎng)具備國(guó)際性的科學(xué)技術(shù)人才。2018年日本文部科學(xué)省發(fā)布的《中小學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)要領(lǐng)改訂》指出，要增加20%～30%中小學(xué)理科數(shù)學(xué)教育的課時(shí)。同年發(fā)布的《高等學(xué)校學(xué)習(xí)指導(dǎo)要領(lǐng)改訂》指出，日本將改革高中的信息科目，將以編程、網(wǎng)絡(luò)（包括信息安全）和數(shù)據(jù)庫(kù)（包括數(shù)據(jù)應(yīng)用）等為基礎(chǔ)內(nèi)容的信息課程改為高中的必修課程。筆者在日本科研項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)KAKEN中初步檢索后發(fā)現(xiàn)，截至2019年4月，日本政府支持的有關(guān)STEM教育的科研項(xiàng)目總量為90項(xiàng)。由此可見(jiàn)，日本政府對(duì)STEM教育的重視程度不容小覷。

然而我國(guó)學(xué)者對(duì)國(guó)外STEM教育的研究主要集中在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)日本STEM教育的研究則是一大盲區(qū)。最可能的原因在于文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的語(yǔ)言限制，日本的STEM教育研究論文多以日語(yǔ)形式收錄在日本國(guó)內(nèi)的論文文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)（CiNii）中。另外，綜觀我國(guó)學(xué)者（如王卓玉等，2018;呂文潔，2019;王巍，2019;李業(yè)平等，2019）對(duì)國(guó)外STEM教育研究的整體情況，主要存在以下兩方面不足。一是該類研究只從宏觀上分析了國(guó)外STEM教育研究的熱點(diǎn)，并未分析其具體的研究模式及特點(diǎn)。二是該類研究最終的落腳點(diǎn)仍是如何開(kāi)展STEM教育，并非如何進(jìn)行STEM教育研究，也沒(méi)有對(duì)我國(guó)應(yīng)如何借鑒國(guó)外STEM教育研究模式進(jìn)行深入探討。

隨著我國(guó)STEM教育如火如荼地開(kāi)展，作為其支持力量的STEM教育研究需要從研究模式單一向研究模式多樣轉(zhuǎn)變。為此，筆者將著眼于先行研究中尚未涉及的日本STEM教育研究，采用比較研究的分析方式，先從宏觀上對(duì)比中日STEM教育研究的區(qū)別，然后具體分析日本STEM教育研究模式的特點(diǎn)，最后通過(guò)比較和借鑒提出我國(guó)STEM研究模式由單一性向多樣化轉(zhuǎn)變的策略。

