李業(yè)平，王 科，肖 煜

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STEM教育研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)：綜述2000—2018年間期刊發(fā)表的論文

李業(yè)平，王 科，肖 煜

（德克薩斯農(nóng)工大學(xué) 教學(xué)與文化系，德克薩斯州 77843，美國(guó)）

為了解21世紀(jì)STEM教育研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，采用期刊文章綜述的方法，對(duì)2000年以來(lái)發(fā)表在26種期刊雜志上的603篇STEM教育文章進(jìn)行分析綜述，并總結(jié)STEM教育文章的特征與發(fā)展趨勢(shì)．研究分析包括文章的基本信息和研究信息兩個(gè)方面．研究發(fā)現(xiàn)，文章作者主要來(lái)自美國(guó)；近5年來(lái)文章發(fā)表量激增；國(guó)際STEM教育雜志文章量增長(zhǎng)最快；文章主要研究對(duì)象為大學(xué)非師范生和中小學(xué)教師；文章主要采用定性或定量方法為主；文章主題聚焦于STEM情感、態(tài)度、信念，以及STEM項(xiàng)目的評(píng)估與介紹．研究啟示：世界STEM教育研究正在經(jīng)歷快速發(fā)展期，中國(guó)STEM教育研究可結(jié)合當(dāng)前教育現(xiàn)狀，從研究對(duì)象、研究方法和研究主題3個(gè)方面探索前沿研究，論證符合中國(guó)國(guó)情的STEM教育實(shí)踐模式，進(jìn)一步推進(jìn)STEM教育研究和實(shí)踐的開(kāi)展，提升中國(guó)STEM教育研究水平．

STEM教育研究；期刊文章；現(xiàn)狀與趨勢(shì)

1 引言

隨著STEM教育在過(guò)去幾十年的巨大發(fā)展，可以看到發(fā)展學(xué)術(shù)研究來(lái)支持STEM教育發(fā)展的迫切需要（Li，2014[1]，2018[2]）．研究人員和教育工作者對(duì)這一持續(xù)不斷的呼吁做出了回應(yīng)，并通過(guò)許多不同的渠道出版了他們的學(xué)術(shù)著作，包括期刊、書(shū)籍和會(huì)議文集．在2019年1月的一次谷歌搜索中，“STEM”“STEM教育”或“STEM教育研究”都顯示了5.48億或更多的條目．如此大量的信息表明了STEM教育的迅速發(fā)展，說(shuō)明STEM教育是一個(gè)充滿活力的研究領(lǐng)域，但這并不一定表明存在大量的STEM教育研究．因此，特別有必要全面地了解STEM教育研究的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，這對(duì)進(jìn)一步開(kāi)展和提高STEM教育研究具有重要的意義，對(duì)世界范圍內(nèi)的STEM教育發(fā)展也可以提供更好的參考．

在教育研究中，對(duì)特定學(xué)科教育的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行系統(tǒng)地回顧與總結(jié)是很常見(jiàn)的．例如，在數(shù)學(xué)教育領(lǐng)域，研究人員調(diào)查了數(shù)學(xué)教育研究的歷史發(fā)展（Kilpatrick, 1992[3]），或數(shù)學(xué)教育研究的一個(gè)特定方面，如技術(shù)使用（Bray和Tangney，2017[4]）．同樣，在科學(xué)教育方面，Minner、Levy和Century（2010[5]）對(duì)在1984—2002年間發(fā)表的關(guān)于探究性科學(xué)教學(xué)的研究成果進(jìn)行了綜合調(diào)查．中國(guó)臺(tái)灣的蔡教授和他的同事們從1998年開(kāi)始，每5年（如，1998—2002、2003—2007、2008—2012、2013—2017）對(duì)3種主要的科學(xué)教育雜志所發(fā)表的文章進(jìn)行一系列的綜述（Lin、Potvin和Tsai，2019[6]；Tsai和Wen，2005[7]）．這3本雜志是《科學(xué)教育》（），《國(guó)際科學(xué)教育雜志》（），以及《科學(xué)教學(xué)研究雜志》（）．所有這些文獻(xiàn)綜述類評(píng)論在不同的學(xué)科教育領(lǐng)域都受到了好評(píng)．雖然這些綜述采用了不同的方法來(lái)識(shí)別、收集和分析相關(guān)研究，但通常都是根據(jù)具體的目標(biāo)和重點(diǎn)、時(shí)間段和文獻(xiàn)選擇范圍來(lái)確定的．對(duì)期刊文章發(fā)表的考察，通常被認(rèn)為是一種重要方法來(lái)探討不同的研究課題，如：了解和比較一些學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的研究能力（Howard、Maxwell、Berra和Sternitzke，1985[8]；Howard、Cole和Maxwell，1987[9]），特定領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究的質(zhì)量（Eybe和Schmidt，2001[10]）、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)（Hynes、Mathis、Purzer、rynilson和Silverling，2017[11]；Lin，2019[6]）和學(xué)術(shù)期刊質(zhì)量（Williams和Leatham，2017[12]）．在此研究中，研究者也采用了期刊文章識(shí)別、收集與分析的方法，來(lái)綜述當(dāng)前STEM教育研究的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)．

