摘要：在全球教育變革的浪潮中， 為了滿足高質(zhì)量人才的需求， STEM教育應(yīng)運(yùn)而生?；赪eb of Science數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的2002～2022年STEM教育研究文獻(xiàn)， 借助文獻(xiàn)計(jì)量工具CiteSpace軟件對(duì)全球STEM教育研究領(lǐng)域的總體態(tài)勢(shì)、研究熱點(diǎn)與前沿進(jìn)行深入分析， 研究結(jié)果表明：STEM教育研究仍處于蓬勃發(fā)展時(shí)期， 當(dāng)前研究熱點(diǎn)涉及教師STEM教學(xué)信念與實(shí)踐研究、學(xué)生STEM專業(yè)與職業(yè)意向的影響因素研究、運(yùn)用量化方法監(jiān)測(cè)STEM學(xué)生學(xué)業(yè)表現(xiàn)研究、以性別為切入點(diǎn)關(guān)注STEM教育公平研究四個(gè)主題。STEM教育研究未來(lái)發(fā)展前沿表現(xiàn)為STEM教師專業(yè)發(fā)展研究、學(xué)生STEM素養(yǎng)評(píng)價(jià)研究、少數(shù)群體STEM教育參與研究與技術(shù)賦能STEM教育實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：STEM教育；文獻(xiàn)計(jì)量；Citespace；STEM素養(yǎng)

中圖分類號(hào)： G511文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 16721217 （2025） 01009113

收稿日期： 20241126

作者簡(jiǎn)介：李珍 （1995）， 女， 山西晉中人， 天津市育科學(xué)研究院課程教學(xué)研究中心助理研究員， 教育學(xué)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(shì)與核心議題。STEM由科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering） 和數(shù)學(xué)（Mathematics）組成， 是一種包容性更強(qiáng)的跨學(xué)科綜合教育。20余年來(lái)， 伴隨著STEM在全球范圍內(nèi)的發(fā)展壯大， 無(wú)論是在理論與政策層面， 還是在實(shí)踐與技術(shù)層面， STEM教育皆取得了豐碩成果， 成為培養(yǎng)21世紀(jì)創(chuàng)新應(yīng)用型人才的有效模式。當(dāng)前關(guān)于STEM教育研究的資料非常豐富， 涵蓋了教育理論與實(shí)踐研究的諸多方面。雖然也有部分關(guān)于STEM教育研究的綜述文獻(xiàn)， 但從這些研究中未能清晰地看到國(guó)際STEM教育的研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)。為此， 本研究試圖利用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法和可視化軟件工具對(duì)全球STEM教育研究的期刊文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行知識(shí)圖譜分析， 從整體把握STEM教育的研究熱點(diǎn)與前沿， 以期獲得更為清晰的STEM教育發(fā)展路徑和趨勢(shì)。

一、研究設(shè)計(jì)

（一） 數(shù)據(jù)來(lái)源

在Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)檢索主題為“STEM education”O(jiān)R “STEAM education”O(jiān)R “integrated STEM education” OR “STEM integration”、時(shí)間段為2002年1月2022年5月的英文文獻(xiàn)， 獲得3583篇研究文獻(xiàn)， 其中， 不含會(huì)議摘要、新聞、書評(píng)等非學(xué)術(shù)性研究文本。經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗和降重后， 最終收集到1939篇有效文獻(xiàn)。

（二） 研究方法

本研究運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量分析方法對(duì)STEM教育研究的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行整理與分析。研究使用的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析工具為CiteSpace5.8.R3軟件。該軟件能夠通過對(duì)特定領(lǐng)域文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量并繪制可視化圖譜， 實(shí)現(xiàn)對(duì)該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)的探測(cè)與研究進(jìn)展的分析。陳悅、陳超美、劉則淵等：《CiteSpace知識(shí)圖譜的方法論功能》，《科學(xué)學(xué)研究》2015年第33期。首先， 通過對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行描述統(tǒng)計(jì)分析， 包括發(fā)文量分析、合作網(wǎng)絡(luò)分析和期刊共被引分析， 反映國(guó)際STEM教育研究的整體概貌和發(fā)展脈絡(luò)。其次， 通過關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析了解國(guó)際STEM教育的主要內(nèi)容和研究熱點(diǎn)。再次， 通過文獻(xiàn)共被引分析揭示國(guó)際STEM教育的研究前沿。

