STEAM教育模式在大學生科研訓練計劃項目中的應用

楊立剛，孫桂菊，王曉英，金 輝

（東南大學公共衛生學院，江蘇 南京 210009）

高校的重要任務之一是培養創新型人才，為此很多高校已經開展了大學生科研訓練計劃項目，以培養學生創新意識和創新思維，提高提出問題和解決問題能力。大學生科研訓練計劃項目是培養學生創新能力的有效形式和重要環節，針對高校實踐教育環節薄弱的現狀，通過學生自主實踐方式，使其掌握從事科研創新活動所需的基本方法和能力，提高創新能力。本文主要探討STEAM教育模式在大學生科研訓練計劃項目中的應用意義及實施途徑。

1 STEAM教育模式與創新能力培養

STEAM教育是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）、藝術（Arts）教育的簡稱。STEAM教育模式是5層金字塔式教育框架，最底層是具體課程水平，第四層是具體學科水平，第三層是多學科水平（在該層中把藝術滲透到其他學科中），第二層是跨學科的綜合水平，最高層是終身教育和通識教育水平[1]。STEAM教育的核心是創新能力，強調學生進行創造性地學習，是融合多學科的概念、原理及研究方法等以解決真實世界復雜問題的綜合性教育，旨在培養學生的設計思維、創造性解決問題能力和團隊合作能力[2]。STEAM教育與傳統以教師為主的高度結構化的灌輸式教育不同，強調以學生為核心、以探究式學習為主、以解決實際問題為導向，重視學習過程和研究方法[3]。所以STEAM教育具有跨學科知識整合、“做中學”、基于項目與解決實際問題、探究式、真實情景、多元主體共同參與等特點[4]。STEAM教育理念注重實踐和過程，特別是創新和創造能力培養[5]。

2 STEAM教育是培養學生跨學科創新能力的有效方式

STEAM教育主要圍繞解決真實問題、多學科整合及技能培養進行[6]，以解決真實問題為任務驅動，根據不同的問題靈活運用多學科知識，從不同學科角度創造性地設計解決問題的新方案。這種多學科融合的方式使學習與實踐緊密結合，滿足學生的認知需要，進一步加深了對多學科知識的理解。STEAM教育由于要解決基于情景的真實問題，特別注重學科知識與實際問題之間的聯系，強調“做中學、學中做”。解決問題的方法蘊含在各學科知識中，學生需要充分運用多學科知識，從多角度分析問題，找到有效的解決方法。另外，在尋找解決真實問題方案的過程中，不同學科知識和思維模式不斷交流碰撞，學科異質性成為創新驅動力，學生通過融會貫通完成各學科知識與技能的內化過程，培養跨學科綜合應用能力和創新思維能力[7]。

3 大學生科研訓練計劃項目是實施STEAM教育的有效平臺

如何培養學生的創新能力是高校面臨的一個重要課題。大學生科研訓練計劃項目的實施為提高學生創新能力和創新素質提供了一個有效的平臺，其本質是讓學生融通研究和學習，在科研實踐中學習，研究的過程就是學習的過程[8]。科學問題是科學研究的起點，也是科學研究的核心和關鍵。STEAM教育中需要解決的問題往往來自生活和實踐，這些問題一般比較復雜，同時覆蓋多學科領域。將這些問題融入科研訓練計劃項目中，把多學科知識和要解決的實際問題聯系起來，所以大學生科研訓練計劃項目在STEAM教育中起著重要和核心作用。

4 以大學生科研訓練計劃項目為載體，以解決問題為目標，探索STEAM教育的實施途徑

STEAM教育應用于大學生科研訓練計劃項目中，是以解決真實問題為任務驅動，而真實問題是復雜的，涉及多學科知識。以解決真實問題為任務驅動，學生可以嘗試采用不同的方法制訂多種解決問題的方案，并通過實踐加強對學科知識的學習，同時提高自主創新能力。這就要求項目選題來源于生活（生產）及社會實踐，貼近真實情景，具有創新性、探索性及可行性。項目選題可以面向教師的科研課題，面向學科前沿熱點和難題，面向企事業單位生產實際，也可以面向課程教學等。高校可嘗試開設融科研理論、科研方法和科研實踐于一體的跨學科綜合課程，通過設置真實問題情景，鼓勵學生發現和提出問題，并運用創新思維分析問題，主動探索解決問題的方法，把科研訓練與課程教學相結合，整合不同學科知識，提高運用多學科知識解決問題能力[9]。高校還可以與企事業單位合作開設課程，引入企業成功的案例和解決方案，豐富學生科研訓練項目內容。

大學生課外研學項目多以團隊合作形式完成，與STEAM教育理念切合，在基于STEAM教育理念以解決實際問題為導向的大學生課外研學過程中，往往需要組建跨學科的學生及教師團隊，甚至要與企事業單位協作，通過學科交叉路徑研究課題，培養學生跨學科創新能力、團隊協作能力、溝通交流能力和團隊管理能力[10]。因此，要鼓勵學生跨專業、跨學科、跨年級組建項目研究團隊，突破學科間的壁壘，發揮所有成員的優勢，學習不同學科的知識和思維方法，提高創新思維能力，學會從多學科角度出發解決真實情景中的復雜問題。專業及學科異質性、年級異質性有利于提升創新績效，活躍團隊氛圍[11]。

STEAM教育還強調設計、人文藝術、計算機圖形學等藝術素養在解決實際問題中的應用，藝術與科學的融合有利于培養大學生創新思維和創新意識[6]。很多著名科學家具有很高的藝術素養，藝術素養包括語言、音樂、美術等，可以提高學生的審美能力和形象思維能力，培養想象力、創新能力[12]。因此，在將STEAM教育融入大學生科研訓練計劃項目過程中，要注意藝術素養在大學生創新能力培養中的作用。在大學生研學活動中融入藝術性元素，可以激發學生的好奇心，提高學生參與的積極性。藝術素養對大學生創新思維、想象力和創新能力的培養起著潛移默化的作用，有助于在研學過程中對大學生進行思政教育，使其樹立正確的人生觀和價值觀[1]。

5 結語

為培養大學生創新能力，可依托大學生科研訓練計劃項目平臺，借鑒STEAM教育理念，加強創新類課程建設，構建基于以真實問題為任務驅動的大學生創新能力訓練平臺，以培養具有跨學科創新意識和創新思維的創新型人才。