國(guó)際STEM教育研究進(jìn)展與啟示——基于SSCI期刊《國(guó)際STEM教育期刊》載文的內(nèi)容分析

張 博

國(guó)際STEM教育研究進(jìn)展與啟示——基于SSCI期刊《國(guó)際STEM教育期刊》載文的內(nèi)容分析

張 博

（東北師范大學(xué) 體育學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130024）

STEM教育已成為世界各國(guó)教育領(lǐng)域培養(yǎng)未來(lái)人才、回應(yīng)社會(huì)挑戰(zhàn)的重要教育實(shí)踐活動(dòng)，現(xiàn)已產(chǎn)生了諸多研究成果．《國(guó)際STEM教育期刊》是目前唯一收錄于SSCI數(shù)據(jù)庫(kù)的STEM教育專門研究期刊，自2014年創(chuàng)刊以來(lái)刊載了諸多STEM教育專業(yè)性研究，值得深入探索與研究．經(jīng)梳理，國(guó)際STEM教育研究主要集中在基礎(chǔ)性的STEM教育理念研究、過(guò)程性的STEM教學(xué)變革研究和發(fā)展性的STEM教育推進(jìn)研究3個(gè)方面．研究對(duì)于中國(guó)STEM教育發(fā)展有3個(gè)方面的啟示：一是強(qiáng)化STEM教育理論研究，從基礎(chǔ)上把握STEM教育本質(zhì)內(nèi)涵；二是開發(fā)STEM教學(xué)設(shè)計(jì)路徑，從過(guò)程上促進(jìn)STEM教育理念落實(shí)；三是健全STEM教育協(xié)同生態(tài)，從發(fā)展上助力STEM教育深度推進(jìn)．

國(guó)際STEM教育期刊；STEM學(xué)校；STEM教學(xué)

提供高質(zhì)量的STEM教育實(shí)踐活動(dòng)目前已成為世界范圍內(nèi)各個(gè)國(guó)家培養(yǎng)高層次人才的重要途徑，相關(guān)研究成果不斷涌現(xiàn)[1]．《國(guó)際STEM教育期刊》（）創(chuàng)刊于2014年，屬于在線開放訪問(wèn)期刊，重點(diǎn)關(guān)注科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)（STEM）教育領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)問(wèn)題，是目前唯一收錄于SSCI數(shù)據(jù)庫(kù)的STEM教育研究專門期刊，為來(lái)自各個(gè)學(xué)科研究人員和教育工作者的相關(guān)研究成果提供了發(fā)表和共享的平臺(tái)，促進(jìn)STEM教育領(lǐng)域原創(chuàng)的、系統(tǒng)的以及高質(zhì)量研究的深入發(fā)展．該期刊面向不同層次教育階段的STEM教育所有相關(guān)問(wèn)題，側(cè)重于對(duì)STEM教學(xué)和學(xué)習(xí)的研究，旨在解決學(xué)生在STEM教育實(shí)踐活動(dòng)中所面臨的各種挑戰(zhàn)等．

截止到2020年10月31日，該期刊共收錄相關(guān)研究文章242篇，呈現(xiàn)了近年來(lái)STEM教育研究的全面樣貌與關(guān)注重點(diǎn)，為中國(guó)STEM教育發(fā)展提供了前沿和豐富的研究信息，值得深入挖掘與分類研究．經(jīng)過(guò)梳理和分析發(fā)現(xiàn)，《國(guó)際STEM教育期刊》深入理論與實(shí)踐兩個(gè)層面，全面思考STEM教育的現(xiàn)在與未來(lái)．總體來(lái)看，期刊主要關(guān)注三方面的STEM教育主題：一是基礎(chǔ)性的STEM教育理念研究，二是過(guò)程性的STEM教學(xué)變革研究，三是發(fā)展性的STEM教育推進(jìn)研究．

1 基礎(chǔ)性研究：STEM教育內(nèi)涵的理解

21世紀(jì)以來(lái)的科學(xué)教育變革開始走向跨領(lǐng)域、綜合化以及全景式的教育形態(tài)，越發(fā)重視學(xué)生綜合運(yùn)用不同學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)和方法來(lái)理解和解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)，STEM教育的引入正是源于分科教育對(duì)自身的反省以及對(duì)未來(lái)人才培養(yǎng)趨勢(shì)的把握．當(dāng)前，STEM教育研究者對(duì)于STEM教育中科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)的整合理念與路徑仍在持續(xù)探索，深刻詮釋與構(gòu)建STEM教育內(nèi)涵，為回應(yīng)新時(shí)代全球挑戰(zhàn)對(duì)于高層次人才培養(yǎng)的現(xiàn)實(shí)需求指明了發(fā)展方向．《國(guó)際STEM教育期刊》中對(duì)于STEM教育內(nèi)涵的理解主要集中在以下3個(gè)方面．

