STEM教育研究與發展：一個快速成長的國際化領域

李業平

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STEM教育研究與發展：一個快速成長的國際化領域

李業平

（德克薩斯農工大學 教學與文化系，德克薩斯州 77843，美國）

介紹美國和其他國家STEM教育發展的歷史，通過聚焦《國際STEM教育學報》創刊5年來的發展，分析揭示了STEM教育研究不僅在學術文章發表上，而且在讀者群的國際擴展中，都展示了STEM教育過去5年在國際范圍內的快速發展并成長為一個國際化領域．

STEM教育；期刊出版；國際讀者；研究和發展

1 引言

通過回顧《國際STEM教育學報》（，簡寫IJ-STEM）最近發表文章的綜述可發現，從2014年8月—2018年7月底，IJ-STEM在過去4年的出版周期中取得了巨大的發展（Li[1]，2018）．盡管IJ-STEM只有很短的出版歷史，但通過該雜志的出版回顧可以窺見STEM教育領域在過去幾年里驚人的發展速度．在中國見證到的情況也可以證明這一點：大約5~6年前，中國學者和學校幾乎不了解STEM教育，而現在，它已經成為中國學校里廣泛談論的話題．下面將首先展現STEM教育發展簡史，然后通過聚焦在過去幾年間IJ-STEM雜志的文章出版和讀者增長的案例展示STEM教育的研究發展．文章最后簡要向讀者們介紹從這個特別專集的后續幾篇文章中可以了解到的信息．

2 STEM教育發展歷史簡介

在美國，STEM教育領域近年來取得了巨大的發展．長期以來，學校教育一直強調數學和科學（而不是工程和技術）對中小學學生的重要性．如何支持和建立科學與數學之間的內在聯系也一直為學者們所關注，并且可以追溯到一百多年前學校教育中整合科學和數學的努力．例如，學?？茖W和數學協會成立于1901年，其4個主要目標之一是“通過研究科學和數學教育及它們的結合來推進學術知識的發展”．其官方期刊《學?？茖W與數學》（）也創立于1901年，旨在展示“課堂內科學和數學學科本身及兩學科交叉的問題、疑惑和課例研究”．

然而，美國STEM教育的最新發展已經超越了單純地關注數學和科學，進一步強調將數學和科學教育與工程和技術相結合的重要性．美國國家科學基金會（National Science Foundation）在20世紀90年代以SMET（在現有的科學和數學基礎上增加工程和技術）作為開端，正式將教育重點擴大到工程和技術領域．21世紀初，美國國家科學基金會將這一概念改為STEM（Chute[2]，2009）．此后，STEM教育項目和相關研究取得了巨大的發展，得到了多個層面的大力支持（Li[3]，2014）．近年來，STEM教育的發展與傳統教育在許多方面有所不同，這些區別包括：（1）更大范圍的學生學習領域；（2）信息技術在教育中更顯著和更廣泛的使用；（3）學術領域和各種就業單位不斷呼吁增加對學生STEM素養的培養機會和要求，特別是為培養女性和少數族裔的STEM素養；（4）對STEM融合教育發展，及有關研究、記錄學生如何在融合模式下學習的議題，有著越來越急切的需求【如，Honey和Schweingruber[4]（2014）；National Science Foundation[5]（2010）；National Research Council（2011[6]、2011[7]、2013[8]）】．毫無疑問，推進STEM教育需要有新的、更深入的學術研究支持，但此類研究仍處于起步階段．

