STEAM教育研究現狀的文獻梳理與量化分析

張曉萌

（曲阜師范大學 傳媒學院，山東日照 276826）

STEAM 教育已經在學校進行了緩慢起步以及迅猛發展，2016年國家《教育信息化“十三五規劃”》中提出，跨學科學習的STEAM 教育，同時還提出眾創空間、創客教育等一系列的創新性的教育教學模式，STEAM 教育開始逐步得到學校教育教學的關注。本文主要利用CiteSpace 軟件對STEAM 教育相關文獻的關鍵詞、關鍵詞時間信息、發文作者以及所屬研究機構四個方面進行可視化分析，透過淺層的可視化圖表剖析現象及其背后的原因，探索歸納出STEAM 教育發展過程中的熱點研究問題及發展策略。

一、研究設計

（一）文獻數據來源

所選文獻主要來源于中國學術期刊全文數據庫（CNKI）。首先，以主題詞=“STEAM 教育”或含主題詞=“STEM 教育”對期刊文獻進行高級檢索，選擇期刊來源為“核心期刊”和“CSSCI”，設置檢索時間為2010年1月至2020年4月，共檢索到中文文獻454 篇，通過對題目和摘要的粗略篩選，排除不符合主題研究的文獻，包括微新聞、月度看點、咨詢等不相關文獻，共篩選掉19 篇，最終得到435 篇樣本文獻用于文獻研究。

（二）研究方法與工具

本文主要采用文獻計量法和知識圖譜分析法進行統計與分析。文獻計量法是一種可以通過數據更客觀有效地觀察本質的定量分析方法，借助大量文獻的各種特征來評估和預測科學技術的現狀和發展趨勢。熱點知識圖可以以圖像的形式更直觀地顯示學科領域的前沿知識主題和熱點信息收集點，有利于研究者全方位、多層次的深入分析。

本研究采用Excel 軟件和具有可視化功能的CiteSpace 軟件繪制STEAM 教育的各類知識圖譜。通過研讀以往STEAM 教育領域的核心文章，并結合CiteSpace形成的數據分析結果，概括研究熱點、梳理研究現狀、歸納STEAM 教育發展中存在的問題并提出解決策略。

二、研究結果與分析

（一）關鍵詞分析

關鍵字是對文章核心內容的最精細的解釋。關鍵字共現的分析可以確定特定領域中的研究主題，并揭示主題之間的界限是否清晰。運用CiteSpace 可視化軟件，將網絡節點選擇為“keyword”，對435 篇期刊進行關鍵詞共現分析，繪制出關鍵詞共現網絡圖（圖1）。年輪大小以及詞條字體大小表示關鍵詞出現頻次的高低，年輪之間的細線表明各關鍵詞之間存在相關性。

圖1 關鍵詞共現網絡圖

以“STEM 教育”“STEM”“STEAM 教 育”“創 客 教育”“美國”“STEAM”“科學教育”等高頻關鍵詞為中心形成了顏色較深、范圍較大的年輪，說明關于STEAM 教育的文章中對于這些關鍵詞的研究熱度較高。

由于在進行檢索時的主題詞選擇的是“STEAM 教育”“STEM 教育”，所以這兩類關鍵詞出現的頻次自然很高，其中“STEAM 教育”和“STEAM”共出現85 次；“STEM 教育”和“STEM”共出現246 次，這表明研究者對于STEM 教育的研究時間更早也更為廣泛。但從圖1 中可以看出，以“創客教育”“創客”“創客空間”為代表的關鍵詞出現的頻次也較高，這在一定程度上可以反映出STEAM 教育和創客教育不斷相融合的一種趨勢。

單從語義層面看，反啟蒙即是啟蒙的對立面，然而實際上這兩個術語本身及它們之間的關系遠沒有這么簡單。就啟蒙自身而言，對于什么是啟蒙這個問題歷經無數思想家、哲學家的論述迄今依然沒有定論。因此，作為其語義上的對立面的反啟蒙也不能一概而論，而實際上反啟蒙的復雜性也印證了這一點。因此，有必要效仿18世紀那個著名的提問來問一下“什么是反啟蒙”？

從關鍵詞的頻次及中心性可以看出，中小學的STEAM 教育還未獲得足夠的重視，近年來，越來越多的技術在教育中的創新性運用促進教育教學效果的不斷發展，許多中小學也開展了一系列STEAM 項目，如機器人技術、3D 打印和創客等，并取得了一定的成果。但是，由于受到政策支持力度、學科滲透及有效評價等的影響，無法滿足對于學生STEAM 整合能力的發展需求。

