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主题:发展研究论文写作 时间:2024-02-24

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摘 要:以Web of Science数据库(以下简称WOS数据库)核心合集为STEM教育研究文献来源.通过参考文献检索在数据库中表现,结合文献在线计量分析平台(bibliometric.com)分析文献影响力、引用关系以及核心热点等,整体回顾近10年来STEM教育研究文献计量特征,热点与研究趋势及未来研究中值得关注的问题,以期为教育研究者和实践者提供参考.

关键词:STEM教育;计量分析;Web of Science数据库;文献在线分析

中图分类号:G434文献标识码:A文章编号:1672-7800(2018)11-0011-04

收稿日期:2018-09-03

作者简介:王伟(1994-),男,云南大学硕士研究生,研究方向为教育技术学;宁丽(1994- ),女,云南大学硕士研究生,研究方向为教育技术学.

0引言

STEM教育(STEM Education)源于美国,也称STEAM教育.21世纪以来,随着科技进步与创新为主要动力的经济快速增长,国民科学素养的提升成为影响综合国力的关键,美国政府也深刻认识到不断加快推进STEM教育发展步伐的必要性,由此提出将科学、技术、工程和数学四门学科内容组合形成有机整体,以更好地培养学生的创新精神与实践能力[1].国内对STEM教育的研究比较晚,主要表现为基于大数据、创客教育以及STEM+创新教育等模式下的研究[2].随着STEM教育国际会议在北京召开,以及国内STEM教育研讨会的持续推广与研究,国内STEM教育研究的发展在未来将会有一个更大的推广和发展.本文利用文献在线计量分析平台对STEM教育在近10年来的文献情况作计量分析,探索其发展过程与趋势,为STEM教育研究与实践提供参考和借鉴.

1数据来源与研究方法

1.1数据来源与文献整体分布趋势

本研究以Web of Science核心选集数据库(即俗称的SCI数据库)为数据来源,处理和筛选后上传到文献在线分析*(bibliometric.com),以文献在线计量分析平台为工具对国际STEM教育研究文献作引用关系、关键词变化及影响力等相关计量分析.考虑到STEM教育

在其它领域的应用,故确定以主题: (stem education) OR 主题: (steam education)为检索条件,检索文献时间年限为“2008-2017年”,共检索论文1 494篇(检索时间截止2017年12月30日).依据文章类型、研究领域及学科来源对检索结果进行精炼,共提取论文361篇,文献时间分布以及引文时间分布如图1所示.

从文献发表量来看,从2008年至2017年近10年间,国际STEM教育研究论文发表整体呈上升趋势,尤其是在2016年达到最高峰.引文时间分布与论文发表时间分布基本保持一致上升态势.但需要注意的是,图1中统计时包含了2018年,故除掉该时间点外截止2017年,引文时间分布整体呈上升趋势,尤其是2015至2017三年间增长迅速,2017年引文数量580余次之多.

1.2文献检索结果在WOS数据库中计量分析

经过文献检索及精炼后的326篇STEM教育研究文献中,文献总引用频次达到2 073次,去除自引的被引频次也达1 964次,施引文献(已引用引文报告中一个或多个项目的文献)数量达1 821,去除自引的被引频次总计1 745次.文献h-index值为21.根据WOS在线数据统计定义,h-index值是基于“被引频次”计数降序排列的出版物列表,值为h的索引表明有h篇文献至少被引用h次.即检索精炼后的文献中有21篇至少被引用21次,说明精炼结果文献具有较高引用频次和学术影响.此外,文献每项平均引用次数达6.36.根据每项平均引用次数公式(平均引用次数等于总引用频次/集合结果总数)可知,检索文献被引次数较高.

以下是对检索精炼后的文献按引用次数排列(此统计引用频次35次以上文献),如下表1所示.

2012年,基于课程的本科生研究经验网络(CUREnet)启动,资金来自国家科学基金会本科生物教育研究协调网络计划[3].CUREnet旨在解决将研究经验融入本科课程所固有的主题,问题和机会,并通过评估基于课程的本科研究经历以及研究技能和STEM本科生研究生对研究职业的期望,包括研究自我效能的*效应展开对STEM教育的相关研究[4].可以看出,国际STEM教育在学生本科阶段的研究也颇为重视.

