国内STEAM课程研究热点与发展趋势

徐济远

摘要：本研究基于知网数据库，选取2014—2021年以“STEAM课程”为关键词的115篇CNKI核心期刊收录的文献，采用CiteSpace软件的时间图谱与聚类分析法分析数据，分析国内STEAM课程研究的热点与发展趋势。分析结果显示的研究热点包括：创客教育、项目式学习、创新能力培养等。国家政策大力推动以及社会对STEAM人才的大量需求的背景下，我国各级学校在理论与实践中积极探索如何构建STEAM课程模式，以实现STEAM教育与创客教育和项目式学习的结合，培养学生跨学科思维、创新能力以及实践能力。

关键词：STEAM课程CiteSpace创客教育项目式学习

引言

近年来，STEAM教育在我国兴起。STEAM教育相对于近代以来兴起的分科教学方式，更加强调培养学生的跨学科学习能力，使学生能够像艺术家一样想象、像科学家一样思考、像工程师一样行动。STEAM教育旨在构造一个学习者形成个性人格、艺术审美、知识习得、能力培养、素养生成和创意发展的连续统，造就一个真正意义上的“人”。在当今课程教学改革中，STEAM教育被寄予了打破传统分科教学模式、培养创新型人才的厚望。为全面了解我国STEAM课程研究现状，本研究使用CiteSpace可视化分析软件对CNKI核心期刊收录的2014—2021年与“STEAM课程”关键词相关的115篇文献进行分析。

一、研究对象

STEAM教育的概念由美国学者格雷特·亚克门最先提出，其中S代表科学（Science）、T代表技术（Technology）、E代表工程（Engineering）、A代表艺术（Arts）、M代表数学（Mathematics）。然而STEAM并不是几门学科的简单叠加，而是以整合性、跨学科性促进学科间的融合发展，也使得以理工科目学习为主的STEM教育更加融合开放。2016年6月7日教育部出台了《教育信息化“十三五”规划》，其中明确指出各地区要在现有条件下积极探索信息技术在“众创空间”、跨学科学习（STEAM教育）等新的教育模式中的应用。近年来，伴随着我国对人工智能领域的重视，对于STEAM教育领域的研究也越来越深入，从知网检索2014年以后与“STEAM课程”相关的论文看，呈现出快速上升的趋势，2019年达到顶峰，最近两年略有下降并趋于平稳。STEAM课程以真实情境的问题驱动，使学生动手实践、解决问题、综合运用知识的能力得到有效提升。

我国STEAM教育的探索还处于起步后的快速发展阶段，要在借鉴国外已有经验的基础上逐渐探索出一条适合我国国情的STEAM教育之路，以中小学校为主阵地，由学校组织、教师实施，由下而上地逐步完善STEAM课程体制。我国部分发达地区如北京、上海、深圳等地的STEAM课程发展均已走在全国的前列，也是教育研究的热点地区。为保证研究质量，本文的研究对象为选自知网的以“STEAM课程”为关键词检索的115篇论文。

二、研究方法与工具

（一）研究工具

陈超美教授是美国德雷赛尔大学计算机与情报学教授，从2008年开始担任大连理工大学长江学者讲座教授。2004年陈超美教授在“作者共被引分析”的原生地——美国德雷赛尔大学信息科学与技术学院使用Java语言开发了CiteSpace信息可视化软件。

CiteSpace可被译为“引文空间”，该软件可以分析科学文献中所蕴含的潜在知识，并在科学计量学数据和信息可视化背景下被人们广泛使用于各领域的文献分析，可以实现对原始文献的共引分析、挖掘引文空间的知识聚類和分布，以及不同知识单元之间的共现分析功能，包括作者、机构、国家、地区等。

（二）研究方法

研究主要通过CiteSpace对文献进行可视化分析筛选，主要使用突现和聚类两种分析方法。突现分析法是测算短时间内关键词节点的热度变化，生成可供观察的可视化图片。聚类分析法则是用于文献分类，形成不同的对象组集合。

