摘要：在全球教育變革的浪潮中， 為了滿足高質量人才的需求， STEM教育應運而生?；赪eb of Science數據庫收錄的2002～2022年STEM教育研究文獻， 借助文獻計量工具CiteSpace軟件對全球STEM教育研究領域的總體態(tài)勢、研究熱點與前沿進行深入分析， 研究結果表明：STEM教育研究仍處于蓬勃發(fā)展時期， 當前研究熱點涉及教師STEM教學信念與實踐研究、學生STEM專業(yè)與職業(yè)意向的影響因素研究、運用量化方法監(jiān)測STEM學生學業(yè)表現(xiàn)研究、以性別為切入點關注STEM教育公平研究四個主題。STEM教育研究未來發(fā)展前沿表現(xiàn)為STEM教師專業(yè)發(fā)展研究、學生STEM素養(yǎng)評價研究、少數群體STEM教育參與研究與技術賦能STEM教育實踐。

關鍵詞：STEM教育；文獻計量；Citespace；STEM素養(yǎng)

中圖分類號： G511文獻標識碼： A文章編號： 16721217 （2025） 01009113

收稿日期： 20241126

作者簡介：李珍 （1995）， 女， 山西晉中人， 天津市育科學研究院課程教學研究中心助理研究員， 教育學博士。

引言

作為一種培養(yǎng)創(chuàng)新人才的教育范式， STEM教育逐漸成為世界教育發(fā)展的新趨勢與核心議題。STEM由科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering） 和數學（Mathematics）組成， 是一種包容性更強的跨學科綜合教育。20余年來， 伴隨著STEM在全球范圍內的發(fā)展壯大， 無論是在理論與政策層面， 還是在實踐與技術層面， STEM教育皆取得了豐碩成果， 成為培養(yǎng)21世紀創(chuàng)新應用型人才的有效模式。當前關于STEM教育研究的資料非常豐富， 涵蓋了教育理論與實踐研究的諸多方面。雖然也有部分關于STEM教育研究的綜述文獻， 但從這些研究中未能清晰地看到國際STEM教育的研究熱點與發(fā)展趨勢。為此， 本研究試圖利用文獻計量學方法和可視化軟件工具對全球STEM教育研究的期刊文獻數據進行知識圖譜分析， 從整體把握STEM教育的研究熱點與前沿， 以期獲得更為清晰的STEM教育發(fā)展路徑和趨勢。

一、研究設計

（一） 數據來源

在Web of Science核心合集數據庫檢索主題為“STEM education”O(jiān)R “STEAM education”O(jiān)R “integrated STEM education” OR “STEM integration”、時間段為2002年1月2022年5月的英文文獻， 獲得3583篇研究文獻， 其中， 不含會議摘要、新聞、書評等非學術性研究文本。經過數據清洗和降重后， 最終收集到1939篇有效文獻。

（二） 研究方法

本研究運用文獻計量分析方法對STEM教育研究的相關文獻進行整理與分析。研究使用的數據統(tǒng)計和分析工具為CiteSpace5.8.R3軟件。該軟件能夠通過對特定領域文獻進行計量并繪制可視化圖譜， 實現(xiàn)對該領域研究熱點的探測與研究進展的分析。陳悅、陳超美、劉則淵等：《CiteSpace知識圖譜的方法論功能》，《科學學研究》2015年第33期。首先， 通過對所采集的數據進行描述統(tǒng)計分析， 包括發(fā)文量分析、合作網絡分析和期刊共被引分析， 反映國際STEM教育研究的整體概貌和發(fā)展脈絡。其次， 通過關鍵詞共現(xiàn)分析了解國際STEM教育的主要內容和研究熱點。再次， 通過文獻共被引分析揭示國際STEM教育的研究前沿。

二、國際STEM教育研究概況

（一） 發(fā)文量分析

文獻數量的發(fā)展趨勢顯示了在一定時間范圍內學術界對研究課題關注的變化趨勢。Zhang Jiazhen， et al.：“Recent evolution of research on industrial heritage in Western Europe and China based on bibliometric analysis”， Sustainability， Vol.12，No.13，2020，p.5348.為了解國際STEM教育的研究成果， 本研究統(tǒng)計了2002年至2022年發(fā)表的文獻數量。如圖1所示， 近十年來， 國際STEM教育研究成果總體呈增長態(tài)勢， 具體可分為3個階段：2002年2012年的緩慢發(fā)展期、2013年2016年的加速發(fā)展期以及2017年至今的蓬勃發(fā)展期。在第一階段， STEM教育研究處于起步階段， 學術界對其關注度普遍較低， 導致研究成果數量有限。從2013年開始， STEM教育研究成果顯著提升， 到2016年發(fā)文量已達到2012年的4倍之多， 但每年發(fā)文量總數仍然不足。但2017年以后的每年文獻數量均呈大幅穩(wěn)定增長態(tài)勢， 到2021年已高達500余篇。因2022年只統(tǒng)計到5月23日， 故文章數量較少。由此可見， 這種逐年遞增的趨勢意味著STEM教育正在吸引越來越多學者的關注， 逐漸成為教育研究的熱點與重點。