二、國(guó)際STEM教育研究概況

（一） 發(fā)文量分析

文獻(xiàn)數(shù)量的發(fā)展趨勢(shì)顯示了在一定時(shí)間范圍內(nèi)學(xué)術(shù)界對(duì)研究課題關(guān)注的變化趨勢(shì)。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(guó)際STEM教育的研究成果， 本研究統(tǒng)計(jì)了2002年至2022年發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)量。如圖1所示， 近十年來(lái)， 國(guó)際STEM教育研究成果總體呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)， 具體可分為3個(gè)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(xué)術(shù)界對(duì)其關(guān)注度普遍較低， 導(dǎo)致研究成果數(shù)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(dá)到2012年的4倍之多， 但每年發(fā)文量總數(shù)仍然不足。但2017年以后的每年文獻(xiàn)數(shù)量均呈大幅穩(wěn)定增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)， 到2021年已高達(dá)500余篇。因2022年只統(tǒng)計(jì)到5月23日， 故文章數(shù)量較少。由此可見， 這種逐年遞增的趨勢(shì)意味著STEM教育正在吸引越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注， 逐漸成為教育研究的熱點(diǎn)與重點(diǎn)。

（二） 合作網(wǎng)絡(luò)分析

合作網(wǎng)絡(luò)分析能夠及時(shí)了解領(lǐng)域核心帶頭人的研究主題， 進(jìn)而促進(jìn)后來(lái)研究人員對(duì)本領(lǐng)域研究成果的整體理解與把握， 為進(jìn)一步研究提供借鑒。它主要涉及微觀作者合作網(wǎng)絡(luò)、中觀機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)與宏觀國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)三個(gè)層面。

首先， 圖2顯示了開展STEM教育研究的重要學(xué)者之間的學(xué)術(shù)合作關(guān)系， 說明不同學(xué)者之間學(xué)術(shù)聯(lián)系較強(qiáng)， 并在此過程中形成了多個(gè)小型STEM教育研究團(tuán)隊(duì)。其中， 影響力最大的團(tuán)體是來(lái)自美國(guó)明尼蘇達(dá)雙城大學(xué)的Gillian Roehrig團(tuán)隊(duì)， 其年度發(fā)文量為17篇。影響較大的還有來(lái)自密歇根州立大學(xué)的Charles R Henderson團(tuán)隊(duì)、來(lái)自香港中文大學(xué)的Morris Jong團(tuán)隊(duì)、來(lái)自臺(tái)灣師范大學(xué)的Chunyen Chang團(tuán)隊(duì)等。

其次， 從機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜來(lái)看， 圖3所示的機(jī)構(gòu)發(fā)文量均在十篇以上， 是STEM教育領(lǐng)域具有代表性的研究機(jī)構(gòu)。由圖譜可知各機(jī)構(gòu)之間的連線錯(cuò)綜復(fù)雜， 形成了較為清晰的合作叢， 不存在一個(gè)完全獨(dú)立的合作網(wǎng)絡(luò)。這說明研究機(jī)構(gòu)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(lǐng)域、跨國(guó)的合作研究。此外， 從圖中可以看出研究機(jī)構(gòu)的類型較為單一， 研究成果主要集中在高等學(xué)校和科研機(jī)構(gòu)， 缺乏中小學(xué)等STEM教育實(shí)踐的前沿陣地。究其原因，主要是前者集聚了資金、人才、時(shí)間等大量資源。

再次， 圖4展示了STEM教育研究在國(guó)家或地區(qū)之間的合作網(wǎng)絡(luò)。從總體來(lái)看， 國(guó)家或地區(qū)的合作網(wǎng)絡(luò)形態(tài)與機(jī)構(gòu)的合作網(wǎng)絡(luò)形態(tài)基本一致， 節(jié)點(diǎn)之間互相連接、錯(cuò)綜交織。這說明各國(guó)積極迎合全球交流與合作的主流趨勢(shì)， 致力于實(shí)現(xiàn)STEM教育研究的深化發(fā)展。結(jié)合國(guó)家、機(jī)構(gòu)發(fā)文情況 （表1） 可以看出， 美國(guó)在STEM教育領(lǐng)域不僅是最早開展STEM教育研究的國(guó)家， 同時(shí)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(guó)豐富的STEM研究成果有許多可供其它國(guó)家借鑒的地方。此外， 澳大利亞、中國(guó)、土耳其、加拿大等國(guó)的節(jié)點(diǎn)也較大， 處于加速發(fā)展階段。值得注意的是， 世界三大經(jīng)濟(jì)體都處于排名前列， 由此可以推斷各個(gè)國(guó)家的STEM教育研究情況與其經(jīng)濟(jì)實(shí)力也有一定關(guān)聯(lián)。