二、研究設(shè)計(jì)與實(shí)施

1.研究工具

當(dāng)前國(guó)內(nèi)學(xué)者在做文獻(xiàn)計(jì)量研究時(shí)，主流使用陳超美博士開(kāi)發(fā)的引文可視化分析軟件Citespace。該軟件能夠?qū)λ鸭闹黝}文獻(xiàn)進(jìn)行高頻關(guān)鍵詞、關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜、作者、研究機(jī)構(gòu)等方面的分析。但是，Citespace所支持的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)具有一定的局限性。它雖然涵蓋了WoS（Web of Science）以及CNKI（中國(guó)知網(wǎng)）等大型文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，但卻不支持日語(yǔ)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)（CiNii）。CiNii是日本國(guó)立情報(bào)研究所運(yùn)營(yíng)的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，其中收錄了所有發(fā)表于日本學(xué)術(shù)期刊的日語(yǔ)論文資料。日本學(xué)者所發(fā)表的STEM教育論文基本以日文的形式收錄于該數(shù)據(jù)庫(kù)中。因此，該數(shù)據(jù)庫(kù)為研究日本本土化的STEM研究提供了重要的文獻(xiàn)來(lái)源，也有助于彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)日本STEM教育研究的空白。同時(shí)由于Citespace無(wú)法分析日語(yǔ)文獻(xiàn)，因此筆者使用由日本學(xué)者樋口耕一（2014）開(kāi)發(fā)的一款名為KH Coder的文本數(shù)據(jù)挖掘（Text Mining）軟件①。該軟件具備強(qiáng)大的文本數(shù)據(jù)挖掘功能，在日本的社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、教育學(xué)等多個(gè)研究領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。KH Coder軟件具有詞頻統(tǒng)計(jì)、詞性分析、上下文關(guān)鍵詞、關(guān)鍵詞檢索、相似度計(jì)算、自動(dòng)分類、自動(dòng)聚類、摘要生產(chǎn)和可視化（如柱狀圖、折線圖、網(wǎng)狀圖、散點(diǎn)圖、氣泡圖、聚類分析樹(shù)狀圖）等功能（程慧榮等，2015）。經(jīng)多次版本更新后，目前該軟件能支持日語(yǔ)、漢語(yǔ)、英語(yǔ)、法語(yǔ)、德語(yǔ)、西班牙語(yǔ)、葡萄牙語(yǔ)、意大利語(yǔ)和俄語(yǔ)等多國(guó)語(yǔ)言的文本數(shù)據(jù)挖掘。與Citespace只能分析論文的主題文本有所不同，KH Coder可以分析其系統(tǒng)支持語(yǔ)言下的所有文本信息，即只要是Text格式的電子文本信息，KH Coder都可以進(jìn)行文本數(shù)據(jù)挖掘。其次，KH Coder支持的語(yǔ)言種類比Citespace要多。基于KH Coder的文本數(shù)據(jù)挖掘的一般流程包括：（1）收集整理文本信息;（2）將文本載入軟件并進(jìn)行詞語(yǔ)取舍選擇與前處理，以保證抽取的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性;（3）通過(guò)軟件的抽出語(yǔ)一覽表功能，概觀文本中的高頻詞匯;（4）再通過(guò)關(guān)鍵詞檢索功能，觀察高頻關(guān)鍵詞所在的文脈信息;（5）最后通過(guò)軟件生成關(guān)鍵詞共現(xiàn)關(guān)系圖等，分析其中主要要素的分布與聯(lián)系。

2.研究設(shè)計(jì)

文本數(shù)據(jù)挖掘的方法不同于假設(shè)驗(yàn)證型（即先假設(shè)后驗(yàn)證）的研究方法，是通過(guò)分析具體的文本信息來(lái)尋找隱藏其中的問(wèn)題與假設(shè)，它更趨向于是一種問(wèn)題與假設(shè)生成型的研究方法。本文的研究設(shè)計(jì)主要分為以下兩步：

第一步，使用KH Coder對(duì)從中日兩國(guó)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中收集到的有關(guān)STEM教育的論文主題進(jìn)行高頻詞匯和主題詞共現(xiàn)關(guān)系對(duì)比，以期了解日本STEM教育研究模式的整體特點(diǎn)。

第二步，以第一步所得結(jié)果為基礎(chǔ)結(jié)合具體文獻(xiàn)案例，深入分析日本STEM教育研究模式的具體特點(diǎn)。

日本的研究文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來(lái)源為CiNii（ci.nii.ac.jp），中國(guó)的研究文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來(lái)源為CNKI（www.cnki.net）中收集的核心期刊。具體的檢索條件設(shè)定見(jiàn)表1。

經(jīng)過(guò)檢索后，總共收集到日本STEM教育研究文獻(xiàn)250條和中國(guó)STEM教育研究文獻(xiàn)359條，分別將其載入Text格式文檔，以便用于KH Coder分析。經(jīng)KH Coder初步文本處理后得到，日本STEM教育研究文獻(xiàn)的Text文檔中的總詞數(shù)為6020個(gè)，異詞數(shù)為1107個(gè);中國(guó)STEM教育研究文獻(xiàn)的Text文檔中的總詞數(shù)為4093個(gè)，異詞數(shù)為980個(gè)。兩個(gè)文檔都具備一定的文字量，可用KH Coder進(jìn)行文本數(shù)據(jù)挖掘。

