STEM教育能提高中小学生学业成就吗-基于国内外31项实证研究的元分析

——基于国内外31项实证研究的元分析尚未达成共识。③学业成就(academicachievement)是衡量教育过程有效性的重要指标④,因此，研究元分析正是这样一种方法，它能够对多项实证研究进行二次分析，得出一般性的结论。该方法由格拉斯(Glass)于1977年提出，是一种首先应用于临床心理学的定量文献分析法。⑥在元分二、研究设计本研究采用元分析方法进行研究。其研究步骤主要包括：文献检索、文献元分析研究所纳入的文献应尽量全面，文献来源应尽可能广泛。为此，ylor&FrancisOnline、WileyOnlineLibrary、ScienceDirect这6个教育学领域常用数据库进行STEM”并含“学业成就、评估、学业表现”,搜索发表于2002年-2021年间⑧的文献，语种分别为英文和中文。首次检索获得的文献数量为19627篇。结合本研究主题，确定纳入文献需满足如下4个条件：1.研究所使用语言为中文或英文，发表于2002年-2021年间，文献类型为期刊文献或硕博学位论3.研究类型为实证研究，排除定性研究，实证研究的研究设计为相关研究、因果推断研究或实验根据上述文献准入规则，首先通过标题进行第一次文献筛选得到1696篇相关文献。然后通过阅读获得有效效应量42个⑨,总样本量为12332篇。确定原始文献后，对原始文献进行编码，生成数据文件，以便进行后续各项1.文献类型(Litraturetype,Lt):硕博论文编码为D,期刊论文编码为J。50为大样本，编码为1,小于等于250为小样本，编码为2。3.性别(Gender,Gen):男性编码为1,女性编码为0,男女均有编码为2,未报告编码为缺失，编4.受教育阶段(Grade,Gra):样本学段处于小学阶段6.学科(Subject,Sub):以纳入文献中学业成就所测试的学科7.研究设计(Researchdesign,Rd):本研究中的研究设计涉及心理学中常用的研究类型：随机实究(Comparativede8.STEM教育方法(STEMeducati编码准确性对于元分析至关重要。本研究在进行元分析前，由两名研究者分别独立对文献进行编码，计算编码的一致性程度。根据一致性系数(Cohenkappa)大于0.7的统计要求(13),本研究的编码一致性为0.9,证明本研究编码结果是可靠的。四、研究结果本研究通过提取42项研究的样本量、均值、标准差、统计量等信息，采用标准化平均差异(Standardizedmeandiff究是小样本，为降低计算偏差本研究采用Hedges'sg(以下简称g值)作为效应量估计指标。在估计合并效应量时，如果样本间存在异质性，需要采用随机效应模型进行分定效应模型。经检验，本研究存在异质性(Q=253.38,p<0.001),故采用随机效应模型进行估计(15)。根据雅各布(Jacob)的标准，0.2-0.49为小效应，0.50-0.79为中等效应，0.8及以上为大效应。从单个研究的效应量来看，报告大效应的研究有11篇，约占总研究的26%。报告中等程度效应量的研究有8篇，约占总研究的19%,其结果都显著。报告小效应的研究有9篇，约占总研究的21%,只有4篇具有统计意义。呈现负效应的研究有4篇，约占总研究的10%,其中有1篇研究结果不显著。效应量小于0.2的研究忽略不计。从所有研究的合并效应量来看，STEM教育组与传统教育组的差异为0.616(p<0.001),95%置信区间为[0.291,0.941],说明STEM教育对学业成就的影响显著。异质性检验结果表明，本研究纳入的研究之间具有强异质性(I[2]>80%,表示强异质性，且Q值显著)。在检出研究之间存在异质性后，需继续检测是否存在极端值。据分析得出7个极端值(研究2、8、11、17、21、23和24),其中，研究8和21是极端小的效应，其置信区间的上限明显低于合并效应值置信区间的下限，研究11、17、21、23和24是极端大的效应，其在剔除7个极端值后重新计算合并效应量，查看剔除前后研究结果的变化，以此判断极端值对综剔除极端值后，合并效应量由0.616变为0.499,Q值也由817.33变为253.38。说明这7篇原始2.亚组分析与元回归在样本量、学段、文献类型和研究设计中都没有发现明显的组间差异，表明这些变量并不调节综合效应的影响不同。就学科而言，科学和阅读都呈现中等程度的效应量(均大于0.5),其他学科对学业式教学法的效应量为0.722,接近高效应0.8。问题式和探究式教学法呈现中等效应。设计式教学法表现为较小的效应。就研究地区而言，土耳其、尼日利亚和中国台湾的效应量较大，分别6和0.869。值得注意的是美国纳入研究量最多，但其效应量相对较小(g=0.318)。发表偏倚也称出版偏差，是指在同类研究中，具有统计学意义的研究比不具有统计学意义的研究文献，比如没有公开发表的文章。在元分析gger检验。(19)在漏斗图中，标准线左右分布的研究样本点明在发表偏倚。但研究者可以通过剪补法(trimandfill)(20)修正发表偏倚。2.效应量修正本研究运用剪补法，对效应量进行修正。该方法确定并修剪了13项研究。修剪后的总体效应量估计为g=0.216(即SMD=0.216,p=0.045)。与原始结果g=这表明发表偏差使得效应量被高估，效应量放大了28.3%。将修剪后的结果保存下来，可以得到包含响，研究结果较为稳健，即0.216更为接近STEM教育对中小学生学业成就影响的真实效应量。单个研究效应量直接影响综合效应量。本研究的综合效应量与许多相同主题的元分析一致(21),这些研究的效应量分别是0.242、0.442和0.410,都是较小的效应量。本研究中，呈现大效应的研究占总研究量的26%,中等效应量有19%,报告小效应量、负效应和不具有统计学意义的研究占纳入文献的55%。可见，原始文献中呈现中等程度以下效应量的研究比例大于中等及以上效应量的比例。同就研究所评估的学科而言，组间异质性结果显著,这与已有研究结果相反。有研究者认为STEM学科之间有很高的融通性(22),不同学科下，S