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作者：王巍 STEM教育活動(dòng)強(qiáng)調(diào)以學(xué)習(xí)者為中心。采用何種教學(xué)方法有效實(shí)施STEM教育活動(dòng)既是STEM教育的研究重點(diǎn)亦是研究挑戰(zhàn)。其中項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在STEM教育中的作用得到廣泛關(guān)注，對(duì)該領(lǐng)域研究成果進(jìn)行深入剖析為我國(guó)STEM教育實(shí)踐的進(jìn)一步發(fā)展提供借鑒。以 Scopus數(shù)據(jù)庫(kù)中“項(xiàng)目式STEM教育”的相關(guān)文獻(xiàn)作為研究樣本，運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量軟件 Bibexcel和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析工具 Pajek對(duì)高影響力研究團(tuán)隊(duì)和高頻關(guān)鍵詞進(jìn)行共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析，總結(jié)出項(xiàng)目式STEM教育研究的四個(gè)高影響力研究團(tuán)隊(duì)以及項(xiàng)目式STEM教育研究主要內(nèi)容。結(jié)合我國(guó)STEM教育教學(xué)發(fā)展的客觀實(shí)際提出構(gòu)建多方聯(lián)動(dòng)的教師專業(yè)發(fā)展機(jī)制、開發(fā)垂直整合動(dòng)態(tài)發(fā)展的STEM課程、基于教學(xué)情境生成教學(xué)策略和教學(xué)方法等發(fā)展建議。
關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式；STEM教育；研究現(xiàn)狀 一、引言 STEM教育是當(dāng)今培養(yǎng)創(chuàng)新人才的全球性議題，各國(guó)都在積極探索如何實(shí)施STEM教育來增加具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的人才數(shù)量，以增強(qiáng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)STEM教育的理性探討[1]和發(fā)展分析[2]隨著教育實(shí)踐逐漸深入，促使STEM教育在實(shí)施的有效性方面面臨巨大挑戰(zhàn)。目前，STEM教育“如何教”的問題集中在四種典型的教學(xué)方法，即問題式學(xué)習(xí)（Problem- based learning）、探究式學(xué)習(xí)（Inquiry- based learning）、設(shè)計(jì)式學(xué)習(xí)（Design- based learning）和項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（Project-based learning）[3]。其中，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在STEM教育中獲得了更廣泛的關(guān)注[4]。有研究表明，以項(xiàng)目為基礎(chǔ)的教學(xué)方式能夠有效促進(jìn)學(xué)生對(duì)STEM知識(shí)的興趣，影響學(xué)生對(duì)STEM領(lǐng)域的職業(yè)選擇，項(xiàng)目式教學(xué)能夠提高學(xué)生在高度知識(shí)型社會(huì)中的競(jìng)爭(zhēng)力[5]。國(guó)內(nèi)對(duì)STEM教育教學(xué)方法的實(shí)踐探索集中在高等院校或科研院所[6-7]，有效的教學(xué)方法是落實(shí)教學(xué)實(shí)踐的關(guān)鍵因素，所以對(duì)項(xiàng)目式STEM教育研究現(xiàn)狀的梳理具有重要意義。鑒于此，本文以2007年至2018年 Scopus數(shù)據(jù)庫(kù)中基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)開展STEM教育的文獻(xiàn)作為樣本，在整體了解項(xiàng)目式STEM教育研究概況的基礎(chǔ)上，通過關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，可視化描述國(guó)際上項(xiàng)目式STEM教育的主要研究?jī)?nèi)容，以期為國(guó)內(nèi)STEM教育教學(xué)實(shí)踐的研究和發(fā)展提供參考和借鑒。 二、研究設(shè)計(jì) 1.數(shù)據(jù)來源 為了解當(dāng)前項(xiàng)目式STEM教育的研究現(xiàn)狀，本文以全球規(guī)模最大的文摘和索引數(shù)據(jù)庫(kù) Scopus為研究樣本來源。筆者選擇題名（Title）字段進(jìn)行檢索，以“STEM Education”和“Project-based Learning”為核心檢索詞，同時(shí)根據(jù)兩個(gè)核心檢索詞的學(xué)術(shù)研究特點(diǎn)進(jìn)一步精確檢索關(guān)鍵詞。 