基于STEAM教育的大学生跨专业创新素养研究

    田世海 王宇奇 安宁

    

    摘? ? 要：steam教育是高校创新教育，提升大学生创新素养是高校创新教育的核心任务。文章从大学生创新素养维度与STEAM教育特点出发，阐明STEAM教育对大学生创新素养的提升作用，并构建了基于STEAM教育的跨专业创新素养培养体系，从教育目标、教学内容、实践项目、资源平台及效果评价等方面提出大学生跨专业创新素养提升的新思路。

    关键词：STEAM教育;创新素养;大学生

    中图分类号：G640? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ? ? ? ?文章编号：1002-4107（2020）06-0082-03

    大学生创新素养有无、高低直接反映了大学生创新教育的水平和我国高等教育“双一流”建设的质量。在知识日新月异的移动互联时代，跨学科、跨领域的创新人才需求凸显，教育部颁布的《教育信息化“十三五”规划》中明确指出，“积极探索信息技术在众创空间、跨学科学习、创客教育等新的教育模式中的应用，着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力”[1]，标志着STEAM教育正式进入教育改革领域。2019年3月教育部印发了《2019年教育信息化和网络安全工作要点》通知，进一步强调加快推进智慧教育创新发展，探索跨学科学习（STEAM教育）模式应用[2]。可见，STEAM教育已成为大学生创新素养培育的重要方式。因此，找寻STEAM教育和大学生创新素养培育的融合点，实现大学生“STEAM教育—跨专业实践—创新素养”的转化，成为当前高校创新教育改革的重要任务。

    一、大学生创新素养与STEAM教育

    （一）大学生创新素养维度解析

    创新素养可分为外在素养与内在素养两个方面。外在素养主要包括各种创新知识与应用技能，可通过实训及实践获得和发展，是创新成功的基础;内在素养包括创新者的能力、品质、创新动机及价值观等，可通过行为和表现体现出来。因此，大学生创新素养是指在大学创新活动过程中，逐步形成和发展的，能够推动创新步入稳态，应具备的创新意识、知识、能力、品质、修养和精神的有机结合。

    基于现有研究成果，本文从广义上将创新素养分为创新素质、创新知识和创新能力三个维度。创新素质、创新知识和创新能力三者间是相互促进、相互融合的有机整体。

    （二）STEAM教育的特点

    STEAM（Science科学、Technology技术、Engineering工程、Mathematics数学、Art人文艺术）被认为是直接影响国家经济发展最为关键的学科领域，其有以下显著特点。

    1.跨学科交叉融合性。STEAM教育强调通过有机融合科学、技术、工程、数学和人文艺术等多个学科、多个领域的知识、技能与方法，从系统整体的视角，全面认识世界、感知社会，搭建沟通多个学科知识的桥梁，提高学生解决实际问题的能力，进而增强社会适应力。

    2.问题情景真实多样性。STEAM教育认为知识蕴涵在与学生生活相关的真实问题情景中，多样真实的问题情景设定，能够启发学生通过运用观察、收集、归纳、整理、推导、模拟、分析等一系列的知识和方法，在问题解决过程中提升能力。

    3.学习过程主动体验性。STEAM教育注重学生通过主动观察与实际操作来获得真实的学习体验，在体验中不断地探究、反思和感悟，学会从跨学科、跨专业的视角，积极挖掘解决问题的线索，主动构建自身的知识结构和能力结构，收获并拓展蕴涵在真实问题情境中的知识内容和技术能力。

    4.前沿支撑技术应用性。STEAM教育倡导对前沿支撑软件和硬件技术的追踪与应用，充分利用各种可视化平台或仿真环境，建立虚拟世界和真实世界之间的联系，培育和发展受教育者的批判性思维和创造性思维。

    5.团队协同互助合作性。STEAM教育鼓励学生根据具体学习形式、学习内容和自身实际情况，选择合适的伙伴，以便在学习过程中可以相互协同、取长补短，更好地发挥通过跨学科概念、原理、思想方法交叉融合，解决真实复杂问题的效果。

    二、STEAM教育对大学生创新素养的提升作用

    大学生创新素養的培养是一个长期的过程，贯穿于大学生成长的各个环节。将STEAM教育的内涵、特点延展和具体化到大学生创新教育中，可以明确STEAM教育对大学生创新素养的提升作用，如图1所示。

