張妮 熊若欣 夏海燕 穆佳男

（貴州師范大學(xué) 教育學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025）

一、問題的提出

STEM 教學(xué)是一種全新的教學(xué)實(shí)踐。STEM 教學(xué)自1986 年被首次提出以來，便迅速受到業(yè)界和學(xué)界的廣泛關(guān)注。國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)STEM 教學(xué)進(jìn)行了大量實(shí)踐探索和創(chuàng)新，然而，仍需系統(tǒng)梳理和總結(jié)STEM 教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響。元分析（Meta-analysis）是一種對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法，它可綜合已有研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)其相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行更準(zhǔn)確、客觀的評(píng)估?；诖耍狙芯繑M采用元分析方法，對(duì)國(guó)內(nèi)外有關(guān)STEM教學(xué)實(shí)驗(yàn)與準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果進(jìn)行定量合成，以系統(tǒng)分析STEM 教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響，進(jìn)而為實(shí)施STEM 教學(xué)提供參考。

二、研究基礎(chǔ)

（一）STEM 教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響

國(guó)內(nèi)外研究者圍繞STEM 教學(xué)開展了大量研究和實(shí)驗(yàn)，大致形成3 種結(jié)論：（1）STEM 教學(xué)能夠有效促進(jìn)學(xué)習(xí)效果。張屹等人[1]通過設(shè)計(jì)和實(shí)施跨學(xué)科STEM教學(xué)，發(fā)現(xiàn)STEM 教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。（2）接受STEM教學(xué)的學(xué)生學(xué)習(xí)效果只有較小程度的提升，沒有達(dá)到顯著影響。有研究者以制作電子音樂鉛筆對(duì)為學(xué)習(xí)內(nèi)容，選取22 名大學(xué)生進(jìn)行單組前后實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用STEM 教學(xué)前后學(xué)生的職業(yè)興趣沒有顯著差異[2]。（3）STEM 教學(xué)相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)在提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果方面存在負(fù)效應(yīng)?，敻覃愃W爾蒂斯·羅哈斯（Margarita Ortiz Rojas）等人[3]在大學(xué)計(jì)算機(jī)編程課堂中使用STEM 教學(xué)，研究表明STEM 教學(xué)不利于提高學(xué)生的自我效能感。

學(xué)習(xí)效果是指學(xué)生經(jīng)過學(xué)習(xí)后，在學(xué)習(xí)、發(fā)展和表現(xiàn)方面取得的成果，集中體現(xiàn)在知識(shí)與理解力、實(shí)際能力、態(tài)度與價(jià)值觀等方面的發(fā)展。已有研究使用元分析將學(xué)習(xí)效果劃分為以下兩個(gè)層面：認(rèn)知層面主要包括學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)、問題解決能力以及創(chuàng)造力的作用效果；非認(rèn)知層面主要包括學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)興趣等。本研究進(jìn)一步將學(xué)習(xí)效果劃分為認(rèn)知、能力、情感3 個(gè)方面。

（二）STEM 教學(xué)的元分析

部分研究者使用元分析技術(shù)來分析STEM 教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響，發(fā)現(xiàn)STEM 教學(xué)在一定程度上有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，并對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和學(xué)習(xí)興趣具有促進(jìn)作用。然而，已有研究大多只聚焦于STEM 教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的某一方面的影響，或僅僅分析在STEM 教學(xué)中使用某一種技術(shù)或教學(xué)方法對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生的影響，尚未從整體上全面地驗(yàn)證STEM 教學(xué)的效果。此外，部分研究對(duì)調(diào)節(jié)變量的考慮不充分，沒有對(duì)納入元分析的文獻(xiàn)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，異質(zhì)性分析仍不夠全面，研究過程缺乏穩(wěn)健性，從而使得研究的可重復(fù)性差，且其他研究者難以對(duì)其結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。因此，設(shè)計(jì)更為嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范的元分析研究對(duì)已有研究結(jié)果進(jìn)行整合，對(duì)STEM 教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響進(jìn)行全面、深入的探究，可在理論和實(shí)踐層面上豐富和充實(shí)STEM 教學(xué)相關(guān)研究。