（三） 期刊共被引分析

對(duì)期刊共被引的分析有助于厘清在該領(lǐng)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(zhì)量研究成果， 反映領(lǐng)域的研究動(dòng)向。期刊共被引網(wǎng)絡(luò) （圖5） 顯示， 《科學(xué)教學(xué)研究雜志》、《科學(xué)教育》、《國(guó)際科學(xué)教育雜志》與《科學(xué)》期刊的節(jié)點(diǎn)最大， 證明這些期刊影響力最大， 擁有最高被引率。節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間連線錯(cuò)綜復(fù)雜、緊密纏繞， 表明高共被引期刊之間存在復(fù)雜又緊密的聯(lián)系， 研究者往往會(huì)同時(shí)引用這些期刊收錄的文獻(xiàn)。

根據(jù)表2可知， 高共被引期刊包括《科學(xué)教學(xué)研究雜志》、《科學(xué)教育》、《國(guó)際科學(xué)教育雜志》、《科學(xué)》、《科學(xué)教育與技術(shù)雜志》、《技術(shù)教育雜志》、《教育與心理學(xué)雜志》、《國(guó)際STEM教育雜志》、《美國(guó)教育研究雜志》與《學(xué)?？茖W(xué)與數(shù)學(xué)》等， 這些期刊均是涵蓋STEM教育研究領(lǐng)域內(nèi)容的重要期刊， 初入STEM教育研究領(lǐng)域的研究者可通過研讀刊物內(nèi)容， 熟悉領(lǐng)域內(nèi)的知識(shí)基礎(chǔ)、研究熱點(diǎn)與研究前沿， 為確定研究選題提供方向。

三、國(guó)際STEM教育研究熱點(diǎn)

關(guān)鍵詞承載著文獻(xiàn)的核心信息， 對(duì)出現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞進(jìn)行分析能夠反映領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)。排名前30位的高頻關(guān)鍵詞如表3所示。

（一） 教師STEM教學(xué)信念與實(shí)踐研究

高頻關(guān)鍵詞教師 （teacher） 、專業(yè)發(fā)展 （professional development） 、基于問題的學(xué)習(xí) （problembased learning） 、課程 （curriculum） 、信念 （belief） 、課堂 （classroom） 、探究式 （inquiry） 、教學(xué) （instruction） 等反映了當(dāng)前STEM領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一是教師的STEM教學(xué)信念與實(shí)踐問題。依據(jù)納入分析的文獻(xiàn)可知， 當(dāng)前教師對(duì)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(xué)勝任力。一般而言， 對(duì)STEM持積極態(tài)度的教師往往愿意主動(dòng)尋求STEM教學(xué)提升服務(wù)。例如， 瑪格特 （Margot） 對(duì)20002016年發(fā)表的主題均為preK12教師對(duì)STEM教育看法的實(shí)證研究進(jìn)行綜述發(fā)現(xiàn)， 教師認(rèn)為STEM教育很有價(jià)值， 并且希望通過同行合作、高質(zhì)量的培訓(xùn)課程、地區(qū)支持、先前經(jīng)驗(yàn)和有效的專業(yè)發(fā)展來(lái)改善他們的STEM教學(xué)實(shí)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(gè)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(diào)查了STEM教師對(duì)STEM的態(tài)度和觀念。結(jié)果表明STEM教師對(duì)STEM教育持中立或積極的態(tài)度， 而非STEM教師經(jīng)常對(duì)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(duì)整合式STEM教育方法充滿興趣， 但他們并沒有做好充分的準(zhǔn)備勝任STEM教學(xué)， 作者指出要想優(yōu)化STEM教學(xué)實(shí)施還需要對(duì)職前和在職STEM教師做大量培訓(xùn)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(xué)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(xué)生 （college student） 、經(jīng)歷 （experience） 、態(tài)度 （attitude） 等高頻關(guān)鍵詞的顯現(xiàn)得出， 學(xué)生選擇STEM專業(yè)乃至從事STEM職業(yè)的影響研究是近年來(lái)STEM教育領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。STEM教育興起的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)在于美國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)STEM人才訴求與當(dāng)前教育并未培養(yǎng)出足夠的STEM人才之間的矛盾， 因此， 增強(qiáng)學(xué)生STEM學(xué)科認(rèn)同感、促使更多的學(xué)生選擇STEM專業(yè)， 成為STEM教育領(lǐng)域的基礎(chǔ)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(jié)果發(fā)現(xiàn)STEM專業(yè)選擇意向、高中數(shù)學(xué)成績(jī)和最初的教育經(jīng)歷 （學(xué)術(shù)互動(dòng)和經(jīng)濟(jì)支援） 發(fā)揮直接作用， 而STEM專業(yè)的選擇意向直接受到學(xué)生12年級(jí)數(shù)學(xué)成績(jī)、數(shù)學(xué)和科學(xué)課程以及數(shù)學(xué)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(xué)業(yè)成績(jī)有時(shí)對(duì)STEM專業(yè)選擇未必起到正向作用， Adam的研究論證了美國(guó)學(xué)生獲得STEM學(xué)位與教育經(jīng)歷之間的相關(guān)性， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)大多數(shù)選擇STEM專業(yè)的高中生是出于對(duì)科學(xué)和數(shù)學(xué)的興趣而非招生政策和學(xué)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(jié)果表明， 學(xué)生在本科階段參與科學(xué)研究課題對(duì)其選擇STEM專業(yè)繼續(xù)深造以及“成為科學(xué)家”的身份認(rèn)同都具有顯著影響。在本科期間增加學(xué)生參與科學(xué)研究的機(jī)會(huì)， 可被視為提高學(xué)生學(xué)業(yè)成就、引導(dǎo)更多學(xué)生選擇STEM專業(yè)與職業(yè)的有效干預(yù)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(duì)4125名2004級(jí)大學(xué)新生進(jìn)行為期4年的追蹤研究， 也證明了本科生參與科學(xué)研究項(xiàng)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(yùn)用量化方法監(jiān)測(cè)STEM學(xué)生學(xué)業(yè)表現(xiàn)

