基于STEAM教育的大學生跨專業創新素養研究

田世海 王宇奇 安寧

摘? ? 要：STEAM教育是高校創新教育，提升大學生創新素養是高校創新教育的核心任務。文章從大學生創新素養維度與STEAM教育特點出發，闡明STEAM教育對大學生創新素養的提升作用，并構建了基于STEAM教育的跨專業創新素養培養體系，從教育目標、教學內容、實踐項目、資源平臺及效果評價等方面提出大學生跨專業創新素養提升的新思路。

關鍵詞：STEAM教育;創新素養;大學生

中圖分類號：G640? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2020）06-0082-03

大學生創新素養有無、高低直接反映了大學生創新教育的水平和我國高等教育“雙一流”建設的質量。在知識日新月異的移動互聯時代，跨學科、跨領域的創新人才需求凸顯，教育部頒布的《教育信息化“十三五”規劃》中明確指出，“積極探索信息技術在眾創空間、跨學科學習、創客教育等新的教育模式中的應用，著力提升學生的信息素養、創新意識和創新能力”[1]，標志著STEAM教育正式進入教育改革領域。2019年3月教育部印發了《2019年教育信息化和網絡安全工作要點》通知，進一步強調加快推進智慧教育創新發展，探索跨學科學習（STEAM教育）模式應用[2]。可見，STEAM教育已成為大學生創新素養培育的重要方式。因此，找尋STEAM教育和大學生創新素養培育的融合點，實現大學生“STEAM教育—跨專業實踐—創新素養”的轉化，成為當前高校創新教育改革的重要任務。

一、大學生創新素養與STEAM教育

（一）大學生創新素養維度解析

創新素養可分為外在素養與內在素養兩個方面。外在素養主要包括各種創新知識與應用技能，可通過實訓及實踐獲得和發展，是創新成功的基礎;內在素養包括創新者的能力、品質、創新動機及價值觀等，可通過行為和表現體現出來。因此，大學生創新素養是指在大學創新活動過程中，逐步形成和發展的，能夠推動創新步入穩態，應具備的創新意識、知識、能力、品質、修養和精神的有機結合。

基于現有研究成果，本文從廣義上將創新素養分為創新素質、創新知識和創新能力三個維度。創新素質、創新知識和創新能力三者間是相互促進、相互融合的有機整體。

（二）STEAM教育的特點

STEAM（Science科學、Technology技術、Engineering工程、Mathematics數學、Art人文藝術）被認為是直接影響國家經濟發展最為關鍵的學科領域，其有以下顯著特點。

1.跨學科交叉融合性。STEAM教育強調通過有機融合科學、技術、工程、數學和人文藝術等多個學科、多個領域的知識、技能與方法，從系統整體的視角，全面認識世界、感知社會，搭建溝通多個學科知識的橋梁，提高學生解決實際問題的能力，進而增強社會適應力。

2.問題情景真實多樣性。STEAM教育認為知識蘊涵在與學生生活相關的真實問題情景中，多樣真實的問題情景設定，能夠啟發學生通過運用觀察、收集、歸納、整理、推導、模擬、分析等一系列的知識和方法，在問題解決過程中提升能力。

3.學習過程主動體驗性。STEAM教育注重學生通過主動觀察與實際操作來獲得真實的學習體驗，在體驗中不斷地探究、反思和感悟，學會從跨學科、跨專業的視角，積極挖掘解決問題的線索，主動構建自身的知識結構和能力結構，收獲并拓展蘊涵在真實問題情境中的知識內容和技術能力。

4.前沿支撐技術應用性。STEAM教育倡導對前沿支撐軟件和硬件技術的追蹤與應用，充分利用各種可視化平臺或仿真環境，建立虛擬世界和真實世界之間的聯系，培育和發展受教育者的批判性思維和創造性思維。

5.團隊協同互助合作性。STEAM教育鼓勵學生根據具體學習形式、學習內容和自身實際情況，選擇合適的伙伴，以便在學習過程中可以相互協同、取長補短，更好地發揮通過跨學科概念、原理、思想方法交叉融合，解決真實復雜問題的效果。

二、STEAM教育對大學生創新素養的提升作用

大學生創新素養的培養是一個長期的過程，貫穿于大學生成長的各個環節。將STEAM教育的內涵、特點延展和具體化到大學生創新教育中，可以明確STEAM教育對大學生創新素養的提升作用，如圖1所示。