（二）研究內容分析

將聚類包含的關鍵詞按照時間線鋪開后得到關鍵詞時間線信息圖（圖2）。

圖2 關鍵詞時間線信息圖

每個聚類詞前面的數字代表了該聚類中所包含關鍵詞種類的多少，同一聚類中的若干個關鍵詞都是存在緊密關聯的，圍繞這些聚類詞，在同一信息線上的內容是由此延伸出來的相關內容。從圖2 可以看出，研究熱點主要集中于STEAM 教育的理論研究、STEAM 教育與創客教育的融合、STEAM 教學設計與課程開發。

1.落地開花——理論研究逐步轉為教學實踐

由圖2 中第七聚類“中小學”可以看出，關于STEAM教育的研究最早是從中小學領域中STEM 理念的提法開始的；第三聚類“美國”以及第五聚類“美國STEAM 教育”中可以看出，剛開始對STEAM 教育進行接觸時，研究者的研究重點多聚焦于美國的STEAM 教育理念，包括基本概念、基本理論、應用實踐等的翻譯借鑒；在第二聚類“STEAM 課程”中可以看出在2012年STEM 的年輪圈最大，說明在早期的STEAM 課程研究階段，研究者多關注于基本概念、理論的解讀。

在第二聚類“STEAM 課程”時間線上可以看出，從2015年開始出現“課程整合與教學啟示”，說明研究者已經開始關注STEAM 課程資源的設計開發，注重將理論與實際課堂相結合；2016年初開始關注“教學設計”“教師培養”和“科學課程”等領域，并結合“人工智能”“互聯網+”等新興技術，更加關注STEAM 對于實際課堂教學的促進作用，注重STEAM 教師的培養，致力于設計開發系統、完善、有效的STEAM 教育課程。

2.整合創新——STEAM 教育與創客教育滲透融合

STEAM 教育緣起于美國，最早是以政府政策的形式呈現的，其注重的是跨學科學習，強調學科知識在項目中的應用，是一種過程導向的教育形式；創客教育緣起歐美地區的創客運動，核心要義是創造，在創作的過程中會使用到一些學科知識，是以結果為導向，更加注重最終的成品。STEAM 教育與創客教育雖在緣起、核心要義等方面有所出入，但二者都涉及了跨學科、多學科的融合。

由圖2 可以看出，包含關鍵詞種類最多的第一聚類就是“創客”，在第一聚類時間線上2014年開始出現“STEAM 教育”，最早關于STEAM 教育與創客教育融合的文章是由北京師范大學教育技術學院的傅騫、王辭曉撰寫的《當創客遇上STEAM 教育》，文章指出將創客教育與STEAM 教育二者相互融合，注重學生綜合能力的培養。二者的不斷融合有利于將STEAM 教育的理念落地于創客教育的實踐中來，尤其是以STEAM 教育中的“工程（Engineering）”的思想和模式讓學生在“做中學”，實現培養具有創新意識和動手創造能力的社會主義建設者和接班人的偉大目標。由此可以看出，STEAM 教育與創客教育的創新融合會是研究者重點關注的領域。

3.回歸課堂——注重STEAM 教學設計與課程開發

由圖2 可以看出，在第二聚類“STEAM 課程”中最早開始出現關鍵詞“教學設計”是在2016年，在此之前，2014年在第四聚類“STEAM”中出現關鍵詞“基于項目的學習”；2015年第七聚類“中小學”中出現關鍵詞“課程設計”。STEAM 教學設計是以典型的項目式教學為主，注重在情境中學習，解決實際生活中存在的現實問題等，教學主要按照策劃、設計、制作流程三個步驟進行設計，在這個過程中集中培養學生的設計思維和工程思維。

STEAM 教育課程設計的開放性，一方面，能夠釋放學生的潛能，充分發揮想象力，培養設計思維和發散性思維，在解決實際問題的過程中可以培養學生的思辨能力和知識運用能力，將新興技術合理的應用與教育教學，指引學生的職業生涯規劃；另一方面，STEAM 教育展現其優勢的同時也對STEAM 教學設計和課程開發提出了更高的要求和更大的挑戰，現如今，STEAM 教育的課程實施也面臨著教學課時不夠、課程資源不足以及學生先前知識匱乏的情況。課程資源的設計多依靠翻譯一些已有的教學形式，不乏存在以一種拿來主義的形式借鑒的情況，這也造成了課程不系統，很多課程僅依靠硬件和技術，偏向于技術操縱的教育，偏向于技能培養。