2 STEM教育的文獻(xiàn)綜述

2.1 已有的STEM教育研究綜述

對(duì)STEM教育研究進(jìn)行綜述的文章不少，如，Brown（2012）[13]；Henderson、Beach和Finkelstein（2011）[14]；Kim、Sinatra和Seyranian（2018）[15]；Margot和Kettler （2019）[16]；Minichiello、Hood和Harkness（2018）[17]；Wu和Rau（2019）[18]．Henderson等人（2011）[18]對(duì)STEM本科課程教學(xué)變革的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了綜述，但是他們沒(méi)有提供關(guān)于STEM教育研究的一般綜述，而是選擇了在1995—2008年間發(fā)表的191篇概念性和實(shí)證性的文章，對(duì)其在促進(jìn)STEM本科教學(xué)實(shí)踐變革的學(xué)術(shù)現(xiàn)狀方面進(jìn)行了綜述．最近有一些關(guān)于STEM教育的綜述，如，Kim、Sinatra和Seyranian（2018）[15]；Margot和Kettler（2019）[16]；Minichiello、Hood和Harkness（2018）[17]；Schreffler、Vasquez III、Chini 和James（2019）[19]；Wu和Rau（2019）[18]．舉例來(lái)說(shuō)，Margot和Kettler（2019）[16]對(duì)STEM教育研究中的一個(gè)特定主題進(jìn)行了系統(tǒng)的文獻(xiàn)綜述：教師對(duì)STEM整合和人才發(fā)展教育的看法．他們?cè)诠雀鑼W(xué)者（Google Scholar）和多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索了相關(guān)術(shù)語(yǔ)，最終找到并綜述了25篇英文文章．這些文章發(fā)表在2000—2016年間．他們的研究表明，教師重視STEM教育，但在實(shí)施STEM教育的過(guò)程中面臨著許多挑戰(zhàn)．雖然所有這些綜述都是有價(jià)值的，但它們都集中在與STEM教育相關(guān)的特定主題或某個(gè)方面．

Brown（2012）[13]考察了STEM教育在各個(gè)學(xué)科的研究情況．這篇綜述是根據(jù)一些大學(xué)和中小學(xué)教師的建議，選擇了8種期刊．每個(gè)學(xué)科兩種：一種學(xué)術(shù)研究期刊（如《科學(xué)教學(xué)研究》）和一種實(shí)踐性為主期刊（如《科學(xué)教師》）．在2007年1月1日—2010年10月1日期間，這8種期刊共計(jì)刊發(fā)了1?100篇文章，Brown根據(jù)文章作者是否使用STEM一詞找出了60篇STEM文章，并發(fā)現(xiàn)這60篇文章中絕大多數(shù)關(guān)注的是兩科或多學(xué)科融入的研究．雖然實(shí)踐類的期刊為教師提供了更多的活動(dòng)和見(jiàn)解，但Brown還是建議所有的期刊都有必要進(jìn)一步促進(jìn)STEM教育研究，尤其是這些學(xué)科教育領(lǐng)域里的學(xué)術(shù)研究期刊．Brown的綜述評(píng)論發(fā)表于7年前，然而STEM教育在過(guò)去的7年間經(jīng)歷了巨大的變化（Li，2018[20]）．不但發(fā)表的文章量急劇增加，而且文章的作者和發(fā)表內(nèi)容也在急劇地變化．因此，對(duì)STEM教育研究進(jìn)行更進(jìn)一步地分析綜述顯得非常有必要．

對(duì)STEM教育研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的綜述類文章很少，究其原因可能包括以下兩點(diǎn)：首先，相比于其它基于學(xué)科的教育（例如科學(xué)教育），STEM教育研究的歷史短暫；其次，對(duì)STEM和STEM教育存在著不同的觀點(diǎn)，也會(huì)影響綜述類研究，如何篩選特定期刊和STEM教育研究文章（簡(jiǎn)稱：STEM教育文章）．第一個(gè)原因比較容易理解，但近年來(lái)STEM教育研究的快速發(fā)展表明，研究者有必要做更全面的綜述類研究．同時(shí)，這樣的綜述類研究需要明確綜述的范圍，以確定期刊和文章的選擇．

2.2 研究范圍與研究問(wèn)題

在進(jìn)行綜述類研究（如探討STEM教育研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)）時(shí)，研究者首先需要明確的是已發(fā)表的STME教育文章的范圍是什么：如學(xué)者們發(fā)表了什么，以及他們?cè)谀睦锇l(fā)表STEM教育文章．在確定研究的綜述范圍時(shí)，研究者考慮了兩個(gè)方面：一方面，發(fā)表STEM教育文章的期刊出版機(jī)構(gòu)的類型；另一方面，如何在STEM教育研究的期刊中識(shí)別此類文章．STEM教育不同于那些以傳統(tǒng)學(xué)科為基礎(chǔ)的成熟的教育領(lǐng)域：因?yàn)镾TEM不是一個(gè)單一的學(xué)科領(lǐng)域，它可以有多種解釋．有學(xué)者認(rèn)為STEM是傳統(tǒng)獨(dú)立學(xué)科的集合，也有學(xué)者認(rèn)為STEM是以特定的方式將選定的學(xué)科（不一定是STEM中的所有4個(gè)學(xué)科）整合在一起（English，2016[21]；Li，2014[1]）．因此，STEM教育可以被理解為多學(xué)科的，也可以被理解為跨學(xué)科的．這些不同的觀點(diǎn)很容易導(dǎo)致STEM教育文章出現(xiàn)在許多不同的期刊上，這對(duì)篩選已發(fā)表的STEM教育文章提出挑戰(zhàn)．因此，研究者需要首先確定STEM文章期刊來(lái)源．

