國內STEAM教育研究進展的可視化分析

汪子超 陳俊 李婭 張芥 王錄通

摘要：隨著教育信息化的進一步深入，個性化學習與創新人才的培養成為教育熱點問題。STEAM教育在STEM教育中加入了Art（藝術）要素，旨在培養適應當代社會發展的優質綜合}生人才，是積極適應新時代中國教育發展的教育模式。研究運用可視化分析軟件Citespace，采用定量、定性相結合的研究方法，對文獻時間分布、高影響力機構及作者分布、研究熱點分布、突變詞分布進行了分析。研究揭示，當前關于STEAM的研究涉及整個教育過程與各個學科層次，但在教育模式、教學評價和師資培養方面的研究仍不夠充分。研究結論認為STEAM教育發展的未來方向之一是融合更多學科以及融入正統學校。

關鍵詞：STEAM～育;知識圖譜;人工智能;多元智能;創客教育

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020110-0141-04

1概述

STEAM教育源于STEM教育，旨在培養符合當代發展的優質綜合性人才，引導學習者在綜合應用各種知識的基礎上探索出自己的創新之路。我國許多一線城市的學校和企業特別是教育培訓機構都在積極開展STEAM教育，部分中小學更是將STEAM課程列入課表，作為一門必修課進行教學。國家教育發展綱要《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》《全民科學素質行動計劃綱要》都強調了培養多種多樣人才的重要性;教育部發布的《“十三五”期間全面深人推進教育信息化工作的指導意見》更是明確指出：我國具備條件的部分地區要積極地探索并實踐現代化的信息教育技術在“眾創空間”、跨學科的學習（STEAM教育）以及在機器人相關課程的教育教學等在新興教育模式中的重點的廣泛實踐應用。綜上，STEAM教育已受到各個領域的共同關注。

研究利用可視化軟件對近十年國內STEAM教育相關文獻進行分析，對這一教育理念近幾年的發展做了系統梳理，并深入探討了STEAM教育今后的發展方向。

2研究設計

2.1樣本來源與數據選擇

本文以中國知網為主要的數據來源，選擇“發表時間=2009-01-01——2019-01-01，主題=STEAM教育并含“educai-ton”為檢索表達式，共得到377篇文章，剔除會議報紙廣告等無效文獻，得到有效文獻364篇。

3國內STEAM教育研究現狀及熱點分析

3.1文獻時間分布可視化分析

領域內學術論文的數量與質量反映了該領域的發展狀況，特定時間段內數量的變化趨勢以及質量的高低，是評定及衡量該研究的重要指標之一。研究繪制了如圖1所示的2009年至2019年國內STEAM教育研究的論文數量折線圖。

圖1顯示，我國STEAM教育的發展起步較晚，2016年以前的發文量一直在50以下，發文數量較低。2016年后呈明顯上升趨勢，增勢較快，2017年已達100余篇。數據說明2016年是STEAM教育發展的關鍵年份，國內教育界普遍對STEAM這一教育理念有了認可，公開發表的文章迅速增多。2015年9月，在我國國家教育部發布的《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見（征求意見稿）》中，擬訂了我國未來5年對教育信息化的計劃，其中明確提出了學校要著力探究STEAM教育理念、機器人教育實踐等。這一政策的出臺，導致了2016年后相關文獻的激增。當前中小學課程的日益豐富，從一定程度上體現了STEAM教育在基礎階段的廣泛應用。相關政策的出臺，表明STEAM教育進入快速發展的階段，受到社會各界的推崇。根據目前我國STEAM教育的發展狀況以及被重視的程度，并結合其所處階段，加上近3年來STEAM教育相關數據，可預測2019年年末我國STEAM教育研究的論文數量將有望突破300篇。

3.2高影響力機構及作者可視化分析

（1）高影響力機構研究分析

通過運行Citespace，選取時間切片為一年，選取節點類型“Institution”，得到如圖2所示國內2009年至2019年STEAM教育研究的機構共現知識圖譜。

圖譜顯示的機構大多屬于高等學校智庫或研究單位，其中詞頻較高的是“陜西師范大學教育學院”“清華大學航天航空學院”“河南省水利水電學校”和“中國人民大學附屬中學”以及“中國教育學會”，充分表明高校對這一教育理念的重視。

在詞頻較高的機構里，不僅有大學還有中學，也有職業學校和學會，說明STEAM教育已被各教育階段與體系廣泛接受。在基礎教育階段，STEAM教育的應用主要體現在青少年機器人培訓方面;在高等教育階段，STEAM教育已經滲透到某些熱門專業的培養中;在國家層面，STEAM教育大力提倡新型教育理念，各發文機構的研究呈現百家爭鳴的局面，為后續研究提供了更加廣闊的視野。