1.1 STEM教育應(yīng)指向解決現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)際問(wèn)題

在世界范圍內(nèi)，STEM教育變革受到大眾媒體的極大關(guān)注．盡管全世界越來(lái)越重視STEM教育，STEM教育一詞的使用也愈加頻繁和廣泛，但是STEM教育所包含的根本特征及其對(duì)課程和學(xué)生成績(jī)的意義仍存在很大的不確定性．此外，如果沒(méi)有對(duì)于STEM教育的共同理解，那么設(shè)計(jì)和實(shí)施促進(jìn)所有學(xué)生成功進(jìn)行STEM學(xué)習(xí)的課程與教學(xué)將難以完成．Tamara基于意義建構(gòu)理論（sense-making theory）考察了STEM教育所包含的多重意義價(jià)值[2]．其指出，STEM教育指向需要一種跨學(xué)科的方法來(lái)解決現(xiàn)實(shí)世界中的問(wèn)題，具體包含3個(gè)方面的中心意義：一是跨學(xué)科的聯(lián)系，即STEM教師需要開發(fā)跨學(xué)科課程，這不僅包括技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)以及科學(xué)之間的相互整合，同時(shí)還包括與寫作、閱讀以及社會(huì)研究等科目的擴(kuò)展和連接；二是基于項(xiàng)目/問(wèn)題的教學(xué)實(shí)踐，即教師需要通過(guò)基于項(xiàng)目或者基于問(wèn)題的教學(xué)幫助學(xué)生積累相關(guān)的STEM學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)；三是學(xué)校中的問(wèn)題與現(xiàn)實(shí)世界中的問(wèn)題相聯(lián)系，即使得學(xué)生得到真實(shí)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，讓課堂教學(xué)任務(wù)的主題同課堂外現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境之間相互聯(lián)系．

1.2 STEM教育應(yīng)指向各個(gè)學(xué)科連貫系統(tǒng)的有效整合

21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)環(huán)境的迅速發(fā)展極大推動(dòng)了全球STEM教育的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展與深度發(fā)展．在過(guò)去的近三十年實(shí)踐中，全球經(jīng)歷了大規(guī)模的STEM教育改革，但在實(shí)踐中STEM教育者對(duì)STEM教育理念缺乏連貫的理解，教師很難在STEM學(xué)科之間建立聯(lián)系，這導(dǎo)致學(xué)生往往對(duì)STEM學(xué)習(xí)不感興趣．Todd指出STEM教育側(cè)重于將孤立的學(xué)科加以改進(jìn)以及STEM知識(shí)在實(shí)踐中的真實(shí)應(yīng)用，當(dāng)學(xué)生幾乎不了解各個(gè)學(xué)科之間的聯(lián)系時(shí)，進(jìn)行STEM學(xué)習(xí)會(huì)是一項(xiàng)極大的挑戰(zhàn)[3]．因此，Todd基于學(xué)習(xí)科學(xué)理論提出了STEM教育整合框架，該框架包括情境STEM學(xué)習(xí)、STEM要素（工程設(shè)計(jì)、科學(xué)探究、技術(shù)素養(yǎng)、數(shù)學(xué)思維）和實(shí)踐社區(qū)3個(gè)部分組成．其中，情境STEM學(xué)習(xí)既是學(xué)生學(xué)習(xí)和發(fā)展STEM知識(shí)與技能的平臺(tái)，又是學(xué)生STEM教育實(shí)踐活動(dòng)的“負(fù)荷”，是對(duì)于學(xué)生問(wèn)題解決能力的實(shí)際考察；工程設(shè)計(jì)是STEM學(xué)科整合的關(guān)鍵，能夠在STEM學(xué)科之間找到交叉點(diǎn)并建立聯(lián)系，為學(xué)生提供了一個(gè)系統(tǒng)的視角來(lái)解決情境問(wèn)題；科學(xué)探究培養(yǎng)的是學(xué)生像真正的科學(xué)家一樣思考和行動(dòng)，學(xué)生用標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)實(shí)踐提出問(wèn)題、假設(shè)和進(jìn)行調(diào)查，將所學(xué)的知識(shí)技能轉(zhuǎn)移到真實(shí)的情境問(wèn)題中；技術(shù)素養(yǎng)指向?qū)W生能夠批判性地思考技術(shù)本身的問(wèn)題，而不僅是停留在將技術(shù)視為物質(zhì)對(duì)象的工具，還包括文化、社會(huì)、環(huán)境等影響；數(shù)學(xué)思維可以賦予學(xué)生在STEM學(xué)習(xí)中的分析理性，幫助學(xué)生看到數(shù)學(xué)在生活中的意義；實(shí)踐社區(qū)可以幫助學(xué)生更好地理解每個(gè)STEM領(lǐng)域并幫助其實(shí)現(xiàn)STEM學(xué)習(xí)所需的關(guān)鍵學(xué)習(xí)成果．

1.3 STEM教育應(yīng)致力于促進(jìn)多樣化與包容性

STEM教育旨在幫助學(xué)生獲得和利用與STEM領(lǐng)域相關(guān)的知識(shí)和技能，學(xué)習(xí)現(xiàn)實(shí)世界中科學(xué)家和工程師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與思考解決問(wèn)題的方法．然而并不是所有的學(xué)習(xí)者都能獲得高質(zhì)量的STEM教育機(jī)會(huì)，因此促進(jìn)STEM教育中多樣化、公平性與包容性的努力從未停止，各級(jí)STEM教育實(shí)踐應(yīng)重視提升代表性不足群體的參與以及消除種族、性別、殘疾等多方面的歧視．Meggan在對(duì)美國(guó)一所公立大學(xué)進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)種族微歧視（RMA）仍然存在，這需要學(xué)校行政部門、教職員工以及學(xué)生群體的共同努力才能削減其對(duì)于STEM教育的影響[4]．Mariel在研究中指出注意力缺陷與學(xué)習(xí)障礙的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室工作、小組合作等STEM學(xué)習(xí)環(huán)境中存在著明顯的適應(yīng)性困難，進(jìn)而設(shè)計(jì)了自我導(dǎo)向型的STEM學(xué)習(xí)方式，并發(fā)現(xiàn)其能夠有效提高這類學(xué)生在STEM學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)效果[5]．Erin指出教師在教學(xué)前充分了解特殊學(xué)生的學(xué)習(xí)障礙并進(jìn)行教學(xué)調(diào)整，能夠激發(fā)教師在教學(xué)中對(duì)于弱勢(shì)群體的支持態(tài)度，進(jìn)而創(chuàng)建更加具有包容性的STEM教室[6]．