（一）跨學科交叉融合對創新思維與知識的提升

有效的STEAM教育是一個不斷提出新目標、追求新目標并實現新目標的過程，可以促使大學生將多學科的知識、技能與方法進行交叉融合，有助于大學生了解不同學科的新觀念，在原有知識、經驗和實踐基礎上，突破思維定勢和常規知識結構，用多元化的思維方式，提出獨特、新穎且具有現實價值的思維成果。同時，STEAM教育不是給予大學生現成的答案和結果，而是培養大學生從多視角、深層次主動對所學習的內容展開獨立的思考，將原有經驗和認知結構與新的思維成果相結合，形成新的知識體系。

（二）問題情景真實多樣對創新意識與動機的提升

STEAM教育依托實際生活，直面不同階段大學生所面臨的真實復雜的實際問題，設計有難度的，需要花費較長時間思考、實踐才能完成的情景。一方面，通過角色扮演、成果展示等方式，吸引大學生注意，體驗創新者境遇和動機，激發對未來職業發展的強烈好奇心、求知欲和自信心，提升創新動機。另一方面，大學生可在多種情景下，根據具體問題自主、靈活選擇相應學科知識，實踐創新經歷，形成具有敢于冒險、敢于批判的科學精神和創新個性，全面提升創新意識。

（三）在學習過程中主動體驗對創新知識與能力的提升

在STEAM教育中，大學生通過主動觀察與實際操作來獲得不同領域的專業技術知識、工程設計知識、財務金融知識、運營管理知識、市場開發知識、數據挖掘知識、政策法律知識、人文藝術知識和安全環保知識的真實學習體驗，主動體驗反思的內容會倒逼高校不斷優化創新課程設置、豐富創新知識體系，幫助大學生加強對創新政策、創新流程和創新環境的理解，從而豐富自身的創新知識，提升創新能力。

（四）前沿支撐技術應用對創新思維、知識與能力的提升

應用前沿支撐技術是提升STEAM教育效果的重要媒介，尤其在“互聯網+”時代，如：新媒體指尖傳播移動技術、虛擬現實環境仿真技術、思維導圖認知技術、3D打印技術、個性化智能推送定制技術等等[3]。新技術的出現層出不窮，不僅簡單、直觀，可以存在于任何形式的STEAM教育之中，而且還能相互碰撞產生多種新的創新思維。每種前沿支撐技術都蘊涵著新知識和新技能，對創新知識的儲備和創新能力的提升具有獨特的內在價值，激發大學生的追新意識，應用前沿支撐技術突破線性的、順序的知識學習桎梏，提高知識的吸收率和融合率，有利于促進大學生構建自己的多元知識體系和多層次能力體系。

（五）團隊協同互助合作對創新素質、知識與能力的提升

大學生個體間的差異較大，人文素質、專業知識和應用能力各有所長，在STEAM教育中，基于實際項目組建的合作團隊協同互助，能使大學生明確意識到自身與社會需求上的差距，增加生活體驗和創新感悟，提升合作伙伴的創新思維、形成良好的心理品質。同時，互助合作的團隊可以使大學生充分利用新媒體共享資源，充分發揮各成員學科特長，有計劃地分解團隊任務，組合創新必備、應備和需備知識，提高實現效率，以增加各成員創新知識的容量，拓展創新知識結構的深度和廣度。此外，團隊間富于創意與實效的互助能夠激發大學生對新技術、新規律和新方法的頓悟，顯著提升創造能力。

三、基于STEAM教育的跨專業創新素養培養體系的構建

（一）厘定教育目標

基于STEAM教育，跨專業創新素養培養的教育目標旨在形成正確的創新觀，豐富知識和技能，培養探索精神和協作意識，主要體現在：（1）培育創新素質，通過有目的的設置真實、復雜、熱點的問題情景，啟發大學生認清問題本質，親身體驗創新感悟，激發創新動力，逐步培養嚴謹的創新思維;（2）積累創新知識，以學生為主導，鼓勵學生積極主動追新，嘗試跨專業、跨學科去發現、學習和掌握新方法、新技術解決新問題;（3）提升創新能力，以項目驅動實踐為核心，以遞進式模塊化的形式設計多種形式的實驗、實訓和實踐項目，通過持續訓練和強化，鞏固深化所應掌握的知識，培養提高探索解決新問題的能力。

（二）優化教學內容

基于STEAM教育，跨專業創新素養培養體系中的教學內容源于真實生活中的問題，用多學科知識解決問題，在問題解決的過程中應用和學習跨學科知識[4]。具體教學內容主要包括：科學類、技術類、工程類、數學類和人文類課程，根據教學目標，針對大學生的興趣愛好、認知結構和能力水平，精選實際生活中復雜的熱點問題，以某類學科內容為主，融合其他類學科理論和方法，靈活組織跨學科的教學，引導大學生不斷自主地聚焦新知識、學習新方法，持續增加自身創新知識的容量和改善自身創新能力的結構。