此外，盡管提升學(xué)生對(duì)STEM學(xué)科產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣可以追溯到20世紀(jì)90年代，那時(shí)美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation）正式擴(kuò)大聚焦范圍，將工程和技術(shù)納入學(xué)校教育（Li，2018[2]），然而STEM縮寫(xiě)的出現(xiàn)是在21世紀(jì)初（Chute，2009[22]）．“STEM”這個(gè)詞本身并不足以引起美國(guó)和世界上其他國(guó)家對(duì)STEM學(xué)習(xí)的極大關(guān)注．而這個(gè)術(shù)語(yǔ)本身具有象征意義，這有助于將當(dāng)前對(duì)STEM教育的關(guān)注和努力與過(guò)去的情況區(qū)分開(kāi)來(lái)．

由于該研究對(duì)STEM教育有著明確的解釋，且聚焦在STEM教育的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)．因此，研究者使用STEM這個(gè)縮略詞作為篩選STEM教育文章的標(biāo)識(shí)符．這種篩選方法與Brown（2012）[13]使用的方法類似．研究者從2000年1月開(kāi)始篩選自定義的STEM教育文章，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)間應(yīng)該足夠可以包括所有可能包含STEM術(shù)語(yǔ)的文章．此外，研究者也分析綜述了STEM教育文章所關(guān)注的研究主題，以及這些STEM教育文章在不同主題之間的分布情況和發(fā)展趨勢(shì)．具體而言，將解答以下兩個(gè)問(wèn)題：（1）這些STEM教育研究文章的特征是什么？（2）這些STEM教育研究文章特征的趨勢(shì)是什么？

3 研究方法

此研究的文獻(xiàn)分析方法遵循謹(jǐn)慎的程序性步驟，以確保結(jié)果的有效性．在這里，研究者將詳細(xì)地描述這些步驟，以幫助讀者理解該研究所采取的措施，同時(shí)說(shuō)明研究者如何分析解答文章所提出的問(wèn)題．具體來(lái)說(shuō)，在確定、收集和分析有關(guān)STEM教育文章方面采取了3個(gè)步驟：期刊搜索、STEM教育文章篩選以及編碼分析框架．

3.1 期刊搜索

由于STEM教育通常涉及多個(gè)學(xué)科，研究者首先傾向于確定所有關(guān)注STEM中兩個(gè)或兩個(gè)以上學(xué)科的期刊．因此，研究者進(jìn)行谷歌檢索，以確定所有指定為STEM兩科、STEM三科、STEM四科或STEM五科（即，STEAM）教育期刊．例如，為了搜索僅包括兩門學(xué)科的教育期刊，研究者搜索了STEM中兩門不同學(xué)科的所有組合．同樣的過(guò)程，研究者搜索了包括STEM中的3門學(xué)科、STEM以及STEAM．結(jié)果共搜索得到30種不同的期刊（如表1所示）．

其次，由于單一學(xué)科的教育類期刊和一般教育類期刊種類眾多，搜索所有期刊中發(fā)表的STEM文章缺乏可行性．同時(shí)，研究者注意到耶魯大學(xué)普爾沃教學(xué)中心有一個(gè)網(wǎng)頁(yè)，其中列出了STEM教育研究文章的教育類期刊推薦表．因此，研究者從該列表中選擇了具有代表性的5種期刊（見(jiàn)表2）．

3.2 STEM文章搜索

對(duì)于這35種期刊，研究者瀏覽和搜索了在2000年1月—2018年10月期間發(fā)表的所有文章，并判別篩選文章作者自定義的STEM教育文章．具體的作者自定義標(biāo)準(zhǔn)為：文章標(biāo)題或摘要中必須包含“STEM”這個(gè)詞，同時(shí)剔除書(shū)評(píng)類文章、實(shí)踐指導(dǎo)非研究性文章和雜志編輯的一般評(píng)論文章．如果符合標(biāo)準(zhǔn)，即認(rèn)定為STEM教育文章．在此過(guò)程中，研究者共發(fā)現(xiàn)8種期刊不包含STEM教育文章（見(jiàn)表1和表2中，斜體字標(biāo)注的期刊），以及一種以土耳其語(yǔ)而非英語(yǔ)出版的期刊．最后，研究者確定了26種期刊，從其中共篩選出603篇已發(fā)表的STEM教育的英文文章．

表1 多科目教育類期刊

注：J1=; J2=; J3=; J4=; J5=; J6=; J7=; J8=; J9=; J10=; J11=; J12=; J13=; J14=; J15=; J16=; J17=; J18=; J19=; J20=; J21=J22=; J23=; J24=; J25=; J26=; J27=; J28=; J29=; J30=.

表2 其它類期刊

注：J31=; J32=; J33=; J34=J35.

3.3 編碼及分析框架

根據(jù)研究問(wèn)題，研究者建立了編碼框架．該框架包括兩個(gè)方面：基本信息以及研究信息．基本信息包括出版年份、標(biāo)題以及第一作者所屬國(guó)家或地區(qū)；研究信息包括研究對(duì)象、研究方法以及研究主題．對(duì)于基本信息的編碼，年份和標(biāo)題可以直接編碼，而第一作者的所屬國(guó)家或地區(qū)，編碼者根據(jù)第一作者所在機(jī)構(gòu)的所屬國(guó)家或地區(qū)來(lái)編碼．然而對(duì)于第一作者有多個(gè)機(jī)構(gòu)的情況，編碼者只按照第一機(jī)構(gòu)的所在地來(lái)編碼．