三、研究結(jié)果與分析

1.中日STEM教育研究差異

運(yùn)用KH Coder中的高頻詞匯統(tǒng)計(jì)功能后發(fā)現(xiàn)，中日兩國(guó)STEM教育研究主題中出現(xiàn)的高頻主題詞有較大差異。由表2可知，中日兩國(guó)STEM教育研究的高頻詞中共同出現(xiàn)了“科學(xué)”一詞，可見(jiàn)兩國(guó)都關(guān)注STEM在科學(xué)教育方面的內(nèi)容。“美國(guó)”一詞也共同出現(xiàn)在高頻詞中，但其在中國(guó)的高頻詞排序中位居第一，而在日本的高頻詞排序中位居第十。此外，對(duì)比中日兩國(guó)STEM教育研究主題高頻詞的前三位可以發(fā)現(xiàn)，日本STEM教育研究關(guān)注“科學(xué)”“實(shí)踐”和“學(xué)習(xí)”，而我國(guó)STEM教育研究關(guān)注“美國(guó)”“啟示”和“課程”。這反映出中日STEM教育研究的重要區(qū)別：即日本注重STEM在科學(xué)教育中的實(shí)踐以及學(xué)生的學(xué)習(xí);而我國(guó)大部分研究則著眼于美國(guó)的STEM教育，向國(guó)外的STEM教育尋求啟示，同時(shí)注重課程的設(shè)計(jì)。由此可以認(rèn)為，日本的STEM教育研究更偏向于實(shí)踐，而我國(guó)的STEM教育研究則更偏向于介紹國(guó)外特別是美國(guó)的STEM教育經(jīng)驗(yàn)。

KH Coder和Citespace都可實(shí)現(xiàn)主題詞共現(xiàn)圖譜的生成，但是KH Coder比Citespce生成的網(wǎng)絡(luò)圖更加清晰直觀。KH Coder的主題詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖中，以圓與線的形式展現(xiàn)各主題詞之間的關(guān)聯(lián)，圓的面積越大表明該詞在源文本中出現(xiàn)的頻率越高，連接兩個(gè)圓之間的線越粗表明這兩個(gè)主題詞之間的關(guān)系越緊密。

通過(guò)KH Coder中共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的功能（最低詞頻數(shù)值設(shè)置為15）可得到如圖1和圖2所示的中日兩國(guó)的STEM教育研究主題詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖。從圖中可以看出，圍繞日本STEM教育距離較近的主題詞是“科學(xué)”“技術(shù)”和“實(shí)踐”（見(jiàn)圖1），圍繞中國(guó)STEM教育距離較近的主題詞是“啟示”“美國(guó)”和“課程”（見(jiàn)圖2）。這再次佐證了日本STEM教育研究偏向于實(shí)踐的結(jié)論。從圖1還可以發(fā)現(xiàn)，“實(shí)踐”不僅與“STEM教育”相連，還與“開(kāi)發(fā)（開(kāi)発）”相連，而“開(kāi)發(fā)”又與“教材”相連，且“開(kāi)發(fā)”與“教材”兩詞之間的連線較粗。由此可以推測(cè)，在日本的STEM教育研究中，STEM實(shí)踐與開(kāi)發(fā)相關(guān)，而開(kāi)發(fā)的對(duì)象主要是STEM教材。

從圖2中可以看出，“美國(guó)”與“啟示”兩詞之間的連線較粗，說(shuō)明我國(guó)學(xué)者主要是從美國(guó)獲得STEM教育的經(jīng)驗(yàn)啟示。因?yàn)槊绹?guó)是STEM教育的發(fā)源地，且其發(fā)展歷史較其他國(guó)家要長(zhǎng)，因此出現(xiàn)這一結(jié)果也不難理解。其次，“課程”一詞雖然與多個(gè)詞相連，但與“理念”“設(shè)計(jì)”距離較近，且與“理念”之間的連線較粗。這表明我國(guó)STEM教育研究中有關(guān)課程的研究?jī)?nèi)容主要是STEM教育的理念及其設(shè)計(jì)，也從側(cè)面反映出我國(guó)STEM教育研究偏重理論與設(shè)計(jì)、缺乏實(shí)踐與實(shí)證的問(wèn)題。

筆者認(rèn)為，中日STEM教育研究體現(xiàn)出上述差異的原因主要有以下三點(diǎn)：

第一，中日STEM教育的發(fā)展歷史差異。與日本相比，我國(guó)對(duì)STEM教育的認(rèn)識(shí)相對(duì)較晚，無(wú)論是校內(nèi)還是校外的STEM教育實(shí)踐都相對(duì)匱乏。學(xué)者們對(duì)STEM教育的研究長(zhǎng)期處于基于借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)與實(shí)例的理論層面，以及對(duì)STEM如何本土化問(wèn)題的探討。

