基于Pajek对STEAM教育热点的可视化分析
贾亚南
(宁夏大学教育学院，宁夏银川 750021)
【摘 要】 通过对7个教育技术学领域中文核心期刊的检索，共检索到关于STEAM教育的文献91篇，系统地对文献进行了整理分析，利用文献题录信息统计分析工具SATI3.2进行关键词共词分析，获得关键词的共词矩阵，并利用社会网络分析软件“Pajek”对关键词共现矩阵进行社会网络分析，分析STEAM教育当前研究的热点及研究内容，得出研究的未来趋势，为其他研究人员开拓新的思路。
【关键词】 STEAM教育；文献分析；量化分析
一、前言
“STEAM教育”是近年来现代教育技术的新研究领域，国内许多研究者从不同视角进行了研究，那么STEAM教育的研究者都是从哪些角度进行研究呢？本文从STEAM教育的历史进展和研究领域梳理文献，对我国STEAM的研究热点及主要内容进行深度分析，得出未来的研究方向，以期给其他研究“STEAM教育”的人员提供新的思路。
20世纪90年代，美国科学基金委员会提出了STEM教育。STEM 是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineer）、数学（Math）四门学科首字母的组合，通过培养具有综合能力、创新能力的人才，提高国际竞争力。随后，增加了“艺术”（Art），广阔的整合了各个学科的知识，培养具有综合运用知识能力的创新人才。STEAM教育具有跨学科性、整合性、情境性，聚焦学科之间的联系，培养学生在现实生活中综合解决问题的能力。
某卷烟材料厂经营材料包括滤嘴棒定向加工、烟草废旧物资挑选整理。污水来源有3项：一为爆珠车间生产污水，约每天10t，含石蜡油1%；二为纸箱车间的油墨清洗水，约每天1t，COD浓度约4000mg/L；三为香精提取线清洗用水，废水特点是水量小，浓度高，含有生物碱和酚类等，同时还有些机油[1-3]。本项目处理水为3种污水的混合污水，总量约每天30t。本方案进出水水质如表1所示。
这天又收割了一批菜。苏石将收割后的地掘了，下了种，连夜喷了催生素、营养素和农药调制的混合剂，将大棚里的几盏灯全点亮了，加温。这样要不了两天，下一批蔬菜就长出来了。第二天凌晨苏石驮着刚收的新鲜菜进城了。他不在镇上批发给人家，而是踏三轮车直接去城里，一家一家地送到宾馆和酒家，虽然辛苦，但收入也要高许多。只是宾馆和酒家都有自己固定的客户，苏石要打进去，和他们建立关系也不是那么容易的事情；一车蔬菜也就三百多斤四百斤不到，等他全部卖出去，天已经暗了。
二、研究对象及研究方法
研究对象：通过CNKI（中国知网）对“STEM教育”和“STEAM教育”两个关键词进行高级检索，从现代教育技术相关领域中的中文核心期刊《开放教育研究》《电化教育研究》、《中国电化教育》《远程教育杂志》《现代教育技术》《中国远程教育》《现代远程教育研究》中进行选择，共得到论文91篇。本文以91篇论文为研究对象，分析研究我STEAM教育的发展与进展情况。
研究方法：该文主要采用文献法、社会网络分析法及聚类分析法。首先，通过文献法，在阅读、梳理与分析文献的基础上了解研究现状及研究进展。其次，通过统计分析工具SATI3.2进行关键词搜索，运用社会网络分析软件 UCINET6形成关键词矩阵，利用可视化分析软件工具Pajek进行关键词共现分析，分析高频关键词及未来趋势。最后，使用CNKI提供的可视化功能，选取聚类值为4，对文献进行聚类分析，分析文献的研究内容，发现研究中的不足，分析原因。
三、研究热点分析
（一）时间及数量分布
我国社会主义建设面临着纷繁复杂的局势，创新创业离不开对基本国情、国家政策、经济社会转型、国内外形势的理解。只有充分理解政治、经济发展的趋势，才能找准创新创业的切入点，保证创业朝着正确方向前进。在创新创业教育中融入批判性思维，有助于提高大学生的政治素养和明辨是非的能力，培养时事敏感度，让他们有能力参与到经济、政治生活中来。培养大学生的批判性思维，有助于提高他们独立的思考能力、思辨能力、解决问题的能力，提高他们理解和消化国家政策的能力，使他们能主动进行信息的识别、选择与理解，最后做出合理、有依据的判断，从而保证创业的可持续发展。