總體而言，高頻研究機構中高校居多，其他學段機構占比較小。這一數據現象充分說明高校對教育模式的發展趨勢更為敏感，而教育模式從理論到應用有一定時間的延遲。

（2）高影響力作者研究分析

通過運行Citespace，選取時間切片為一年，選取節點類型為“Author”，得到如圖3所示國內2009年至2019年STEAM教育研究的作者共現知識圖譜。

通過圖示可以看出，高產作者數量不多，且較為分散，這一現象可能與STEAM教育興起時間不長和相關學術研究相對滯后有關。總體而言，當前我國STEAM教育研究尚處于起步階段，多產機構和多產作者稀少，尚未形成一個系統化、高影響力的核心研究節點。通過對研究作者發表論文進行統計分析，制作統計發文前十的第一作者及機構見下表。

從發文機構與發文作者的關系來看，兩者呈現總體上的一致性，影響力較大的機構與影響力較大的作者分布基本一致，這說明在STEAM教育這一研究領域中，學術機構與學者之間存在互相促進的關系。例如清華大學的高云峰，東北師范大學的袁磊以及陜西師范大學的夏小剛等。

3.3研究熱點分布可視化分析

通過運行Citespaee，選擇時間切片為一年，選擇節點類型為“Keyword”，設定Pathfinder算法，得到如圖4所示國內2009年至2019年STEAM教育研究的關鍵詞共現知識圖譜。并繪制表格，展示出排名前十的關鍵詞及詞頻（表2）。

關鍵詞用于表達文獻主題內容，是科學研究中創造性思維的載體，其首要任務在于傳遞科研信息。國內研究文獻中出現頻次較高的關鍵詞有“STEAM教育”“創客教育”、“創新能力”、“核心素養”、“課程設計”等。從圖4可看出，整個網絡結構以STEAM、STEAM教育為中心向外發散，形成了創客教育、美國、科學教育、跨學科、中小學等相對明顯的次級節點中心。這一圖譜說明了我國STEAM教育的相關研究已初具規模，但研究的廣度和深度還不夠，需要進一步深化。除STEAM教育本身外，核心素養、跨學科等詞與周圍產生的聯系也較為豐富，說明此領域正是我國STEAM教育研究的重點;信息技術對應下的教學模式周圍的聯系相對較少，處于共現網絡的邊緣部分，表明這些領域在我國STEAM教育研究中相對欠缺。圖4中還可見，教育創新、課程整合等節點的周圍網絡既不是太過緊密，也沒有過于稀疏，說明這些研究領域已有一部分研究文獻，尚有欠缺。總之，我國關于STEAM教育的研究正不斷完善，但仍與發達國家存在一定差距。

3.4突變詞可視化分析

突變詞為在某時出現頻次顯著變化的關鍵詞，根據突變詞的變化解析可直接判斷研究趨勢。國內近十年的突變詞分布如下：

由圖可以看出中小學（2013-2015），steam（2013-2015）以及創客教育（2015-2016）三個突變詞的出現年份相互重疊，此起彼伏，形成steam教育的研究生長線。隨著社會對全人的需求度逐年升高，中小學對STEAM和創客教育的重視度也迅速上升。

4STEAM教育研究的趨勢分析

4.1研究生態分析

4.1.1教育層次

近年來STEAM已經發展到各個階段，無論是高等教育、職業教育還是基礎教育，都有STEAM教育理念的植入。特別是中小學，作為人生塑形最重要的階段，是實施STEAM教育的關鍵時期。大多數STEAM教育的研究都涉及中小學，提倡學生在做中學，通過項目將需要獲得的知識外顯為作品，在作品中展現獨立思考的能力和解決問題的能力。

4.1.2教育學科

研究大多涉及物理、化學和通用技術，其他學科研究不多。基于學科本身的特點，有些學科適應STEAM教育的模式，但有些學科并不適合。另外，STEAM課程基本以機器人、3D打印等動手行為要求高的項目為主，與創客教育融合較多。

4.1.3教育元素

STEAM教育包括課程設計、STEAM的資源開發與利用、STEAM課程評價以及STEAM的模式構建與應用。這幾年的研究基本囊括了教育的各個部分，從課前到課中到課后，從備課到上課到反思總結，都有一定的探討。

4.1.4理論支撐

STEAM教育汲取了建構主義理論，情景學習理論，多元智能理論和創客教學等方面的精華，并為己所用。

4.2研究視角分析

定義研究方面，STEAM是在STEM中加入了Art，關于A的含義不同學者有不同的見解，有設計能力、審美能力、人文視角等。而以后的發展趨勢是越來越多的融合，包括融人社會理論、創新教育等。

4.2.1模式研究

STEAM教育模式的發展需要進一步研究，要構建出適合當前人工智能教育背景的教育模式。STEAM教育的評價體系需要進一步完善，要出臺相關標準做到科學全面。評價主體應該多元化，通過過程性評價與總結性評價、學生自評與同伴互評等評價方式的結合，更好的推進STEAM教育。

4.2.2師資研究

STEAM師資的培養也需要大力加強。學校應提供專業培訓，從培訓力度和培訓方面等進行教授，更好地促進STEAM教師的專業能力發展。同時也可以采取高校和社會團體共同合作的模式，打造成功案例和專門的培訓實驗室。