2 過(guò)程性研究：STEM教學(xué)變革的圖景

STEM教學(xué)是STEM教育實(shí)踐活動(dòng)的重心，也是推進(jìn)STEM教育發(fā)展落實(shí)的最后一公里．STEM教學(xué)實(shí)施應(yīng)最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)展學(xué)生的STEM綜合素養(yǎng)．當(dāng)前，國(guó)際上普遍關(guān)注改善與創(chuàng)新STEM教學(xué)理念以及教學(xué)模式等，而設(shè)計(jì)有效的STEM教學(xué)以培養(yǎng)社會(huì)需要的STEM人才已經(jīng)成為重要的研究方向．《國(guó)際STEM教育期刊》中對(duì)于STEM教學(xué)變革的圖景主要集中在以下兩個(gè)方面．

2.1 教學(xué)理念改進(jìn)

STEM教育重在打破學(xué)科界限，引導(dǎo)學(xué)生建立學(xué)科知識(shí)與現(xiàn)實(shí)世界之間的有機(jī)聯(lián)系，以解決實(shí)際問(wèn)題作為目的，注重學(xué)生在實(shí)踐中的真實(shí)學(xué)習(xí)，這使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不僅僅是記憶了知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)還獲得了真實(shí)體驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與應(yīng)用．為了能夠?qū)崿F(xiàn)STEM教育的核心目標(biāo)，教師在進(jìn)行STEM教學(xué)時(shí)需要進(jìn)行教學(xué)理念上的深度革新．

2.1.1 強(qiáng)調(diào)概念學(xué)習(xí)：從概念整合到學(xué)科整合

科學(xué)概念的教學(xué)是STEM教育領(lǐng)域持續(xù)關(guān)注的話題．Douglas從數(shù)字游戲設(shè)計(jì)這一STEM教育情境的研究出發(fā)，指出科學(xué)概念的教學(xué)應(yīng)從專注于概念整合（conceptual integration）的STEM游戲設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向?qū)Ｗ⒂趯W(xué)科整合（disciplinary integration）的STEM游戲設(shè)計(jì)[7]．這是因?yàn)榍罢邇H僅是將目標(biāo)STEM概念直接集成到核心游戲環(huán)境，構(gòu)筑基礎(chǔ)是對(duì)世界的直觀理解與概念漸進(jìn)性發(fā)展，重點(diǎn)通過(guò)游戲中的設(shè)置來(lái)支持學(xué)生進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)重組，讓學(xué)生在熟悉情境中對(duì)概念進(jìn)行反復(fù)抽象而加深學(xué)習(xí)，而后者通過(guò)將目標(biāo)STEM概念與核心游戲環(huán)境進(jìn)行交互設(shè)計(jì)，在游戲的導(dǎo)航機(jī)制中進(jìn)行STEM概念的學(xué)習(xí)和擴(kuò)展，構(gòu)筑基礎(chǔ)是科學(xué)概念的發(fā)展與科學(xué)實(shí)踐，能夠鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者向著研究復(fù)雜問(wèn)題的科學(xué)家一樣系統(tǒng)學(xué)習(xí)，而不是在處理隨機(jī)事件等．

2.1.2 關(guān)注高影響力教學(xué)：以教師為中心到以學(xué)生為中心

STEM教育重視學(xué)生在情境中自主探索與動(dòng)手實(shí)踐，不再拘泥于傳統(tǒng)以教師為主的課堂授課，從而最大程度培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力．Leslie指出STEM教育需要摒棄傳統(tǒng)教學(xué)中教師主導(dǎo)并直接向?qū)W生傳授內(nèi)容的教學(xué)觀念，認(rèn)為學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中起著主動(dòng)的作用，而不是被動(dòng)地從教師那里獲得信息．新時(shí)期的STEM教育需要以教師為中心到以學(xué)生為中心進(jìn)行轉(zhuǎn)變，例如項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（PBL）要求學(xué)生主動(dòng)探索現(xiàn)實(shí)世界中的問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維與認(rèn)真鉆研的科學(xué)精神[8]．Robert在調(diào)查中指出教師的教學(xué)實(shí)踐觀念與STEM教育所倡導(dǎo)的教學(xué)理念存在不匹配性，比如STEM教師在制定教學(xué)計(jì)劃時(shí)更多的是以教師為中心，機(jī)械考察學(xué)生課堂出勤，這讓學(xué)生降低了進(jìn)行STEM學(xué)習(xí)的興趣[9]．Emily同樣也關(guān)注到了以學(xué)生為中心進(jìn)行STEM教學(xué)的重要性，其在為期4年的教學(xué)改進(jìn)計(jì)劃中，通過(guò)幫助教師采用以學(xué)生為中心的包容性教學(xué)法來(lái)改善學(xué)生STEM學(xué)習(xí)的效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)質(zhì)量有明顯的提升[10]．

2.2 教學(xué)方式改進(jìn)