    （一）跨学科交叉融合对创新思维与知识的提升

    有效的STEAM教育是一个不断提出新目标、追求新目标并实现新目标的过程，可以促使大学生将多学科的知识、技能与方法进行交叉融合，有助于大学生了解不同学科的新观念，在原有知识、经验和实践基础上，突破思维定势和常规知识结构，用多元化的思维方式，提出独特、新颖且具有现实价值的思维成果。同时，STEAM教育不是给予大学生现成的答案和结果，而是培养大学生从多视角、深层次主动对所学习的内容展开独立的思考，将原有经验和认知结构与新的思维成果相结合，形成新的知识体系。

    （二）问题情景真实多样对创新意识与动机的提升

    STEAM教育依托实际生活，直面不同阶段大学生所面临的真实复杂的实际问题，设计有难度的，需要花费较长时间思考、实践才能完成的情景。一方面，通过角色扮演、成果展示等方式，吸引大学生注意，体验创新者境遇和动机，激发对未来职业发展的强烈好奇心、求知欲和自信心，提升创新动机。另一方面，大学生可在多种情景下，根据具体问题自主、灵活选择相应学科知识，实践创新经历，形成具有敢于冒险、敢于批判的科学精神和创新个性，全面提升创新意识。

    （三）在学习过程中主动体验对创新知识与能力的提升

    在STEAM教育中，大学生通过主动观察与实际操作来获得不同领域的专业技术知识、工程设计知识、财务金融知识、运营管理知识、市场开发知识、数据挖掘知识、政策法律知识、人文艺术知识和安全环保知识的真实学习体验，主动体验反思的内容会倒逼高校不断优化创新课程设置、丰富创新知识体系，帮助大学生加强对创新政策、创新流程和创新环境的理解，从而丰富自身的创新知识，提升创新能力。

    （四）前沿支撑技术应用对创新思维、知识与能力的提升

    应用前沿支撑技术是提升STEAM教育效果的重要媒介，尤其在“互联网+”时代，如：新媒体指尖传播移动技术、虚拟现实环境仿真技术、思维导图认知技术、3D打印技术、个性化智能推送定制技术等等[3]。新技术的出现层出不穷，不仅简单、直观，可以存在于任何形式的STEAM教育之中，而且还能相互碰撞产生多种新的创新思维。每种前沿支撑技术都蕴涵着新知识和新技能，对创新知识的储备和创新能力的提升具有独特的内在价值，激发大学生的追新意识，应用前沿支撑技术突破线性的、顺序的知识学习桎梏，提高知识的吸收率和融合率，有利于促进大学生构建自己的多元知识体系和多层次能力体系。

    （五）团队协同互助合作对创新素质、知识与能力的提升

    大学生个体间的差异较大，人文素质、专业知识和应用能力各有所长，在STEAM教育中，基于实际项目组建的合作团队协同互助，能使大学生明确意识到自身与社会需求上的差距，增加生活体验和创新感悟，提升合作伙伴的创新思维、形成良好的心理品质。同时，互助合作的团队可以使大学生充分利用新媒体共享资源，充分发挥各成员学科特长，有计划地分解团队任务，组合创新必备、应备和需备知识，提高实现效率，以增加各成员创新知识的容量，拓展创新知识结构的深度和广度。此外，团队间富于创意与实效的互助能够激发大学生对新技术、新规律和新方法的顿悟，显著提升创造能力。

    三、基于STEAM教育的跨专业创新素养培养体系的构建

    （一）厘定教育目标

    基于STEAM教育，跨专业创新素养培养的教育目标旨在形成正确的创新观，丰富知识和技能，培养探索精神和协作意识，主要体现在：（1）培育创新素质，通过有目的的设置真实、复杂、热点的问题情景，启发大学生认清问题本质，亲身体验创新感悟，激发创新动力，逐步培养严谨的创新思维;（2）积累创新知识，以学生为主导，鼓励学生积极主动追新，尝试跨专业、跨学科去发现、学习和掌握新方法、新技术解决新问题;（3）提升创新能力，以项目驱动实践为核心，以递进式模块化的形式设计多种形式的实验、实训和实践项目，通过持续训练和强化，巩固深化所应掌握的知识，培养提高探索解决新问题的能力。

    （二）优化教学内容

    基于STEAM教育，跨专业创新素养培养体系中的教学内容源于真实生活中的问题，用多学科知识解决问题，在问题解决的过程中应用和学习跨学科知识[4]。具体教学内容主要包括：科学类、技术类、工程类、数学类和人文类课程，根据教学目标，针对大学生的兴趣爱好、认知结构和能力水平，精选实际生活中复杂的热点问题，以某类学科内容为主，融合其他类学科理论和方法，灵活组织跨学科的教学，引导大学生不断自主地聚焦新知识、学习新方法，持续增加自身创新知识的容量和改善自身创新能力的结构。