對(duì)于研究信息的編碼和分析框架的建立，研究者分3個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行．首先，選取50個(gè)樣本，由兩個(gè)編碼者獨(dú)立錄入原始的信息，例如：編碼研究對(duì)象、方法以及主題的原始信息．如，無(wú)研究對(duì)象、初中生、二年級(jí)~八年級(jí)、初中教師、STEM學(xué)校等．研究方法種類包括：定量研究、定性研究、理論研究、文獻(xiàn)研究等．研究主題包括學(xué)生對(duì)STEM專業(yè)的興趣、態(tài)度、職業(yè)選擇；對(duì)單個(gè)科目的研究、雙科或多科目融入的研究；對(duì)STEM政策、標(biāo)準(zhǔn)、課程、勞動(dòng)力以及學(xué)校的研究；對(duì)STEM專業(yè)的理論與模型探討以及其它．

然后，兩編碼者再對(duì)編碼進(jìn)行校對(duì)，并初步建立編碼框架如下：研究對(duì)象包括無(wú)研究對(duì)象、小學(xué)生、中學(xué)生、高中生、大學(xué)生非師范生、師范生、中小學(xué)教師、大學(xué)教師、以及其他；研究方法包括定量、定性、定性定量混合、理論性探討、文獻(xiàn)綜述、以及其它；研究主題包括單科研究、雙科融合研究以及多科目融合研究；多科目融合研究包括STEM專業(yè)興趣、STEM職業(yè)方法、STEM專業(yè)畢業(yè)率、STEM專業(yè)學(xué)習(xí)態(tài)度、有關(guān)STEM項(xiàng)目的評(píng)估、STEM項(xiàng)目介紹、STEM教師教育、STEM教師專業(yè)化發(fā)展、STEM教師信念與實(shí)踐、理論與模型以及其它．編碼框架建立之后，兩位編碼者根據(jù)框架對(duì)所有文章進(jìn)行獨(dú)立編碼．編碼完成之后，對(duì)所有的編碼進(jìn)行一致性分析，發(fā)現(xiàn)一致性達(dá)到88.1%．最后，3位研究者對(duì)其中不一致的編碼進(jìn)行討論，并最終確定編碼．

編碼完成之后，研究者們對(duì)編碼框架進(jìn)行討論與修正，并最終確定研究信息類的編碼框架．即，研究對(duì)象包括10類：（1）無(wú)研究對(duì)象；（2）小學(xué)生；（3）中學(xué)生；（4）高中生；（5）大學(xué)生非師范生；（6）師范生；（7）中小學(xué)教師；（8）大學(xué)教師；（9）跨年級(jí)；（10）其它．其它的類別中包括政策、問(wèn)題、學(xué)校等．研究方法包括6類：（1）定量研究；（2）定性研究；（3）定性定量混合研究；（4）理論建構(gòu)與模型驗(yàn)證；（5）文獻(xiàn)內(nèi)容分析；（6）其它．其它的類別中包括介紹、分享陳述類文章等．研究主題包括6類：（1）STEM專業(yè)興趣、STEM職業(yè)方法、STEM專業(yè)畢業(yè)率、STEM專業(yè)學(xué)習(xí)態(tài)度等；（2）有關(guān)STEM項(xiàng)目的評(píng)估以及介紹；（3）STEM教師教育以及專業(yè)化發(fā)展；（4）STEM教師的信念以及教學(xué)實(shí)踐；（5）STEM政策、STEM學(xué)校以及STEM勞動(dòng)力；（6）STEM的概念、課程、文化、能力以及模型框架．

4 研究結(jié)果與討論

研究者從基本信息和研究信息兩個(gè)方面，對(duì)從26種期刊雜志中篩選出的603篇STEM教育文章進(jìn)行了編碼，并分析總結(jié)了STEM教育文章的特征，再根據(jù)這些特征在年度上的分布來(lái)總結(jié)特征趨勢(shì)．對(duì)于研究問(wèn)題的解答，首先研究者分析編碼，總結(jié)出STEM教育文章在基本信息與研究信息的特征來(lái)回答第一個(gè)研究問(wèn)題；其次，文章通過(guò)分析這兩個(gè)方面的特征在年度水平上的分布來(lái)分析STEM教育的研究發(fā)展趨勢(shì)．在結(jié)果呈現(xiàn)部分，研究者按照STEM教育文章的基本信息和研究信息來(lái)分別呈現(xiàn)其特征與趨勢(shì)．

4.1 STEM教育文章的基本信息

4.1.1 STEM教育文章的年度分布

在2000—2018年10月底期間，總共有603篇STEM教育文章，如圖1所示，STEM教育文章發(fā)表量逐年增加，特別是2014—2018年間，STEM教育文章的發(fā)表量呈現(xiàn)急速增長(zhǎng)，分別是49篇、58篇、109篇、118篇和166篇．

圖1 STEM教育文章的發(fā)表年份分布

4.1.2 STEM教育文章的題目

在2000—2018年10月期間，總共603篇STEM教育文章，其中429篇文章的題目中包括“STEM”，174篇文章的題目中不包括“STEM”而其摘要中包括“STEM”．

從發(fā)展趨勢(shì)上來(lái)看，STEM教育文章標(biāo)題中含有單詞“STEM”和不含單詞“STEM”的文章都呈現(xiàn)快速遞增的趨勢(shì)（見(jiàn)圖2），相比較而言，標(biāo)題中含有單詞“STEM”的文章發(fā)表量呈逐年急速遞增趨勢(shì)．因此，從圖中可推理出當(dāng)前國(guó)際上越來(lái)越多的研究者們關(guān)注STEM教育的領(lǐng)域，并發(fā)表他們的研究成果，尤其是在標(biāo)題中突出顯示“STEM”．