盡管STEAM 課程設計存在一定的難度，但是越來越注重STEAM 教學設計和課程資源的開發已然成為趨勢。

（三）發文作者分析

將搜集到的435 篇文獻導讀到CiteSpace 中，僅勾選“Author”選項，得到STEAM 教育發文作者共現情況。節點上年輪的大小表示作者發表的文章數量，年輪越大，發文數量越多，年輪之間的連接線表明了作者之間的緊密關系。

1.通力協作——形成跨校合作共同體

其中以袁磊為主，與趙玉婷、王巍等人組成了一個跨校合作共同體，袁磊曾任東北師范大學教育技術系主任，現任廣西師范大學教育技術學科帶頭人，專注于信息技術教育和STEAM 教育的研究，趙玉婷、王巍等文獻所屬單位為東北師范大學。

2018年東北師范大學袁磊、趙玉婷在《現代遠距離教育》期刊上所發表的《STEAM 理念與小學“研究性學習”課程的深度融合研究》一文中表明，要在理論研究的基礎上，提出STEAM 理念與小學課堂中的研究性學習深度融合的基本思路。2019年廣西師范大學袁磊與東北師范大學信息科學與技術學院張昱昕在“開放教育研究”期刊上發表的《學科課程項目化：STEAM 課程內容設計》一文中提出STEAM 課程內容設計的相關理念、遵循的原則、課程資源的開發流程以及可供參考的教學設計案例。在以袁磊為主的團隊中，根據發表文獻的內容可以看出，所關注的重點主要在STEAM 課程資源設計和課堂教學實踐上，逐漸從STEAM 教育概念的探討轉變為對于課程內容的總體設計，這也將是STEAM 教育研究的關注熱點和重要趨勢。

2.領域滲透——促進STEAM教育多元發展

同樣，河南大學教育科學學院的趙慧臣、陸曉婷等人之間也有較強的聯系與合作關系。在以趙慧臣為主要發文作者的《跨學科視野下“工匠型”創新人才的培養策略——基于美國STEAM 教育活動設計的啟示》一文中，發文作者的所屬單位是河南大學教育科學學院現代教育研究所、河南省教育信息化發展研究中心以及河南大學圖書館，發文作者所屬單位的多樣性也在一定程度上表明了STEAM 教育的跨學科性、融合性和多元性。這對于未來STEAM 教育的研究提供了一定的借鑒作用，關注STEAM 教育的各學科、各領域的滲透融合將是研究關注的熱點。

對發文作者共現圖進行整體分析來看，各個研究團體之間的聯系程度并不高，較為分散，從這一方面來說，研究團體之間的零散分布并不利于STEAM 教育的融會貫通。

（四）研究機構分析

運用CiteSpace 軟件，對435 篇文獻作者所在的單位或機構進行聚類分析，得到研究機構共現情況。從每個節點之間連接的緊密程度可以看出，STEAM 教育研究的同區域合作以及跨區域合作都有良好的發展，同一地域的研究機構合作關系中，南京師范大學教育科學學院與南京師范大學教師教育學院、南京曉莊學院環境科學學院聯系密切，合作度高；在跨區域機構合作研究方面，北京師范大學教育學部和陜西師范大學教育學院有較強聯系，另外東北師范大學信息科學與技術學院與廣西師范大學教育學部也存在較強關聯，這與以袁磊為主的研究團體的研究具有極大的關聯，學科帶頭人的跨校調動推進了研究成果跨校、跨區域的交流。

研究機構總體上呈現出同區域與跨區域并存、機構合作較為分散、機構間關聯較弱且不夠密集的分布情況，這在一定程度上可以反映出STEAM 教育研究機構的同區域合作以及跨區域合作都有良好的進展，但機構之間的關聯性仍有待加強，區域發展不均衡，研究機構主要聚集在高校信息技術學院以及專業培養機構，加大跨區域的多方合作，更有利于STEAM 教育的長遠發展和將研究成果在機構之間實現落地、開花、結果般的實質性轉變。

綜上所述，《中國教育現代化2035》明確指出，有必要促進智能技術與教育教學全過程的深度融合，充分利用虛擬現實技術，增強現實技術，建設智能學習空間和學習體驗中心等，以促進場景風格，體驗式和沉浸式學習。在新的時代背景下，為STEAM 教育的改革提供了機會和條件，但同時也提出了更高的要求，如何引領STEAM 教育發展？如何在當前中小學中開發本土化的STEAM 課程資源？如何創新性的培養具有問題解決能力的21 世紀人才？這些問題仍需要我們緊跟信息技術發展演進的步伐，結合學生身心發展及教育改革的浪潮，齊頭并進，改革創新，形成切實可行的本土化、中國化的STEAM 教育體系。