首先，STEM是由 Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、 Engineering（工程）與Mathematics（數(shù)學(xué)）四個(gè)學(xué)科英文拼寫首字母縮寫而成，在一部分研究中用四個(gè)學(xué)科的全拼形式代替縮寫形式，所以本研究中將“Science，Technology，Engineering and Mathematics”作為核心檢索詞“STEM Education”的拓展表達(dá)形式之一。另外，隨著STEM學(xué)科整合范圍的擴(kuò)大以及培養(yǎng)學(xué)生綜合創(chuàng)新能力的需求，融入藝術(shù)（Arts）的 STEAM研究成果日益豐富。STEAM教育在教學(xué)理念和教學(xué)方法上與STEM教育一脈相承[8]，基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方式在 STEAM教育中依然發(fā)揮著重要作用。不同的是，STEAM教育在課程開發(fā)和教學(xué)評(píng)價(jià)維度等方面較STEM教育更具豐富性，所以本研究中將“STEAM Education”與其全拼寫形式“Science，Technology，Engineering， Mathematics and Arts”作為“STEM Education”的另外兩種拓展表達(dá)形式。 其次，學(xué)者們對(duì)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的書寫方式主要有“Project- based Learning”和“Project based Learning＂兩種形式，通過研讀文獻(xiàn)內(nèi)容發(fā)現(xiàn)兩種書寫方式在表達(dá)意義上無內(nèi)涵差別，所以在檢索目標(biāo)文獻(xiàn)時(shí)，將兩種書寫方式等同。 最后，筆者在初步確定研究樣本中將“STEM Education”“Science，Technology，Engineering and Mathematics”“STEAM Education”“Science，Technology，Engineering，Mathematics and Arts”分別與“Project- based Learning”和“Project based Learning”組合并一一檢索，最終得到包含8個(gè)檢索詞組的檢索結(jié)果。通過對(duì)文獻(xiàn)類型、摘要與本研究意圖關(guān)聯(lián)程度的篩選，最終確定162條記錄作為本文研究的文獻(xiàn)集合，樣本出版時(shí)間截至2018年12月31日。 2.研究方法和工具 Bibexcel是由瑞典科學(xué)計(jì)量學(xué)家 Olle Persson開發(fā)的文獻(xiàn)計(jì)量軟件，本文運(yùn)用該軟件對(duì)162篇文獻(xiàn)樣本進(jìn)行發(fā)文量、地域分布、高影響力研究團(tuán)隊(duì)的統(tǒng)計(jì)分析，從而了解當(dāng)前項(xiàng)目式STEM教育的整體研究概況。Pajek是大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析工具，用于對(duì)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的分析和可視化操作，可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的矩陣分析和聚類分析。筆者將高頻關(guān)鍵詞通過 Pajek進(jìn)行共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析，結(jié)合代表性研究團(tuán)隊(duì)的科研成果，以闡釋項(xiàng)目式STEM教育的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。 三、項(xiàng)目式STEM教育研究現(xiàn)狀 （一）文獻(xiàn)樣本描述性統(tǒng)計(jì)分析 1.載文量分析 通過文獻(xiàn)計(jì)量軟件對(duì)研究樣本進(jìn)行整體分析發(fā)現(xiàn)，2007年到2018年間，國(guó)際上關(guān)于項(xiàng)目式STEM教育的年載文量如圖1所示。最早的文獻(xiàn)是2007年美國(guó)德州理工大學(xué)T-STEM中心研究團(tuán)隊(duì)對(duì)高中STEM教育的改革倡議[9]，通過培訓(xùn)STEM教師以工程設(shè)計(jì)過程作為教學(xué)的指導(dǎo)性框架，進(jìn)一步將學(xué)生依托實(shí)際項(xiàng)目學(xué)習(xí)STEM概念的方式細(xì)化為基于工程設(shè)計(jì)的項(xiàng)目學(xué)習(xí)。2008年到2015年間，文章數(shù)量逐年增加但比較緩慢，且出現(xiàn)了兩個(gè)零增長(zhǎng)的平臺(tái)期，即2013年和2015年較上一年文獻(xiàn)數(shù)量沒有增加。