圖2 STEM教育文章標(biāo)題中包括“STEM”和不含“STEM”年發(fā)表量的特征趨勢(shì)

4.1.3 STEM教育文章的期刊來(lái)源

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在2000—2018年10月期間發(fā)表的603篇STEM教育文章分布在26種期刊中；發(fā)表STEM教育文章最多的5種期刊依次是：《科學(xué)教育與技術(shù)雜志》（J8，12.8%，=77），《STEM教育雜志》（J26，11.6%，=70），《國(guó)際STEM教育雜志》（J23，9.5%，=57），《歐亞數(shù)學(xué)科學(xué)技術(shù)教育雜志》（J17，6.6%，=40）和《科學(xué)教學(xué)研究雜志》（J33，6.5%，=39），詳見(jiàn)圖3．

圖3 STEM教育文章的期刊來(lái)源分布

此外，研究者統(tǒng)計(jì)發(fā)表量最多的5種雜志的年度發(fā)表量的特征趨勢(shì)．如圖4所示，5種雜志中，《國(guó)際STEM教育雜志》（J23）年度發(fā)表STEM文章量呈現(xiàn)穩(wěn)定地飛速增長(zhǎng)趨勢(shì)．《科學(xué)教育與技術(shù)雜志》（J8）和《STEM教育雜志》（J26）年度發(fā)表量呈現(xiàn)震蕩遞增趨勢(shì)．《歐亞數(shù)學(xué)科學(xué)技術(shù)教育雜志》（J17）和《科學(xué)教學(xué)研究雜志》（J33）呈現(xiàn)穩(wěn)定勻速遞增趨勢(shì)．

圖4 5種STEM教育文章發(fā)表量最多的雜志的年度STEM文章發(fā)表特征趨勢(shì)

4.1.4 文章的期刊來(lái)源所含STEM科目

如表1中的第三列所示，根據(jù)期刊來(lái)源所含的STEM科目數(shù)量，研究者把期刊分為5類：雙科、三科、四科、五科以及其它（單科或無(wú)）．研究者統(tǒng)計(jì)了5類期刊的STEM文章發(fā)表總量，如圖5所示．在2000—2018年期間，期刊名稱中包含STEM和包括STEM中的兩科的文章發(fā)表總量最大，分別是192篇（31.8%）和176篇（29.2%）．

圖5 STEM教育文章在包括STEM科目種類的期刊來(lái)源分布

研究者也統(tǒng)計(jì)了5類期刊年度發(fā)表STEM教育文章總量的特征趨勢(shì)．如圖6所示，雜志名中含“STEM”期刊的STEM教育文章發(fā)表總量遞增速度最快，其次是含有兩科的所有雜志的和4種其它類雜志的年度STEM文章發(fā)表量也都是穩(wěn)步遞增．包括三科的所有雜志的年度發(fā)表總量呈現(xiàn)震蕩遞增趨勢(shì)，含有“STEAM”的雜志的年度STEM教育文章發(fā)表總量整體上呈現(xiàn)微弱的增長(zhǎng)趨勢(shì)．

圖6 STEM教育文章在5類STEM期刊中的年度發(fā)表量特征趨勢(shì)

4.1.5 STEM教育文章的第一作者所在國(guó)家或地區(qū)

統(tǒng)計(jì)顯示，在所有的STEM教育文章中，來(lái)自美國(guó)的研究者作為第一作者發(fā)表了461篇文章，占76.5%，其次是來(lái)自澳大利亞的研究者發(fā)表了25篇，占4.1%，排在第三到第六的是，加拿大、以色列、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣（后面3個(gè)并列），詳見(jiàn)表3．

表3 文章作者單位所在國(guó)家或地區(qū)

此外，統(tǒng)計(jì)展示了發(fā)表STEM教育文章最多的3個(gè)國(guó)家的年度發(fā)表文章量的特征趨勢(shì)．如圖7所示，美國(guó)研究者每年發(fā)表STEM文章量呈現(xiàn)穩(wěn)定的急速增長(zhǎng)趨勢(shì)；而澳大利亞和加拿大發(fā)表的STEM文章量并沒(méi)有明顯的遞增趨勢(shì)．

圖7 “美國(guó)”“澳大利亞”“加拿大”學(xué)者發(fā)表的STEM教育文章的年度分布特征趨勢(shì)

4.2 STEM教育文章的研究特征

4.2.1 STEM教育文章的研究對(duì)象

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在603篇STEM教育文章中，研究對(duì)象主要是針對(duì)大學(xué)非師范生、高中生以及中小學(xué)教師的文章量分別是143篇、92篇以及90篇．研究對(duì)象針對(duì)的是跨類別、初中、其他以及大學(xué)教師的文章分別是45篇、41篇、30篇以及29篇．研究對(duì)象是小學(xué)生和師范生的文章都是23篇，如圖8所示．

圖8 STEM教育文章的研究對(duì)象類別的分布

從年度分布趨勢(shì)上來(lái)看，在過(guò)去的19年，研究對(duì)象是大學(xué)非師范生、中小學(xué)教師、高中生和沒(méi)有研究對(duì)象的STEM文章都呈現(xiàn)顯著遞增的趨勢(shì)（見(jiàn)圖9）．研究對(duì)象是小學(xué)生、初中生以及大學(xué)教師的STEM文章整體上呈現(xiàn)波動(dòng)增長(zhǎng)的趨勢(shì)（見(jiàn)圖10）．研究對(duì)象是師范生、其他類以及跨類別的STEM文章增長(zhǎng)趨勢(shì)波動(dòng)較大，但整體上也呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)（詳見(jiàn)圖9和圖10）．