（二） 合作網絡分析

合作網絡分析能夠及時了解領域核心帶頭人的研究主題， 進而促進后來研究人員對本領域研究成果的整體理解與把握， 為進一步研究提供借鑒。它主要涉及微觀作者合作網絡、中觀機構合作網絡與宏觀國家合作網絡三個層面。

首先， 圖2顯示了開展STEM教育研究的重要學者之間的學術合作關系， 說明不同學者之間學術聯(lián)系較強， 并在此過程中形成了多個小型STEM教育研究團隊。其中， 影響力最大的團體是來自美國明尼蘇達雙城大學的Gillian Roehrig團隊， 其年度發(fā)文量為17篇。影響較大的還有來自密歇根州立大學的Charles R Henderson團隊、來自香港中文大學的Morris Jong團隊、來自臺灣師范大學的Chunyen Chang團隊等。

其次， 從機構合作網絡圖譜來看， 圖3所示的機構發(fā)文量均在十篇以上， 是STEM教育領域具有代表性的研究機構。由圖譜可知各機構之間的連線錯綜復雜， 形成了較為清晰的合作叢， 不存在一個完全獨立的合作網絡。這說明研究機構之間的合作與交流愈發(fā)密切， 不斷注重STEM教育跨部門、跨領域、跨國的合作研究。此外， 從圖中可以看出研究機構的類型較為單一， 研究成果主要集中在高等學校和科研機構， 缺乏中小學等STEM教育實踐的前沿陣地。究其原因，主要是前者集聚了資金、人才、時間等大量資源。

再次， 圖4展示了STEM教育研究在國家或地區(qū)之間的合作網絡。從總體來看， 國家或地區(qū)的合作網絡形態(tài)與機構的合作網絡形態(tài)基本一致， 節(jié)點之間互相連接、錯綜交織。這說明各國積極迎合全球交流與合作的主流趨勢， 致力于實現(xiàn)STEM教育研究的深化發(fā)展。結合國家、機構發(fā)文情況 （表1） 可以看出， 美國在STEM教育領域不僅是最早開展STEM教育研究的國家， 同時發(fā)文量也處于斷層第一的位置。作為開拓者的研究地位， 美國豐富的STEM研究成果有許多可供其它國家借鑒的地方。此外， 澳大利亞、中國、土耳其、加拿大等國的節(jié)點也較大， 處于加速發(fā)展階段。值得注意的是， 世界三大經濟體都處于排名前列， 由此可以推斷各個國家的STEM教育研究情況與其經濟實力也有一定關聯(lián)。

（三） 期刊共被引分析

對期刊共被引的分析有助于厘清在該領域頻繁被引用的期刊有哪些， 這些期刊往往承載最新的高質量研究成果， 反映領域的研究動向。期刊共被引網絡 （圖5） 顯示， 《科學教學研究雜志》、《科學教育》、《國際科學教育雜志》與《科學》期刊的節(jié)點最大， 證明這些期刊影響力最大， 擁有最高被引率。節(jié)點與節(jié)點之間連線錯綜復雜、緊密纏繞， 表明高共被引期刊之間存在復雜又緊密的聯(lián)系， 研究者往往會同時引用這些期刊收錄的文獻。

根據表2可知， 高共被引期刊包括《科學教學研究雜志》、《科學教育》、《國際科學教育雜志》、《科學》、《科學教育與技術雜志》、《技術教育雜志》、《教育與心理學雜志》、《國際STEM教育雜志》、《美國教育研究雜志》與《學校科學與數學》等， 這些期刊均是涵蓋STEM教育研究領域內容的重要期刊， 初入STEM教育研究領域的研究者可通過研讀刊物內容， 熟悉領域內的知識基礎、研究熱點與研究前沿， 為確定研究選題提供方向。