三、研究方法與過程

（一）研究方法

本研究采用元分析作為主要的研究方法，對(duì)STEM教學(xué)相關(guān)的多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)與準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行梳理和整合，獲取其效應(yīng)量，進(jìn)而對(duì)其學(xué)習(xí)效果進(jìn)行系統(tǒng)分析與評(píng)價(jià)?；玖鞒贪ㄎ墨I(xiàn)檢索與篩選、文獻(xiàn)編碼、計(jì)算效應(yīng)量、發(fā)表偏倚分析和異質(zhì)性檢驗(yàn)5 個(gè)步驟。

（二）研究過程

本研究嚴(yán)格遵循用于評(píng)價(jià)元分析質(zhì)量的“元分析審查表”，將研究過程劃分為文獻(xiàn)檢索、樣本篩選、文獻(xiàn)編碼與質(zhì)量評(píng)估、數(shù)據(jù)分析4 個(gè)步驟。

1.文獻(xiàn)檢索

本研究采用數(shù)據(jù)庫(kù)檢索與引文回溯法相結(jié)合的策略進(jìn)行文獻(xiàn)檢索。兩名研究助理以“STEM 教學(xué)”和“學(xué)習(xí)效果”為關(guān)鍵詞，對(duì)百度學(xué)術(shù)、知網(wǎng)和萬(wàn)方等國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索；以“STEM、STEM Education（STEM教育）、STEM Teaching（STEM 教學(xué)）、STEM Learning（STEM 學(xué)習(xí)）、Learning Effect（學(xué)習(xí)效果）、Study Outcomes（研究結(jié)果）、Learning Result（學(xué)習(xí)成果）、Study Performance（學(xué)習(xí)表現(xiàn)）”為關(guān)鍵詞，對(duì)Google Scholar、Springer 和Web of Science 等國(guó)外數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行大范圍組合搜索。之后，采用引文回溯法對(duì)已知文獻(xiàn)的參考文獻(xiàn)進(jìn)行篩選補(bǔ)充，并將全部文獻(xiàn)導(dǎo)入EndNote和Excel 軟件，剔除重復(fù)文獻(xiàn)，完成初步篩選。

2.樣本篩選

為避免個(gè)人主觀意愿，研究助理嚴(yán)格遵循研究目的、研究設(shè)計(jì)和內(nèi)容等需要進(jìn)行樣本篩選。最終確定本研究樣本篩選標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）文獻(xiàn)發(fā)表時(shí)間為2000—2022 年，所使用的語(yǔ)言為英文或中文，文獻(xiàn)類型為期刊和碩博論文；（2）研究主題是STEM 教學(xué)對(duì)學(xué)生影響的實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究；（3）實(shí)驗(yàn)控制條件為無論是否使用盲法，前測(cè)差異ES＜0.5；（4）實(shí)驗(yàn)自變量為進(jìn)行或不進(jìn)行STEM 教學(xué)，且實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的樣本量相近；（5）研究數(shù)據(jù)完整，以便計(jì)算出實(shí)驗(yàn)效應(yīng)量。

依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，兩名研究助理分別對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行篩選，其中，兩人一致的文章有37 篇，不一致的有10 篇，Cohen Kappa 一致系數(shù)為0.75，說明文獻(xiàn)檢索與初步篩選的內(nèi)在信度很高。最終經(jīng)過協(xié)商后，共得到42 篇文獻(xiàn)作為元分析的樣本。本研究使用PRISMA 流程對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行收集和篩選，如圖1 所示（見下頁(yè)）。

圖1 文獻(xiàn)檢索與篩選流程

3.文獻(xiàn)編碼與質(zhì)量評(píng)估

完成樣本篩選后，需對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行特征編碼，以便數(shù)據(jù)分析。結(jié)合研究目標(biāo)、已有研究和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本研究的文獻(xiàn)編碼標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示（見下頁(yè)）。