結(jié)合STEM教育發(fā)展歷程和文獻(xiàn)樣本中研究背景的概述可以發(fā)現(xiàn)，美國(guó)奧巴馬政府在此期間頻繁發(fā)布關(guān)于STEM教育的政策報(bào)告，如2013年《聯(lián)邦STEM教育五年戰(zhàn)略規(guī)劃》（Federal Science，Technology，Engineering and Mathematics（STEM）education：5- year Strategic Plan）強(qiáng)調(diào)了STEM人才儲(chǔ)備和師資培訓(xùn)的重要地位；《下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》（Next Generation Science Standards）中引入工程學(xué)科和跨學(xué)科實(shí)踐，突出了STEM教育的整合或跨學(xué)科特征；隨后的《K-12年級(jí)STEM整合教育：現(xiàn)狀、前景和研究議程》（STEM Integration in K-12 Education Status，Prospects and an Agenda for Research）著重探討了STEM課程整合與課程實(shí)施的跨學(xué)科性；《2015年STEM教育法》（STEM Education Act of 2015）提出將計(jì)算機(jī)科學(xué)納入STEM教育類別，加強(qiáng)對(duì)非正式環(huán)境下STEM教育領(lǐng)域發(fā)展的研究。這些政策報(bào)告從國(guó)家未來競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略高度規(guī)劃了STEM教育的教育目標(biāo)、實(shí)施路線和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，全面促進(jìn)了STEM教育的發(fā)展，使得關(guān)于項(xiàng)目式STEM教育的研究進(jìn)入了新的階段。由此可見，頂層設(shè)計(jì)對(duì)STEM教育的深入實(shí)踐起到了重要作用。 
2.高影響力研究團(tuán)隊(duì)分析 美國(guó)是STEM教育研究成果最多且被引用率較高的國(guó)家，隨著全球經(jīng)濟(jì)模式的發(fā)展變化，各國(guó)（地區(qū)）對(duì)創(chuàng)新人才的需求使得STEM教育受到了廣泛關(guān)注。韓國(guó)、馬來西亞、以色列等國(guó)家開始了對(duì)項(xiàng)目式STEM教育的研究和實(shí)踐，我國(guó)大陸地區(qū)的研究成果較少。 為確保數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性，筆者對(duì)文章作者進(jìn)行國(guó)家（地區(qū)）和研究機(jī)構(gòu)的信息匹配，以保證去除同一作者所屬多重機(jī)構(gòu)或不同機(jī)構(gòu)作者重名的情況，繼而用 Bibexcel軟件分別提取作者全名和所屬機(jī)構(gòu)，研究者所屬的國(guó)家（地區(qū)）和機(jī)構(gòu)以及取得的研究成果如表1所示。目前項(xiàng)目式STEM教育領(lǐng)域形成的高影響力研究團(tuán)隊(duì)有四個(gè)，分別是美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)團(tuán)隊(duì)、臺(tái)灣屏東大學(xué)團(tuán)隊(duì)、美國(guó)歐道明大學(xué)團(tuán)隊(duì)和以色列本-古里安大學(xué)團(tuán)隊(duì)。 
為了進(jìn)一步了解四個(gè)研究團(tuán)隊(duì)成員間的合作情況，筆者通過Bibexcel軟件得到文獻(xiàn)作者的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和合作頻次文件，利用 Pajek軟件讀取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)文件和合作頻次文件形成可視化網(wǎng)絡(luò)圖，如圖2所示。其中圓圈代表文獻(xiàn)作者，線段代表兩位作者形成合作關(guān)系。作者節(jié)點(diǎn)圓圈大小表示作者合作總數(shù)多寡，作者節(jié)點(diǎn)間連線的粗細(xì)表示兩位作者合作次數(shù)。從圖2可看出，各研究團(tuán)隊(duì)圍繞核心研究者形成了緊密的合作網(wǎng)絡(luò)。其中研究團(tuán)隊(duì)1中的成員最多，但核心研究者只有兩位，他們是德州農(nóng)工大學(xué)的羅伯特?卡普拉羅（Capraro R.M.）教授和瑪麗?卡普拉羅( Capraro M.M.)教授。研究團(tuán)隊(duì)2的合作網(wǎng)絡(luò)圖中4條線條較粗，代表以臺(tái)灣屏東大學(xué)羅哲希教授為首的多位研究者形成了最緊密的合作關(guān)系，結(jié)合表1中的數(shù)據(jù)可見該團(tuán)隊(duì)成果被引用率最高，在項(xiàng)目式STEM教育領(lǐng)域中影響力較大。另外從圖2中還可以發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目式STEM教育的研究團(tuán)隊(duì)還沒有形成復(fù)雜的合作關(guān)系，通過對(duì)各團(tuán)隊(duì)文獻(xiàn)內(nèi)容的深入研讀發(fā)現(xiàn)，各團(tuán)隊(duì)受所屬國(guó)家（地區(qū)）教育戰(zhàn)略政策和科研經(jīng)費(fèi)支持的影響，研究對(duì)象的人口學(xué)特征主要圍繞學(xué)段、性別和經(jīng)濟(jì)背景展開，研究國(guó)家（地區(qū)）文化和種族差異對(duì)STEM學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果影響的極少。這也說明目前STEM教育領(lǐng)域中采用項(xiàng)目式教學(xué)的研究還處在探索階段，未來隨著各國(guó)（地區(qū)）對(duì)STEM研究的不斷深入，來自不同種族和文化背景的學(xué)習(xí)者在項(xiàng)目式STEM學(xué)習(xí)中呈現(xiàn)的教育現(xiàn)象將更加豐富。 