    （三）健全实践项目形式

    根据STEAM教育特点，跨专业创新素养培养的每一个实践项目都是教学内容的体现，具体任务由浅入深，可以涉及一个教育目标，也可以涉及多个教育目标。实践项目的主要形式有：（1）实训项目，包括认知实训、社会实践、金工实习和前沿实训等，便于大学生获取政府促创政策、企业实际需求、杰出人物经验、专业前沿发展和典型创新示例等信息，感知和理解大学生创新应具备的市场嗅觉、知识维度和技能特点;（2）创新项目，包括各类校级、省级和国家级的创新项目，促使大学生继续跟踪专业前沿，跨学科、跨专业招募志同道合的伙伴，组建自己的创新团队，用所学的知识理论、专业技能和现代工具，提升解决新问题的能力;（3）学科竞赛，包括“互联网+”创新创业大赛、全国大学生数学建模竞赛、全国大学生电子设计大赛、全国大学生电子商务“创新、创意及创业”挑战赛等。培养大学生协调组织管理、合理分配角色，加强对优化思想、系统思维的训练，培养科学、严谨的创新态度，不断自主发现新问题，调整自身的价值取向与实际创新期望需求的偏差，形成相对稳定的创新角色认知和行为。

    （四）加强资源平台建设

    资源平台是保障基于STEAM教育的跨专业创新素养培养顺利开展的重要支撑，主要包括三个部分：（1）技术工具，包括模拟仿真、数据挖掘、可视化编程等软件工具和网络设备、传感器等硬件工具;（2）教育资源，涵盖开放教育课程资源网（MOOC课程、Open Course Ware和微视频资源等）、数字化学习中心、学科资源网以及校内教师和校外专家等线上线下教育资源;（3）实践基地，分为校内专业实验室、虚拟仿真实训中心和校外认知实习、企业实习基地。

    （五）注重效果评价

    基于STEAM教育的跨专业创新素养培养效果评价目的是检验教育目标的达成程度。评价方式既可以是学生自评、团队互评、教师点评，也可以是用人单位评价。效果评价主要分三个阶段：（1）成果展示，通过设置创新成果专属场地或网络平台，给大学生提供一个充分展示其创新动机、创新个性、创新思维、创新经历、知识底蕴和价值取向的空间。（2）过程考核，应用视频行为采集、实践过程记录表、在线学习行为统计表以及阶段测试等方式，对比大学生的参与度、积极性，为学生学习过程中的知识掌握情况和技能应用水平给出评价。（3）素养评估，结合成果展示和过程考核的结果，主要从创新素质、创新知识和创新能力方面，构建跨专业创新素养评价体系，涉及大学生创新品质、创新思维、创新心理、融合能力、沟通协调能力和创造能力等。

    四、结论

    将STEAM 教育引入大学生创新素养教育中，采用跨专业、跨学科的视角，必将有效推动整个人才培养体系的改革与发展。然而，目前在高校开展基于STEAM教育的大学生跨专业创新素养教育，面临许多挑战：（1）如何将STEAM 创新素养教育与培养学生爱国情怀、全球视野和社会责任感相融合;（2）如何建构具体的STEAM 创新素养课程、教学大纲、教学案例等教学资源;（3）如何设置开放式的STEAM教师招聘制度，增设STEAM教师职称评审机制，激励、协调不同学科教师进行跨专业的合作教学;（4）如何设立STEAM 创新素养教育专项，将企业实际需求、学校课程体系、国家专业标准和大学生职业发展有机融合，全面激发大学生的创新意识和创新动机。这些挑战，都有待于进一步的深入研究、实践与探索。

    参考文献：

    [1]教育部.教育信息化“十三五”规划[EB/OL].（2016-06-07）[2019-06-15].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201606/t20160622_269367.html，2016-06-07.

    [2]教育部.2019年教育信息化和網络安全工作要点[EB/OL].（2019-03-13）[2019-06-15].http：//www.gov.cn/xinwen/2019-03/13/content_5373399.htm，2019-03-13.

    [3]李红梅.“互联网+”时代“新”学习方式的价值逻辑[J].中国电化教育，2017，（6）.

    [4]秦瑾若，傅钢善.STEM教育：基于真实问题情景的跨学科式教育[J].中国电化教育，2017，（4）.