表1 文獻(xiàn)編碼標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)全部42 篇文獻(xiàn)進(jìn)行編碼，總共得到62 項(xiàng)研究結(jié)果。兩名研究助理分別對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行編碼，其中，兩人編碼一致的有58 項(xiàng)，不一致的有4 項(xiàng)，Cohen Kappa一致系數(shù)為0.93，說明編碼的內(nèi)在信度較高。經(jīng)過協(xié)商，確定最終文獻(xiàn)編碼結(jié)果。

為確保納入文獻(xiàn)具有較高的學(xué)術(shù)品質(zhì)和研究?jī)r(jià)值，用方法學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果顯示文獻(xiàn)質(zhì)量整體中等。具體而言，（1）因納入文獻(xiàn)大多是實(shí)驗(yàn)與準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究，故不存在隨機(jī)序列的產(chǎn)生方法及分配隱藏，結(jié)果為低風(fēng)險(xiǎn)；（2）大部分研究沒有報(bào)告盲法情況，結(jié)果為高風(fēng)險(xiǎn)；（3）全部研究均不存在數(shù)據(jù)缺失，結(jié)果為低風(fēng)險(xiǎn)。

4.數(shù)據(jù)分析工具和指標(biāo)

本研究選擇StataSE 15 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。首先，選取標(biāo)準(zhǔn)化均數(shù)差（Standardized mean difference, 簡(jiǎn)稱SMD）作為效應(yīng)量來評(píng)估STEM 教學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響程度，采用Cohen 法進(jìn)行計(jì)算，其值為實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的均數(shù)差值除以合并標(biāo)準(zhǔn)差的商；然后，采用逆方差加權(quán)法進(jìn)行加權(quán)；最后，采用固定效應(yīng)模型（Fixed effect model, 簡(jiǎn)稱FEM）和隨機(jī)效應(yīng)模型（Random effect model,簡(jiǎn)稱REM）及敏感性分析來分析納入研究間異質(zhì)性。

四、數(shù)據(jù)分析與結(jié)果

（一）發(fā)表偏倚檢測(cè)

本研究采用漏斗圖進(jìn)行發(fā)表偏倚檢測(cè)，以確保元分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。如圖2 所示（見下頁(yè)），62 個(gè)效應(yīng)量絕大多數(shù)均勻分布在漏斗圖的中上部分，初步證明發(fā)表偏倚現(xiàn)象不明顯。然后，進(jìn)行Egger’s 檢驗(yàn)得到截距a對(duì)應(yīng)的p＝0.182＞0.05，95%CI＝［-4.53，1.11］，進(jìn)一步說明不存在發(fā)表偏倚。

圖2 發(fā)表偏倚檢測(cè)漏斗圖

（二）異質(zhì)性檢驗(yàn)

由于各個(gè)研究在樣本特征、研究環(huán)境和方法等方面存在較大差異，導(dǎo)致元分析結(jié)果存在異質(zhì)性。因此，需根據(jù)納入研究間異質(zhì)性的情況選取合適的效應(yīng)模型。通常采用聯(lián)合定性測(cè)量的Q 檢驗(yàn)法和定量檢測(cè)的I2，當(dāng)同時(shí)滿足p＞0.1 且I2≤40%時(shí)，采用固定效應(yīng)模型；反之，則采用隨機(jī)效應(yīng)模型。異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果見表2。其中，p＝0.000 且I2＝79.6%，說明各研究間存在較大的異質(zhì)性，因此應(yīng)選用隨機(jī)效應(yīng)模型，對(duì)效應(yīng)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

表2 異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果

（三）敏感性分析

為了確保元分析結(jié)果的穩(wěn)健性，需要通過敏感性分析進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證。首先，在分別剔除每項(xiàng)研究之后，發(fā)現(xiàn)效應(yīng)量仍具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，森林圖的方向未發(fā)生改變，初步證明元分析結(jié)果較穩(wěn)健。然后，采用Rosentha法計(jì)算失安全系數(shù)，最后計(jì)算結(jié)果為596。當(dāng)失安全系數(shù)與納入文獻(xiàn)相比很大時(shí)，說明結(jié)果較為穩(wěn)健。以N/（5k+10）指標(biāo)進(jìn)行定量判斷，最后計(jì)算結(jié)果為2.7 ＞1，進(jìn)一步說明元分析結(jié)果穩(wěn)健，結(jié)論可被推翻的可能性小。