（二）研究熱點(diǎn) 分析項(xiàng)目式STEM教育文獻(xiàn)樣本的高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)情況，可以得出當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。筆者對(duì)全部樣本的關(guān)鍵詞進(jìn)行提取并統(tǒng)計(jì)，共得到原始關(guān)鍵詞551個(gè)，總頻次1133次。由于從數(shù)據(jù)庫(kù)直接導(dǎo)出的關(guān)鍵詞未經(jīng)處理，研究者在尊重文獻(xiàn)作者研究意圖的前提下，只對(duì)關(guān)鍵詞的單復(fù)數(shù)不同形式以及同一詞的縮寫和簡(jiǎn)寫進(jìn)行統(tǒng)一，如“High schools”和“High school”統(tǒng)一為“High School”，“Project based learning”和“PjBL”統(tǒng)一為“Project- based learning”。使用 Bibexcel軟件生成高頻關(guān)鍵詞社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析所需的.net文件和.vec文件，并導(dǎo)入社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析軟件 Pajek中，使用 Pajek內(nèi)部的可視化分析工具繪制出高頻關(guān)鍵詞的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖，如圖3所示，網(wǎng)絡(luò)圖以“STEM”和“Project- based Learning”兩個(gè)核心關(guān)鍵詞為中心向外延伸，中心關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)頻次較高，次級(jí)節(jié)點(diǎn)分布均勻，可見關(guān)于項(xiàng)目式STEM教育的研究已經(jīng)初具規(guī)模。但代表次級(jí)節(jié)點(diǎn)的圓圈較小，說明項(xiàng)目式STEM研究的內(nèi)容有待進(jìn)一步深化。關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)圖中相對(duì)明顯的次級(jí)節(jié)點(diǎn)包括Engineering Education（工程教育）、Education computing（計(jì)算機(jī)教育）、Curricula（課程）、Professional aspects（專業(yè)方面）、Personnel training（人員培訓(xùn)）、Problem solving（問題解決）、Teaching（教學(xué)）和 Computer aided design（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）。 
（三）項(xiàng)目式STEM教育主要研究?jī)?nèi)容 高影響力研究團(tuán)隊(duì)的研究成果代表了某一領(lǐng)域的核心研究?jī)?nèi)容，結(jié)合高頻關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果，本研究總結(jié)了當(dāng)前項(xiàng)目式STEM教育研究的核心內(nèi)容，包括項(xiàng)目式STEM教育教學(xué)效果、項(xiàng)目式課程內(nèi)容要素、教師STEM能力發(fā)展特點(diǎn)等。 1.項(xiàng)目式STEM教育教學(xué)效果 采用項(xiàng)目式教學(xué)能夠提高學(xué)生對(duì)STEM學(xué)科的興趣和自我效能感。學(xué)生對(duì)STEM領(lǐng)域?qū)I(yè)選擇和對(duì)職業(yè)抱負(fù)規(guī)劃與STEM內(nèi)容無關(guān)，教師在項(xiàng)目引領(lǐng)過程中的實(shí)施策略影響學(xué)生對(duì)STEM知識(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度[14]。實(shí)用性和易用性較強(qiáng)的STEM項(xiàng)目能夠增加學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和欲望，臺(tái)灣地區(qū)職業(yè)高中學(xué)生在完成多功能電動(dòng)車的項(xiàng)目后，對(duì)科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)與工程四個(gè)學(xué)科的學(xué)習(xí)態(tài)度變化最明顯的是工程學(xué)，學(xué)生愿意從事工程行業(yè)的興趣大幅度提高[11]。