元分析 （Meta analysis） 、表現(xiàn) （performance） 、成就 （achievement） 、學(xué)生 （student） 等關(guān)鍵詞的高頻出現(xiàn)凸顯了研究者對(duì)學(xué)生STEM學(xué)業(yè)表現(xiàn)的關(guān)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(diǎn)。

調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)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(duì)因變量Y的作用受到調(diào)節(jié)變量Z的影響， 它能夠用于研究自變量影響結(jié)果變量背后的機(jī)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(guān)系， 這一過程是為了論證該變量的異質(zhì)性是否顯著， 常見諸于結(jié)構(gòu)方程模型、元分析等實(shí)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(yàn)大學(xué)STEM課程采用講授法與主動(dòng)學(xué)習(xí)法的學(xué)習(xí)效果差異， 對(duì)225項(xiàng)研究進(jìn)行元分析， 發(fā)現(xiàn)主動(dòng)學(xué)習(xí)更能促進(jìn)學(xué)生在科學(xué)、工程和數(shù)學(xué)課程中取得優(yōu)異表現(xiàn)。

此外， Lorelle運(yùn)用廣義多層線性模型， 一種能夠精準(zhǔn)識(shí)別預(yù)測(cè)變量的實(shí)證研究方法探究學(xué)生大學(xué)前特征 （高中學(xué)業(yè)成績(jī)） 、大學(xué)經(jīng)歷以及機(jī)構(gòu)設(shè)置對(duì)有色STEM專業(yè)本科生女性活躍在STEM領(lǐng)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(yàn)了整合STEM方法在臺(tái)灣高中技術(shù)教育的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中的應(yīng)用的有效性。采用準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究的方法， 對(duì)比分析參與STEM工程模塊的學(xué)生與學(xué)習(xí)技術(shù)教育模塊的學(xué)生的表現(xiàn)， 發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)STEM工程模塊的參與者在概念知識(shí)、高階思維和工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目等活動(dòng)中的表現(xiàn)優(yōu)于學(xué)習(xí)技術(shù)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(diǎn)關(guān)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(guān)鍵詞可以看出， 教育公平研究是當(dāng)前STEM教育領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn)。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)分析， 目前STEM教育公平研究在研究對(duì)象上對(duì)女性有較多關(guān)注， 在研究?jī)?nèi)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(rèn)為當(dāng)代女性在STEM領(lǐng)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(shí)更傾向追求具有公共目標(biāo) （即親密關(guān)系、隸屬關(guān)系、利他主義等） 屬性的職業(yè)， 而對(duì)公共目標(biāo)的信念反向預(yù)測(cè)了對(duì)STEM職業(yè)的興趣。但是， STEM領(lǐng)域的工作大多是助人性質(zhì)的， 卻被認(rèn)為與公共目標(biāo)對(duì)立或無(wú)關(guān)。為了培養(yǎng)女性參與STEM職業(yè)的動(dòng)機(jī)， 作者認(rèn)為第一步便是增強(qiáng)對(duì)這種信念及其后果的認(rèn)識(shí)， 其次是將科學(xué)或工程職業(yè)描繪成更利他的職業(yè)。事實(shí)上， 婦女涌入最多的科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域也確是那些參與幫助他人的領(lǐng)域， 如心理科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)科學(xué)， 而且心理科學(xué)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(gè)阻礙是STEM和公共目標(biāo)之間的失調(diào)， 那么借助心理科學(xué)可以解決這種失調(diào)。