（四）STEM 教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響

1.STEM 教學(xué)對(duì)學(xué)生整體學(xué)習(xí)效果具有中等程度的積極影響

從隨機(jī)效應(yīng)模型上來看，62 項(xiàng)研究結(jié)果的效應(yīng)量為0.626，95%置信區(qū)間為[0.525，0.727]，且效應(yīng)量顯著性檢驗(yàn)Z＝12.17（p＜0.01）。這一結(jié)果證明，與傳統(tǒng)教學(xué)相比，STEM 教學(xué)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果具有中等程度的正向影響。

2.STEM 教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響差異

本研究將學(xué)習(xí)效果劃分為認(rèn)知、能力和情感3 個(gè)維度，具體結(jié)果如表3 所示（見下頁(yè)）。（1）認(rèn)知維度方面，STEM 教學(xué)對(duì)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)有正向中等偏大影響，達(dá)到顯著水平。（2）能力維度方面，組間效應(yīng)量Chi2＝18.31，p＝0.61 ＞0.05，說明STEM 教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的效果在能力維度方面的影響較為穩(wěn)健，沒有顯著差異；STEM 教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)造力有正向中等偏小影響，達(dá)到顯著水平；對(duì)提升學(xué)生的實(shí)踐能力有正向中等偏大影響，達(dá)到顯著水平；對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維有顯著影響未達(dá)到顯著水平；對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力有正向較高水平影響，達(dá)到顯著水平。（3）情感維度方面，組間效應(yīng)量Chi2＝10.15，p＝0.91 ＞0.05，說明STEM 教學(xué)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果在情感維度方面的影響較為穩(wěn)健，沒有顯著差異；STEM 教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和職業(yè)興趣有正向中等偏小影響，達(dá)到顯著水平；對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的探究精神有正向較高水平影響，達(dá)到顯著水平；對(duì)提高學(xué)生的自我效能感有正向中等偏大影響，未達(dá)到顯著水平。值得注意的是，在STEM 教學(xué)中，更加強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科整合、創(chuàng)造性解決問題、情境創(chuàng)設(shè)和協(xié)作學(xué)習(xí)，這同時(shí)也增加了學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷。一定程度的認(rèn)知負(fù)荷有利于學(xué)生學(xué)習(xí)效果的提升，而過高的認(rèn)知負(fù)荷會(huì)增大學(xué)生的精神的負(fù)擔(dān)。這就要求教師在進(jìn)行STEM教學(xué)時(shí)，應(yīng)理性全面地認(rèn)識(shí)學(xué)生在STEM 學(xué)習(xí)中的認(rèn)知障礙，并通過控制認(rèn)知負(fù)荷提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

表3 STEM 教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的具體表現(xiàn)

（五）STEM 教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果在不同調(diào)節(jié)變量上的影響

1.STEM 教學(xué)對(duì)不同學(xué)段學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響

學(xué)習(xí)者的認(rèn)知和心智能力的發(fā)展是一個(gè)階段性過程。因此，研究對(duì)象所處學(xué)段不同可能會(huì)對(duì)STEM 教學(xué)的效果產(chǎn)生不同的影響。本研究的結(jié)果如表4 所示（見下頁(yè)），組間效應(yīng)量Chi2＝46.38，p＝0.23 ＞0.05，說明STEM 教學(xué)對(duì)各個(gè)學(xué)段學(xué)生的影響較為穩(wěn)健，沒有顯著差異。各學(xué)段的效應(yīng)量從大到小依次為小學(xué)＞初中＞高中＞大學(xué)，各學(xué)段的效應(yīng)量均大于0.2。從不同學(xué)段來看，STEM 教學(xué)對(duì)小學(xué)生的影響效果最為顯著，且隨著學(xué)段的增加影響效果逐漸減小。這是因?yàn)樾W(xué)生所學(xué)的知識(shí)相對(duì)簡(jiǎn)單，其學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)多屬于興趣型，STEM 教學(xué)由于其多樣性的課堂活動(dòng)形式，更加能夠吸引小學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。STEM 教學(xué)對(duì)大學(xué)生影響程度較低，可能是因?yàn)榇髮W(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣已經(jīng)養(yǎng)成，并且學(xué)習(xí)目的明確和自學(xué)能力較強(qiáng)，所以不容易產(chǎn)生較大的學(xué)習(xí)改變[4]。