另外，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)不僅能夠提高學(xué)生在STEM領(lǐng)域的學(xué)科素養(yǎng)，還能進(jìn)一步發(fā)展具有創(chuàng)造力的情感領(lǐng)域[14]，包括冒險(xiǎn)精神、好奇心、想象力和面對(duì)困難的挑戰(zhàn)性。 通過項(xiàng)目學(xué)習(xí)STEM知識(shí)能夠提高低學(xué)業(yè)水平學(xué)生的學(xué)業(yè)成就。傳統(tǒng)教育觀念和教學(xué)現(xiàn)象表明，不同學(xué)業(yè)水平的學(xué)生學(xué)業(yè)成就呈現(xiàn)明顯差異。然而，羅伯特教授的研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)高中低不同能力水平學(xué)生在項(xiàng)目式STEM學(xué)習(xí)后的數(shù)學(xué)成績(jī)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示低學(xué)業(yè)成就學(xué)生的成績(jī)提高更加明顯，這一結(jié)果闡明了項(xiàng)目式STEM教學(xué)方法對(duì)提高學(xué)生的學(xué)業(yè)成就是有效的，同時(shí)促進(jìn)了教師對(duì)差異化教學(xué)的重新思考，使不同表現(xiàn)水平的學(xué)生從項(xiàng)目式STEM活動(dòng)中受益，并指導(dǎo)教師調(diào)整教學(xué)策略，最大限度地吸引不同程度的學(xué)習(xí)者[15]。 STEM領(lǐng)域的女性學(xué)習(xí)者參與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)后對(duì)STEM職業(yè)的興趣發(fā)生了積極變化。STEM職業(yè)領(lǐng)域中女性從業(yè)者數(shù)量偏少導(dǎo)致STEM勞動(dòng)力總量不足一直是研究者關(guān)注的重點(diǎn)。通過對(duì)女性代表的研究發(fā)現(xiàn)，她們對(duì)STEM的選擇意愿低于男性[16]，這種流失跡象開始于高中階段[17]。但羅哲希教授團(tuán)隊(duì)通過對(duì)完成“獎(jiǎng)杯揚(yáng)聲器”項(xiàng)目的女生進(jìn)行半結(jié)構(gòu)化訪談發(fā)現(xiàn)[18]，女高中生的性別角色信念和女工程師角色楷模對(duì)其STEM自我效能感和STEM專業(yè)承諾有顯著影響，參與訪談的學(xué)生認(rèn)為選擇STEM專業(yè)受學(xué)?；蚪處熓褂玫慕虒W(xué)方法的影響，教學(xué)方法直接影響女生對(duì)STEM知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣和持續(xù)學(xué)習(xí)動(dòng)力。可見，性別因素不是導(dǎo)致STEM職業(yè)領(lǐng)域女性人數(shù)缺乏的直接原因，期待STEM領(lǐng)域從業(yè)人員的大幅增長(zhǎng)可以采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和學(xué)習(xí)策略提高女性對(duì)STEM領(lǐng)域的興趣，從而正向影響女性對(duì)STEM領(lǐng)域的專業(yè)選擇態(tài)度，也使得STEM領(lǐng)域性別比例失衡現(xiàn)象得以改善。 2.項(xiàng)目式課程內(nèi)容要素 STEM教育包括科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個(gè)學(xué)科的內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生面向真實(shí)世界的問題解決能力為核心目標(biāo)。項(xiàng)目式STEM教育內(nèi)容整合焦點(diǎn)是工程設(shè)計(jì)和技術(shù)，工程設(shè)計(jì)和技術(shù)是創(chuàng)建與科學(xué)、數(shù)學(xué)的概念和實(shí)踐聯(lián)系的基礎(chǔ)[19]，其中工程設(shè)計(jì)的作用更加重要，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)學(xué)科整合的關(guān)鍵所在，為STEM各學(xué)科提供交叉點(diǎn)并建立聯(lián)系的機(jī)會(huì)。按照《美國(guó)新一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》框架，科學(xué)教育內(nèi)容涵蓋了物質(zhì)科學(xué)、地球與空間科學(xué)、生命科學(xué)以及工程、技術(shù)和科學(xué)應(yīng)用[20]，以不同領(lǐng)域科學(xué)內(nèi)容為主題，設(shè)置基于真實(shí)問題的STEM項(xiàng)目，以數(shù)學(xué)知識(shí)為問題解決的工具，能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)工程和技術(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)。