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(xué)塞西教授 （Stephen Ceci） 指出如今真正影響女性STEM領(lǐng)域參與度的最大障礙在于女性本身對(duì)于數(shù)學(xué)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(chǔ)教育階段的科學(xué)課程設(shè)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(duì)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(qiáng)女性在STEM領(lǐng)域中的自我身份認(rèn)同與STEM職業(yè)追求， 因此增加女性學(xué)生與同性專家的合作機(jī)會(huì)是促進(jìn)女性STEM認(rèn)同的有效干預(yù)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(guó)際STEM教育研究趨勢(shì)

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

（一） STEM教師專業(yè)發(fā)展研究

聚類標(biāo)簽“效能型教師”、“教學(xué)改革”、“STEM整合”、“自主學(xué)習(xí)”的出現(xiàn)表明提升教師的STEM專業(yè)素養(yǎng)， 推進(jìn)整合性STEM教育教學(xué)方式變革已然成為STEM教育發(fā)展的不可逆趨勢(shì)。研究指出， 真正意義上的效能型教師應(yīng)具備如下幾點(diǎn)特征：對(duì)學(xué)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(xí)慣；營(yíng)造健康的課堂氛圍；實(shí)施有效的教學(xué)策略；富有飽滿的教學(xué)熱情。鐘莉：《美國(guó)學(xué)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(yīng)表現(xiàn)為對(duì)學(xué)生的STEM學(xué)習(xí)有信心， 善于把控STEM教學(xué)課堂， 能夠讓學(xué)生在輕松自主的學(xué)習(xí)環(huán)境中主動(dòng)進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。那么， 如何培育“效能型STEM教師”？研究者探索出“外礫”和“內(nèi)塑”兩種發(fā)展路向。李建珍、宗曉：《教育碩士 （現(xiàn)代教育技術(shù)） 專業(yè)學(xué)位研究生“創(chuàng)客教育”課程設(shè)計(jì)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?jiǎng)恿?lái)源于外部社會(huì)組織的推動(dòng)和項(xiàng)目的培養(yǎng)。STEM教育研究者根據(jù)教師專業(yè)發(fā)展 （Teacher Professional Development， TPD） 理論制定針對(duì)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(xué)實(shí)踐和內(nèi)容從而改善STEM整合課程實(shí)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(xué)者通過追蹤研究考查教師專業(yè)發(fā)展項(xiàng)目的長(zhǎng)期效應(yīng)， 結(jié)果表明專業(yè)發(fā)展項(xiàng)目提升了教師對(duì)STEAM的理解， 從而為實(shí)施有效教學(xué)奠定了基礎(chǔ)。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(shí)施有效教學(xué)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(xué)采取了三方面措施：一是提高教師的聲望和前期準(zhǔn)備；二是轉(zhuǎn)變小學(xué)STEM教育；三是積極合作， 促進(jìn)變革?！皟?nèi)塑”路向是指教師專業(yè)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?lái)源于內(nèi)部個(gè)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(shù)） 專業(yè)學(xué)位研究生“創(chuàng)客教育”課程設(shè)計(jì)研究》， 《電化教育研究》2019年第40期。教師通過主動(dòng)學(xué)習(xí)， 將STEM教育出版物中的知識(shí)與實(shí)際教學(xué)建立連接， 從而逐步提升個(gè)人STEM教學(xué)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(xué)生STEM素養(yǎng)評(píng)價(jià)研究

