基于STEAM的新工科產學教融合模式的探索

蔣傳健

（重慶對外經貿學院，重慶 401520）

1 引言

自2017年以來，教育部率先啟動了“新工科”的建設發展規劃研究指導工作，于2017年2月18日發布了“‘新工科’建設復旦共識”，繼而于4月8日發布了“‘新工科’建設行動路線（天大行動）”，并于6 月9 日發布了“‘新工科’建設北京指南”。新工科代表的是最新技術產業或者最新行業的未來發展戰略方向，是指正在快速發展中已經形成的或將要投入建設中已經形成的新型應用工程技術學科。從新型市場經濟的整體發展歷程角度來看，新型市場經濟所需要強調的不僅是整個產業鏈的整合，而且是傳統學科的專業化。經濟網絡化形成了“互聯網+”的產業升級改造和創新模式。因此，在新工科建設中，誕生了一批跨行業、跨學科的跨界新學科。新工科具有引領型、交融型、創新性、跨界性和發展性等特征[1]。

為了加快“新工科”專業建設，應主動面向未來市場需求，適應和引領新型經濟，抓住新時代的發展機遇，突破傳統工科教育的瓶頸，應用STEAM新模式與產學教融合模式，促進“新工科”專業學生的綜合素質全面發展，使學生的創新能力和理論實踐技能得到鍛煉，提升學生的綜合專業技術水平與其解決實際問題的能力，促進“新工科”專業的應用型人才培養。

2 STEAM教育模式

STEAM 代表科學(Science)，技術(Technology)，工程(Engineering)，藝術(Art)，數學(Mathematics)。該教育理念是由美國Georgette Yakman教授的團隊在STEM理論的基礎上提出的教育理論，融入藝術主要是為了促進STEM各個領域的發展。藝術包括較廣泛的人文科目：社會研究、語言、形體、音樂、美學、表演等。

STEAM 教育模式注重基于項目的學習、基于問題的學習、通過師生合作或學生合作的教學方式。STEAM 教育模式將不同學科的知識內容進行融合，將學習專業基礎知識、專業技能、職業發展進行融合，具有重視跨學科方法、重視創意創新能力培養、強調學生的社會責任感及人性化等特征[2]。

STEAM 教育模式注重跨學科知識融合，有助于學生參加學科競賽。近年來，大學生參加學科競賽熱情很高，很多學科競賽涉及跨學科知識，如“數學建模”“機器人大賽”“挑戰杯”“微軟杯”等都涉及跨學科知識。

3 產學教融合模式

在新工科背景下，進行產、學、教三者融合尤為重要。目前，國內外已對產、學、教融合教育發展模式進行了深入系統的研究和探索。在國外，對產、學、教融合提出了三種發展模型：第一，企業主導的教學模式。主要包括德國的“雙元制”、日本的“企業訪問”、韓國的“產學結合”等模式，這一類模式最顯著的特點就是以大型企業高級技術人員職業培訓為主，學校專業課程教學為輔。第二，校企合作的教學模式。主要包括美國的“契約合作”、英國的“工學交替”等模式，這一類專業教學模式最突出的特點是實際工作和專業教學有機結合、相互發展，學校在專業相關的知識教學過程中，既注重學生的專業工程技術基礎理論知識的掌握，也積極培養學生的基礎理論在專業實踐運用的綜合能力，迎合了社會用人單位對專業人才的技能需求。第三，學校主導的教學模式。主要包括法國的“學徒培訓中心”、澳大利亞的“新學徒制”等模式，這一類模式以培訓學校或培訓管理中心為主導，注重對學生的整體綜合素質和專業能力進行培養。

在國內，產、學、教融合模式的研究大致可以劃分為三個主要形式：企業配合模式、校企聯合培養模式以及校企實體合作模式。當前國內眾多院校主要還是停留在企業配合院校的合作模式。

學校的人才培養方案直接影響著企業的發展。對于企業來說，其信譽、科技創新、質量、產品提高、產品推廣、市場營銷和服務都是他們最關心的方面。在與企業合作培養人才的同時，如果學校能夠和企業共同解決這些問題，那么校企合作將會更加密切和融合。這不僅能夠幫助“新工科”專業的學生掌握和提高自己的專業技能、開拓思路，打破傳統實驗課教學中的束縛，創新實驗課堂的教學手段和方法，而且能夠解決企業人才短缺問題，促進校企交流合作。