三、國際STEM教育研究熱點

關鍵詞承載著文獻的核心信息， 對出現(xiàn)頻次較高的關鍵詞進行分析能夠反映領域內的研究熱點。排名前30位的高頻關鍵詞如表3所示。

（一） 教師STEM教學信念與實踐研究

高頻關鍵詞教師 （teacher） 、專業(yè)發(fā)展 （professional development） 、基于問題的學習 （problembased learning） 、課程 （curriculum） 、信念 （belief） 、課堂 （classroom） 、探究式 （inquiry） 、教學 （instruction） 等反映了當前STEM領域的研究熱點之一是教師的STEM教學信念與實踐問題。依據納入分析的文獻可知， 當前教師對STEM教育的看法褒貶不一， 而且大部分教師不具備較好的STEM教學勝任力。一般而言， 對STEM持積極態(tài)度的教師往往愿意主動尋求STEM教學提升服務。例如， 瑪格特 （Margot） 對20002016年發(fā)表的主題均為preK12教師對STEM教育看法的實證研究進行綜述發(fā)現(xiàn)， 教師認為STEM教育很有價值， 并且希望通過同行合作、高質量的培訓課程、地區(qū)支持、先前經驗和有效的專業(yè)發(fā)展來改善他們的STEM教學實施狀況。Margot K C， Kettler， T.，“Teachers’ perception of STEM integration and education： a systematic literature review”，" International Journal of STEM Education， Vol.6，2019，pp.116.布雷納 （Breiner） 等以兩個開放式問題： （1） 什么是STEM？和 （2） STEM是如何影響和/或影響你的生活的？調查了STEM教師對STEM的態(tài)度和觀念。結果表明STEM教師對STEM教育持中立或積極的態(tài)度， 而非STEM教師經常對STEM教育持有消極的感覺。Breiner J M， Harkness S S， Johnson C C， Koehler C M.，“What is STEM？ A discussion about conceptions of STEM in education and partnerships”， School Science and Mathematics，Vol.112，2012，pp.311.戴維德 （David） 等人的研究也表明教師對整合式STEM教育方法充滿興趣， 但他們并沒有做好充分的準備勝任STEM教學， 作者指出要想優(yōu)化STEM教學實施還需要對職前和在職STEM教師做大量培訓工作。Shernoff D J， Sinha S， Bressler D M， Ginsburg L.，“Assessing teacher education and professional development needs for the implementation of integrated approaches to STEM education”， International Journal of STEM Education，Vol，4，2017，pp.116.

（二） 學生STEM專業(yè)與職業(yè)意向的影響因素研究

從青少年 （adolescent） 、能力 （ability） 、參與 （engagement） 、自我效能感 （self efficacy） 、大學生 （college student） 、經歷 （experience） 、態(tài)度 （attitude） 等高頻關鍵詞的顯現(xiàn)得出， 學生選擇STEM專業(yè)乃至從事STEM職業(yè)的影響研究是近年來STEM教育領域的研究熱點。STEM教育興起的現(xiàn)實基礎在于美國社會經濟發(fā)展對STEM人才訴求與當前教育并未培養(yǎng)出足夠的STEM人才之間的矛盾， 因此， 增強學生STEM學科認同感、促使更多的學生選擇STEM專業(yè)， 成為STEM教育領域的基礎性話題。

王 （Wang） 探索了高中畢業(yè)生選擇攻讀STEM專業(yè)的影響因素， 結果發(fā)現(xiàn)STEM專業(yè)選擇意向、高中數學成績和最初的教育經歷 （學術互動和經濟支援） 發(fā)揮直接作用， 而STEM專業(yè)的選擇意向直接受到學生12年級數學成績、數學和科學課程以及數學自我效能信念的影響。Wang， X.，“Why students choose STEM majors： Motivation， high school learning， and postsecondary context of support”， American Educational Research Journal，Vol.50，No.5，2013，pp.10811121.然而， 也有研究證明學業(yè)成績有時對STEM專業(yè)選擇未必起到正向作用， Adam的研究論證了美國學生獲得STEM學位與教育經歷之間的相關性， 結果發(fā)現(xiàn)大多數選擇STEM專業(yè)的高中生是出于對科學和數學的興趣而非招生政策和學業(yè)成就。Maltese A V，" Tai R H Pipeline persistence，“Examining the association of educational experiences with earned degrees in STEM among US students”，" Science education，Vol.92，No.5，2011，pp.877907.研究結果表明， 學生在本科階段參與科學研究課題對其選擇STEM專業(yè)繼續(xù)深造以及“成為科學家”的身份認同都具有顯著影響。在本科期間增加學生參與科學研究的機會， 可被視為提高學生學業(yè)成就、引導更多學生選擇STEM專業(yè)與職業(yè)的有效干預策略HUNTER A B， LAURSEN S L， SEYMOUR E.，“Becoming a scientist：the role of undergraduate research in students’ cognitive， personal， and professional development”， Science education，Vol.91，No.1，2007，pp.3674.。此外， 伊根 （Kevin Eagan） 對4125名2004級大學新生進行為期4年的追蹤研究， 也證明了本科生參與科學研究項目能夠提升其繼續(xù)就讀STEM專業(yè)研究生課程的可能性KEVIN EAGAN Jr M， HURTDAO S， CHANG M J， et al.，“Making a difference in science education：the impact of undergraduate research programs”， American educational research journal，Vol.50，No.4，2013，pp.683713.。