“提高空間思維”、“批判性思維”、“K12 STEM素養(yǎng)”、“提高科學(xué)成就”、“STEM預(yù)期價(jià)值評(píng)估”聚類標(biāo)簽背后指向的是STEM素養(yǎng)評(píng)價(jià)問題。根據(jù)研究者的界定， STEM素養(yǎng)是指STEM素養(yǎng)指?jìng)€(gè)人的知識(shí)、態(tài)度和能夠識(shí)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(guān)問題的基于證據(jù)的結(jié)論， 包含學(xué)科知識(shí)、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(duì)學(xué)生學(xué)業(yè)成就具有正向影響。雅基 （Yaki） 探究了整合式STEM教育法對(duì)11年級(jí)不同能力水平學(xué)生科學(xué)成績(jī)的影響， 發(fā)現(xiàn)教學(xué)效果顯著優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)法， 且能力水平最低的學(xué)生獲益最大。另有研究表明自主學(xué)習(xí) （主動(dòng)學(xué)習(xí)） 是STEM教學(xué)中必不可少的一種方式， 它比傳統(tǒng)的講授式學(xué)習(xí)更能促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)， 特別是大學(xué)生的學(xué)習(xí)。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(yù)期價(jià)值評(píng)估”標(biāo)簽內(nèi)的相關(guān)研究證明STEM價(jià)值認(rèn)同對(duì)學(xué)生STEM職業(yè)動(dòng)機(jī)具有顯著作用。Hulleman等人實(shí)施的效用價(jià)值干預(yù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了價(jià)值干預(yù)對(duì)提高數(shù)學(xué)或心理學(xué)表現(xiàn)不良或低表現(xiàn)期望的個(gè)體的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)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(cè)學(xué)生在STEM學(xué)科 （以物理、數(shù)學(xué)和生物學(xué)科為例） 的職業(yè)動(dòng)機(jī)水平、自我效能感和創(chuàng)造力的表現(xiàn)， 分析三者之間的關(guān)系， 結(jié)果表明， 學(xué)生的創(chuàng)造力通過自我效能感促進(jìn)學(xué)生的STEM職業(yè)動(dòng)機(jī)。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(jià)值理論為指導(dǎo)框架， 考察了學(xué)生的學(xué)術(shù)期望和任務(wù)價(jià)值對(duì)STEM態(tài)度的影響。結(jié)果表明二者都能預(yù)測(cè)學(xué)生的STEM態(tài)度， 但它們對(duì)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(shù)群體STEM教育參與研究

聚類標(biāo)簽“性別差異”反映的是STEM教育領(lǐng)域的群體參與公平問題， 這類問題既是研究熱點(diǎn)又是未來(lái)趨勢(shì)， 因其牽扯的社會(huì)和文化因素十分復(fù)雜而成為STEM教育研究領(lǐng)域長(zhǎng)期存在的重難點(diǎn)話題。

性別、種族刻板印象、家庭社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位深刻影響了不同群體的STEM學(xué)習(xí)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(xué)生通常會(huì)在第一學(xué)年退學(xué)， 但如果他們不退學(xué)， 其學(xué)習(xí)成績(jī)與荷蘭本土學(xué)生是一樣的。此外， 從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看， 女生在STEM高等教育中實(shí)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(fù)面刻板印象的增強(qiáng)與女生得到的家庭支持減弱、女性在STEAM領(lǐng)域所涉及學(xué)科上的自我效能感較低以及女性的自我認(rèn)知和人生定位等。Ebony研究了3名在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)（STEM）方面表現(xiàn)優(yōu)異的黑人本科生和研究生女性的學(xué)習(xí)經(jīng)歷， 揭示了結(jié)構(gòu)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(shí)， 中國(guó)學(xué)生家庭社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位、種族和性別的差異也導(dǎo)致了STEM教育參與的不同。通常而言， 低家庭社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位、少數(shù)族裔和女性的STEM教育參與與成就更低， 少數(shù)族裔群體也更易對(duì)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(guó)學(xué)生的表現(xiàn)落后于一些經(jīng)濟(jì)資源較少國(guó)家的學(xué)生， 個(gè)中緣由仍需進(jìn)一步探索。

2015年9月， 聯(lián)合國(guó)大會(huì)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(huì)和經(jīng)濟(jì)問題。該議程總共包括17個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)， 其中4項(xiàng)與教育相關(guān)， 5項(xiàng)有關(guān)性別平等。聯(lián)合國(guó)教科文組織指出， 實(shí)現(xiàn)2030年議程需要采取措施消除在接受教育的機(jī)會(huì)和成就方面的差距， 提高教育質(zhì)量。目前， 國(guó)際社會(huì)STEM教育領(lǐng)域的性別不平等狀況同樣嚴(yán)峻， 研究者也試圖在澄清原因的基礎(chǔ)上采取有效措施加以干預(yù)。