在國際上，STEM不再只是一個流行詞．盡管STEM一詞是由美國國家科學基金會創造的，但它現在代表著世界許多教育體系中的一場教育運動．這一不斷擴大的運動激勵了無數的教育工作者、政策制定者和普通大眾，在他們自己的教育系統和社會文化背景下，發現和重視STEM融合教育的價值．例如，在澳大利亞，STEM教育已經被視為學校教育改革的一個重要機會，包括但不限于數學和科學教育（Office of the Chief Scientist[9]，2016）．澳大利亞制定了2016—2026年的國家STEM學校教育戰略規劃（National Council[10]，2015），目標是讓所有學生參與進來，并讓他們具備強大的STEM基礎技能和能力．在中國，STEM教育也同樣成為一個運動，而且它給中國教育工作者提供了一個大視野去反思學校教育中的相關問題，如，學校教育應為并能為學生做什么，以幫助他們為未來的發展做好準備，應該如何教育學生、評估學生的學習等．中國正在努力探索通過STEM教育激發學生的探究、創新和批判性思維，教育工作者看到了STEM教育的這種潛力（STEM教育中心[11]，2018；中國教育科學研究院[12]，2017）．當然，包括以上提到的和世界上其他國家的教育計劃，都需要大量的學術研究支持．因此，推動STEM教育研究的發展也很快變得緊迫起來．

3 一個國際期刊的文章出版和讀者發展案例

《國際STEM教育學報》是一份多學科、開源的、嚴格同行審議的學術研究期刊．在STEM教育領域，該期刊的創立在以下幾點上彌補了以往僅僅關注單門學科教育期刊的不足：（1）為來自不同學科和具有不同方法觀點的研究者和學者提供了發表、共享研究成果的渠道；（2）通過開源平臺拓寬了研究者和教育工作者獲取研究成果的渠道；（3）激勵科學家和教育研究者合作，進一步拓寬關于STEM教育的知識面（Li[3]，2014）．該刊發表了大量文章，包括原創研究、研究綜述、簡短報告和評論．值得一提的是，該雜志重視并歡迎來自不同視角的原創學術貢獻，這些視角包括傳統定義的STEM分科教育，或是一個相互聯系的STEM跨學科或交叉學科的教育．該雜志于2014年8月開始刊發文章．

截至2018年底，該期刊在過去5年里共發表144篇各類型的文章，平均每年刊發28篇．圖1顯示了從2014—2018年底該期刊每年發表的文章數量．很明顯，期刊年發表文章量增長迅速．與2014年8月—2016年底的前3年（2014年13篇，2015年20篇，2016年21篇）相比，該期刊從2017年開始接受和發表了更多文章（2017年34篇，2018年56篇）．文章數量的增長很好地反映了STEM教育領域學術研究的增長．

圖1 每年發表文章數量

自創刊以來，該期刊的發表文章已被世界各地的研究人員和讀者訪問下載．圖2顯示了每年訪問該雜志文章的總數．總體來看，近5年，該雜志文章的訪問下載量有3次大幅增長．（1）2015年，雜志文章的訪問量從2014年的6?669次大幅增長至55?698次，2015年增幅為735%，凈增49?029次；（2）2017年訪問下載由2016年的54?883次大幅增加至119?095次，增長117%，凈增64?212次；（3）2018年，訪問下載從2017年的119?095次大幅增加到217?873次，增長83%，凈增98?778次．據此可以合理地假設，2014—2015年的第一次大幅增長，可能是由于期刊于2014年8月創刊，2015年有更多的讀者想了解此期刊．然而，第二次和第三次（2016—2017和2017—2018）訪問量的急劇增加，應該歸因于：（1）該雜志發表的高質量文章；（2）人們獲取STEM教育研究信息的興趣顯著增加．此外，值得一提的是，第二次和第三次大幅增加的訪問量（圖2）與期刊文章出版呈現出相同的模式：即讀者訪問量和在同一時間內發表文章數量雙雙大增（見圖1）．該期刊在這期間的增長模式表明在過去幾年中STEM教育研究和讀者的大幅增加．