（三） 運用量化方法監(jiān)測STEM學生學業(yè)表現(xiàn)

元分析 （Meta analysis） 、表現(xiàn) （performance） 、成就 （achievement） 、學生 （student） 等關鍵詞的高頻出現(xiàn)凸顯了研究者對學生STEM學業(yè)表現(xiàn)的關注， 且在研究過程中呈現(xiàn)將量化研究方法作為主要手段開展研究的特點。

調節(jié)效應檢驗是量化研究方法中的一種常見方法， 它的定義是自變量X對因變量Y的作用受到調節(jié)變量Z的影響， 它能夠用于研究自變量影響結果變量背后的機制問題， 即澄清某一變量是否影響了自變量與因變量之間的關系， 這一過程是為了論證該變量的異質性是否顯著， 常見諸于結構方程模型、元分析等實證分析中。例如， FreemanFreeman， S.， Eddy， S. L.， McDonough， M.， Smith， M. K.， Okoroafor， N.， Jordt， H.， Wenderoth， M.p.，“Active learning increases student performance in science， engineering， and mathematics”，" Proceedings of the national academy of sciences，Vol.111，No.23，2014，pp.84108415.等人為了檢驗大學STEM課程采用講授法與主動學習法的學習效果差異， 對225項研究進行元分析， 發(fā)現(xiàn)主動學習更能促進學生在科學、工程和數學課程中取得優(yōu)異表現(xiàn)。

此外， Lorelle運用廣義多層線性模型， 一種能夠精準識別預測變量的實證研究方法探究學生大學前特征 （高中學業(yè)成績） 、大學經歷以及機構設置對有色STEM專業(yè)本科生女性活躍在STEM領域的持久性。Lorelle E.，“Pipelines and Pathways： Women of Color in Undergraduate STEM Majors and the College Experiences That Contribute to Persistence”， Harvard educational review，Vol.81，No.2，2011，pp.209241.Fan等檢驗了整合STEM方法在臺灣高中技術教育的工程設計實踐中的應用的有效性。采用準實驗研究的方法， 對比分析參與STEM工程模塊的學生與學習技術教育模塊的學生的表現(xiàn)， 發(fā)現(xiàn)學習STEM工程模塊的參與者在概念知識、高階思維和工程設計項目等活動中的表現(xiàn)優(yōu)于學習技術教育模塊的參與者。Fan， S. C.， Yu， K. C.，“How an integrative STEM curriculum can benefit students in engineering design practices”， International Journal of Technology and Design Education，Vol.27，No.1，2017，pp.107129.

（四） 以性別為切入點關注STEM教育公平研究

從性別 （Gender） 、女性 （women） 、性別差異 （gender difference） 等高頻關鍵詞可以看出， 教育公平研究是當前STEM教育領域的一大研究熱點。結合相關文獻分析， 目前STEM教育公平研究在研究對象上對女性有較多關注， 在研究內容上聚焦于女性群體代表性低的形成原因以及改善措施兩方面。

Amanda認為當代女性在STEM領域中代表性仍不足。McFadden A， Williams K E.，“Teachers as evaluators： Results from a systematic literature review”， Studies in Educational Evaluation，Vol.64，2020，p.100830.原因之一是女性在求職時更傾向追求具有公共目標 （即親密關系、隸屬關系、利他主義等） 屬性的職業(yè)， 而對公共目標的信念反向預測了對STEM職業(yè)的興趣。但是， STEM領域的工作大多是助人性質的， 卻被認為與公共目標對立或無關。為了培養(yǎng)女性參與STEM職業(yè)的動機， 作者認為第一步便是增強對這種信念及其后果的認識， 其次是將科學或工程職業(yè)描繪成更利他的職業(yè)。事實上， 婦女涌入最多的科學相關領域也確是那些參與幫助他人的領域， 如心理科學和生物醫(yī)學科學， 而且心理科學可以解釋人們選擇或放棄STEM職業(yè)道路的原因。比如， 如果女性參與STEM職業(yè)的一個阻礙是STEM和公共目標之間的失調， 那么借助心理科學可以解決這種失調。Diekman， A. B.， Brown， E. R.， Johnston， A. M.，" Clark， E. K.，“Seeking congruity between goals and roles： A new look at why women opt out of science， technology， engineering， and mathematics careers”，" Psychological science，Vol.21，No.8，2010，pp.10511057.此外， 康奈爾大學塞西教授 （Stephen Ceci） 指出如今真正影響女性STEM領域參與度的最大障礙在于女性本身對于數學密集型專業(yè)的低傾向性與低自我效能， 而這種低傾向性最終可能源自基礎教育階段的科學課程設置更適合于男性。Cec， J.， Ginther， K.， Kahn. S， et al.，“Women in academic science：a changing landscape”， Psychological science in the public interest，Vol.15，No.13，2014，pp.75141.在改善措施方面， 斯托特 （Jane Stout） 通過對比研究發(fā)現(xiàn)， 女性與同性專家 （專業(yè)人士、教授等） 的接觸能夠有效增強女性在STEM領域中的自我身份認同與STEM職業(yè)追求， 因此增加女性學生與同性專家的合作機會是促進女性STEM認同的有效干預措施。Stout， G.， Dasgupta， N.， Hunsinger， M.， et al.，“STEMing the tide：using ingroup experts to inoculate women’s self concept in science， technology， engineering， and mathematics （STEM） ”， Journal of personality and social psychology，Vol.10，No.2，2011，pp.255270.