表4 STEM 教學(xué)在不同調(diào)節(jié)變量上的影響差異

2.STEM 教學(xué)對(duì)不同學(xué)科學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響

本研究將科目劃分為科學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)編程等12 門，以探究STEM 教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響在不同科目上的差異。從表4 可知，組間效應(yīng)量Chi2＝40.34，p＝0.47 ＞0.05，有顯著差異。各學(xué)科效應(yīng)量均大于0.2，雖然對(duì)計(jì)算機(jī)編程、物理和3D 打印與創(chuàng)意設(shè)計(jì)科目具有中等偏小的正向促進(jìn)作用，但其效應(yīng)量顯著性檢驗(yàn)p大于0.05，未達(dá)到顯著性水平。從不同學(xué)科來看，將STEM 教學(xué)應(yīng)用在理科學(xué)科中，可以使得抽象的問題更加具體化，更易于學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解，同時(shí)也可以提高學(xué)生對(duì)理科學(xué)習(xí)的興趣[5]。

3.STEM 教學(xué)對(duì)不同班級(jí)規(guī)模學(xué)習(xí)效果的影響

作為影響教學(xué)環(huán)境的關(guān)鍵因素，班級(jí)規(guī)模在很大程度上能影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果。由表4 可知，組間效應(yīng)量Chi2＝50.80，p＝0.15 ＞0.05，說明在STEM 教學(xué)中，班級(jí)規(guī)模對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)效果的影響較為穩(wěn)健，沒有顯著差異。在不同班級(jí)規(guī)模中應(yīng)用STEM 教學(xué)，對(duì)學(xué)習(xí)效果都有正向促進(jìn)作用且達(dá)到顯著水平。從不同班級(jí)規(guī)模來看，對(duì)中規(guī)模班級(jí)的影響效果最好，這是因?yàn)橹幸?guī)模班級(jí)的人數(shù)適中，比較適合進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)與同伴學(xué)習(xí)。依據(jù)同伴效應(yīng)原理，同伴之間能共享學(xué)習(xí)相關(guān)信息，相互提供知識(shí)和技能性指導(dǎo)，對(duì)具體問題解答的正誤做出判斷和糾正[6]。小規(guī)模班級(jí)由于人數(shù)較少，難以開展合作學(xué)習(xí)；而在大規(guī)模班級(jí)環(huán)境下，教學(xué)資源被稀釋，教師鼓勵(lì)學(xué)生思考、表達(dá)和交流的機(jī)會(huì)減少[7]。