持續(xù)推進(jìn)STEM教學(xué)方式變革，推動(dòng)STEM教育更高質(zhì)量發(fā)展是STEM教育領(lǐng)域中的熱點(diǎn)問(wèn)題．STEM教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比有著諸多的不同，在計(jì)劃和實(shí)施STEM教學(xué)時(shí)，必須一方面尊重各個(gè)學(xué)科的內(nèi)在方法和概念，并考慮在它們之間建立關(guān)系的必要性和重要性，這是學(xué)生如何學(xué)習(xí)和應(yīng)用STEM內(nèi)容解決實(shí)際問(wèn)題的基礎(chǔ)；另一方面，增強(qiáng)學(xué)生在STEM學(xué)習(xí)中的認(rèn)知參與和能力發(fā)展．此外，教師也可以通過(guò)多種方式強(qiáng)化對(duì)STEM教學(xué)方式的創(chuàng)新，從而達(dá)到發(fā)展學(xué)生STEM素養(yǎng)的最終目標(biāo)．

2.2.1 基于認(rèn)知參與的教學(xué)

有意義的STEM學(xué)習(xí)取決于學(xué)生高質(zhì)量的認(rèn)知參與，因此在教學(xué)過(guò)程中，教師需要幫助學(xué)生從淺層認(rèn)知加工轉(zhuǎn)向有意義的深層認(rèn)知處理，從而促進(jìn)更高級(jí)的認(rèn)知學(xué)習(xí)成果．依據(jù)STEM教學(xué)過(guò)程中師生之間的互動(dòng)情況，Chi提出了交互（interactive）、建構(gòu)（constructive）、主動(dòng)（active）與被動(dòng)（passive）認(rèn)知參與框架（ICAP）．其中交互式參與是指學(xué)習(xí)者與周圍他人進(jìn)行建設(shè)性的交流，例如小組合作學(xué)習(xí)解決項(xiàng)目中的問(wèn)題；建構(gòu)式參與是指學(xué)習(xí)者在除了學(xué)習(xí)給定的材料以外能夠產(chǎn)生新的想法或行為，例如學(xué)生學(xué)習(xí)古詩(shī)后能夠自行解讀其背后的思想；主動(dòng)式參與是指學(xué)習(xí)者采取某種明顯的身體動(dòng)作參與到學(xué)習(xí)中，例如旋轉(zhuǎn)顯微鏡使成像更清晰；被動(dòng)式參與是指學(xué)習(xí)者接受來(lái)自教學(xué)的各種信息但不做任何其它事情，例如僅聽而不做筆記．Chi指出交互式參與比建構(gòu)式參與效果更好，建構(gòu)式參與比主動(dòng)式參與更好，主動(dòng)式參與比被動(dòng)式參與更好（I＞C＞A＞P）．該框架可以幫助教師分析和評(píng)估課堂教學(xué)環(huán)境中學(xué)生的認(rèn)知參與深度，幫助教師改進(jìn)教學(xué)．Catherine在認(rèn)知參與框架（ICAP）基礎(chǔ)上抽離出CAP部分來(lái)探索教師在促進(jìn)學(xué)生各種形式認(rèn)知參與中的作用，進(jìn)一步確定在STEM探索性學(xué)習(xí)活動(dòng)中教師提示的有效性，并將其分為建設(shè)性的、主動(dòng)的和被動(dòng)的教師提示．結(jié)果發(fā)現(xiàn)，教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該向?qū)W生提供較多的建設(shè)性提示，相對(duì)較少的被動(dòng)性的提示，從而讓學(xué)生在產(chǎn)生創(chuàng)新思想的同時(shí)將知識(shí)遷移到新的情境中[11]．Allyson基于ICAP框架開發(fā)出了學(xué)生課程認(rèn)知參與工具（SCCEI）用以衡量學(xué)生在記筆記、處理文本以及同伴互動(dòng)過(guò)程中的認(rèn)知參與度，教師在了解學(xué)生對(duì)課堂結(jié)構(gòu)的參與度后可以根據(jù)不同的現(xiàn)實(shí)情況改變教學(xué)實(shí)踐策略[12]．

2.2.2 基于邊界對(duì)話的教學(xué)

事實(shí)上，將STEM教育真正落實(shí)的艱難在于師生雙方在試圖從STEM中一個(gè)學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域跨越到另一個(gè)學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域時(shí)，都會(huì)遇到一定的認(rèn)知障礙．這是由于每個(gè)STEM學(xué)科都有自己的認(rèn)識(shí)論與方法論實(shí)踐，并且學(xué)科領(lǐng)域之間的界限很難改變．Allen強(qiáng)調(diào)不能將STEM各學(xué)習(xí)領(lǐng)域間的邊界視為障礙，而是將其視為學(xué)習(xí)的潛力，這是因?yàn)镾TEM各學(xué)習(xí)領(lǐng)域的邊界往往涉及了多個(gè)視角并且具有極強(qiáng)的不確定性與可塑性，反而創(chuàng)造了教師的教學(xué)空間與學(xué)生的思考空間．基于此，Allen基于學(xué)科邊界可視為一種對(duì)話現(xiàn)象的核心思想，將其納入到STEM教學(xué)的實(shí)踐社區(qū)與問(wèn)題解決等過(guò)程，提出了交互跨界的STEM教學(xué)法框架．教師可以通過(guò)構(gòu)建適當(dāng)?shù)倪吔鐚?duì)象在不同的STEM學(xué)科之間傳遞知識(shí)，從而讓學(xué)生在STEM學(xué)習(xí)中有效實(shí)現(xiàn)知識(shí)之間的有效貫通[13]．