四、國際STEM教育研究趨勢

共被引文獻是厘清某一研究領域的研究趨勢的主要文獻計量方法。首先， 通過文獻共被引分析， 得到高共被引文獻以及施引文獻， 這些文獻通常具有里程碑式的意義， 其反映了該領域的研究前沿， 有助于了解領域發(fā)展趨勢。

（一） STEM教師專業(yè)發(fā)展研究

聚類標簽“效能型教師”、“教學改革”、“STEM整合”、“自主學習”的出現(xiàn)表明提升教師的STEM專業(yè)素養(yǎng)， 推進整合性STEM教育教學方式變革已然成為STEM教育發(fā)展的不可逆趨勢。研究指出， 真正意義上的效能型教師應具備如下幾點特征：對學生抱以積極的心理期待；注重安全、有序的常規(guī)管理；培養(yǎng)良好的行為習慣；營造健康的課堂氛圍；實施有效的教學策略；富有飽滿的教學熱情。鐘莉：《美國學校效能型教師的基本特征》， 《教育發(fā)展研究》2005年第20期。而代入STEM教育中， “效能型教師”應表現(xiàn)為對學生的STEM學習有信心， 善于把控STEM教學課堂， 能夠讓學生在輕松自主的學習環(huán)境中主動進行探究學習。那么， 如何培育“效能型STEM教師”？研究者探索出“外礫”和“內塑”兩種發(fā)展路向。李建珍、宗曉：《教育碩士 （現(xiàn)代教育技術） 專業(yè)學位研究生“創(chuàng)客教育”課程設計研究》， 《電化教育研究》2019年第40期。

“外礫”路向是指教師專業(yè)發(fā)展的主要動力來源于外部社會組織的推動和項目的培養(yǎng)。STEM教育研究者根據教師專業(yè)發(fā)展 （Teacher Professional Development， TPD） 理論制定針對整合STEM教育的教師專業(yè)發(fā)展原則， 能夠解決教師在STEM整合教育過程中遇到的潛在挑戰(zhàn)， 為教師提供新的教學實踐和內容從而改善STEM整合課程實踐Lo C K.，“Design Principles for Effective Teacher Professional Development in Integrated STEM Education： A Systematic Review”， Educational Technology amp; Society，Vol.24，2021，p.24.Estapa， A. T.， Tank K. M.，“Supporting integrated STEM in the elementary classroom： a professional development approach centered on an engineering design challenge”， International Journal of Stem Education，Vol.4，No.1，2017，p.6.。學者通過追蹤研究考查教師專業(yè)發(fā)展項目的長期效應， 結果表明專業(yè)發(fā)展項目提升了教師對STEAM的理解， 從而為實施有效教學奠定了基礎。Herro， D.， Quigley， C.，“Exploring teachers’ perceptions of STEAM teaching through professional development： implicationsfor teacher educators”， Professional Development in Education，Vol.43，No.3，2017，pp.416438.教師實施有效教學離不開多方群體的共同支持， 澳大利亞為提升教師的STEM教學采取了三方面措施：一是提高教師的聲望和前期準備；二是轉變小學STEM教育；三是積極合作， 促進變革?！皟人堋甭废蚴侵附處煂I(yè)發(fā)展的主要動力來源于內部個體自身的需要和生命的提升。李建珍、宗曉：《教育碩士 （現(xiàn)代教育技術） 專業(yè)學位研究生“創(chuàng)客教育”課程設計研究》， 《電化教育研究》2019年第40期。教師通過主動學習， 將STEM教育出版物中的知識與實際教學建立連接， 從而逐步提升個人STEM教學專業(yè)能力。Mulnix， A. B.，“STEM Faculty as Learners in Pedagogical Reform and the Role of Research Articles as Professional Development Opportunities”， Cbe Life Sciences Education，Vol.15，No.4，2016，p.8.Chu H E， Martin S N，" Park J.，“A Theoretical Framework for Developing an Intercultural STEAM Program for Australian and Korean Students to Enhance Science Teaching and Learning”， International Journal of Science and Mathematics Education，Vol.7，2019，pp.12511266.