但是研究者通過分析參與“太陽(yáng)能電動(dòng)汽車”項(xiàng)目的初中生在STEM學(xué)習(xí)平臺(tái)中的討論內(nèi)容發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在項(xiàng)目進(jìn)行過程中討論的關(guān)于技術(shù)和工程的話題要多于科學(xué)和數(shù)學(xué)，討論內(nèi)容主要圍繞如何使用技術(shù)和工程概念，而對(duì)科學(xué)知識(shí)原理和如何利用數(shù)學(xué)知識(shí)解決問題的討論較少[21]，學(xué)生在完成項(xiàng)目后針對(duì)這一現(xiàn)象的解釋是，工程和技術(shù)知識(shí)能讓學(xué)生直接發(fā)現(xiàn)需要解決的問題，科學(xué)和數(shù)學(xué)知識(shí)的特點(diǎn)是側(cè)重于概念和原理，學(xué)生不能通過抽象的科學(xué)原理尋找解決問題的最佳方案，學(xué)生的解釋再一次說明了工程和技術(shù)內(nèi)容在項(xiàng)目式STEM教育中的突出地位。所以工程知識(shí)和技術(shù)知識(shí)既是學(xué)生基于實(shí)踐學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)性知識(shí)，又可能是學(xué)生完成STEM項(xiàng)目的困難性障礙，尤其是技術(shù)工具的操作性知識(shí)既是學(xué)生需要學(xué)習(xí)的新知識(shí)也是學(xué)生進(jìn)行STEM項(xiàng)目的基礎(chǔ)性經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)工程技術(shù)知識(shí)的關(guān)注和投入直接影響項(xiàng)目的完成情況。教師在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，需要全面衡量知識(shí)內(nèi)容的覆蓋科目和難易程度，不要局限于科學(xué)和數(shù)學(xué)兩個(gè)學(xué)科，應(yīng)以跨學(xué)科性和整合性雙重標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定STEM項(xiàng)目的合理性和有效性。 3.教師STEM能力發(fā)展特點(diǎn) 教師是實(shí)施教育教學(xué)的核心角色和影響教育效果的關(guān)鍵因素。由于缺乏專業(yè)的STEM教師，所以早在2007年美國(guó)對(duì)在職教師開展了提升教師STEM能力的專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)項(xiàng)目。研究者對(duì)參與培訓(xùn)的教師進(jìn)行STEM教育實(shí)踐和STEM能力發(fā)展的持續(xù)觀察和評(píng)估，發(fā)現(xiàn)教師對(duì)STEM教育價(jià)值的理解與實(shí)踐存在差距[22]，教師對(duì)STEM知識(shí)概念的理解不代表掌握了實(shí)施STEM教育所需的教學(xué)技能，教師的理論知識(shí)學(xué)習(xí)結(jié)果優(yōu)于教學(xué)實(shí)踐表現(xiàn)能力，可見，在教師培訓(xùn)中，STEM教學(xué)實(shí)踐技能是教育培訓(xùn)的重點(diǎn)，也是STEM教師專業(yè)發(fā)展的難點(diǎn)。 教師開展STEM活動(dòng)的積極性受教學(xué)工作評(píng)價(jià)機(jī)制和STEM教育實(shí)施條件影響。教師對(duì)STEM教育不夠熱衷源于項(xiàng)目活動(dòng)時(shí)間不充裕，項(xiàng)目發(fā)展以學(xué)生能力為中心，從項(xiàng)目開始到完成的時(shí)間存在彈性，另外課程開發(fā)要遵循課程標(biāo)準(zhǔn)，教師既要對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)也要對(duì)學(xué)生能力發(fā)展負(fù)責(zé)，而問責(zé)制評(píng)價(jià)制度使教師在學(xué)生成績(jī)和學(xué)生能力之間難以抉擇，這些因素都大大降低了教師開展STEM活動(dòng)的主動(dòng)性[23-24]。設(shè)計(jì)由教師驅(qū)動(dòng)的專業(yè)發(fā)展活動(dòng)能減少教師對(duì)STEM認(rèn)知和STEM實(shí)踐行為之間的差距，從而使教師對(duì)STEM教育的知識(shí)性理解和操作性經(jīng)驗(yàn)均衡發(fā)展。在STEM課堂上，學(xué)生STEM學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)匱乏，教師STEM教學(xué)經(jīng)驗(yàn)也較匱乏，在STEM空間建設(shè)不完善的學(xué)校，發(fā)生在教室等傳統(tǒng)學(xué)習(xí)空間的STEM課程對(duì)教師開發(fā)項(xiàng)目?jī)?nèi)容和項(xiàng)目實(shí)施提出了挑戰(zhàn)，這類具體的教學(xué)問題既普遍存在于STEM教學(xué)實(shí)踐，又難以通過培訓(xùn)的方式面面俱到，所以在STEM教師能力發(fā)展過程中，既需要系統(tǒng)的理論課程和實(shí)踐活動(dòng)，也需要持續(xù)的反饋功能機(jī)制幫助教師個(gè)體STEM能力成長(zhǎng)。 