第二，中日STEM課程體系的差異。我國(guó)的STEM課程并沒(méi)有和必修課密切地結(jié)合起來(lái)，也沒(méi)有成為一門必修課，主要以社團(tuán)課程、勞技課或校本課的形式存在。而日本政府較早就發(fā)布相關(guān)文件（如《中小學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)要領(lǐng)改訂》和《高等學(xué)校學(xué)習(xí)指導(dǎo)要領(lǐng)改訂》）將STEM相關(guān)課程設(shè)為中小學(xué)必修課。而要保證STEM相關(guān)必修課的順利開(kāi)展，就必須要有一套合適的教學(xué)實(shí)踐體系，而教學(xué)實(shí)踐體系建立的過(guò)程又必然要求有實(shí)證研究的支撐。因此，日本的STEM課程體系形成了一套完整、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)踐開(kāi)發(fā)流程。

第三，中日STEM教育研究的支持力量差異。STEM研究的主體是研究者，但不應(yīng)當(dāng)只是研究者，而應(yīng)是社會(huì)各界的通力合作。日本STEM教育研究不僅有國(guó)家政府的支持，還有與大學(xué)、中小學(xué)、社會(huì)組織以及企業(yè)的合作，這為研究者極大地拓寬了研究的空間和范圍。相比之下，我國(guó)STEM教育研究的支持力量欠缺，從而導(dǎo)致研究者的研究范圍難以拓寬。

2.日本STEM教育研究模式特點(diǎn)

既然日本的STEM教育研究非常注重教育實(shí)踐，那么它是通過(guò)什么樣的形式開(kāi)展教育實(shí)踐的？具體有哪些特點(diǎn)？通過(guò)閱讀與“實(shí)踐”相關(guān)的STEM研究文獻(xiàn)后，筆者梳理、總結(jié)出以下三點(diǎn)日本STEM研究模式的特點(diǎn)。

（1）注重實(shí)踐與實(shí)證相結(jié)合

日本學(xué)者在開(kāi)展STEM教育“實(shí)踐”時(shí)并非單純介紹具體的教育實(shí)踐，而是會(huì)通過(guò)相關(guān)調(diào)查檢驗(yàn)該實(shí)踐的具體效果，體現(xiàn)出實(shí)踐與實(shí)證相結(jié)合的典型特征。例如，小林道夫（2012）將機(jī)器人教材與STEM教育相結(jié)合，在中學(xué)與高中進(jìn)行了如下表3所示的教育實(shí)踐，并在實(shí)踐后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)查工具以及采訪手段，對(duì)66名學(xué)生的課程滿意度以及職業(yè)觀的變化進(jìn)行了調(diào)查。其結(jié)果表明，在教育實(shí)踐過(guò)程中學(xué)生對(duì)機(jī)器人和編程的興趣雖然逐漸下降，但64%的學(xué)生對(duì)該課程感到滿足。日本STEM教育實(shí)踐研究既有像小林道夫通過(guò)量化調(diào)查進(jìn)行研究的，也有如保坂惠通過(guò)質(zhì)性調(diào)查方法進(jìn)行研究的。保坂惠（2018）的研究不僅介紹了面向小學(xué)生的編程教材的開(kāi)發(fā)理念、課程計(jì)劃和教學(xué)實(shí)踐，還具體分析了學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中填寫的反饋表的內(nèi)容，全方位展示了學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

[（1）中學(xué)技術(shù)家庭科目——技術(shù)分野的實(shí)踐案例＼&使用LEGOMindstormsNXT，制作感應(yīng)機(jī)器人以及程序，進(jìn)行競(jìng)技會(huì)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的信息處理能力。＼&（2）高中信息科目——信息B的實(shí)踐案例＼&使用LEGOMindstormsNXT，制作感應(yīng)機(jī)器人以及程序，進(jìn)行競(jìng)技會(huì)，并請(qǐng)學(xué)生對(duì)自己所制作的機(jī)器人以及程序進(jìn)行口頭表達(dá)。該課程旨在通過(guò)PDCA（Plan→Do→Check→Act）循環(huán)培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題發(fā)現(xiàn)和問(wèn)題解決能力。＼&]