（二） 學生STEM素養(yǎng)評價研究

“提高空間思維”、“批判性思維”、“K12 STEM素養(yǎng)”、“提高科學成就”、“STEM預期價值評估”聚類標簽背后指向的是STEM素養(yǎng)評價問題。根據研究者的界定， STEM素養(yǎng)是指STEM素養(yǎng)指個人的知識、態(tài)度和能夠識別生活情境中的問題和困境， 解釋自然和虛擬的世界， 并且得出與STEM相關問題的基于證據的結論， 包含學科知識、STEM態(tài)度、問題解決能力等要素。

已有大量研究表明STEM教育對學生學業(yè)成就具有正向影響。雅基 （Yaki） 探究了整合式STEM教育法對11年級不同能力水平學生科學成績的影響， 發(fā)現(xiàn)教學效果顯著優(yōu)于傳統(tǒng)教學法， 且能力水平最低的學生獲益最大。另有研究表明自主學習 （主動學習） 是STEM教學中必不可少的一種方式， 它比傳統(tǒng)的講授式學習更能促進學生的學習， 特別是大學生的學習。Freeman S，" Eddy S L，" McDonough， M.，" Smith， M. K.，" Okoroafor， N.，" Jordt， H.，" Wenderoth， M.p.，“Active learning increases student performance in science， engineering， and mathematics”， Proceedings of the national academy of sciences，Vol.111，No.23，2014，pp.84108415.Yee S， Rogers K.，“Active learning and STEM education： Who is active？ Who is learning？”， School Science and Mathematics，Vol.122，No.2，2022，pp.7173.

“STEM預期價值評估”標簽內的相關研究證明STEM價值認同對學生STEM職業(yè)動機具有顯著作用。Hulleman等人實施的效用價值干預實驗證實了價值干預對提高數學或心理學表現(xiàn)不良或低表現(xiàn)期望的個體的學習動機和學習興趣卓有成效。Hulleman C S，" Godes O，" Hendricks B L，et al.，“Enhancing Interest and Performance With a Utility Value Intervention”， Journal of Educational Psychology，Vol.102，No.4，2010，pp.880895.Conradty通過監(jiān)測學生在STEM學科 （以物理、數學和生物學科為例） 的職業(yè)動機水平、自我效能感和創(chuàng)造力的表現(xiàn)， 分析三者之間的關系， 結果表明， 學生的創(chuàng)造力通過自我效能感促進學生的STEM職業(yè)動機。Conradty C，" Bogner F X.，“How Creativity in STEAM Modules Intervenes with SelfEfficacy and Motivation”， Education Sciences，Vol.10，No.70，2020，p.15.Ball以期望價值理論為指導框架， 考察了學生的學術期望和任務價值對STEM態(tài)度的影響。結果表明二者都能預測學生的STEM態(tài)度， 但它們對STEM不同維度的態(tài)度的影響不同。Ball C， KuoTing Huang.，“Pressurizing the STEM Pipeline： an ExpectancyValue Theory Analysis of Youths’ STEM Attitudes”， Journal of Science Education amp; Technology，Vol.26，No.4，2017，pp.372382.

（三） 少數群體STEM教育參與研究

聚類標簽“性別差異”反映的是STEM教育領域的群體參與公平問題， 這類問題既是研究熱點又是未來趨勢， 因其牽扯的社會和文化因素十分復雜而成為STEM教育研究領域長期存在的重難點話題。

性別、種族刻板印象、家庭社會經濟地位深刻影響了不同群體的STEM學習參與。研究比較了男女高中生選擇STEM專業(yè)的差異發(fā)現(xiàn)， 女生更不愿意選擇STEM專業(yè)。而且， 有移民背景的學生通常會在第一學年退學， 但如果他們不退學， 其學習成績與荷蘭本土學生是一樣的。此外， 從長遠來看， 女生在STEM高等教育中實際上可以與男生一樣甚至比男生更早順利畢業(yè)。Vooren M，" Haelermans C，" Groot W，" van den Brink H M.，“Comparing success of female students to their male counterparts in the STEM fields： an empirical analysis from enrollment until graduation using longitudinal register data”， International Journal of STEM Education，Vol.9，No.1，2022，pp.117.出現(xiàn)這些現(xiàn)象的原因有負面刻板印象的增強與女生得到的家庭支持減弱、女性在STEAM領域所涉及學科上的自我效能感較低以及女性的自我認知和人生定位等。Ebony研究了3名在科學、技術、工程和數學（STEM）方面表現(xiàn)優(yōu)異的黑人本科生和研究生女性的學習經歷， 揭示了結構性的種族主義， 性別歧視， 種族性別偏見在女性的STEM環(huán)境中很突出。Mcgee E O， Bentley， L.，“The Troubled Success of Black Women in STEM”， Cognition and instruction，Vol.35，No.4，2017，pp.265289.