圖9 STEM教育文章排名前5類研究對(duì)象的類別年度分布特征趨勢(shì)

圖10 STEM教育文章的排名后5類研究對(duì)象的類別年度分布特征趨勢(shì)

4.2.2 STEM教育文章的研究方法

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在603篇STEM教育文章中，定性研究文章有223篇，占總體的37.0%；定量研究文章有189篇，占31.3%；采用混合研究方法的文章有74篇，占12.3%；理論探討文章和文獻(xiàn)分析文章各43篇和25篇，分別占總體的7.1%和4.1%；其它類文章有49篇，占8.1%．

從年度分布趨勢(shì)上來(lái)看，在過(guò)去的19年，定性和定量的文章都呈現(xiàn)顯著遞增的趨勢(shì)，尤其是定性的文章．采用混合研究方法的文章、理論與模型的文章以及文獻(xiàn)內(nèi)容分析的都呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)的趨勢(shì)，但是增長(zhǎng)速度依次遞減．其它類的文章整體上呈現(xiàn)波動(dòng)增長(zhǎng)趨勢(shì)（見(jiàn)圖11）．

圖11 STEM教育文章研究方法類別的年度分布特征趨勢(shì)

4.2.3 STEM教育文章的研究主題

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在603篇STEM教育文章中，關(guān)于情感、態(tài)度、信念的STEM教育文章有229篇，占總體的38%；關(guān)于STEM教育項(xiàng)目評(píng)估與介紹的文章有157篇，占26%；關(guān)于STEM課程、概念、素養(yǎng)、能力以及模型的文章有91篇，占15%；有關(guān)STEM教師信念與教學(xué)實(shí)踐的文章有60篇，占10%；有關(guān)STEM教師教育和教師專業(yè)化發(fā)展的文章有43篇，占7%；關(guān)于STEM教育政策、STEM學(xué)校以及STEM勞動(dòng)力的文章有23篇，占4%．

如圖12所示，從年度分布趨勢(shì)上來(lái)看，在過(guò)去的19年，有關(guān)STEM情感、態(tài)度、信念的文章和STEM項(xiàng)目評(píng)估與介紹的文章都呈現(xiàn)顯著遞增的趨勢(shì)．關(guān)于STEM課程、概念、素養(yǎng)、能力、模型的文章，STEM教師信念與實(shí)踐的文章，以及STEM教師教育與教師專業(yè)化發(fā)展的文章都穩(wěn)步增長(zhǎng)的趨勢(shì)．唯有關(guān)于STEM政策、STEM學(xué)校以及STEM勞動(dòng)力的文章并無(wú)明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)．

圖12 STEM教育文章研究主題類別的年度分布特征趨勢(shì)

5 討論

該研究編碼并分析了603篇STEM教育文章，總結(jié)了這些文章的研究特征與研究趨勢(shì)．基于以上發(fā)現(xiàn)，研究者認(rèn)為有以下幾點(diǎn)值得中國(guó)STEM教育研究者和政策制定者參考．首先，STEM教育文章發(fā)表總量是在最近的5年呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，可見(jiàn)STEM教育研究的發(fā)展仍處于初級(jí)階段．因此，中國(guó)作為21世紀(jì)世界重要經(jīng)濟(jì)體之一，務(wù)必抓住這個(gè)難得機(jī)遇期，聚焦 STEM教育研究發(fā)展與實(shí)踐，推動(dòng)社會(huì)各相關(guān)機(jī)構(gòu)積極合作推進(jìn)STEM教育發(fā)展．政府引導(dǎo)，并大量投資STEM教育研究項(xiàng)目，為教育機(jī)構(gòu)和企業(yè)合作提供適宜的實(shí)踐環(huán)境．其次，研究發(fā)現(xiàn)，STEM教育文章的作者主要是來(lái)自美國(guó)，即STEM教育研究者，四分之三以上是來(lái)自美國(guó)．美國(guó)自21世紀(jì)初，提出“STEM教育”以來(lái)，一直致力于推進(jìn)STEM教育研究與實(shí)踐，從政策到投資，再到合作實(shí)踐．這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證實(shí)了美國(guó)的STEM教育研究的投入政策正在發(fā)揮著作用．再次，研究發(fā)現(xiàn)，STEM教育文章主要聚焦于大學(xué)非師范生、高中生和中小學(xué)教師．可以看出，研究者所在國(guó)家（特別是美國(guó)）特別關(guān)注兩個(gè)方面的研究：STEM專業(yè)的教育和STEM教師的教育．因?yàn)槊绹?guó)大學(xué)的STEM專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)率不高，而美國(guó)對(duì)STEM專業(yè)人才需求量很高，以至于美國(guó)政府在過(guò)去的20年一直在大力培養(yǎng)STEM專業(yè)人才，為應(yīng)對(duì)美國(guó)企事業(yè)單位對(duì)STEM專業(yè)人才急劇上升的需求．同時(shí)，美國(guó)政府也在大力扎根培養(yǎng)認(rèn)證的中小學(xué)STEM教師以滿足短缺的STEM教師需求．