图1 2012-2018年总体趋势
主要的关键词有学习活动、教育运用、教育理念。在中小学课程设计、教学设计方面，蒋志辉等人在STEAM教育背景下给出中小学生学习力的课程设计[5]。在项目式学习活动案例方面，李锋基于STEAM课程设计出计算思维与食物链的案例，发展学生的计算思维[6]。赵呈领构建出STEM教育的5E探究式模式，基于5E探究模式设计了案例，并进行了案例分析[7]。王娟等人对国外教育机器人的案例研究，设计出我国的教育机器人的教学设计，为国内的研究提供参考范例[8]。
总体趋势如图1所示，具体分布如下表所示。
从下表中可以看出：2012年国内研究在《开放教育研究》《现代远程教育研究》中出现关于STEAM教育，主要是会议召开，鼓励研究者研究STEAM教育，并且积极投稿，共同分享交流STEAM教育领域的最新成果和研究进展。这些会议在一定程度上推动我国STEAM教育的发展。2018年文献达到最多，占整个文献的49.4%,其中主要集中在中国电化教育，达到了19篇。中国电化教育中发刊的文献占总体的43.9%，可见中国电化教育期刊对STEAM教育更加关注。
2012-2018年“STEM教育”和“STEAM教育”文献分布
（二）作者机构分布
通过对文献作者进行整理分析，发现其中主要为副教授，硕士生导师，其次是教授发表的关于STEAM教育的论文比较多；从研究机构来看（如图2），进行STEAM教育研究的主要是师范学院，其中最大的阵营是北京师范大学。其次是综合性高校，主要为河南大学和北京理工大学。由此得出师范类院校是研究STEAM教育的主要力量。
（三）关键词分布情况
通过对我国 STEAM 教育文献的关键词进行统计，使用信息统计分析工具SATI3.2得到关键词的共词矩阵，然后导入社会网络分析软件 UCINET6 中，使用可视化分析工具 Pajek，得到关键词共现网络图（如图2）。
1.高频关键词分析。图3中可以看出53篇文献的关键词比较多，关键词网络比较密集，由此可以发现STEM教育虽然在国内的发展时间短，但是已有一定规模。图中节点的大小表示该词出现的频次，每条直线代表两词之间的联系。图中可以看出节点大的关键词有STEM教育、STEM、STEAM教育、创客空间、创客教育、创新能力。由此得出在这些方面的研究文献比较多，因此，STEAM教育研究围绕这些关键词展开研究，形成了创客教育，创客空间、创新能力的研究热点。
图2 关键词共现网络图
2.研究趋势分析。在关键词共词网络中，不但能发现目前的研究热点，而且还能分析未来的发展趋向。节点小表示出现的频次比较少，研究的深度还不够，代表了研究趋势和研究的发展方向，表明在未来可以继续深入研究。从图3中可以看出，教学设计、活动设计、跨学科整合、探究学习、教学创新、5E教学流程、质量评价、评价策略、培训认证、创新人才的节点小。其次处于边缘的关键词联系较少，能进行深层次挖掘。图3中能看出STEM课程、中小学信息技术教育、PBL、STEAM资源、校外STEAM项目、评估、政策建议、科学教材、质量评价、机器人教育等关键词。整合分析得出在STEAM 课程整合与资源、教学方式、教学质量评价、人才培养方式和政策等方面是未来的研究趋势。
图3 聚类图
四、研究内容分析
主要的关键词包括：跨学科知识、学科整合、项目学习、活动设计等。STEAM从美国引入后，国内学者对STEAM教育持整合的态度，强调STEAM教育是一个整体，将各学科有机整合在一起，提高学生STEAM素养，培养综合解决问题和跨学科的思维能力。
本次研究中,对2016年12月至2017年12月期间接诊的50例护患沟通组患者实施护患沟通技巧,结果显示护患沟通组患者的满意度显著高于2015年12月至2016年12月期间只接受常规门诊导诊服务的50例常规导诊组患者,且护患沟通组患者的护患纠纷发生率明显低于常规导诊组患者。本次研究结果在一定程度上反映出护患沟通对门诊导诊护理工作的临床价值及重要性。
通过聚类分析可以发现，我国STEAM研究内容可以分为两大类：STEAM教育学习过程研究、STEAM教育与创客教育的研究。
（一）STEAM教育的学习过程研究