（三）健全實踐項目形式

根據STEAM教育特點，跨專業創新素養培養的每一個實踐項目都是教學內容的體現，具體任務由淺入深，可以涉及一個教育目標，也可以涉及多個教育目標。實踐項目的主要形式有：（1）實訓項目，包括認知實訓、社會實踐、金工實習和前沿實訓等，便于大學生獲取政府促創政策、企業實際需求、杰出人物經驗、專業前沿發展和典型創新示例等信息，感知和理解大學生創新應具備的市場嗅覺、知識維度和技能特點;（2）創新項目，包括各類校級、省級和國家級的創新項目，促使大學生繼續跟蹤專業前沿，跨學科、跨專業招募志同道合的伙伴，組建自己的創新團隊，用所學的知識理論、專業技能和現代工具，提升解決新問題的能力;（3）學科競賽，包括“互聯網+”創新創業大賽、全國大學生數學建模競賽、全國大學生電子設計大賽、全國大學生電子商務“創新、創意及創業”挑戰賽等。培養大學生協調組織管理、合理分配角色，加強對優化思想、系統思維的訓練，培養科學、嚴謹的創新態度，不斷自主發現新問題，調整自身的價值取向與實際創新期望需求的偏差，形成相對穩定的創新角色認知和行為。

（四）加強資源平臺建設

資源平臺是保障基于STEAM教育的跨專業創新素養培養順利開展的重要支撐，主要包括三個部分：（1）技術工具，包括模擬仿真、數據挖掘、可視化編程等軟件工具和網絡設備、傳感器等硬件工具;（2）教育資源，涵蓋開放教育課程資源網（MOOC課程、Open Course Ware和微視頻資源等）、數字化學習中心、學科資源網以及校內教師和校外專家等線上線下教育資源;（3）實踐基地，分為校內專業實驗室、虛擬仿真實訓中心和校外認知實習、企業實習基地。

（五）注重效果評價

基于STEAM教育的跨專業創新素養培養效果評價目的是檢驗教育目標的達成程度。評價方式既可以是學生自評、團隊互評、教師點評，也可以是用人單位評價。效果評價主要分三個階段：（1）成果展示，通過設置創新成果專屬場地或網絡平臺，給大學生提供一個充分展示其創新動機、創新個性、創新思維、創新經歷、知識底蘊和價值取向的空間。（2）過程考核，應用視頻行為采集、實踐過程記錄表、在線學習行為統計表以及階段測試等方式，對比大學生的參與度、積極性，為學生學習過程中的知識掌握情況和技能應用水平給出評價。（3）素養評估，結合成果展示和過程考核的結果，主要從創新素質、創新知識和創新能力方面，構建跨專業創新素養評價體系，涉及大學生創新品質、創新思維、創新心理、融合能力、溝通協調能力和創造能力等。

四、結論

將STEAM 教育引入大學生創新素養教育中，采用跨專業、跨學科的視角，必將有效推動整個人才培養體系的改革與發展。然而，目前在高校開展基于STEAM教育的大學生跨專業創新素養教育，面臨許多挑戰：（1）如何將STEAM 創新素養教育與培養學生愛國情懷、全球視野和社會責任感相融合;（2）如何建構具體的STEAM 創新素養課程、教學大綱、教學案例等教學資源;（3）如何設置開放式的STEAM教師招聘制度，增設STEAM教師職稱評審機制，激勵、協調不同學科教師進行跨專業的合作教學;（4）如何設立STEAM 創新素養教育專項，將企業實際需求、學校課程體系、國家專業標準和大學生職業發展有機融合，全面激發大學生的創新意識和創新動機。這些挑戰，都有待于進一步的深入研究、實踐與探索。

參考文獻：

[1]教育部.教育信息化“十三五”規劃[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年教育信息化和網絡安全工作要點[EB/OL].（2019-03-13）[2019-06-15].http：//www.gov.cn/xinwen/2019-03/13/content_5373399.htm，2019-03-13.

[3]李紅梅.“互聯網+”時代“新”學習方式的價值邏輯[J].中國電化教育，2017，（6）.

[4]秦瑾若，傅鋼善.STEM教育：基于真實問題情景的跨學科式教育[J].中國電化教育，2017，（4）.