（四） 技術(shù)賦能STEM教育實(shí)踐

“技術(shù)教育”和“教學(xué)改革”聚類中的文獻(xiàn)表明技術(shù)和STEM教學(xué)深度融合對(duì)于STEM教育實(shí)踐高質(zhì)量開展至關(guān)重要。

STEM教育中的遠(yuǎn)程訪問技術(shù)既可以作為傳遞科學(xué)教育 （知識(shí)） 的工具， 也可以是所需教授的技術(shù)知識(shí)本身， 亦即技術(shù)教育。作者針對(duì)這一觀點(diǎn)分別提出了兩個(gè)問題：技術(shù)教育學(xué)習(xí)獲得問題和教育的技術(shù)獲得問題。研究結(jié)果證明了遠(yuǎn)程訪問技術(shù)是技術(shù)教育的強(qiáng)有力形式之一， 但未來(lái)研究仍需繼續(xù)加強(qiáng)技術(shù)作為傳遞課程內(nèi)容的工具的探索， 比如， 通過實(shí)現(xiàn)“一對(duì)一”的課堂參與支持多形式教學(xué)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(qiáng)現(xiàn)實(shí) （Augmented Reality， AR） 將作為 K12和高等教育發(fā)展中長(zhǎng)期所采用的關(guān)鍵技術(shù)， 也越來(lái)越頻繁地出現(xiàn)在了STEM教育實(shí)踐中。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是指以計(jì)算機(jī)圖形、可視化等技術(shù)為核心， 將虛擬的信息與真實(shí)環(huán)境相融合， 從而達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)的數(shù)字化技術(shù)錢靜、朱清懿、李楠等：《具身認(rèn)知視角下STEM學(xué)科增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)案例述評(píng)》， 《數(shù)字教育》2020年第6期。。

總體而言， STEM 課堂常見的技術(shù)資源分為動(dòng)態(tài)展示技術(shù) （虛擬仿真系統(tǒng)、數(shù)據(jù)可視化模型等） 、課堂交互技術(shù) （Kahoot、雨課堂、UMU平臺(tái)等） 、工程設(shè)計(jì)技術(shù) （圖形化編程、開源硬件、激光切割、3D打印等） 、協(xié)作共享技術(shù) （協(xié)作思維導(dǎo)圖、項(xiàng)目式數(shù)字協(xié)同平臺(tái)） 、學(xué)習(xí)分析技術(shù) （學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)、傳感器與測(cè)量設(shè)備等） 、人工智能技術(shù) （個(gè)性化資源推送、ChatGPT類技術(shù)等） 六種。詹澤慧、呂思源：《基于課堂觀察的STEM教學(xué)評(píng)價(jià)：協(xié)議、要素與方法》， 《開放教育研究》2023年第29期。這些新技術(shù)的出現(xiàn)和使用極大地便利了STEM教育實(shí)踐， 推動(dòng)STEM教育發(fā)展達(dá)到新的高度。

五、結(jié)語(yǔ)與啟示

本文運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法、借助Citespace軟件對(duì)20022022年國(guó)際STEM教育研究的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行處理與分析， 在此基礎(chǔ)上對(duì)STEM教育研究中的熱點(diǎn)主題及前沿趨勢(shì)進(jìn)行了探索， 以期能為我國(guó)深化STEM教育研究以及推進(jìn)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(shí)期， 當(dāng)前研究熱點(diǎn)涉及教師STEM教學(xué)信念與實(shí)踐研究、學(xué)生STEM專業(yè)與職業(yè)意向的影響因素研究、運(yùn)用量化方法監(jiān)測(cè)STEM學(xué)生學(xué)業(yè)表現(xiàn)研究、以性別為切入點(diǎn)關(guān)注STEM教育公平研究四個(gè)主題。STEM教育研究未來(lái)發(fā)展前沿表現(xiàn)STEM教師專業(yè)發(fā)展研究、學(xué)生STEM素養(yǎng)評(píng)價(jià)研究、少數(shù)群體STEM教育參與研究與技術(shù)賦能STEM教育實(shí)踐。剖析國(guó)際STEM教育研究的熱點(diǎn)與前沿對(duì)于我國(guó)STEM教育研究與實(shí)際帶來(lái)諸多有益啟示：