圖1 邊界對(duì)話的基本框架

2.2.3 基于模型構(gòu)建的教學(xué)

當(dāng)前，STEM教學(xué)所面臨的巨大挑戰(zhàn)之一是教師如何以有意義且相關(guān)聯(lián)的方式將兩個(gè)或者多個(gè)STEM科目在真實(shí)的實(shí)踐中整合到一起并在教學(xué)活動(dòng)中得以實(shí)現(xiàn)．STEM教育遠(yuǎn)不只是4個(gè)學(xué)科的便捷整合，而是涵蓋了現(xiàn)實(shí)世界的綜合問(wèn)題，不能也不應(yīng)該孤立地學(xué)習(xí)，就像4門學(xué)科在現(xiàn)實(shí)世界中也不是孤立地存在一樣．Jonas在研究中指出，STEM教學(xué)需要各學(xué)科之間互動(dòng)并保持每個(gè)學(xué)科的完整性，且模型構(gòu)建能夠通過(guò)真實(shí)的實(shí)踐彌合STEM各學(xué)科之間的割裂．其在研究中指出，模型簡(jiǎn)化了現(xiàn)實(shí)情境中的諸多現(xiàn)象并有著多種表現(xiàn)形式，例如物理化學(xué)領(lǐng)域的概念模型、技術(shù)工程領(lǐng)域的設(shè)計(jì)模型等．由于STEM各學(xué)科在模型建構(gòu)方面的實(shí)踐存在著天然的相似性，因而模型可以成為連接各學(xué)科的中間橋梁，使得STEM教師能夠在真實(shí)的實(shí)踐活動(dòng)中利用模型搭建STEM各學(xué)科的中心概念[14]．

3 發(fā)展性研究：STEM教育推進(jìn)的思考

STEM教育為學(xué)生提供了學(xué)習(xí)更多相關(guān)和刺激經(jīng)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)使用更高層次的批判性思維技能，提高解決問(wèn)題的技能，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)好奇心，培養(yǎng)對(duì)科學(xué)的積極態(tài)度，并鼓勵(lì)學(xué)生在STEM學(xué)習(xí)的過(guò)程中取得更高的成就并加深對(duì)周圍世界的理解．持續(xù)推進(jìn)STEM教育是未來(lái)教育發(fā)展的重要趨向之一，同時(shí)也是促進(jìn)STEM教育多元化發(fā)展與深度性發(fā)展的基礎(chǔ)．《國(guó)際STEM教育期刊》中對(duì)于STEM教育推進(jìn)的思考主要集中在以下3個(gè)方面．

3.1 高度重視STEM課程的有機(jī)整合

當(dāng)前的STEM教育要求科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)4門課程之間進(jìn)行有機(jī)整合，為學(xué)生提供在現(xiàn)實(shí)世界、多學(xué)科環(huán)境中體驗(yàn)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)．雖然，課程整合已經(jīng)被廣泛接受為STEM教育的內(nèi)核，但是STEM教育的泛化研究使得STEM教師對(duì)于STEM教育內(nèi)涵的理解普遍存在困惑．為此，Emily在課程整合層次上認(rèn)為STEM教育是指“根據(jù)學(xué)科與現(xiàn)實(shí)世界之間的聯(lián)系，將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)4個(gè)學(xué)科中的部分或者全部整合為一門課程、一個(gè)單元或者一個(gè)課程問(wèn)題”，并據(jù)此探索了9名中學(xué)物理教師在課堂上實(shí)施STEM課程單元時(shí)的經(jīng)驗(yàn)考察．在經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)年的111次觀察后，研究者通過(guò)教學(xué)日志數(shù)據(jù)將每個(gè)STEM課程單元的實(shí)施過(guò)程進(jìn)行了編碼分析后發(fā)現(xiàn)了3種不同程度的整合情況，分別是附加整合（低程度整合）、顯性整合（中程度整合）與隱性整合（高程度整合），并指出教師在高程度整合的STEM課程中能夠在各學(xué)習(xí)領(lǐng)域之間建立明確而有意義的聯(lián)系．與此同時(shí)，學(xué)生在高程度整合的課程中學(xué)習(xí)效果更好[15]．由此可見，教師在STEM教育中需要高度重視STEM課程的有機(jī)整合，明晰各學(xué)習(xí)領(lǐng)域之間的密切聯(lián)系，提升STEM教育質(zhì)量．

3.2 加快推進(jìn)STEM學(xué)校的整體建設(shè)

