基于STEM教育理念的应用型人才培养

陈 坚

(东华理工大学 长江学院，江西 抚州 344000)

党的十九届五中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》提出，要加强创新型、应用型、技能型人才培养，实施知识更新工程、技能提升行动，壮大高水平工程师和高技能人才队伍[1]，这对肩负培养高素质、高层次人才的高等学校提出新的更高要求。随着我国经济发展进入数字经济时代，人才培养应更加注重科学与技术的结合，强调学科知识的交叉、融合与应用。应用型本科高校必须紧跟时代步伐，聚焦数字经济时代对应用型人才的需求，转变教育理念，改变传统的人才培养模式，培养适应新经济时代发展的跨学科应用型人才。STEM教育作为一种集多学科融合的综合教育理念在全世界基础教育中得到了广泛的应用，并取得了良好的效果，其核心的跨学科特征对于应用型本科高校的创新应用型人才的培养同样具有积极的借鉴意义。

STEM教育源于美国，是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四门学科的简称。STEM 教育并不是科学、技术、工程和数学教育的简单叠加，它强调科学、技术、工程、数学四门学科的有机结合，以更好地培养学生的创新精神与实践能力[2]，STEM是一种教育理念，强调的是多学科交叉融合和学生素质能力的全面发展，其最核心的特征是跨学科性。另外，从STEM教育的实施模式来看，其还具备设计性、体验性、情境性等特征。STEM教育以项目设计为驱动，能够将知识蕴藏于情境化的实际问题中，调动学生积极动脑动手、主动参与体验，使学生在具体的设计体验和实践活动中提高解决实际问题的能力[3]。

随着《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》的正式颁布，我国应用型本科大学建设进入了新的历史阶段。近年来，以“转型”为重点的应用型本科大学改革蓬勃展开[4]，而“产教融合”则成为应用型本科高校转型发展的改革重点。许多高校都采取了以就业为导向、将行业认证或职业技能认证纳入毕业要求的培养模式，目标虽然明确，但随着新技术新产业新业态的不断涌现，面对经济产业升级所带来的人才需求变化，原有人才培养模式难以适应新经济形势的发展。究其原因，主要存在以下几个方面的问题。

2.1 教育理念缺乏创新

教育理念的创新是应用型创新人才培养的基础前提，但是受到传统教育理念的影响，很多应用型本科高校的人才培养定位，依然是为区域经济社会发展培养专业技能型人才，并认为创新只是研究型大学的学生应具备的能力。这导致应用型本科高校培养的应用型人才创新意识不强、创新思维不活跃、创新能力不足。虽然在“大众创业、万众创新”的时代背景下，各高校都出台、制订了创新型人才培养的政策、措施，但在大部分应用型高校实际教育教学过程中，并没有真正将创新教育作为主流并贯穿于人才培养的全过程。在具体的教学活动中，部分高校仍然采取传统的培养方式，强调对本专业理论知识和实践技能的掌握及应用。这就使得学生缺乏对跨学科知识的学习和积累，缺少综合运用各相关学科知识自主发现、设计、解决实际问题的训练，最终导致其创新思维和创新能力得不到很好的培养。

2.2 课程体系有待优化

课程体系的跨学科交叉融合性较差，不能满足现代经济社会发展对应用型人才的跨学科创新能力的要求。目前，我国应用型本科高校的课程体系依然是以知识为中心，按照专业进行设置，强调知识的系统性、完整性和理论性，一般将课程分为公共基础课(或通识教育课)、专业基础课与专业课，课程体系根据学科的逻辑和结构从简到繁、从易到难，并严格遵守课程内容的先后关系；
实践教学环节也是紧紧围绕专业理论知识展开，实践活动的目标只是单一考查学生对某门专业课程的实践应用，其目的依然是帮助学生更好地掌握某门专业课程所涉及的理论和知识，并没有真正发挥实践活动课程在推进学生实践性学习和经验积累方面的积极作用。另外，传统课程体系相对封闭，只有毕业实习是通过校企合作的方式培养学生综合运用各相关学科知识自主发现、设计、解决真实情景下的实际问题，但其实绝大多数学生更多的是将毕业实习当作就业前的一次定岗实习，并没有真正做到在实践中锻炼自己解决实际问题的能力。