（一） 提升跨學(xué)科整合視域下學(xué)生的綜合素質(zhì)

由于STEM教育強(qiáng)調(diào)的是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的交叉融合， 所以跨學(xué)科整合在STEM教育中扮演著重要的角色。研究結(jié)果顯示， 國(guó)際STEM教育強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科整合， 通過整合不同的知識(shí)和技能， 使學(xué)生能夠分析問題、解決實(shí)際問題。當(dāng)前， 在跨學(xué)科整合的過程中存在著三種主要向度， 分別是學(xué)科知識(shí)整合取向， 旨在關(guān)注知識(shí)的深度和廣度；生活經(jīng)驗(yàn)整合取向， 旨在關(guān)注學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)；學(xué)習(xí)者中心整合取向， 旨在關(guān)注學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。無(wú)論何種整合取向， 均應(yīng)注重學(xué)生在STEM教育實(shí)踐過程中綜合素質(zhì)的提升。一是建議教師將驅(qū)動(dòng)問題根植于真實(shí)的境脈中， 讓學(xué)生綜合運(yùn)用多個(gè)學(xué)科的知識(shí)、技能和方法來(lái)完成任務(wù)， 培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力；二是在跨學(xué)科整合視域下， 教師應(yīng)創(chuàng)新采用以探究、設(shè)計(jì)和創(chuàng)造為主要的活動(dòng)形式， 讓學(xué)生在團(tuán)隊(duì)協(xié)作的氛圍下解決真實(shí)問題， 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力， 提升跨學(xué)科整合的STEM教育有效性。

（二） 關(guān)注智能技術(shù)助推STEM教師隊(duì)伍建設(shè)

國(guó)際STEM教育研究關(guān)注教師隊(duì)伍的培養(yǎng)與發(fā)展， 將教師這一群體視為STEM教育的承擔(dān)者和實(shí)施者。在我國(guó)， 為了貫徹落實(shí)全面深化新時(shí)代教師隊(duì)伍建設(shè)改革的相關(guān)政策， 正在深入推進(jìn)人工智能等新技術(shù)與教師隊(duì)伍建設(shè)的融合。一方面， 為響應(yīng)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的迫切需求， STEM教師可借助項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、研學(xué)活動(dòng)、教育培訓(xùn)等方式提升自身的設(shè)計(jì)思維、人機(jī)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(shù)字素養(yǎng)提升的結(jié)構(gòu)化課程。建議有關(guān)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)對(duì)STEM教師開展分層分類培訓(xùn)， 通過設(shè)立項(xiàng)目秘書處， 組織領(lǐng)域?qū)＜已杏懻n程計(jì)劃， 建設(shè)教師數(shù)字能力培養(yǎng)的結(jié)構(gòu)化課程。

（三） 多途徑推動(dòng)女性積極參與STEM教育

推動(dòng)女性參與STEM教育是當(dāng)前全球STEM教育領(lǐng)域面臨的重要挑戰(zhàn)之一。聯(lián)合國(guó)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(jì)算機(jī)科學(xué)及信息學(xué)專業(yè)畢業(yè)生是女性， 這一性別差距令人擔(dān)憂?？紤]到STEM相關(guān)的職業(yè)常被視作就業(yè)市場(chǎng)的未來(lái)， 因此， 提高女性在STEM領(lǐng)域的參與度顯得尤為重要。建議：一是建立女性STEM導(dǎo)師制度。通過建立女性STEM導(dǎo)師制度， 讓成功的女性科學(xué)家、工程師等成為年輕女性的榜樣和指導(dǎo)者， 幫助她們建立自信， 激發(fā)她們對(duì)STEM的熱情；二是提供女性職業(yè)發(fā)展支持。相關(guān)就業(yè)保障部門應(yīng)為女性提供職業(yè)發(fā)展支持， 如實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)、就業(yè)生涯指導(dǎo)等， 幫助她們?cè)赟TEM領(lǐng)域合適的就業(yè)機(jī)會(huì)。三是改變社會(huì)傳統(tǒng)觀念。相關(guān)宣傳部門應(yīng)通過教育和宣傳等手段引導(dǎo)輿論， 改變社會(huì)大眾對(duì)女性難以勝任科學(xué)或工程職業(yè)的刻板印象， 提高社會(huì)對(duì)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(zé)任編輯治平］