根据学习过程这个中心点，观察下一节点的分支，可以将STEAM教育的学习过程具体分为以下三个内容。包括STEAM教育的学科整合研究、STEAM教育的教师教育研究、STEAM教育教学实践研究。
1.STEAM教育的学科整合研究
预习是关系着教与学质量的重要学习过程，要求小学语文教师能够注重引导学生展开有效的预习，为课堂教学打下良好的基础。而在课前预习阶段采用合作学习方式，可充分发挥合作学习模式的优势作用。学生在预先学习时，可利用多样化的搜索渠道来获取和整合学习资源，并将其融入学生现有的知识体系之中，打下新课的学习基础。比如在人教版《要是你在野外迷了路》这篇课文教学前，教师可引导学生在课前针对“野外迷路的应对技巧”来展开预习，自主分配组内的任务，包括自救方法、辨别方向、野外必备物品选择、野外生存技巧等内容。在组内成员自主思考和探索的基础上，糅合其中优秀的想法，整合形成最佳的方案，为接下来的课堂学习打下基础。
聚类分析能将关键词按照性质上的疏密程度进行自动分类。不仅能得知关键词之间的亲疏程度，还能简化原始的关键词数据。因此对STEAM教育相关文献的所有关键词做聚类，分析主要内容，发现不足。通过CNKI提供的可视化功能，剔除三篇会议征稿内容文章，对50篇文章，选择聚类数为4，进行聚类分析，如图3。
主要的关键词有师资培训、教育工作者、教育培训等。要实施跨学科的STEAM教育，培养“工匠型”的创新人才，离不开教师的指导和实行。因此，研究者提出了培养STEAM 教师的建议和策略。
多学科交叉、多领域融合是高校学科发展的必然趋势。多学科交叉与融合不单纯体现在不同学科、专业人才之间的融合上，也体现在高层次人才培养方面，如中医院校尝试招收前置专业为非中医专业（如文学、西医学等专业）的中医或中西医结合类研究生。这类学生热爱中医、喜欢中医，多数曾自学中医，能跳出中医专业学生的固有思维，从不同角度审视中医，但没有经过系统的中医学教育，中医学基础知识相对薄弱。
这些研究者强调STEAM教育是跨学科的，提出整合模式，但统整的力度、如何进行统整、统整应遵循的原则、如何进行STEAM课程系统的开发，可行性和操作性有多大，具体如何实践和运用，运用的程度如何，未有深入研究。对于STEAM教育如何统整培养学生的核心素养，需后续的关注和思考。主要是我国研究STEAM教育理论不够成熟，如何精确运用和操作处于探索阶段。STEAM教育发挥其跨学科融合性的特点，提高解决问题能力，培养创新型人才，目前理论研究以某一学科为基础融合多学科知识进行教学研究，整统连贯的课程还未有具体研究。
2.STEAM教育的教师教育的研究
蒋家傅等人认为，STEAM教育是跨学科性的，他借鉴美国实行STEAM教育的经验，提出中国STEAM教育的生态系统，也是一个有机的整合的统一体[1]。河南大学赵慧臣培养“工匠型”的创新人才，这种创新人才是基于跨学科理念，提出STEAM 教育的框架是跨学科的，发挥STEAM教育的价值，由此可以看出赵慧臣对STEAM教育持整合的态度。余胜泉认为STEAM教育是跨学科性的,提出相关课程和广域课程的跨学科整合模式[2]。
殷朝晖等人在吸收美国STEAM教育专业教师队伍建设的基础上，提出本国培养复合型STEAM教师更多要整合社会资源，加强校内、校际以及与社会的合作，共同培养师资，促进STEAM教育的发展[3]。朱珂等人根据美国STEAM 教育战略规划的启示提出增进STEAM教师的人数。通过专业培训，使STEAM教师储备知识，掌握STEAM教育的方法[4]。研究者的建议是参照美国的STEAM教师教育的框架结构和美国实施的步骤上提出的建议，从而发现中国STEAM教师缺少自己的创新，缺乏考虑我国的政策导向和实际情况。
3.STEAM教育教学实践的研究
造成如此现状的原因首先是我国STEAM教育处于起步阶段,专门的机构在逐渐兴起，对STEAM教师的再培训只是少数；其次，我国社会发展对STEAM人才的需求与现实中人才匮乏之间的矛盾，大学缺乏STEAM专门的教学素材，导致STEAM教师队伍力量缺乏；最后，中国缺少政策性的指导文件，使研究者在综合考虑中国的教育政策和实际情况中，对教师提出具体的建议具有一定的困难。