从表1文献引用情况整体来看,从2008年起始的近10年来,国际STEM教育研究同时重视教学设计,认为设计经验在本科工程教育中发挥着至关重要的作用,在K-12环境中越来越重要.强调教师应通过知情设计(Informed Design)帮助K-16学生提高设计能力并力求通过设计活动学习[5].比如美国学者在STEM教育中为培养为科学和技术先进的社会所需人才而倡导通过工程设计学习[6].在国内文理分科的大背景下,跨学科整合更是刚性需求,因此基于STEM教育理念的教材内容改革与整合也应该引起重视[7],绝非仅仅停留在以内容分析法、思辨法为主STEM教育的研究层面.

此外,在学生-顾问互动在培养本科研究人员进入科学实践社区中的作用研究中,通过检查学生-顾问互动在学习本科研究人员中的作用,特别是在培养学生遵守科学规范,价值观和专业实践方面的作用[8].可以看出国际STEM教育在帮助学生树立正确的科学态度、价值观及实践观念的重要意义.小学生概念对工程教育的启示研究揭示了必须将学生对工程现象概念的理解扩展为STEM教育标准和课程的基础[9].

结合文献检索在WOS中的统计结果,如下表2所示.近10年间《科学教育与技术报》STEM教育发文量占到约20%,《CBE生命科学教育》和《国际工程教育报》也分别占到近13%的发文量.其它领域无关研究包括化学、生物和物理等为无效检索结果.

科学和数学正在成为计算的基础学科,这一事实反映在最近发布的下一代科学标准以及将“计算思维”作为核心科学实践的决定中[10].从出版物来源层面可以清晰看到,近10年间国际STEM教育相关研究文献发表主要集中在科学教育与技术、生命科学教育以及工程教育等,契合了STEM教育以科学、工程和技术的主旨.

结合STEM教育研究国家发文数量统计分布情况,如图2所示.可以看到作为STEM教育的发源地的美国,在该领域作了大量的研究和深入开展,发文数量占全部发文量超过70%之多,为全世界STEM教育理念的传播和发展起到重要的引领作用.其次是加拿大、台湾地区以及澳大利亚、英格兰等,大量研究文献的发表也为STEM教育在全球范围的广泛发展提供了重要参考和指引作用.

随着国际STEM教育的研究不断深化,国内学者逐渐将美国STEM教育与中国教育相结合,分析STEM课程建设教学实施与评价、K-12与高等教育的衔接大学STEM教育等问题,得出对中国科学教育、创新人才培养的启示[11].我国的STEM教育也跟紧国际脚步,在分析英美等国的STEM课程目标、课程内容、教学模式和评价基础上,开展教学设计本土化STEM课程和STEM课程可行性实践研究[12][13],逐步发展起具有我国特色,适宜我国教育国情的STEM教育.

2文献在线分析平台下国际STEM教育研究

有关文献计量分析方法(Bibliometric Analysis)的定义有很多.最早提出的作者是Pritchard(1969年),文献计量分析方法是用来表现出一门学科或专业在发展过程中书面沟通材料的变化与特点,采取的方法可以是对书面交流材料的各个方面(题目、作者、发表年限和主要内容等)进行量性分析.本研究将Web of Science检索并精炼后的数据进行格式转化后上传至文献计量在线分析平台,对国际STEM教育研究文献作进一步分析和陈述.

2.1STEM教育研究引文关键词分析

从STEM教育诞生至今,美国政府为了扩大STEM教育机会,2008年新建了100所包容性STEM高中学校(Inclusive STEM Schools),并摒弃培养高分学生或精英目标,而转向发展学生的STEM专业特长,帮助学生做好在STEM院校成功学习所需的数学和科学经验准备[15].这是我国STEM教育研究的重要参考理念.

结合引文机构间联系分布,该项分析中机构包括大学,各研究院,以及国家研究机关;国际STEM教育研究机构汇聚点主要是美国Purdue大学、Colorado州立大学以及加利福利亚洛杉矶分校以及中国CNR等研究机构,可明显看出STEM教育在全球科研机构中的重视及关注程度.