對(duì)于中國(guó)的STEM教育來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)中國(guó)中小學(xué)教育的特點(diǎn)，加大STEM教師的培養(yǎng)和教師專業(yè)化發(fā)展研究與探索．在培養(yǎng)模式實(shí)踐中，尤其需要注重采用質(zhì)性的研究方式來(lái)探索．同時(shí)，中國(guó)教育系統(tǒng)的特色為STEM教育提供助力．中國(guó)中小學(xué)教師的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)的知識(shí)基礎(chǔ)都比較好．因此，這一優(yōu)勢(shì)可以在政策的引導(dǎo)下得到更好地發(fā)揮來(lái)促進(jìn)STEM教育的實(shí)踐開(kāi)展．最后，STEM教育文章的研究主題主要聚集在關(guān)注STEM情感、態(tài)度、信念以及STEM項(xiàng)目評(píng)估與介紹．因此，中國(guó)學(xué)者可以從已發(fā)表的大量的質(zhì)性和量化的研究中學(xué)習(xí)他們的研究方法，如文章中有各種關(guān)于態(tài)度、信念、興趣量表，以及各種訪談問(wèn)題提綱，分析數(shù)據(jù)的方法等，尤其是質(zhì)性研究方法，中國(guó)學(xué)者仍需要致力于STEM教育研究模式的探索和STEM教育理論的探討．總之，中國(guó)學(xué)者可以在國(guó)家大力推動(dòng)STEM教育的形勢(shì)背景下，抓住機(jī)遇期，更全面、更廣泛地推進(jìn)融合STEM教育的研究實(shí)踐，培養(yǎng)高質(zhì)量的STEM人才，從而為中國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技創(chuàng)新發(fā)展提供充足的潛力和人力．

6 結(jié)論

為了解STEM教育研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，研究者采用了期刊文章識(shí)別與分析綜述的方法，對(duì)2000年以來(lái)發(fā)表在26種期刊雜志上的603篇STEM教育文章從文章基本信息和研究信息兩個(gè)方面進(jìn)行編碼，并描述、分析、總結(jié)文章的特征與發(fā)展趨勢(shì)，從而可以為中國(guó)的STEM教育研究發(fā)展與實(shí)踐提供參考．具體來(lái)說(shuō)，STEM教育文章的特征和趨勢(shì)如下．（1）在19年間，26種期刊雜志共發(fā)表了603篇STEM教育研究類文章，特別是過(guò)去的5年，STEM教育文章發(fā)表量急速增加．（2）文章題目中有429篇含有“STEM”一詞，同時(shí)這類文章數(shù)量也呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)．（3）所分析的STEM教育文章來(lái)源于26種期刊雜志，刊發(fā)STEM教育文章最多的5種雜志分別為：《科學(xué)教育與技術(shù)雜志》《STEM教育雜志》《國(guó)際STEM教育雜志》《歐亞數(shù)學(xué)科學(xué)技術(shù)教育雜志》《科學(xué)教學(xué)研究雜志》．其中《國(guó)際STEM教育雜志》刊發(fā)STEM文章的數(shù)量遞增速度最快．（4）包括“STEM”的期刊和包括STEM中兩科目的期刊發(fā)表文章數(shù)量多，增長(zhǎng)快．（5）美國(guó)研究者發(fā)表的STEM文章的數(shù)量最多、占了總體的近77%．同時(shí)，近5年發(fā)表的文章量急劇增加，而排第二、第三的澳大利亞和加拿大的研究者發(fā)表的STEM教育文章量占總體的4%和3%，他們之間的差距巨大．（6）STEM教育文章主要聚焦于大學(xué)非師范生、高中生以及中小學(xué)教師這些研究對(duì)象．在過(guò)去的5年，研究對(duì)象是大學(xué)非師范生、中小學(xué)教師、高中生以及沒(méi)有研究對(duì)象的STEM教育文章都呈現(xiàn)顯著遞增的趨勢(shì)．（7）定性類研究文章和定量類研究文章占主體，呈現(xiàn)顯著遞增趨勢(shì)．（8）文章的研究主題主要聚焦于3類：有關(guān)STEM情感、態(tài)度、信念的，有關(guān)STEM項(xiàng)目評(píng)估與項(xiàng)目介紹的，以及有關(guān)STEM課程、概念、素養(yǎng)、能力、模型的．前兩類的主題呈現(xiàn)顯著遞增趨勢(shì)．基于以上關(guān)于已發(fā)表的STEM教育文章的特征分析與總結(jié)，教育研究者可以窺視當(dāng)今世界上的學(xué)者，特別是STEM教育研究的領(lǐng)跑者美國(guó)學(xué)者對(duì)STEM教育的最新研究方向，從而了解前沿研究動(dòng)態(tài)，緊跟全球領(lǐng)先的研究步伐，更好地開(kāi)展中國(guó)特色的STEM教育的研究與實(shí)踐，更好地服務(wù)于培養(yǎng)中國(guó)所需的STEM人才，為中國(guó)更進(jìn)一步地繁榮發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)．

[1] LI Y. International Journal of STEM Education----A platform to promote STEM education and research worldwide [J]. International Journal of STEM Education, 2014 (1): 1.

[2] LI Y. Journal for STEM Education Research----Promoting the development of interdisciplinary research in STEM education [J]. Journal for STEM Education Research, 2018, 1 (1–2): 1–6.

[3] KILPATRICK J. A history of research in mathematics education [M] // GROUWS D A. Handbook of research on mathematics teaching and learning. New York, NY: Macmillan, 1992: 3–38.