反觀我國(guó)的STEM教育實(shí)踐，雖然也有學(xué)者采用實(shí)踐與實(shí)證相結(jié)合的模式進(jìn)行研究（張屹等，2017;常詠梅等，2018;吳永和等，2018），但大部分研究仍以案例介紹或課程設(shè)計(jì)為主，缺乏具體的實(shí)證內(nèi)容（秦瑾若等，2018;陸衛(wèi)兵，2019;陳希等，2019）。有學(xué)者指出，我國(guó)STEM研究文獻(xiàn)中有一半以上是非實(shí)證類研究，大部分研究仍停留在理論闡述層面（曾寧等，2018）。日本STEM教育研究中將實(shí)踐與實(shí)證相結(jié)合的研究模式值得我國(guó)學(xué)者借鑒。

（2）重視國(guó)際間合作

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展特別是近年來(lái)人工智能的快速發(fā)展，改變了傳統(tǒng)的知識(shí)學(xué)習(xí)體系，給人類社會(huì)的知識(shí)創(chuàng)新帶來(lái)了巨大沖擊。鼓勵(lì)和倡導(dǎo)合作與創(chuàng)新是人類應(yīng)對(duì)當(dāng)前和未來(lái)挑戰(zhàn)的重要途徑。因此，通過(guò)國(guó)際間合作來(lái)培養(yǎng)符合新世紀(jì)需要的科學(xué)技術(shù)人才，也理應(yīng)受到STEM教育研究重視。在日本的STEM教育研究中，野村泰朗團(tuán)隊(duì)的研究展現(xiàn)了STEM教育研究的國(guó)際合作新模式。

野村泰朗等（2014）為了驗(yàn)證STEM-Robotics相關(guān)課程的實(shí)用性，不僅在日本國(guó)內(nèi)進(jìn)行研究，還在印度南部班加羅爾市（Bengaluru）的2所公立小學(xué)進(jìn)行了為期3個(gè)月的調(diào)查，研究對(duì)象為小學(xué)5、6年級(jí)的學(xué)生。其結(jié)果表明，學(xué)生在學(xué)習(xí)STEM-Robotics相關(guān)課程后他們的自我效能感有了明顯提高。總之，為印證所提出的STEM教育相關(guān)概念是否正確，檢驗(yàn)所開(kāi)發(fā)的STEM課程是否有效，日本學(xué)者積極向國(guó)外擴(kuò)展試驗(yàn)。這一方式不僅有利于獲得更廣泛、更有效的數(shù)據(jù)，還可以間接推廣本國(guó)的STEM教育理念及其文化。與此同時(shí)，該方式還有助于加強(qiáng)區(qū)域間合作，改善區(qū)域間教育發(fā)展不平衡問(wèn)題，以及提高教育欠發(fā)達(dá)地區(qū)的教育質(zhì)量。

筆者將野村泰朗團(tuán)隊(duì)的STEM教育研究模式總結(jié)為國(guó)際合作下的STEM教育研究“雙贏”模式（見(jiàn)圖3）。闡釋如下：A國(guó)提出有關(guān)STEM教育理念與假設(shè)，之后其應(yīng)用范圍可分為國(guó)內(nèi)與國(guó)外（B國(guó)或其他更多國(guó)家）兩部分。在其他國(guó)家開(kāi)展研究所得的結(jié)果，不僅可促進(jìn)其他國(guó)家的STEM教育發(fā)展，也可以作為補(bǔ)充豐富A國(guó)的STEM教育經(jīng)驗(yàn)，最終促進(jìn)A國(guó)STEM教育的發(fā)展。同時(shí)，A國(guó)的STEM教育理念與假設(shè)也得到B國(guó)的實(shí)證支持，從而促進(jìn)STEM教育在國(guó)際間的普及。

同時(shí)，日本為推進(jìn)國(guó)際間合作，還加大力度培養(yǎng)具有國(guó)際素養(yǎng)的高等理科人才。例如，京都產(chǎn)業(yè)大學(xué)于2014年將理學(xué)部、計(jì)算機(jī)理工學(xué)部和綜合生命科學(xué)部的學(xué)科進(jìn)行融合，開(kāi)設(shè)了名為Global Science Course（簡(jiǎn)稱GSC）的新課程計(jì)劃（足立薰等，2015）。該課程還獲得日本文部科學(xué)省國(guó)際人才培養(yǎng)推進(jìn)項(xiàng)目的支持。此外，日本在培養(yǎng)STEM相關(guān)的科學(xué)技術(shù)人才時(shí)，還加入了國(guó)際元素，這不僅有利于拓展學(xué)生的視野，也有利于他們今后進(jìn)行國(guó)際間的合作研究。