转轮是水轮机系统中最为重要的零部件之一，大型水轮机转轮在运行时的转速通常在100～375 r/min，转轮加工是否均匀直接决定着水轮机系统的稳定性和使用寿命，所以每台转轮在出厂前都需要做平衡试验，大中型转轮由于尺寸大并不适合上动平衡机做平衡试验，只能采用静平衡试验的方式。静平衡试验可以通过配重来确定转轮的不平衡矩，进而判断转轮的均匀性。转轮静平衡试验工具就是用来测量转轮不平衡矩的工艺装备。
从下表中可以看出，2012年国内的研究者开始关注STEM教育，其主要原因是与北京召开科学、技术、工程、数学（STEM）教育应用国际会议有关。刚开始研究的文献比较少，逐渐呈上升趋势，2016年到2018年迅速上升，到2018年达到最多文献28篇，可见STEM教育已经得到广泛关注，成为新的研究趋势。
党的十九大描绘了决胜全面建成小康社会、夺取新时代中国特色社会主义伟大胜利的宏伟蓝图，作出了在2020年全面建成小康社会的基础上，分两步走在本世纪中叶建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国的战略安排。这是全党全国各族人民的共同任务，更是我国工人阶级的历史使命。今日之中国，比历史上任何时期都更接近、更有信心和能力实现中华民族伟大复兴的目标，但这个目标绝不是轻轻松松、敲锣打鼓就能实现的，必须付出更为艰巨、更为艰苦的努力。
经整理文献，发现STEAM教育在实践中以中小学课程设计、教学设计和项目式学习活动案例研究居多，集中于中小学阶段，对于幼儿和高等阶段的教学实践研究较少，课程实施缺乏连贯性、系统性。这些研究都是停留在教学设计和案例上，在真正的教学实践运用的很少。分析其原因：（1）美国研究所在2016年发布《STEM 2026：STEM教育创新愿景》中将“开展早期STEM教育”作为下一次研究热点，因此美国在幼儿阶段的STEAM教育处于不完善阶段，我国幼儿STEAM教育还处于探索萌芽阶段；（2）STEAM教育理论还不成熟，没有完整的课程体系，需要从整体出发，连贯的开发适合我国发展的STEAM课程，从课程、实践到教师专业发展全面推进STEAM教育的前进；（3）目前我国应试教育迫使教师只花时间进行备考，未有时间进行STEAM教育实践活动；（4）教师是学生学习的引导者，教师缺乏STEAM专业素养，如何使STEAM教育在实践中开展呢。
（二）STEAM教育与创客教育的研究
根据创客教育这一中心点，观察下一节点的分支可以分为两个内容：创客教育学习模式的研究、创客教育课程设计的研究。
1.创客教育学习模式的研究
主要关键词有创新路径、3D打印、创意计算等。傅骞等人将二者进行融合，发现创客对STEM教育起到优化作用[9]。王旭卿将两者结合起来，构建基于STEAM的创客模式，培养学生STEAM素养和创新实践能力[10]。纵观创客教育和STEAM教育的结合模式百花齐放，也可以说成杂乱无章，主要原因是国家顶层设计的引领作用不够。制定顶层的STEAM方针，以国家力量引领STEAM教育和创客教育进行自上而下的改革发展，推进创客教育融合STEAM教育的研究。同时社会力量的参与度还很少，3D打印技术的发展与创新需要企业进行革新推进中小学的运用，从而使学生受益，学生也是创造者，通过亲自实践、创作、合作，发挥创新能力，动手实际操作能力，综合运用整合性的知识处理问题的能力，培养21世纪新技能，创新学生学习模式。企业、学校、社区、家庭形成凝聚力，共同促进STEM教育的发展，发挥创客教育的优势作用。如何利用各方面的资源创新学习模式有待深入研究。
首先，人民检察院在审查起诉过程中听取值班律师的意见并不等于值班律师真正参与了“控辩协商”过程，人民检察院仅仅是“听取”值班律师的意见，至于意见究竟是否一定被采纳、在多大程度上采纳从《试点办法》中无从得知。在这一过程中值班律师更多的是充当“检察官助理”的角色，帮助检察官完善对犯罪嫌疑人的审查起诉。同时，《试点办法》对检察官具体如何听取值班律师和犯罪嫌疑人的意见也没有明确的规定，这就意味着检察官听取犯罪嫌疑人和值班律师的意见可以采取“背靠背”的方式分别听取他们的意见。这样，犯罪嫌疑人在缺少值班律师现场帮助的情况下，其如何能够提出有效的自我辩护意见呢?