4.STEM 教學(xué)對(duì)不同實(shí)驗(yàn)周期學(xué)習(xí)效果的影響

為探究STEM 教學(xué)在不同實(shí)驗(yàn)周期上學(xué)習(xí)效果的差異，本研究劃分了3 個(gè)時(shí)間段：0 ～3 個(gè)月、4 ～6個(gè)月和6 個(gè)月以上。從表4 可知，組間效應(yīng)量Chi2＝45.12，p＝0.31 ＞0.05，說明在STEM 教學(xué)中，不同實(shí)驗(yàn)周期對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)效果的影響較為穩(wěn)健，沒有顯著差異。各實(shí)驗(yàn)周期的效應(yīng)量從小到大依次為：0 ～3 個(gè)月＜4 ～6 個(gè)月＜6 個(gè)月以上，各學(xué)段的效應(yīng)量都大于0.2，效應(yīng)量顯著性檢驗(yàn)p均小于0.05，說明STEM 教學(xué)在這3 種實(shí)驗(yàn)周期下都有正向促進(jìn)作用且達(dá)到顯著水平。從不同實(shí)驗(yàn)周期來看，STEM教學(xué)的效應(yīng)量大小與教學(xué)周期正相關(guān)。因此，研究者在進(jìn)行STEM 教學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以適當(dāng)延遲實(shí)驗(yàn)干預(yù)時(shí)間，以充分發(fā)揮STEM 教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)要進(jìn)行多元化的評(píng)價(jià)。這是因?yàn)?，相?duì)于傳統(tǒng)教學(xué)，STEM 教學(xué)更注重學(xué)生在學(xué)習(xí)中的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力，所以多元化評(píng)價(jià)更符合STEM 教學(xué)的特征。

5.STEM 教學(xué)對(duì)不同教學(xué)方法學(xué)習(xí)效果的影響

為探究STEM 教學(xué)對(duì)不同教學(xué)方法學(xué)習(xí)效果影響的差異，本研究將教學(xué)方法劃分為問題式、項(xiàng)目式、探究式等7 類。從表4 可知，組間效應(yīng)量Chi2＝37.75，p＝0.65 ＞0.05，說明在STEM 教學(xué)中，不同教學(xué)方法對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)效果的影響較為穩(wěn)健，沒有顯著差異。除了混合式，其他教學(xué)方法的效應(yīng)量均大于0.2，對(duì)學(xué)習(xí)效果具有正向促進(jìn)作用。其中，游戲化教學(xué)方法的顯著性檢驗(yàn)p＝0.224 ＞0.05，未達(dá)到顯著水平：探究式和項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的效果最好，因?yàn)檫@兩種學(xué)習(xí)方式更符合STEM 教學(xué)的核心特征，可加強(qiáng)學(xué)生在STEM 學(xué)習(xí)和集成應(yīng)用方面的能力，進(jìn)一步激發(fā)其學(xué)習(xí)能動(dòng)性[8]。值得注意的是，混合式教學(xué)法的效應(yīng)量沒有達(dá)到顯著水平，是因?yàn)楸狙芯考{入采用此方法的文獻(xiàn)較少，同時(shí)也反映出此方法運(yùn)用的學(xué)科領(lǐng)域比較單一。

6.STEM 教學(xué)對(duì)不同教學(xué)場(chǎng)所學(xué)習(xí)效果的影響

為確定STEM 教學(xué)在教學(xué)場(chǎng)所上的差異性，本研究將教學(xué)場(chǎng)所劃分為普通教室和實(shí)驗(yàn)室。從表4 可見，其組間效應(yīng)量Chi2＝39.21，p＝0.58 ＞0.05，說明在STEM 教學(xué)中，不同教學(xué)場(chǎng)所對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)效果的影響較為穩(wěn)健，沒有顯著差異。無論是在普通教室還是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行STEM 教學(xué)，都對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生了正向促進(jìn)作用，且達(dá)到顯著水平。從不同教學(xué)場(chǎng)所來看，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的效應(yīng)量高于普通教室環(huán)境下的效應(yīng)量。教學(xué)場(chǎng)域是一種特殊的社會(huì)場(chǎng)域，作為師生之間和生生之間的聯(lián)結(jié)紐帶，教師需要對(duì)教學(xué)中涉及的活動(dòng)資源和技術(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào)和系統(tǒng)安排，切忌把熟悉和使用實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的設(shè)備和技術(shù)作為教學(xué)目的[9]。

五、研究討論

（一）穩(wěn)健性及作用機(jī)制

在技術(shù)方面，本次元分析按照嚴(yán)格的檢驗(yàn)流程，先后進(jìn)行了發(fā)表偏倚檢測(cè)、異質(zhì)性檢驗(yàn)及敏感性分析，并對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的討論，確保了本次元分析具有較強(qiáng)的穩(wěn)健性。本研究為保障納入元分析的文獻(xiàn)具有較高的學(xué)術(shù)品質(zhì)與研究?jī)r(jià)值，制定了嚴(yán)格的文獻(xiàn)納入標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)以往STEM 教學(xué)（準(zhǔn)）實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果進(jìn)行無偏篩選，并對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行全面系統(tǒng)的評(píng)估。以上做法可方便其他研究者后期在研究對(duì)象、研究標(biāo)準(zhǔn)一致的情況下，使用元分析方法對(duì)本研究的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，可保證研究的可重復(fù)性。