在关键词分析中(如图3),为了观看清晰,本文选择扩展型(Expanded),图形纵坐标跨度表示该关键词在当年文献中的使用所占百分比(生物学中的stem是指植物的茎,与本研究无关,故排除“gender”等不相关的关键词).综合结果分析可以得到以下结论:

一是在2008-2017年10年来STEM教育研究中,核心关键词除“stem”、“stem education”以及STEM教育强调的科学、工程之外,还包括了“curriculum(课程)”、“assesent(评估)”、“robotics(机器人技术)”以及“collaborative/cooperative learning(协同/合作学习)”、“active learning(主动学习)”和“inquiry-based/discovery learning(探究式/发现学习)”等等关键词,丰富STEM教育研究的同时,不断推动STEM教育外延向更广泛的领域发展;二是期间关键词变化可初步看出,每年STEM教育研究侧重点有所变化和区别.2008年占比1/4的机器人技术直到2016年才又重新回到STEM教育;2011年首次加入协作学习、探究式学习、研究生教育和工程设计,课程研究与二年级本科生教育也相继引入;2014年first-year undergraduate/general(一年级/一般本科生)教育被纳入STEM教育研究,并在2013年后重新受到重视;评估是伴随STEM教育基础研究的重要部分.

扩展关键词是基于背景语料进行关键词的扩展,强化关键词对文摘句的指示作用,从而提高新闻或文本摘 要抽取质量[15].如图3(b)所示.扩展关键词更具体的描述了10年来STEM教育研究与发展过程涉及的诸多领域和层面.这些扩展层面整体上呈上升趋势,尤其是2015~2016年间,上升幅度最为明显.这也可以从一个侧面看出STEM教育在这一时间的发展态势.在扩展关键词中,数学和技术包含在内,但只占少部分.故可以初步看出,一方面,横跨10年的STEM教育研究重心是上述关键词分析中的STEM教育本身的理念和拓展,而非停留在单个学科的教育和研究上(数学所占比例均值约4.3%,技术约占3.8%);另一方面,除“教育”本身,扩展关键词“科学”和“学生”占较大比例,新的扩展关键词“学校”、“表现”、“知识”、“认知”以及“模型”、“女性”等,都成为STEM教育研究的拓展范畴.联系上文可知,国际STEM教育研究是以学生为中心,通过在学校教育中提升其科技素养与数学工程思维,提高学习者基础知识和学习认知能力与表现的同时,促进学生全面发展.

总而言之,从引用文献关键词和扩展关键词变化与分布情况来看,STEM教育研究对象表现出既收敛,也发散;既连续,也不断变化的特征.在以学生为主体基础上,围绕科学、工程、技术和数学为主题,开展基于时代教育背景的STEM教育,针对课程、评估以及学习方式、学习对象等作大量基础性研究.

2.2STEM教育研究引文引用关系分析

国际STEM教育研究在2008年以来的10年时间里,绘制了引用关系网络图和时序图.结合文章引用情况及上文论述概括性地看,在引用关系网络层面上,学者Varma-Nelson, P、Dolan, EL、Laursen, SL以及Auchincloss, LC等的文章受到许多其他研究者的引用,且这些学者被引用文献也与上文关键词分析一致,也显示出作者在STEM教育研究领域的影响力.

引用时序图则表明文献引用先后问题(红色为该节点引用的文章,蓝色引用了该节点的文章).可以看出,文章时序为208号(即上文提及引用频次最高的文章)被大量引用,其它引用大体与上文论述一致,具体情况在此不再赘述.

3总结

从国际STEM教育2008~2017年的研究文献计量分析结果出发,不难得出一些结论.一方面考虑基本教育国情的差异,国际STEM教育研究涉及领域和层面更为广泛和全面,而非局限在对某一阶段或某一具体学科的研究;其次国际STEM教育研究注重立足学生,立足有效的课程设计与合理的教学评价,立足为培养学生STEM跨学科整合性学习思维,科学技术、工程数学及其它学习内容作为开展STEM教育的工具或形式,而非目的;最后国际STEM教育发展迅速,我国STEM教育仍需更多的投入和学者的共同努力.

参考文献:

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(编辑:徐丽娟)

归纳总结:该文是关于教育发展研究和文献计量分析和WebofScience方面的发展研究论文题目、论文提纲、发展研究论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文.

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