2.3 师资队伍跨学科创新应用能力有待提升

一方面，高校教师过于强调与所从事专业的一致性，他们一般都具有深厚的所从事学科的专业理论知识，也有较高的从事本专业科学研究的水平。但由于长期以来教育评价的导向问题，高校教师往往更偏重于本专业的理论研究，而缺乏参与行业实践、解决实际问题、开展技术创新等工作的主动性和积极性，因而涉及的知识领域不宽，造成自身缺乏跨学科解决实际问题的创新应用能力，自然难以满足现代产业升级对跨学科创新应用型人才培养的师资需求。另一方面，以教师为中心的传统教学模式依然是高校教学的主流。大多数课堂仍是“教师讲，学生听”的形式，教师往往满足于课程内容讲述得是否清楚透彻，学生对该门课程的内容掌握的程度如何。虽然教学中也会有不少如启发式、讨论式、演示实验式等多种教学方式的应用，但归根到底都是引导学生围绕某一门课程的主要内容按照教师的思维模式进行学习。这难以有效培养学生的自主学习能力、创新思维能力、跨学科知识应用能力，最终不利于跨学科应用型人才的培养。

2.4 学生评价体系不健全

我国现有的应用型本科高校学生培养质量评价体系不够健全，评价内容侧重于学生对所学知识的掌握与运用，且常以“确定性”答案作为标准进行评判[5]。评价方式比较简单，以期末考试的形式来评价学生对理论知识的掌握，而忽视了对学生其他方面能力的考核；
评价主体比较单一，主要以学校和教师作为考核和评价学生的主体，而忽视了学生的自我评价。同时，评价过程缺乏动态性，一方面，学校只关心学生每门课程的成绩怎么样，而对学生学习过程中反映出的问题缺少关注，教师不能根据学生的学习动态及时调整教学方法、更新教学内容，且忽视了学生课本知识以外的其它方面能力的培养，不利于学生的个性化和多元化发展；
另一方面，由于学校没有建立有效的社会、企业评价反馈机制，也不能及时调整课程体系和培养方案，造成培养的人才与经济社会发展的需求不能无缝对接。

3.1 将STEM教育理念引入应用型本科高校的人才培养

STEM教育理念核心特征为跨学科性，强调的是多学科的交叉融合和素质能力的全面发展，其在教育内容上强调基础知识、学术能力的综合性学习；
在目标上突出创新意识、实践能力和综合素质的培养；
在方式上注重实践、支持多样、倡导融合。这些都与创新应用型人才的培养要求高度契合，也正是新工科、新文科、新医科、新农科“四新”建设的内涵要求。基于STEM教育理念的应用型本科高校人才培养模式，能有效克服目前按照单一学科专业分科教学的局限性，有利于培养学生综合运用多学科知识解决现实问题的实践能力、创新思维和科学素养[6]。

3.2 优化应用型人才培养课程体系

STEM教育理念下的课程体系构建可为学生提供更加多元和丰富的课程资源。要将传统的以“实用”为主的课程体系向“基础扎实、学科融合、知识全面”方向转变，这需要在符合国家专业标准的基础上，打破学科壁垒，充分考虑跨学科课程知识的构成，体现学科间的交叉融合。课程的设置尤其是实践教学环节的设置，要注重考查学生利用相互关联的多门学科知识解决真实情境下的实际问题的能力，围绕学生创新精神与实践能力培养，形成多样化、有层次、综合性的课程结构。此外，课程体系的优化还要考虑学科发展与社会生产、生活的动态变化，设置应具有一定的灵活性，要根据学科和经济社会的发展及时进行调整。

构建STEM理念下的课程体系并不是要完全改变学科专业的课程体系结构，而是在保证《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》规定的课程设置的基础上，增加灵活性的专业选修课程、实践活动环节、校外综合素质拓展课程以及跨学科融合的探究类课程，供学生根据自己的兴趣和择业需求进行选择性修读，满足学生个性化和多元化的发展需求。另外，设置部分STEM综合性实践课程，该类课程可以将一些内容相近或相关的跨学科课程进行统一整合，将本学科专业知识与多学科相关知识有机融合，用于解决实践中的实际问题。该类课程不必过分在意知识性的学习，而应该更多地关注方法性的学习，以知识的跳跃性和多学科性应用于解决实际问题的具体活动之中。