（3）密切融入地方產(chǎn)業(yè)

前文指出，除“實(shí)踐”一詞之外，“開(kāi)發(fā)”一詞在日本STEM教育研究主題中的出現(xiàn)頻次也較高，且兩者之間聯(lián)系密切。與國(guó)內(nèi)STEM教育的開(kāi)發(fā)研究有所不同，日本STEM教育的開(kāi)發(fā)研究注重與社會(huì)的聯(lián)結(jié)，強(qiáng)調(diào)將地方產(chǎn)業(yè)要素融入到開(kāi)發(fā)過(guò)程中。例如，珠山信昭等（2016）著眼于日本愛(ài)媛縣自古一直流傳下來(lái)的制鹽產(chǎn)業(yè)，以其為題材開(kāi)發(fā)了STEM教材，并以該教材為基礎(chǔ)進(jìn)行了教育實(shí)踐。在設(shè)計(jì)制作教材之前，該研究團(tuán)隊(duì)親自考察了位于愛(ài)媛縣今治市的制鹽工廠。在分析和總結(jié)制鹽工序后，該研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為制鹽過(guò)程中與科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)關(guān)系最為密切的工序?yàn)楹Ｋ^(guò)濾、能量計(jì)算和鹽的結(jié)晶化。因此該團(tuán)隊(duì)著眼于這三點(diǎn)進(jìn)行教材開(kāi)發(fā)，并開(kāi)展了以下兩種教學(xué)實(shí)踐（表4）。

由表4可知，實(shí)踐1可以作為教師培養(yǎng)的項(xiàng)目加以利用，實(shí)踐2中雖然涉及一部分中學(xué)理科的內(nèi)容，但是也可為小學(xué)生所接受。由此可見(jiàn)，該研究團(tuán)隊(duì)以地方產(chǎn)業(yè)中的制鹽產(chǎn)業(yè)為教材開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)，進(jìn)行了教師培養(yǎng)和實(shí)際教學(xué)的應(yīng)用。他們將STEM教育與地方產(chǎn)業(yè)、教材開(kāi)發(fā)、教師培養(yǎng)以及教學(xué)應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，從而形成一個(gè)以STEM教育為核心，基于地方產(chǎn)業(yè)的教材開(kāi)發(fā)、教師培養(yǎng)和教學(xué)應(yīng)用的模式（見(jiàn)圖4）。該模式不僅有利于挖掘地方產(chǎn)業(yè)的精髓，將STEM教育的科學(xué)理念融入其中，更重要的是其教學(xué)應(yīng)用還有助于培養(yǎng)地方產(chǎn)業(yè)人才，促進(jìn)地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

四、研究結(jié)論與啟示

1.研究結(jié)論

筆者通過(guò)KH Coder這一文本數(shù)據(jù)挖掘軟件，獲得了中日兩國(guó)STEM教育研究主題中的高頻詞表與主題詞共現(xiàn)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中日兩國(guó)在STEM教育研究模式上存在明顯差異。日本STEM教育研究中有關(guān)實(shí)踐的文獻(xiàn)數(shù)量較多，注重進(jìn)行STEM實(shí)踐以及實(shí)證研究。通過(guò)主題詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖還發(fā)現(xiàn)，實(shí)踐與開(kāi)發(fā)之間存在一定聯(lián)系，日本STEM教育研究的開(kāi)發(fā)主要是教材開(kāi)發(fā)。相比之下，我國(guó)STEM教育研究的重心則偏向于對(duì)國(guó)外特別是美國(guó)STEM教育經(jīng)驗(yàn)的借鑒。雖然我國(guó)STEM教育研究也關(guān)注STEM課程，但是從主題詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖可知，有關(guān)課程的研究?jī)?nèi)容主要是STEM教育的理念及其設(shè)計(jì)。總之，本文的研究結(jié)果反映出我國(guó)STEM教育研究整體偏重理論與設(shè)計(jì)，而缺乏實(shí)踐與實(shí)證。