與此同時， 中國學生家庭社會經濟地位、種族和性別的差異也導致了STEM教育參與的不同。通常而言， 低家庭社會經濟地位、少數族裔和女性的STEM教育參與與成就更低， 少數族裔群體也更易對STEM職業(yè)持消極態(tài)度， 且在STEM行業(yè)的代表性不足Xie Y， Fang M， Shauman K.，“STEM Education”， Annual Review of Sociology，Vol.41，No.1，2015，p.331.。但也有研究發(fā)現(xiàn)， 美國學生的表現(xiàn)落后于一些經濟資源較少國家的學生， 個中緣由仍需進一步探索。

2015年9月， 聯(lián)合國大會通過了《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》， 呼吁重新解決環(huán)境、社會和經濟問題。該議程總共包括17個可持續(xù)發(fā)展目標， 其中4項與教育相關， 5項有關性別平等。聯(lián)合國教科文組織指出， 實現(xiàn)2030年議程需要采取措施消除在接受教育的機會和成就方面的差距， 提高教育質量。目前， 國際社會STEM教育領域的性別不平等狀況同樣嚴峻， 研究者也試圖在澄清原因的基礎上采取有效措施加以干預。

（四） 技術賦能STEM教育實踐

“技術教育”和“教學改革”聚類中的文獻表明技術和STEM教學深度融合對于STEM教育實踐高質量開展至關重要。

STEM教育中的遠程訪問技術既可以作為傳遞科學教育 （知識） 的工具， 也可以是所需教授的技術知識本身， 亦即技術教育。作者針對這一觀點分別提出了兩個問題：技術教育學習獲得問題和教育的技術獲得問題。研究結果證明了遠程訪問技術是技術教育的強有力形式之一， 但未來研究仍需繼續(xù)加強技術作為傳遞課程內容的工具的探索， 比如， 通過實現(xiàn)“一對一”的課堂參與支持多形式教學開展。Wolf V， Hsiao V， Rodriguez B， Min A， Mayorga J，" Ashcroft J.，“Utilization of Remote Access Electron Microscopes to Enhance Technology Education and Foster STEM Interest in Preteen Students”， Research in Science Education，2020，pp.118.又如， 增強現(xiàn)實 （Augmented Reality， AR） 將作為 K12和高等教育發(fā)展中長期所采用的關鍵技術， 也越來越頻繁地出現(xiàn)在了STEM教育實踐中。增強現(xiàn)實是指以計算機圖形、可視化等技術為核心， 將虛擬的信息與真實環(huán)境相融合， 從而達到超越現(xiàn)實的感官體驗的數字化技術錢靜、朱清懿、李楠等：《具身認知視角下STEM學科增強現(xiàn)實教學案例述評》， 《數字教育》2020年第6期。。

總體而言， STEM 課堂常見的技術資源分為動態(tài)展示技術 （虛擬仿真系統(tǒng)、數據可視化模型等） 、課堂交互技術 （Kahoot、雨課堂、UMU平臺等） 、工程設計技術 （圖形化編程、開源硬件、激光切割、3D打印等） 、協(xié)作共享技術 （協(xié)作思維導圖、項目式數字協(xié)同平臺） 、學習分析技術 （學習管理系統(tǒng)、傳感器與測量設備等） 、人工智能技術 （個性化資源推送、ChatGPT類技術等） 六種。詹澤慧、呂思源：《基于課堂觀察的STEM教學評價：協(xié)議、要素與方法》， 《開放教育研究》2023年第29期。這些新技術的出現(xiàn)和使用極大地便利了STEM教育實踐， 推動STEM教育發(fā)展達到新的高度。

五、結語與啟示

本文運用文獻計量學方法、借助Citespace軟件對20022022年國際STEM教育研究的相關文獻進行處理與分析， 在此基礎上對STEM教育研究中的熱點主題及前沿趨勢進行了探索， 以期能為我國深化STEM教育研究以及推進STEM教育落地提供借鑒。整體而言， STEM教育研究仍處于加速發(fā)展時期， 當前研究熱點涉及教師STEM教學信念與實踐研究、學生STEM專業(yè)與職業(yè)意向的影響因素研究、運用量化方法監(jiān)測STEM學生學業(yè)表現(xiàn)研究、以性別為切入點關注STEM教育公平研究四個主題。STEM教育研究未來發(fā)展前沿表現(xiàn)STEM教師專業(yè)發(fā)展研究、學生STEM素養(yǎng)評價研究、少數群體STEM教育參與研究與技術賦能STEM教育實踐。剖析國際STEM教育研究的熱點與前沿對于我國STEM教育研究與實際帶來諸多有益啟示：