除了訪問的數量之外，了解訪問該期刊的讀者群體也可以更好地探索STEM教育研究的輻射面．表1總結了2015—2018年訪問該期刊文章數量前5名的國家和地區．從表1可清楚地看出，該期刊的讀者群是國際性的，而且這些年來經歷了巨大的變化．例如，2015年、2016年和2017年，美國是研究者和讀者獲取該期刊信息最多的國家．但在2018年，印度取而代之排名第一．2015—2017年，巴西從沒有進入前5名，但在2018年，巴西成為該期刊閱讀訪問數第三多的國家．事實上，該期刊的讀者群分布在全球五大洲，其中2015年和2016年來自美洲的閱讀訪問數量最多，2017年和2018亞洲取而代之．

注：訪問的定義，直接從期刊網站和SpringerLink訪問文章全文或PDF版本的次數．下載定義為HTML、LookInside、PDF和Epub單擊；而且這些并不包括從PubMed Central等鏡像數據庫下載的次數．

表1 各年度獲取該期刊文章最多的前5位國家和地區

該雜志的文章出版和讀者人數的迅速增長，得益于該雜志所發表文章的高質量．從2018年初開始，《國際STEM教育學報》除了被SCOPUS、谷歌Scholar等近二十項數據檢索和索引服務收錄外，還被選入了科學網的（Web of Science）新興資源引文索引（ESCI）．被ESCI接受是獲得影響因子評估過程中的第一步，這當然是非常重要的一步．納入ESCI意味著該雜志已被確定為能為輿論決策者、基金會和評估者提供重要的學術研究信息．ESCI使得研究人員可在不斷發展的學術研究中發現新的研究領域，并能提供與快速變化的研究領域相關的跨學科學術內容．該期刊文章已經被科學網絡記載登錄，這意味著文章可在此處查閱，并記錄有完整的引用計數、作者信息和其它豐富的信息．鑒于該雜志出版歷史較短，這確實是一個了不起的成就．據Springer Nature Insights的初步分析統計，截至2018年底，142篇文章（144篇中除去2篇勘誤）共被引用417次．這也很好地反映了該雜志發表了STEM教育領域所需的高質量文章．

與此相關的是，另一份新期刊《STEM教育研究學報》，該刊是STEM教育領域的交叉學科教育研究期刊．2018年12月，該刊的第一期發表了9篇文章，2018年僅在SpringerLink上就有5?147次下載．相比之下，從IJ-STEM的第一年訪問量（即從2014年8月開始發表的13篇文章，有6?669次訪問下載）相比可看出，《STEM教育研究學報》在第一年就獲得了大量的訪問．它的下載量進一步證實了，STEM教育作為一個國際化領域正在經歷持續的快速發展．

4 該STEM教育特別專集中其它文章的簡要介紹

上面討論的期刊在出版文章和讀者人數上的顯著增長，很好地說明了STEM教育在全球范圍的迅速增長．為了進一步了解這一令人興奮的新領域，特別撰寫并仔細整理了后續的4篇文章，以便從不同的視角來幫助讀者了解STEM教育研究及其發展趨勢．下面是對這4篇文章的簡要介紹．希望這個專欄不僅能幫助研究者和讀者更多地了解國際STEM教育的研究和發展，也能激發更多關于中國STEM教育的討論和研究，推動該領域持續向前發展．

第二篇文章同樣采用了關注期刊出版文章的方式，對2000年—2018年10月期間發表在國際幾十種期刊上的英文文章進行了分析研究．該文章篩選了603篇STEM教育研究論文并進行編碼分析，以便讀者可以了解STEM教育學術研究發展的現狀和趨勢．分析包括誰在發表這些文章，這些文章在哪里發表，這些年來研究的主題是什么等．期望讀者由此可以得到一個全球性的視野，以及具體的關于STEM教育的研究和發展信息．

第三篇文章從一個不同的視角幫助讀者了解STEM教育研究的現狀和發展趨勢．該文章通過對美國教育科學研究院（U.S. Institute of Education Sciences，隸屬于美國聯邦教育部）資助的STEM教育項目的研究，來分析介紹46個受到資助的STEM教育項目的特點和發展趨勢．