在美國(guó)，STEM教育雖然已經(jīng)獲得了巨大發(fā)展，但眾多研究者仍在深入研究更多方式來(lái)提升學(xué)生對(duì)于STEM學(xué)習(xí)的興趣及其所取得的成就．近年來(lái)，STEM中小學(xué)在美國(guó)各州逐漸興起，并成為使更多學(xué)生進(jìn)入STEM專業(yè)學(xué)習(xí)的驅(qū)動(dòng)機(jī)制．為了能夠探查STEM中小學(xué)校的特征，Melanie調(diào)查了美國(guó)7個(gè)州的20所STEM中小學(xué)校，對(duì)每所學(xué)校的書面材料、學(xué)生以及家長(zhǎng)手冊(cè)、新聞報(bào)道、音像文件、領(lǐng)導(dǎo)訪談等信息進(jìn)行編碼，總共確定了76個(gè)不同的細(xì)節(jié)特征．這項(xiàng)研究經(jīng)過(guò)再次討論遴選發(fā)現(xiàn)，STEM中小學(xué)在以下8個(gè)關(guān)鍵性特征及對(duì)應(yīng)要點(diǎn)中表現(xiàn)優(yōu)異，分別是個(gè)性化學(xué)習(xí)（差異化教學(xué)、靈活的時(shí)間表與學(xué)生自主性），PBL學(xué)習(xí)（跨學(xué)科學(xué)習(xí)、同伴指導(dǎo)與真實(shí)性學(xué)習(xí)），高水平學(xué)習(xí)（真實(shí)性學(xué)習(xí)、任職要求較高的任務(wù)與核心課程），職業(yè)、技術(shù)和生活技能（操作、實(shí)習(xí)、示范），學(xué)校社區(qū)（教職工的支持、學(xué)生彼此信任、學(xué)生為學(xué)校做出貢獻(xiàn)、教職工行為和價(jià)值觀），外部社區(qū)（學(xué)校保持聯(lián)系、教職工實(shí)踐、學(xué)生社會(huì)服務(wù)），職工基礎(chǔ)（教職工協(xié)作、領(lǐng)導(dǎo)支持教職工成長(zhǎng)），背景基礎(chǔ)（家庭參與、教職工信念）[16]．不可否認(rèn)的是，STEM中小學(xué)的建設(shè)集中了眾多STEM教育資源，并且能夠具有針對(duì)性以及系統(tǒng)性地培養(yǎng)STEM人才．

3.3 擴(kuò)展強(qiáng)化STEM中心的協(xié)同服務(wù)

隨著人們對(duì)于STEM教育的關(guān)注度不斷上升，美國(guó)諸多中小學(xué)以及高校院所設(shè)立了STEM教育中心（STEM Education Center，SEC）數(shù)量不斷增長(zhǎng)，成為助力于不同階段學(xué)校STEM教育變革的有力支持機(jī)構(gòu)．為了能夠深入了解STEM教育中心對(duì)于STEM教育的作用機(jī)制，Deborah從124個(gè)STEM教育中心里選取6個(gè)樣本進(jìn)行多維比較．經(jīng)過(guò)編碼分析發(fā)現(xiàn)，STEM教育中心的功能主要包括兩個(gè)方面．一是通過(guò)教育研究和提升教學(xué)質(zhì)量?jī)蓚€(gè)功能來(lái)改善STEM教育，STEM教育中心致力于彌合STEM教育過(guò)程中理論與實(shí)踐之間的差距，設(shè)計(jì)、實(shí)施并與評(píng)估STEM課程創(chuàng)新的成果以及提供學(xué)生STEM學(xué)習(xí)效果的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)等．此外，STEM教育中心還致力于通過(guò)研討會(huì)、講習(xí)班等分享成功經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化對(duì)于STEM教學(xué)的研究與支持，例如創(chuàng)新STEM教學(xué)方式等．二是統(tǒng)籌與協(xié)調(diào)各類STEM教育資源以供學(xué)生積累學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，例如和社區(qū)建立合作伙伴關(guān)系共同開展STEM實(shí)踐學(xué)習(xí)，通過(guò)舉辦活動(dòng)以提供真實(shí)體驗(yàn)來(lái)滿足學(xué)生需求，通過(guò)爭(zhēng)取資金來(lái)修繕基礎(chǔ)設(shè)施以創(chuàng)造更好的STEM環(huán)境，從而增加年輕人和公眾的參與等[17]．

圖2 STEM教育中心

4 對(duì)中國(guó)STEM教育發(fā)展的現(xiàn)實(shí)啟示

當(dāng)前，STEM教育正在全球轟轟烈烈地展開，美國(guó)最新STEM教育5年計(jì)劃（2019—2023）的發(fā)布，愛(ài)爾蘭十年STEM教育政策（2017—2026）的印發(fā)以及中國(guó)STEM教育2029行動(dòng)計(jì)劃的實(shí)施等將世界范圍內(nèi)STEM教育推向了一個(gè)新的發(fā)展階段．《國(guó)際STEM教育研究》作為國(guó)際上唯一被SSCI收錄的STEM教育專門研究期刊，持續(xù)關(guān)注了全球各國(guó)STEM教育發(fā)展的重要事項(xiàng)，為中國(guó)SETM教育發(fā)展提供了3方面的重要啟示．

4.1 強(qiáng)化STEM教育理論研究 在基礎(chǔ)上把握STEM教育本質(zhì)內(nèi)涵

當(dāng)前，中國(guó)對(duì)于STEM教育的推進(jìn)表現(xiàn)出極大的熱情，無(wú)論是幼兒園以及中小學(xué)階段的課程建設(shè)，還是大學(xué)乃至于研究生階段的綜合實(shí)踐，都積極落實(shí)STEM教育的相關(guān)理念．隨著中國(guó)各級(jí)STEM教育的不斷擴(kuò)展，從事STEM教育的工作者越來(lái)越多，這就要求STEM工作者必須深刻理解STEM教育本質(zhì)內(nèi)涵，全面具備科學(xué)、技術(shù)、工程以及數(shù)學(xué)領(lǐng)域的完整認(rèn)識(shí)．美國(guó)STEM教育領(lǐng)域代表人物Johnson指出，STEM教育像是一種思考現(xiàn)實(shí)世界的方式，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到如何解決現(xiàn)實(shí)世界中的問(wèn)題以及社會(huì)中存在的挑戰(zhàn)[18]．基于此，強(qiáng)化STEM教育理論研究愈加重要，清晰闡釋STEM教育本質(zhì)內(nèi)涵及其對(duì)于STEM課程、STEM教學(xué)以及STEM評(píng)價(jià)的指導(dǎo)作用是保證STEM教育發(fā)揮最大育人功能的關(guān)鍵．尤其對(duì)于教師群體而言，其有必要了解STEM教育中所必需的目的、內(nèi)容和方法，所需要具備的專業(yè)技能和專業(yè)屬性，才能為學(xué)生組織真正的STEM項(xiàng)目，避免形成“摸不著頭腦”以及“摸著石頭過(guò)河”的狀態(tài)，制約STEM教育的進(jìn)一步深化．