2.创客教育课程设计的研究
主要关键词有活动任务、课程模式、复合人才等。杨晓哲等人强调STEAM教育与创客教育正改变着教与学，揭示二者在课程设计、课程评价以及资源整合面临的问题和挑战[11]。目前提出了关于创客教育课程设计面临的问题，对于课程设计中应以创客教育为基础还是将二者进行结合，还是以STEAM教育为基础进行课程设计还未有统一的定论，需要进行后续的研究。创客教育在我国的发展处于初级阶段，还未有成熟的理论研究。将二者进行深入的整合，学生是学习主体，创客也即每一个进行创作和创新的实践者，在实践中进行课程设计，明确融合创客及STEAM的目的是在实践中进行创作，培养学习着创新的精神。同时对于创客教育课程实施的效果如何，如何对效果进行评价还未有准确清晰的评价体系，需要后续的研究者及在一线的教师进行行动研究。
五、未来研究展望
通过分析文献，发现研究中的不足就是今后需要进一步研究的方向，在STEAM教育课程整合中要增加实践教学的研究。将教学模式或案例运用在实际教学中，从中发现问题，不断的进行完善，梳理出具有可操作的整合性课程。通过理论指导实践，发现问题，再促进理论的成熟，提供更成熟的教学模式、思想指导实践，从而促进理论与实践全面、健康的发展。
在教师教育研究中重点是大学如何增加STEAM教育专业和农村教师STEAM教育的具体培养措施。大学如何开设STEAM教育专业呢？可以吸收国外开设STEAM专业的经验再结合我国的实际情况找出适合我国开展STEAM专业的途径。为了提高农村师资水平，学校根据自身情况可以开设职前培训，培养综合性的教师队伍，提高农村教师的教学质量。还可以通过对理科性的教师，信息技术教师进行专业培训，通过开展交流会与城市教师进行交流和学习，接收城市教师教学的经验，学习优点，提高教师STEAM教学水平。
在课程设计方面，要增加对学前阶段的课程设计和高等阶段的课程设计的研究，使课程从幼儿园到高中成为一个连贯的整体体系。根据学前阶段幼儿的身心发展设计合适的STEM课程，同时高中的课程实践要结合高中学科的设计和年龄发展的特点，遵循最近发展区的特点进行设计。
在研究STEAM教育和创客教育中深入研究怎样进行创客整合模式的教学实践，其次要研究国家的政策导向，挖掘新的整合模式。在创客教育模式中，要积极进行教育实践，为二者融合给出新的思路和教学模式。国家政策是STEAM教育的指明灯，国家应加大力度支持发展STEAM教育，将应试教育和素质教育进行融合，发挥STEAM教育的核心目标，多方面多层次的推进素质教育的发展，增加学生量的积累，促进学生质的飞跃。
参考文献：
[1]蒋家傅,张嘉敏,孔晶.我国STEM教育生态系统与发展路径研究—基于美国开展STEM教育经验的启示[J].现代教育技术,2017,27(12):31-37.
[2]余胜泉,胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究,2015,21(04):13-22.
[3]殷朝晖,王鑫.美国K-12阶段STEM教育对我国中小学创客教育的启示[J].中国电化教育,2017,(02):42-46+81.
[4]朱珂,冯冬雪,杨冰,苏林猛.STEM教育战略规划的指标设计及评价策略—基于美国北卡罗来纳州STEM教育战略规划的启示[J].远程教育杂志,2017,35(05):75-83.
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[7][11]杨晓哲,任友群.数字化时代的STEM教育与创客教育[J].开放教育研究,2015,21(05):35-40.
[8]傅骞,王辞晓.当创客遇上STEAM教育[J].现代教育技术,2014,24(10):37-42.
[9]常咏梅,张雅雅,金仙芝.基于量化视角的STEM教育现状研究[J].中国电化教育,2017,(06):114-119.
[10]首新,胡卫平,王碧梅,陈明艳.基于文化—历史活动观的小学生项目式STEM学习模式探索[J].中国电化教育,2017,(02):33-41.
责任编辑：赵婉霞
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