四、對(duì)我國(guó)STEM教育發(fā)展的建議 經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中我國(guó)的人口紅利在一定程度上發(fā)揮了重要作用，但隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，高質(zhì)量且富有創(chuàng)造力的勞動(dòng)力將成為新一輪經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的關(guān)鍵資源。STEM教育作為培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的重要途徑，對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)國(guó)夢(mèng)具有重要作用。盡管我國(guó)STEM教育起步晚，但發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁有力，為了更好地推動(dòng)我國(guó)STEM教育的實(shí)踐發(fā)展，本文對(duì)項(xiàng)目式STEM教育研究成果進(jìn)行了分析和概括，結(jié)合我國(guó)當(dāng)前STEM教育發(fā)展的客觀實(shí)際，對(duì)未來STEM教育發(fā)展提出以下建議。 （一）構(gòu)建多方聯(lián)動(dòng)的教師專業(yè)發(fā)展機(jī)制 STEM教師培養(yǎng)是當(dāng)前STEM教育工作的重要部分，中國(guó)教育科學(xué)研究院頒布的《中國(guó)STEM教師能力等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（試行）》指引了教師培訓(xùn)和教師專業(yè)發(fā)展的方向。但是由于職前教師培養(yǎng)周期較長(zhǎng)，且當(dāng)前師范院校的STEM職前師資培養(yǎng)方案仍在探索階段，培訓(xùn)在職教師是緩解 STEM教師嚴(yán)重缺乏的當(dāng)務(wù)之急。高等師范院校是制定和實(shí)施教師培訓(xùn)方案的主體，按照傳統(tǒng)的教師培訓(xùn)機(jī)制，教師培訓(xùn)團(tuán)隊(duì)主要是師范院校學(xué)科領(lǐng)域的專家教授，盡管高等師范院校的發(fā)展以“綜合性”為目標(biāo)，但工程技術(shù)類的智庫(kù)資源狀況想要滿足STEM教師對(duì)工程技術(shù)知識(shí)和技能的強(qiáng)烈需求，需要聯(lián)合多方專業(yè)團(tuán)隊(duì)助力師范院校實(shí)施教師專業(yè)發(fā)展項(xiàng)目。在堅(jiān)持STEM教育教學(xué)理念和跨學(xué)科整合的方針指引下，未來的STEM師資培養(yǎng)主體突出綜合性、異質(zhì)性，以師范院校為引領(lǐng)，同時(shí)聯(lián)合工程技術(shù)類高等院校和學(xué)院、企事業(yè)單位或機(jī)構(gòu)，尤其是前沿的工程、技術(shù)與科學(xué)領(lǐng)域的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在為STEM教師提供專業(yè)知識(shí)的同時(shí)拓寬STEM領(lǐng)域發(fā)展的視野，提高STEM教師對(duì)STEM職業(yè)的認(rèn)同，只有教師了解了工程師的職業(yè)特點(diǎn)才能鼓勵(lì)學(xué)生從事工程或者STEM領(lǐng)域的職業(yè)。此外，STEM教師專業(yè)發(fā)展活動(dòng)的開發(fā)者要考慮教師的個(gè)體差異和專業(yè)優(yōu)勢(shì)，重視教師發(fā)展投入，使教師增強(qiáng)主人翁意識(shí)，更主動(dòng)地參與到培訓(xùn)活動(dòng)和教學(xué)實(shí)踐中，有利于教師弱化自身對(duì)教育教學(xué)改革的畏難心理，樹立教學(xué)自信。 另外，探索高校工程專業(yè)學(xué)生與STEM學(xué)科教師雙向培養(yǎng)的機(jī)制，為STEM職前教師培養(yǎng)開拓路徑，使STEM師資可持續(xù)發(fā)展獲得更多的智力支持和后備力量。實(shí)施辦法是將工程類本科、研究生的專業(yè)實(shí)習(xí)與中小學(xué)STEM教師專業(yè)發(fā)展相結(jié)合，以“工程教師”服務(wù)基礎(chǔ)教育為宗旨，發(fā)揮“影子”指導(dǎo)作用。“工程教師”輔助STEM教師學(xué)習(xí)專業(yè)的工程技術(shù)知識(shí)，促進(jìn)STEM教師在STEM知識(shí)和技能方面的專業(yè)化、精準(zhǔn)化，同時(shí)STEM教師指導(dǎo)“工程教師”教育方法、課程標(biāo)準(zhǔn)等教育學(xué)和心理學(xué)方面的內(nèi)容，有助于“工程教師”對(duì)STEM教師的教學(xué)實(shí)踐提出改進(jìn)建議。雙向培養(yǎng)機(jī)制的另一個(gè)目的是吸引對(duì)教育事業(yè)具有熱情的工程類本科生和研究生，拓寬工程類畢業(yè)生的就業(yè)渠道，為STEM師資隊(duì)伍儲(chǔ)備人力資源，當(dāng)然這需要教師準(zhǔn)入制度和資格考核方面的政策支持。 （二）開發(fā)垂直整合、動(dòng)態(tài)發(fā)展的STEM課程 當(dāng)前，從基礎(chǔ)教育到高等教育對(duì)STEM課程都表現(xiàn)出了強(qiáng)烈的需求，尤其在資本市場(chǎng)的利益驅(qū)動(dòng)下，各種STEM教育形式呈現(xiàn)了百花齊放的局面，這為推進(jìn)學(xué)校STEM教育起了關(guān)鍵的作用，也對(duì)正式教育條件下的STEM課程發(fā)展提出了挑戰(zhàn)。STEM教育不僅需要整合性課程開發(fā)團(tuán)隊(duì)，還需要豐富的教育資源支持，尤其是以創(chuàng)客、機(jī)器人編程為代表的STEM課程需要學(xué)校層面做出更多的財(cái)政規(guī)劃和人力分配，對(duì)于小型、資源有限的學(xué)校而言，發(fā)展STEM教育存在一定的阻礙。多方聯(lián)動(dòng)的STEM教師培訓(xùn)團(tuán)隊(duì)可以為STEM師資的可持續(xù)發(fā)展提供重要支持，也可以成為STEM課程開發(fā)和資源支持的重要力量。STEM培訓(xùn)團(tuán)隊(duì)的專家們是各級(jí)各類前沿課題的研究者或STEM領(lǐng)域?qū)嵺`項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)者，課題研究或?qū)嵺`項(xiàng)目以解決當(dāng)前社會(huì)發(fā)展過程中的問題為目標(biāo)，研究過程需要高精尖的設(shè)備支持和資源投入，這為中小學(xué)的STEM課程孵化提供了重要平臺(tái)。大學(xué)研究項(xiàng)目和綜合實(shí)踐項(xiàng)目兼具知識(shí)性與實(shí)踐性，將成熟的大學(xué)研究課題或者實(shí)踐項(xiàng)目按照學(xué)段分解成遞進(jìn)式的低水平課程，使學(xué)術(shù)研究和實(shí)踐發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài)傳播到基礎(chǔ)教育學(xué)段。通過教師培訓(xùn)和共享資源加強(qiáng)高校、企事業(yè)單位與中小學(xué)的合作，不僅使STEM課程實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)更新，也將前沿技術(shù)轉(zhuǎn)移到課程發(fā)展中，這種結(jié)構(gòu)化的發(fā)展機(jī)制激發(fā)了學(xué)生的學(xué)術(shù)興趣和職業(yè)探索，擴(kuò)大了高校資源的輻射范圍，拉近了基礎(chǔ)教育與高等教育的距離，也促進(jìn)了企事業(yè)單位等社會(huì)機(jī)構(gòu)和教育部門對(duì)人才培養(yǎng)方案的有效溝通和實(shí)踐探索。 （三）基于教學(xué)情境生成教學(xué)策略和教學(xué)方法 對(duì)STEM教育教學(xué)方法和教學(xué)策略的探討屢見不鮮，多項(xiàng)研究成果證明，以項(xiàng)目為基礎(chǔ)的教學(xué)方法對(duì)學(xué)生STEM學(xué)習(xí)是有效的，這也是本研究的研究緣起。然而沒有研究充分顯示項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在教與學(xué)中的優(yōu)勢(shì)，也沒有研究成果表明何種策略方法適合所有的STEM教育情境，STEM教師在理論學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上根據(jù)具體的教學(xué)情境選擇和改善教學(xué)方法，基于結(jié)構(gòu)化流程發(fā)展出基于游戲的項(xiàng)目、基于社區(qū)的項(xiàng)目、基于科幻小說的工程設(shè)計(jì)等多種教學(xué)變式，進(jìn)一步體現(xiàn)STEM綜合性和跨學(xué)科的特點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)不同情境的敏感性，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)造力和想象力。STEM活動(dòng)時(shí)間限制、學(xué)生合作態(tài)度消極、評(píng)價(jià)形式機(jī)械化、思維發(fā)展模式化等問題隨著STEM教育的出現(xiàn)而衍生發(fā)展，這些問題一方面需要學(xué)校管理者和地方教育部門調(diào)整政策制度，為STEM教師提供教學(xué)保障，另一方面促進(jìn)STEM教師思考新時(shí)期和新理念下的師生角色定位，探索職業(yè)發(fā)展的核心竟?fàn)幜?。智能化教育手段的發(fā)展提升了教師勞動(dòng)效率，使學(xué)生的教育地位更加突出，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中思維路徑、情緒調(diào)節(jié)、時(shí)間管理、演講表達(dá)等方面的把握能力體現(xiàn)了高水平教師的職業(yè)竟?fàn)巸?yōu)勢(shì)，這不僅對(duì)STEM教師提出了更高的要求，也對(duì)教師教育的發(fā)展提出了挑戰(zhàn)。 
基金項(xiàng)目：全國(guó)教育科學(xué)規(guī)劃國(guó)家一般課題“基于項(xiàng)目的中小學(xué) steam教育應(yīng)用模式研究”（編號(hào)：BCA170081）。 作者簡(jiǎn)介：王巍，東北師范大學(xué)教育學(xué)部教育技術(shù)學(xué)博士研究生。 |