三、STEAM课程前沿与热点分析

关键词是作者对文献核心内容的凝练，出现频率、中心度较高的关键词往往是该领域的学术热点，因而本研究首先对关键词进行分析。基于此，本研究利用CiteSpace绘制了2014—2021年间与“STEAM课程”相关的关键词知识图谱，用CiteSpace可视化软件的词频和中心性量化分析功能，清晰直观地展现了近几年来关于“STEAM课程”的研究热点。本研究使用的是CiteSpace5.8.R3版本，分析研究样本，梳理出关键词的中心度和年份（如表1所示）。使用CiteSpace可视化软件的关键词共现图谱功能，由分析结果可知，近几年来，除了“STEM”教育之外，“创客空间”“3d打印”“创客”“项目学习”“创新能力”“综合学习”等是我国现阶段STEAM课程领域研究的热点。由此可见，当前我国STEAM课程的研究热点主要集中在STEAM课程教学方法与教学模式的探索以及培养学生能力两方面。

（一）STEM教育

STEM教育仅强调了理工学科领域的融合，在跨学科教育的发展过程中，进一步提出由于STEM教育未能重视培养学生的人文和艺术素养，所以需要将Arts加入到STEM教育中。该理念最早由格雷特·亚克门提出，指出“以数学为基础，通过工程和艺术解读科学和技术”。STEAM教育进入我国后，研究的方向主要涵盖对人文艺术内涵的探索，进一步实现人文艺术与理工学科领域知识的有机融合，以及探索我国STEAM课程如何进入各级学校课堂。

（二）创客教育

近年来，创客教育掀起的创客运动在教育界如火如荼地进行。创客教育具有鲜明的工程实践特色，现阶段主要应用于中小学通用技术课程和信息技术类课程。虽然创客教育对学生工程实践能力的培养具有显著效果，但科学概念与原理传授的关注相对不足，STEAM教育与创客教育两者的优缺点正好形成互补。近几年，许多研究都在探索创客教育与STEAM教育如何实现更好的整合，实现优势互补。Bybee指出两者的整合具有内在的发展需求，STEAM教育能够促进学生技术使用水平及理解事物运行的规律。Halverson则指出创客教育的重要基石是构建主义的教学理论与“创中学”的教学法。在STEAM课程建设中，STEAM教育与创客教育的融合，创客教育有力地驱动了STEAM课程的发展，使其在具有综合性的工程实践活动中实现了跨学科学习。EA98CD88-AC7D-4F78-B8A5-43AD3BCB0B54

（三）3D打印

国务院2015年5月印发的《中国制造2025》是中国实施制造强国战略的第一个十年行动纲领，在此背景下教育部相继颁布了多项鼓励措施，在各级各类学校和各地区大力推动与3D打印相关课程的开设。3D打印技术是机械工程、电子信息、工业设计等多学科融合的产物，而STEAM教育理念强调跨学科地综合运用，注重培养学生的科学探究能力、设计创新能力及工程实践能力。3D打印技术走入STEAM课堂，有效提高了课堂教学效果，培养了学生的综合素养，对STEAM课程建设具有重要的理论与实践意义。

（四）项目学习

项目学习（PBL）全称为“基于项目的学习”，当下已成为实现STEAM课堂教学的方法之一。首先，项目学习的教学方法使得学生的工程实践技能朝着教学目标设定的方向发展。其次，以学科的概念和原理为中心是项目学习的最大特点，以小组探究的方式，在真实情境中，借助多种资源开展活动，解决一系列问题。学生在真实学习环境中的项目学习往往需要进行跨学科的思维整合，以项目的最终目的为驱动，将各类学科知识进行整合，以应对实际情境中的挑战和问题。STEAM课程教学过程中，需要将科学、技术、工程、艺术和数学各学科进行融合，立足生活经验和社会实践取向的STEAM课程与项目学习的教学方法具有天然的内在一致性，STEAM课程教学的跨学科性、情境性、实践性、协作性、实证性尤其适用于项目学习。综上所述，项目学习是一种适宜于跨学科学习的模式，围绕“明确的结果和模糊的任务”进行的跨学科探究性实践活动，可以实现STEAM课程和项目学习共同发展。

（五）创新能力与综合学习

创新能力是推动STEAM教育发展的一项重要能力，创新能力对学生核心素养的发展具有重要意义。由于STEAM课程的培养模式多基于项目学习及创客教育的形式，呈现出跨学科性、情境性、实践性、协作性、实证性，因此需要学生以真实的问题为导向，运用自己的创新能力解决问题。崔鸿认为，项目学习与STEAM教育的融合，对于学生人文素养、理性思维方面的培养具有积极意义，项目学习与STEAM教育融合的培养目标与中国学生核心素养的目标具有高度的一致性。当前STEAM教育与创客空间相互依托，运用“做中学”的教学方法，培养学生的创新能力与实践能力，教学过程中采取创造性问题解决导向的动态评价，在学生与教师交互的过程中创造民主平等的互动氛围，促进学生综合学习能力的全面提升。