第四篇著重論述了STEM教育的一個具體方面：STEM教師教育．文章采用了與前3篇文章完全不同的視角和方法．該文章通過構建一個特定的STEM教師工作滿意度模型，使用美國現有的大規模學校人員調查數據來驗證該模型的有效性，以幫助了解在學校要穩定保持雇傭STEM教師時，可能存在的問題以及解決的方法．

第五篇旨在為STEM教育的進一步探討和研究提供一個可能發展的方向．該文章以思維為主題，先簡要回顧歷年來相關的研究發展．然后在現代STEM教育的背景下對傳統的思維概念提出了質疑，并為未來的相關研究提出了一些新思路和發展領域．

[1] LI Y. International Journal of STEM Education----A platform to promote STEM education and research worldwide [J]. International Journal of STEM Education, 2014 (1): 1.

[2] CHUTE E. STEM education is branching out [EB/OL]. (2019-02-09) [2019-03-16]. https://www.post-gazette.com/ news/education/2009/02/10/STEM-education-is-branching-out/stories/200902100165.

[3] LI Y. Four years of development as a gathering place for international researchers and readers in STEM education [J]. International Journal of STEM Education, 2018 (5): 54.

[4] HONEY M, PEARSON G, SCHWEINGRUBER H. STEM integration in K-12 education: Status, prospects, and an agenda for research [M]. Washington, DC: National Academies Press, 2014: 1-180.

[5] National Science Foundation. Preparing the next generation of STEM innovators: Identifying and developing our nation’s human capital [R]. Arlington, Washington DC, 2010: 1-49.

[6] National Research Council. Successful K–12 STEM education: Identifying effective approaches in science, technology, engineering, and mathematics [EB/OL]. [2019-05-20]. www.nap.edu/catalog.php?record_id=13158.

[7] National Research Council. Learning science through computer games and simulations [EB/OL]. [2019-05-20]. www.nap.edu/catalog.php?record_id=13078.

[8] National Research Council. Next Generation Science Standards: For states, by states [EB/OL]. [2019-05-20]. www.nap.edu/NGSS/.

[9] Office of the Chief Scientist. Australia’s STEM workforce: Science, technology, engineering and mathematics [M]. Canberra: Commonwealth of Australia, 2016: 1-204.

[10] ?National Council. National STEM School Education Strategy, 2016—2026 [EB/OL]. [2019-05-20]. http://www.education council.edu.au/site/DefaultSite/filesystem/documents/National%20STEM%20School%20Education%20Strategy.pdf.

[11] 中國教育科學研究院STEM教育研究中心．中國STEM教育2029創新行動計劃[EB/OL]．（2019-02-13）[2019-05-20]. http://www.nies.net.cn/xw/wyxw/201706/t20170606_324550.html.

[12] 中國教育科學研究院．中國STEM教育白皮書（精華版）[M]．北京：中國教育科學研究院，2017：1-14．

STEM Education Research and Development as a Rapidly Evolving and International Field

LI Ye-ping

(Department of Teaching, Learning & Culture, Texas A & M University, College Station, Texas 77843, USA)

This article provides a brief history of STEM education development in the United States and beyond, and then highlights its dramatic and international development over the past five years illustrated by the case of one international journal’s publication and readership development, and concludes with a brief instruction about the structure and content of follow-up four articles included in this collection.

STEM education; journal publication; international readership; research and development

2019–05–25

李業平（1964—），男，浙江建德人，美國德克薩斯農工大學終身教授，博士生導師，《國際STEM教育學報》和《STEM教育研究學報》創刊主編，主要從事數學教育、STEM教育和教師教育研究．

G420

A

1004–9894（2019）03–0042–03

李業平．STEM教育研究與發展：一個快速成長的國際化領域[J]．數學教育學報，2019，28（3）：42-44．

[責任編校：周學智、陳漢君]