4.2 開發(fā)STEM教學(xué)設(shè)計(jì)路徑 在過(guò)程上促進(jìn)STEM教育理念落實(shí)

STEM教育旨在提供來(lái)自于真實(shí)世界的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，讓學(xué)生圍繞問(wèn)題進(jìn)行實(shí)踐探究，以所收集到的證據(jù)為線索進(jìn)行邏輯推理，最終整理成解決問(wèn)題的可行方案．基于此，教師在進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)時(shí)需要意識(shí)到STEM教育的根本不應(yīng)是讓學(xué)生們?nèi)ケ碚魇澜纾鴳?yīng)是讓學(xué)生們?nèi)ソ槿胧澜?，不是觀察和描述，而是操作和改變，讓學(xué)生真正發(fā)現(xiàn)這個(gè)世界是怎么樣的．因此，教師在進(jìn)行STEM教學(xué)設(shè)計(jì)路徑的開發(fā)時(shí)，尤其需要關(guān)注3方面的內(nèi)容：一是教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)上需要從低層次的單一任務(wù)轉(zhuǎn)向高層次的綜合任務(wù)，讓學(xué)生能夠有序組織在STEM學(xué)習(xí)過(guò)程中所遇到的事實(shí)、概念以及方法等，促進(jìn)學(xué)生綜合思維的發(fā)展；二是在教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)上要為學(xué)生提供完整的、整體的活動(dòng)場(chǎng)景，通過(guò)這一場(chǎng)景進(jìn)行有序的、系列的擴(kuò)展，將不同領(lǐng)域的活動(dòng)組織起來(lái)，重視學(xué)生的認(rèn)知參與和思考實(shí)踐，同時(shí)使用多種方式進(jìn)行教學(xué)效果分析；三是在教學(xué)評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)上要關(guān)注跨學(xué)科素養(yǎng)和解決問(wèn)題的能力，指向的是讓學(xué)習(xí)者獲得應(yīng)該能夠在任何適當(dāng)?shù)默F(xiàn)實(shí)生活中可以使用的、永久保留的記憶或聯(lián)系，并能夠隨時(shí)召回，對(duì)于學(xué)生綜合能力水平進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估．

4.3 健全STEM教育協(xié)同生態(tài) 在發(fā)展上助力STEM教育深度推進(jìn)

STEM教育經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展已經(jīng)逐漸形成相對(duì)完善的教育體系，尤其是在課程開發(fā)與教學(xué)實(shí)踐等方面積累了諸多成熟經(jīng)驗(yàn)，但就其發(fā)展的總體來(lái)看，中國(guó)尚未形成聯(lián)動(dòng)的、多元的、統(tǒng)籌的STEM教育發(fā)展機(jī)制，政策、資源等各方面支持還無(wú)法完整支撐STEM教育的縱向與橫向運(yùn)轉(zhuǎn)，因而建立健全統(tǒng)籌多方面資源的STEM教育機(jī)制，從發(fā)展行助力STEM教育深度推進(jìn)迫在眉睫．STEM教育強(qiáng)調(diào)多學(xué)科融合，是科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)的復(fù)合體，與STEM教育相關(guān)的學(xué)校、學(xué)院和大學(xué)、圖書館、博物館等其它社區(qū)資源都應(yīng)該囊括其中，從而向?qū)W生提供完整的STEM學(xué)習(xí)體驗(yàn)，形成以學(xué)生為中心的STEM教育生態(tài)，將擴(kuò)大和豐富每個(gè)學(xué)習(xí)者的教育和職業(yè)生涯，還意味著讓學(xué)習(xí)者參與到本地雇主的基于工作的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、學(xué)徒和研究經(jīng)驗(yàn)中．第一，STEM教育的內(nèi)部發(fā)展需要形成完整格局，即能夠創(chuàng)新學(xué)校STEM教育模式，充分落實(shí)STEM教育理念，革新STEM教育方式與課程內(nèi)容，建立校內(nèi)與校外STEM教育的溝通機(jī)制．第二，STEM教育的外部發(fā)展需要形成網(wǎng)絡(luò)體系，即形成以STEM教育為中心的集政府部門、高等學(xué)校、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)單位、公共服務(wù)機(jī)構(gòu)以及中小學(xué)校等為一體的圈層設(shè)計(jì)，打破不同單位機(jī)構(gòu)之間的機(jī)制壁壘，分工明確、活化資源、有機(jī)聯(lián)動(dòng)，打造有多方力量參與的STEM教育生態(tài)，在實(shí)現(xiàn)STEM教育全方位發(fā)展的同時(shí)擴(kuò)大STEM教育的輻射范圍與社會(huì)影響．

[1] 李業(yè)平．STEM教育研究與發(fā)展：一個(gè)快速成長(zhǎng)的國(guó)際化領(lǐng)域[J]．?dāng)?shù)學(xué)教育學(xué)報(bào)，2019，28（3）：42-44．

[2] TAMARA D H, KRISTIN L, DAVID S. Making sense of “STEM education” in K-12 contexts [J]. International Journal of STEM Education, 2018 (5): 1-18.