3.3 确立以学生为中心的教学方式

基于STEM教育理念的应用型人才培养需确立以学生为中心的教学方式，倡导学生自我约束、自我感知、自我学习，培养学生的探究精神和创新思维能力。教学方式的改革要彻底打破传统的以教师为中心、学生被动接受知识的灌输式教学方式，将学习的主动权交给学生，实行以学生为中心的翻转式课堂教学方式。现代信息技术为基于STEM理念的教学方式改革提供了强大的技术支持，MOOC、学堂在线等网络教学平台，使学生可以不受时间、空间的限制进行基础知识和专业理论的学习。在此过程中，学生可以不必严格按照课程的既定教学内容按部就班的机械式学习，而是可以根据自己的学习特点和个性化发展需求自我规划学习进程。例如，教师可以利用更多的课堂时间开展基于项目的STEM教学，以项目设计为导向，将多学科知识和技能融于实际问题解决中，强化启发式、讨论式教学，引导学生利用跨学科综合知识进行探究式学习，解决项目设计中的实际问题。整个教学过程是以学生进行自主设计、自我探究为中心，教师则组织开展讨论，教师不再是知识的传输者，而是能力的培养者，培养学生获取跨学科知识和创新思维的能力。

3.4 加强跨学科创新应用型师资的培养

STEM教育理念在人才培养过程中能否顺利实施，跨学科师资队伍建设至关重要。这要求教师除了要精通本专业知识，同时要熟知相关学科的知识体系，熟悉学生跨学科知识应用能力培养的方式，了解各相关学科实践教学手段的综合运用等。因此，对跨学科教师队伍进行多元化的培训就显得十分必要。首先，选派教师去行政和企事业单位进行挂职或培训，参与行政单位的管理过程和企事业单位的具体科研课题，从而深入了解行业发展趋势和企业人才需求，这既有利于提高教师将理论知识应用于解决实际问题的能力，又为教师开展设计性、体验性、情境性的STEM教学奠定基础，最终服务于创新应用型人才培养；
其次，积极开展校际师资交流活动、校内院系之间教学研究与科研交流活动等[7]，促进教师跨学科意识的养成，丰富教师多学科知识，组建跨学科教学研讨组，开展多学科交叉融合师资队伍建设。例如，以虚拟教研室建设为抓手，推动不同学科专业背景的教师进行跨学科交流，可以提高教师的跨学科教学能力，为创新型人才的培养提供良好的教学基础与环境。

3.5 健全多方位的学生学业评价体系

作为STEM教育理念下的创新应用型人才培养评价体系，首先，应围绕学生的跨学科知识应用能力、创新意识和探究精神、团队协作及解决实际问题的能力等多维度进行，充分尊重学生思维发展的个性化与多元化，注重能力与素养，考查学生在掌握本专业知识的基础上对相关其他学科知识的了解情况，及运用跨学科相关知识解决实际问题的能力[8]。其次，评价方式要坚持多样化的评价标准，改变以往单一的主要以考试考核成绩为主的评价方式，坚持定量评价与定性评价相结合、过程评价与终结性评价相结合[3]，从学生的学习态度、学习过程、多学科知识的融合性、设计的创新性等方面进行全面的综合评价，评价过程既要体现学习者的知识掌握程度，同时也要考察学生的创新能力和素质素养。最后，基于STEM教育的评价应体现评价主体的多样性，这包括改变学校作为单一主体的评价方式，将学生自我评价、学生互相评价一并纳入评价体系，同时积极吸纳用人单位参与人才评价，根据用人单位的评价及时优化课程体系、更新教学内容、调整教学方法。

信息技术的发展和“大众创新、万众创业”政策的驱动，使得我国的STEM教育迅猛发展，但将STEM理念应用于高校人才培养尚在探索当中。当前，应用型高校应积极借鉴国外STEM教育的研究成果和成功经验，结合自身的办学定位和办学特点，探索基于STEM教育理念的应用型高校人才培养模式，构建我国本土化的STEM教育，为我国应用型本科高校创新人才培养做出贡献。

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