筆者通過(guò)KH Coder對(duì)中日兩國(guó)STEM教育研究模式進(jìn)行宏觀對(duì)比后，還結(jié)合案例具體分析了主題中出現(xiàn)“實(shí)踐”的日文文獻(xiàn)，最終總結(jié)出日本STEM教育研究體現(xiàn)出實(shí)踐與實(shí)證相結(jié)合、注重國(guó)際間合作、強(qiáng)調(diào)融入地方產(chǎn)業(yè)三大特點(diǎn)。這三點(diǎn)恰好是我國(guó)STEM教育研究中所缺少的，無(wú)疑為我國(guó)今后更好地開(kāi)展STEM教育研究提供了可資借鑒的模式。

2.研究啟示

（1）倡導(dǎo)實(shí)踐與實(shí)證相結(jié)合的研究模式

我國(guó)絕大多數(shù)STEM教育研究存在缺少信度和效度等質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)的問(wèn)題，其研究結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性有待考量（張春海等，2019）。因此如何加強(qiáng)STEM教育的實(shí)證研究將是我國(guó)學(xué)者面臨的一大挑戰(zhàn)。日本STEM教育研究強(qiáng)調(diào)的實(shí)踐與實(shí)證相結(jié)合的研究模式為我國(guó)學(xué)者提供了借鑒。筆者認(rèn)為，開(kāi)展實(shí)踐與實(shí)證相結(jié)合的STEM教育研究（見(jiàn)圖5），既要避免陷入實(shí)證研究結(jié)果與實(shí)踐內(nèi)容脫軌的問(wèn)題，也要避免因教育實(shí)踐過(guò)程設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單化而導(dǎo)致研究結(jié)果缺乏實(shí)證數(shù)據(jù)支持的問(wèn)題。STEM教育實(shí)踐涉及課程設(shè)計(jì)、教材開(kāi)發(fā)與教學(xué)實(shí)踐，為STEM教育實(shí)證研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而通過(guò)量化或質(zhì)性研究方法得到的實(shí)證結(jié)果又可以為STEM教育實(shí)踐的質(zhì)量和效果提升提供科學(xué)依據(jù)。此外，以學(xué)習(xí)者為中心是STEM教育的核心理念之一，因此，STEM教育實(shí)踐和實(shí)證研究都應(yīng)以學(xué)習(xí)者為出發(fā)點(diǎn)，圍繞STEM教育實(shí)踐對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)成果、職業(yè)觀、課程滿意度等方面的變化開(kāi)展量化或質(zhì)性研究。

（2）構(gòu)建國(guó)際合作的STEM教育研究模式

STEM教育雖然逐漸在世界范圍內(nèi)普及，但其研究模式多以本國(guó)研究為主，鮮有國(guó)際合作研究。盡管各國(guó)的STEM教育通過(guò)培養(yǎng)符合本國(guó)國(guó)情的科技人才以服務(wù)本國(guó)利益的目的無(wú)可厚非，但缺乏國(guó)際合作勢(shì)必阻礙STEM教育的普及進(jìn)程，也不利于各國(guó)STEM教育理念的推廣與交流。

概觀當(dāng)今中國(guó)的國(guó)情，“一帶一路”方針與政策的提出，切實(shí)體現(xiàn)了我國(guó)在加強(qiáng)國(guó)際間合作的決心。在“一帶一路”推進(jìn)過(guò)程中，教育合作也是其中重要的組成部分。2019年的《共建“一帶一路”倡議：進(jìn)展、貢獻(xiàn)與展望》中指出，共建“一帶一路”推動(dòng)沿線國(guó)家在教育、科技、文化、衛(wèi)生、體育、媒體、旅游等領(lǐng)域開(kāi)展廣泛合作（推進(jìn)“一帶一路”建設(shè)工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，2019）。未來(lái)以“一帶一路”為背景的STEM教育推廣與國(guó)際合作研究將成為新的研究突破點(diǎn)。日本的國(guó)際合作STEM教育研究模式（參見(jiàn)圖3）為我國(guó)在“一帶一路”沿線國(guó)家中開(kāi)展STEM教育合作研究提供了參考。我國(guó)學(xué)者在提出STEM教育相關(guān)理論或課程方案后，可同時(shí)在國(guó)內(nèi)和“一帶一路”沿線國(guó)家開(kāi)展合作研究，通過(guò)在不同國(guó)家開(kāi)展各具特色的實(shí)證研究，最終可匯聚成豐富且具有國(guó)際借鑒價(jià)值的高質(zhì)量研究成果。此模式也為我國(guó)的STEM研究提供了更廣泛的試驗(yàn)范圍，有助于驗(yàn)證所提理論與假設(shè)的合理性與一般性。同時(shí)該模式不僅可以引進(jìn)其他國(guó)家先進(jìn)的教育思想，還有利于傳播我國(guó)的教育理念與經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而促進(jìn)國(guó)際間的文化交流。