[3] TODD R, KELLEY J, GEOFF K. A conceptual framework for integrated STEM education [J]. International Journal of STEM Education, 2016 (3): 1-11.

[4] MEGGAN J L, JASMINE D C, STACY A H. “If you aren’t White, Asian or Indian, you aren’t an engineer”: Racial microaggressions in STEM education [J/OL]. International Journal of STEM Education, 2020 (7): 48. https://doi.org/ 10.1186/s40594-020-00241-4.

[5] MARIEL A P, EVE M R, MCKENNA H. Speaking up: A model of self-advocacy for STEM undergraduates with ADHD and/or specific learning disabilities [J/OL]. International Journal of STEM Education, 2020 (7): 33. https://doi. org/10.1186/s40594-020-00233-4.

[6] LIMERI L B, CARTER N T, CHOE J, et al. Growing a growth mindset: Characterizing how and why undergraduate students’ mindsets change [J/OL]. International Journal of STEM Education, 2020, 7 (1): 35. https://doi.org/10.1186/ s40594-020-00227-2.

[7] DOUGLAS B C, PRATIM S, COREY E. Disciplinary integration of digital games for science learning [J]. International Journal of STEM Education, 2015 (2): 1-21.

[8] LESLIE S. Teachers’ roles and identities in student-centered classrooms [J]. International Journal of STEM Education, 2018 (5): 1-20.

[9] ROBERT E, KATHRYN M, MARILYNE S. Exploring STEM postsecondary instructors’ accounts of instructional planning and revisions [J/OL]. International Journal of STEM Education, 2020 (7): 7. https://doi.org/10.1186/ s40594-020-00206-7.

[10] EMILY B, EMILY S, DANIEL H. Initial implementation of active learning strategies in large, lecture STEM courses: Lessons learned from a multi-institutional, interdisciplinary STEM faculty development program [J]. International Journal of STEM Education, 2020 (7): 1-18.

[11] CONNOLLY H, MARKS J, MALKIEWICH L J, et al. How teacher talk guidance during invention activities shapes students’ cognitive engagement and transfer [J]. International Journal of STEM Education, 2019, 6 (1): 1-22.

[12] BARLOW A, BROWN S, LUTZ B, et al. Development of the student course cognitive engagement instrument (SCCEI) for college engineering courses [J]. International Journal of STEM Education, 2020, 7 (1): 1-20.

[13] ALLEN L. Boundary crossing pedagogy in STEM education [J]. International Journal of STEM Education, 2020 (7): 1-11.

[14] JONAS H, KONRAD J S. Models and modelling for authentic STEM education: Reinforcing the argument [J]. International Journal of STEM Education, 2019 (6): 1-10.

[15] DARE E A, ELLIS J A, ROEHRIG G H. Understanding science teachers’ implementations of integrated STEM curricular units through a phenomenological multiple case study [J]. International Journal of STEM Education, 2018, 5 (1): 1-19.

[16] LAFORCE M, NOBLE E, KING H, et al. The eight essential elements of inclusive STEM high schools [J]. International Journal of STEM Education, 2016, 3 (1): 1-11.

[17] CARLISLE D L, WEAVER G C. STEM education centers: Catalyzing the improvement of undergraduate STEM education [J]. International Journal of STEM Education, 2018, 5 (1): 1-21.

[18] 杜文彬，劉登琿．美國(guó)整合式STEM教育的發(fā)展歷程與實(shí)施策略——與Carla Johnson教授的對(duì)話[J]．全球教育展望，2019，48（10）：3-12．

International STEM Education Research Progress and Enlightenment——Based on the Content Analysis of the Papers Published in the SSCI Journal

ZHANG Bo

(School of Physical Education, Northeast Normal University, Jilin Changchun 130024, China)

STEM education has become an important educational practice in the field of education in the world, including China, to cultivate future talents and respond to social challenges, and has produced a lot of research results.is currently the only STEM education specialized research journal indexed in the SSCI database. Since its inception in 2014, many professional studies on STEM education have been published, which is worthy of in-depth exploration and research.After sorting out, international research on STEM education mainly focuses on three aspects: research on basic STEM education concept, research on procedural STEM teaching reform and research on the development and promotion of STEM education. This study has three implications for the development of STEM education in China: first, to strengthen theoretical research on STEM education and to grasp the essential connotation of STEM education on the basis; second, to develop the path of STEM teaching design and to promote the implementation of STEM education concepts from the process; third, to improve the collaborative ecology of STEM education and to promote the in-depth advancement of STEM education from the development perspective.

; STEM school; STEM teaching

2021–11–12

2020年度吉林省社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目（博士和青年扶持項(xiàng)目）——新時(shí)代勞動(dòng)教育與體育教育關(guān)系研究（2020C087）

張博（1990—），男，吉林長(zhǎng)春人，講師，博士，主要從事教育實(shí)踐活動(dòng)與體育人文社會(huì)學(xué)研究．

G420

A

1004–9894（2022）02–0058–05

張博．國(guó)際STEM教育研究進(jìn)展與啟示——基于SSCI期刊《國(guó)際STEM教育期刊》載文的內(nèi)容分析[J]．?dāng)?shù)學(xué)教育學(xué)報(bào)，2022，31（2）：58-62．

[責(zé)任編校：張楠、陳漢君]