四、STEAM课程研究热点变化趋势

使用CiteSpace可视化软件绘制聚类节点关键词聚类图谱，可以直观地观察到与“STEAM课程”相关的研究热点。本研究依据CiteSpace可视化软件的分析结果选择三个研究热点进行分析。依据节点突现功能，选择节点“创客教育”“stem”“创新能力”后分析其突现持续时间，如图1所示，横轴为时间，纵轴为当年发文数量。

第一，以“创客教育”为代表的节点共有十个关键词与之相连，如图2所示，节点分别是创客空间、项目学习、创新能力、核心素养、学习空间、人工智能、跨界知识与思维、创客课程、工具与知识主题、小学科学技术环境。

依据节点突现功能，“创客教育”节点最初凸显的时间为2014年，但在2015年呈现下滑趋势，然后出现大幅增长，2016年之后出现波动并逐渐趋于平稳。由于创客教育在我国起步晚，数篇论文的主要内容聚焦于对创客教育与STEAM教育融合的路径探索。随着人工智能的快速发展，研究逐渐转向“互联网+”以及“智能时代”等与STEAM课程相融，如赵慧勤指出，在智能时代，教育的本质已由简单的知识传递转向批判性思维、沟通能力、协作能力、创新创造能力的培养，借鉴STEAM教育跨学科理念的创客课程，其设计与开发要注重跨界思维：主题课程以跨学科知识为主要内容开展，实现多学科深度融合，注重学生批判性思维能力的培养;以小组合作学习的形式开展课程活动，注重培养学生问题解决、知识获取、沟通协作的能力。创客教育是建设STEAM课程的有效方式，所以对其研究呈现出稳定趋势。

第二，以“stem”为代表的节点共有七个关键词与之相连，如图3所示，分别是科学教育、跨学科、价值取向、技术教育、创意新工科、艺术整合音乐技术、st、艺术。

“stem”节點突现的时间是2014年，之后趋势呈现出下降到激增，在2020年之后趋于消失。2016年之后与“stem”相关的研究呈大幅上升趋势，造成这种情况的主要原因在于2016年6月7日教育部出台的《教育信息化“十三五”规划》明确指出各地区要在现有条件下积极探索信息技术在“众创空间”、跨学科学习等新的教育模式中应用，这激发了研究人员对STAEM教育的关注程度。2017年之后研究趋于减少，是由于STEM教育内涵的转变，即由原来只注重理工类学科到融入人文艺术类学科，即STEAM教育。

第三，以“创新能力”为代表的节点共有五个关键词与之相连，如图4所示，包括创客、项目学习、跨学科、活动设计、大学生。

教育部出台的《教育信息化“十三五”规划》明确指出：“要着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力。”由该节点的关键词聚类突现图可知，“创新能力”也在2016年开始突现，经大幅度上升达到顶点后出现下降，发文趋于沉寂。如今再次呈现出上升趋势。通过软件分析得出《“互联网+”背景下的STEAM教育到创客教育之变迁——从基于项目的学习到创新能力的培养》为引用次数较高的与创新能力节点相关的论文，李小涛在文中指出“互联网+”时代如何为教育的建构与重组提供新的思考方式，以及如何提供有利环境为STEAM教育与创客教育实现变迁。该节点的关键词符合当下该领域的发展趋势，必然是未来研究的热点之一。

综上所述，根据本研究选用的三个典型意义节点，STEAM课程领域发展趋势可分为课程模式构建、内涵的丰富、创新能力的融合，这三点推动着STEAM课程研究不断前行。EA98CD88-AC7D-4F78-B8A5-43AD3BCB0B54

五、总结

STEAM教育虽然起源于美国，但在21世纪已经成为各国培养创新型综合素质人才的重要途径。并且随着第四次工业革命的到来，当下我国的人才需求已经指向具有解决复杂问题能力、丰富的社交技能以及掌握系统性技能的创新型人才。如何解决STEAM人才的稳定输出与当下市场对人才大量需求之间的矛盾，需要在STEAM课程本土化的过程中积极探索。