（一） 提升跨學科整合視域下學生的綜合素質

由于STEM教育強調的是科學、技術、工程和數學的交叉融合， 所以跨學科整合在STEM教育中扮演著重要的角色。研究結果顯示， 國際STEM教育強調跨學科整合， 通過整合不同的知識和技能， 使學生能夠分析問題、解決實際問題。當前， 在跨學科整合的過程中存在著三種主要向度， 分別是學科知識整合取向， 旨在關注知識的深度和廣度；生活經驗整合取向， 旨在關注學生的生活經驗；學習者中心整合取向， 旨在關注學生的自主學習能力。無論何種整合取向， 均應注重學生在STEM教育實踐過程中綜合素質的提升。一是建議教師將驅動問題根植于真實的境脈中， 讓學生綜合運用多個學科的知識、技能和方法來完成任務， 培養(yǎng)學生的實踐能力；二是在跨學科整合視域下， 教師應創(chuàng)新采用以探究、設計和創(chuàng)造為主要的活動形式， 讓學生在團隊協(xié)作的氛圍下解決真實問題， 培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和團隊協(xié)作能力， 提升跨學科整合的STEM教育有效性。

（二） 關注智能技術助推STEM教師隊伍建設

國際STEM教育研究關注教師隊伍的培養(yǎng)與發(fā)展， 將教師這一群體視為STEM教育的承擔者和實施者。在我國， 為了貫徹落實全面深化新時代教師隊伍建設改革的相關政策， 正在深入推進人工智能等新技術與教師隊伍建設的融合。一方面， 為響應教育數字化轉型的迫切需求， STEM教師可借助項目式學習、研學活動、教育培訓等方式提升自身的設計思維、人機協(xié)同、創(chuàng)新創(chuàng)造等高階能力。另一方面， 打造面向STEM教師的數字素養(yǎng)提升的結構化課程。建議有關培訓機構對STEM教師開展分層分類培訓， 通過設立項目秘書處， 組織領域專家研討課程計劃， 建設教師數字能力培養(yǎng)的結構化課程。

（三） 多途徑推動女性積極參與STEM教育

推動女性參與STEM教育是當前全球STEM教育領域面臨的重要挑戰(zhàn)之一。聯(lián)合國教科文組織曾指出， 僅有28%的工程專業(yè)畢業(yè)生和40%的計算機科學及信息學專業(yè)畢業(yè)生是女性， 這一性別差距令人擔憂?？紤]到STEM相關的職業(yè)常被視作就業(yè)市場的未來， 因此， 提高女性在STEM領域的參與度顯得尤為重要。建議：一是建立女性STEM導師制度。通過建立女性STEM導師制度， 讓成功的女性科學家、工程師等成為年輕女性的榜樣和指導者， 幫助她們建立自信， 激發(fā)她們對STEM的熱情；二是提供女性職業(yè)發(fā)展支持。相關就業(yè)保障部門應為女性提供職業(yè)發(fā)展支持， 如實習機會、就業(yè)生涯指導等， 幫助她們在STEM領域合適的就業(yè)機會。三是改變社會傳統(tǒng)觀念。相關宣傳部門應通過教育和宣傳等手段引導輿論， 改變社會大眾對女性難以勝任科學或工程職業(yè)的刻板印象， 提高社會對女性參與STEM的接受度和支持度。

Abstract：In the wave of global educational change， STEM education has emerged to meet the demand for highquality talents. This paper takes the STEM education research literature from 2002 to 2022 included in the Web of Science database as the research object， and with the help of CiteSpace software， a bibliometric tool， conducts an indepth analysis of the overall situation， research hotspots and frontiers in the global STEM education research field， with a view to deepening the understanding of STEM education research. The results show that STEM education research is still in a period of vigorous development， and the current research hotspots involve the research on teachers’ STEM teaching beliefs and practices， the research on the influencing factors of students’ STEM majors and career intentions， the research on the use of quantitative methods to monitor the academic performance of STEM students， and the research on the equity of STEM education by focusing on the gender as an entry point. The future development of STEM education research frontiers are shown STEM teacher professional development research， student STEM literacy assessment research， minority STEM education participation research and technologyenabled STEM education practice.

Key words： STEM education; bibliometrics; Citespace; STEM literacy

［責任編輯治平］