（二）邊際貢獻(xiàn)

STEM 教學(xué)實(shí)踐存在著大量不可控因素，即使是在研究中對(duì)相關(guān)變量進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，同類研究的結(jié)果也可能會(huì)存在分歧。部分已有研究采用傳統(tǒng)文獻(xiàn)綜述對(duì)STEM 教學(xué)相關(guān)研究進(jìn)行梳理和概括，其所得到的結(jié)論更多依賴于主觀經(jīng)驗(yàn)，缺乏客觀性、科學(xué)性和可重復(fù)性，難以令人信服。本研究在已有研究的基礎(chǔ)上，通過更加規(guī)范的文獻(xiàn)篩選標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量評(píng)估，保證納入元分析文獻(xiàn)的學(xué)術(shù)價(jià)值，從而提高了效應(yīng)量估計(jì)的準(zhǔn)確性。以往研究多數(shù)只是對(duì)某一國(guó)家或地區(qū)的研究進(jìn)行分析，且只從某一方面考察STEM 教學(xué)對(duì)學(xué)生效果的影響，難以從整體上對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行考察，而本研究涵蓋了STEM 教學(xué)主題的國(guó)內(nèi)外（準(zhǔn)）實(shí)驗(yàn)研究，將學(xué)生學(xué)習(xí)效果劃分為認(rèn)知、能力和情感3 個(gè)方面，基于變量關(guān)系和文獻(xiàn)綜述對(duì)調(diào)節(jié)變量進(jìn)行更全面的選取，接著對(duì)其進(jìn)行異質(zhì)性檢驗(yàn)與亞組分析，使得分析結(jié)果更加穩(wěn)健可信。

綜上，本研究可為教育文獻(xiàn)綜述提供方法借鑒，同時(shí)為研究者和STEM 教師提供了大量可用于分析的數(shù)據(jù)，將有助于研究者和實(shí)踐者加深對(duì)STEM 教學(xué)內(nèi)涵與規(guī)律的認(rèn)知，為開展STEM 教學(xué)元分析與STEM教學(xué)實(shí)踐提供了有價(jià)值的參考路徑。

（三）不足及展望

雖然本研究具有較突出的邊際貢獻(xiàn)，但仍存在以下不足：（1）因元分析有嚴(yán)格的遴選標(biāo)準(zhǔn)，使得部分研究設(shè)計(jì)不合理、研究數(shù)據(jù)不完整的樣本沒有納入分析中，導(dǎo)致本研究納入分析的研究樣本數(shù)量稍顯不足；（2）因原始文獻(xiàn)納入的信息所限，所以本研究無法判斷性別、種族、家庭社會(huì)地位、實(shí)驗(yàn)地區(qū)等調(diào)節(jié)變量對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響；（3）本研究未考慮教師在STEM 教學(xué)中的態(tài)度和能力等因素是否會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生影響。在后續(xù)研究中可考慮以下方向：（1）持續(xù)關(guān)注STEM 教學(xué)（準(zhǔn)）實(shí)驗(yàn)研究的新結(jié)論，嚴(yán)格遵循元分析文獻(xiàn)遴選標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步擴(kuò)大元分析樣本數(shù)量；（2）根據(jù)STEM 教學(xué)的特征分析其他調(diào)節(jié)變量（如性別、種族、家庭社會(huì)地位、實(shí)驗(yàn)地區(qū)等）的影響及變量間的交叉影響；（3）將STEM 教師所具備的能力、態(tài)度等因素納入元分析中，以更加全面、科學(xué)地分析和評(píng)價(jià)STEM 教學(xué)的效果。