通过对我国STEAM教育研究发展历程的解读可知，STEAM教育研究已经从宏观概念的解读转向微观具体课程的构建、从思辨的文本研究转向在课堂中进行实证研究。当下在STEAM教育发展的过程中应该更加注重课程的开发与建设，在实践中发展STEAM教育。虽然创客教育与项目学习都有效地融入了STEAM课程实践中，但由于STEAM师资力量的缺乏和硬件设备的缺失，会导致STEAM课程集中于发达地区，无法深入到偏远地区。因此，建立符合我国国情的STEAM课程研究体系势在必行。

参考文献：

＼[1＼]郑旭东，饶景阳，陈荣.STEAM教育的本体论承诺：理想的追问与反思＼[J＼].电化教育研究，2021，42（6）：1419.DOI：10.13811/j.cnki.eer.2021.06.002.

＼[2＼]宋乃庆，高鑫.中小学STEAM教育评估的内涵、价值与理论框架探析＼[J＼].教育科学研究，2021（10）：4753.

＼[3＼]教育部.关于印发《教育信息化“十三五”规划》的通知＼[EB/OL＼].（20160622）＼[20200910＼].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201606/t20160622_269367.html.

＼[4＼]吕君，韩大东.韩国中小学STEAM教育卓越项目的实践与启示＼[J＼].教育导刊，2021（8）：9096.DOI：10.16215/j.cnki.cn44-1371/g4.2021.08.013.

＼[5＼]DANIEL E I，OSHODI O，ARIF M，et al.Henjewele，Strategies for Improving Construction Craftspeople Apprenticeship Training Programme：Evidence from the UK[J].Journal of Cleaner Production，2020（266）：122135.

＼[6＼]BERTE N，PERRENOT C.Surgical Apprenticeship in the Era of Simulation[J].Journal of Visceral Surgery，2020，157（3）：9399.

＼[7＼]趙慧臣，陆晓婷.开展STEAM教育，提高学生创新能力——访美国STEAM教育知名学者格雷特·亚克门教授＼[J＼].开放教育研究，2016，22（5）：4-10.DOI：10.13966/j.cnki.kfjyyj.2016.05.001.

＼[8＼]孟红娟，黄勃，王梦珂，等.STEAM与创客教育的问题及其整合路径探究＼[J＼].现代教育技术，2020，30（3）：114119.

＼[9＼]BYBEE R W.What is STEM education？＼[J＼].Science，2010（5995）：996.

＼[10＼]HALVERSON E R，Sheridan K.The maker movement in education＼[J＼].Harvard Educational Review，2014（4）：495504.

＼[11＼]周苏，王硕苹.创新思维与方法[M].北京：中国铁道出版社，2016：42.

＼[12＼]刘慧.基于STEAM教育理念的中职《3D打印》课程教学模式研究＼[D＼].桂林：广西师范大学，2021.DOI：10.27036/d.cnki.ggxsu.2021.000978.

＼[13＼]刘景福，钟志贤.基于项目学习（PBL）模式研究[M].外国教育研究，2002（11）：1822.

＼[14＼]余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[M].开放教育研究，2015（4）：1322.

＼[15＼]崔鸿，朱家华，张秀红.基于项目的STEAM学习探析：核心素养的视角＼[J＼].华东师范大学学报（教育科学版），2017，35（4）：5461，135136.DOI：10.16382/j.cnki.1000-5560.2017.04.006.

＼[16＼]吴永和，李彤彤.机器智能视域下的机器人教育发展现状、实践、反思与展望＼[J＼].远程教育杂志，2018，36（4）：7987.DOI：10.15881/j.cnki.cn33-1304/g4.2018.04.010.

＼[17＼]赵慧勤，王兆雪，张天云.面向智能时代“4C能力”培养的创客课程设计与开发——基于STEAM理念的实施路径＼[J＼].远程教育杂志，2019，37（1）：104112.DOI：10.15881/j.cnki.cn331304/g4.2019.01.010.

＼[18＼]李小涛，高海燕，邹佳人，等.“互联网+”背景下的STEAM教育到创客教育之变迁——从基于项目的学习到创新能力的培养＼[J＼].远程教育杂志，2016，34（1）：2836.DOI：10.15881/j.cnki.cn331304/g4.2016.01.003.

责任编辑：黄大灿EA98CD88-AC7D-4F78-B8A5-43AD3BCB0B54