（3）重視融入地方境脈的STEM教育研究模式

STEM教育通過(guò)將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)相結(jié)合，旨在培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。這種能力的培養(yǎng)與社會(huì)生活境脈緊密地聯(lián)系在一起，也對(duì)教師設(shè)計(jì)和利用STEM課程資源提出了更高的要求。地方境脈（Local Context）是教師可以挖掘和利用的資源，也是教師設(shè)計(jì)真實(shí)問(wèn)題情境與體驗(yàn)情境的最佳選擇。地方境脈與學(xué)習(xí)者的生活最為貼近，以其為背景設(shè)計(jì)問(wèn)題最能被學(xué)習(xí)者所接受，也能將其快速代入探究情境。珠山信昭團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的在STEM課程中融入地方產(chǎn)業(yè)就是地方境脈的要素。他們巧妙地將地方產(chǎn)業(yè)中涉及的科學(xué)知識(shí)融入STEM教材開(kāi)發(fā)以及教學(xué)實(shí)踐當(dāng)中，從而形成一個(gè)以STEM教育為中心，以地方境脈的挖掘、教材編寫、教師培養(yǎng)和具體教學(xué)實(shí)踐為外圍的統(tǒng)一研究模式（參見(jiàn)圖4）。這一模式值得我國(guó)學(xué)者參考借鑒。

STEM教育雖然在科技人才培養(yǎng)中起著重要作用，但源于美國(guó)的STEM教育的目的與理念卻并不一定適合我國(guó)。STEM也并不能解決科技人才培養(yǎng)過(guò)程中出現(xiàn)的所有問(wèn)題。隨著STEM在世界各國(guó)的普及和推進(jìn)，其弊端也逐漸顯露出來(lái)，例如其教學(xué)目標(biāo)帶有強(qiáng)烈的社會(huì)功利性（袁磊等，2017）。合理恰當(dāng)?shù)厝谌氲胤骄趁}，可以讓STEM教育的教學(xué)目標(biāo)從社會(huì)功利性轉(zhuǎn)為社會(huì)福利性。融入地方境脈的STEM課程可以讓學(xué)習(xí)者有機(jī)會(huì)了解自己所處的環(huán)境，并思考自己如何能解決周邊環(huán)境中的問(wèn)題。然而當(dāng)前我國(guó)的STEM教育實(shí)踐更注重STEM教育理念在課堂中的體現(xiàn)，卻忽略了地方境脈在教學(xué)實(shí)踐中的作用，也缺乏對(duì)如何挖掘和使用地方境脈的探討。

我國(guó)地域廣闊，既有沿海城市也有內(nèi)陸城市，各地的地方產(chǎn)業(yè)各有差異，所能挖掘和利用的地方境脈也各不相同。如果我們繼續(xù)在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展單一模式的STEM教育，勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)STEM教育理念與當(dāng)?shù)氐胤疆a(chǎn)業(yè)以及人才培養(yǎng)目標(biāo)不接軌的現(xiàn)象。為此，我們應(yīng)較早開(kāi)展如本文所述的基于地方產(chǎn)業(yè)的STEM教育研究，充分挖掘我國(guó)地方產(chǎn)業(yè)中的科學(xué)知識(shí)，并將其作為地方境脈要素融入到STEM教育的教材開(kāi)發(fā)、教師培養(yǎng)和教學(xué)實(shí)踐中去。

備注：

① KH Coder官方網(wǎng)站是http：//khcoder.net/。

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收稿日期 2019-12-01 責(zé)任編輯 劉選