[4] BRAY A, TANGNEY B. Technology usage in mathematics education research----A systematic review of recent trends [J]. Computers & Education, 2017 (114): 255–273.

[5] MINNER D D, LEVY A J, CENTURY J. Inquiry-based science instruction----What is it and does it matter? Results from a research synthesis years 1984 to 2002 [J]. Journal of Research in Science Teaching, 2010, 47 (4): 474–496.

[6] LIN TJ, LIN T C, POTVIN P, et al. Research trends in science education from 2013 to 2017: A systematic content analysis of publications in selected journals [J]. International Journal of Science Education, 2019, 41 (3): 367–387.

[7] TSAI C C, WEN L M C. Research and trends in science education from 1998 to 2002: A content analysis of publication in selected journals [J]. International Journal of Science Education, 2005, 27 (1): 3–14.

[8] HOWARD G S, MAXWELL S E, BERRA S M, et al. Institutional research productivity in industrial / organizational psychology [J]. Journal of Applied Psychology, 1985 (70): 233–236.

[9] HOWARD G S, COLE D A, MAXWELL S E. Research productivity in psychology based on publication in the Journals of the American Psychological Association [J]. American Psychologist, 1987, 42 (11): 975–986.

[10] ?EYBE J, SCHMIDT H J. Quality criteria and exemplary papers in chemistry education research [J]. International Journal of Science Education, 2001 (23): 209–225.

[11] ?HYNES M M, MATHIS C, PURZER S, et al. Systematic review of research in P-12 engineering education from 2000—2015 [J]. International Journal of Engineering Education, 2017, 33 (1B): 453–462.

[12] ?WILLIAMS S R, LEATHAM K R. Journal quality in mathematics education [J]. Journal for Research in Mathematics Education, 2017, 48 (4): 369–396.

[13] ?BROWN J. The current status of STEM education research [J]. Journal of STEM Education: Innovations & Research, 2012, 13 (5): 7–11.

[14] ?HENDERSON C, BEACH A, FINKELSTEIN N. Facilitating change in undergraduate STEM instructional practices: An analytic review of the literature [J]. Journal of Research in Science Teaching, 2011, 48 (8): 952–984.

[15] KIM A Y, SINATRA G M, SEYRANIAN V. Developing a STEM identity among young women: A social identity perspective [J]. Review of Educational Research, 2018, 88 (4): 589–625.

[16] ?MARGOT K C, KETTLER T. Teachers’ perception of STEM integration and education: A systematic literature review [J]. International Journal of STEM Education, 2019 (6): 2.

[17] ?MINICHIELLO A, HOOD J R, HARKNESS D S. Bring user experience design to bear on STEM education: A narrative literature review [J]. Journal for STEM Education Research, 2018, 1 (1–2): 7–33.

[18] ?WU S P W, RAU M A. How students learn content in science, technology, engineering, and mathematics (STEM) through drawing activities [J]. Educational Psychology Review, 2019, 31 (1): 87–120.

[19] ?SCHREFFLER J, VASQUEZ III E, CHINI J, et al. Universal design for learning in postsecondary STEM education for students with disabilities: A systematic literature review [J]. International Journal of STEM Education, 2019 (6): 8.

[20] ?LI Y. Four years of development as a gathering place for international researchers and readers in STEM education [J]. International Journal of STEM Education, 2018 (5): 54.

[21] ?ENGLISH L D. STEM education K-12: Perspectives on integration [J]. International Journal of STEM Education, 2016 (3): 3.

[22] CHUTE E. STEM education is branching out [EB/OL].(2009–02–09) [2019–03–16]. https://www.post-gazette.com/ news/education/2009/02/10/STEM-education-is-branching-out/stories/200902100165.

Exploring the Status and Development Trends of STEM Education Research: A Review of Research Articles Published in Selected Journals between 2000 and 2018

LI Ye-ping, WANG Ke, XIAO Yu

(Department of Teaching, Learning & Culture, Texas A & M University, College Station, Texas 77843, USA)

In order to study the status and development trends of STEM education research in the 21st century, this article adopted the method of journal article review to examine and summarize 603 STEM papers published in 26 selected journals since 2000, and summarized the characteristics and development trends of these STEM papers. The analyses included both basic information and research features of the papers identified. The study found that the vast majority of these published papers were contributed by American scholars, and the number of published papers had been increasing rapidly over the past five years. The number of published papers in the International Journal of STEM Education shows the fastest growth among all the journals. These published STEM papers mainly studied post-secondary students (non-preservice teachers) and school teachers, and mainly employed qualitative or quantitative methods. Also, these published papers mainly focused on STEM careers, interest, attitudes, and beliefs, and the assessment and introduction of STEM projects. The findings have important implications for the research development and practice of STEM education in China.

STEM education research; journal articles; status and development trends

2019–05–25

李業(yè)平（1964—），男，浙江建德人，美國(guó)德克薩斯農(nóng)工大學(xué)終身教授，博士生導(dǎo)師，《國(guó)際STEM教育學(xué)報(bào)》和《STEM教育研究學(xué)報(bào)》雜志創(chuàng)刊主編，主要從事數(shù)學(xué)教育、STEM教育和教師教育研究．

G420

A

1004–9894（2019）03–0045–08

李業(yè)平，王科，肖煜．STEM教育研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)：綜述2000—2018年間期刊發(fā)表的論文[J]．?dāng)?shù)學(xué)教育學(xué)報(bào)，2019，28（3）：45-52．

[責(zé)任編校：周學(xué)智、陳漢君]