4 新工科工程教育新模式

傳統的課堂教學模式往往都是老師單向的灌輸和學生被動接納的形式，傳統課堂教學模式的弊端十分明顯，以老師作為學習認知的主體，學生在整個課堂教學活動中始終保持著被動接受知識的狀態，忽視甚至嚴重抑制了學生的學習自主性和積極性。基于STEAM的產、學、教融合的模式是根據企業對人才的需求、學生自身特點提出的課堂教學模式，讓課堂的學習不再枯燥乏味，從被動的學習轉變成主動的學習，幫助學生培養具備解決專業所在行業和領域中各種復雜工程問題的綜合分析能力、溝通與協調能力、團隊合作能力、獨立思辨能力和創新實踐能力。

（1）培養綜合分析能力。結合專業自身的工程技術應用型人才培養定位和專業特色，以行業的需求為教學導向，以實際的工程案例為教學背景，以企業工程技術實際問題為研究主線，企業工程師、行業專家和教師共同構建專業領域的復雜工程問題，從而提高學生的專業工程意識、工程素質和綜合工程實踐能力，聚焦學生在專業知識和技能方面解決復雜工程問題的能力培養。

（2）培養溝通協調能力。STEAM 的課堂教學以學生為教學活動主體，教師作為課堂教學活動的發起者和組織者，并以小組的方式于課前發布任務，課中對于任務中可能出現的問題進行小組討論，在教學活動中注重培養學生的溝通協調能力。課程考核植入答辯考核方式，邀請企業工程師作為考核小組成員。

（3）培養團隊合作能力。課程通過系統化、模塊化、小組項目、小組匯報等形式來培養每個學生的團隊意識及協調合作能力。結合項目課程不同階段所具有的特點，小組項目的內容從基礎知識逐步過渡到專業知識，由理論學習延伸到在實際的工程運用，并對教學內容進行優化和整合，凸顯了“新工科”專業學生的團隊意識提高和協作能力的培養。

（4）培養獨立思辨能力。傳統教育僅注重專業能力的培養，讓學生在給定的領域中思考和解決問題，因而學生缺乏獨立思考的能力，學生只關注自己的學習領域。思辨教學任務不僅要求學生能夠掌握基礎知識，而且還要求學生明確自己的思辨過程和結果，明確自己的思辨內容和方法，學會控制自己的思辨過程。STEAM教育模式作為一種倡導多學科融合的教育模式，以提出問題和結合企業實際項目為教學核心，運用多學科的知識發現、合作、設計、創造性地解決問題，促進了學生對批判性提問的科學精神和對解決問題的理論和實踐能力的培養，從而提高學生的獨立思辨能力。

（5）培養創新實踐能力。STEAM 教育模式注重跨學科的知識框架構建，注重問題與實際的工程項目相聯系，注重學生學習的過程與實踐相結合，從而有效促進了學生對科學技術研究的認識發展和創新實踐能力的提高。

5 基于STEAM的產學教融合模式的途徑

學校要站在企業、行業和社會的角度，充分考慮企業、行業人才的需求，邀請企業和社會各界參與制定工程應用型人才模式和培養計劃。

（1）實踐課程項目化

基于STEAM的產學教融合模式實現教學方法與技術的耦合，將實踐課程項目化。即把課堂教學的整個過程融入到企業生產的過程中，教師的教、學生的學都必須是在融入企業生產的過程中完成，真正切實做到老師的教、學生的學和生產“零距離”。“新工科”專業的任課教師在組織專業實踐課程教學時，要根據企業的實際需求，合理地配置專業教材和課程教學內容，實行理實一體化和項目式的課程教學；還可以根據企業生產的實際情景，對課程內容進行知識整合和教學重構，根據企業生產過程不同，設計不同的學習項目，讓學生在能夠順利完成學習項目的過程中，掌握、理解和完全消化課程的各個知識點。

（2）師資隊伍雙師化

基于STEAM的產學教融合模式必須依靠“雙師化”的教師隊伍，學校需要引進盡可能多的“企業導師”，讓“企業導師”親自參與教學過程。校企合作的企業主要參與專業的核心課程和實訓項目教學。以學生就業為目標導向，以掌握實踐技能為教育核心，以大量的實戰案例分析為教學主線，以學生的實踐動手能力作為考試合格的標準，以項目研究開發能力作為學生學習的目標，不僅要求學生具有扎實的理論基礎，而且要求具有實際的項目研發能力，從而使學生能夠快速適應企業的工作。

（3）校企合作常態化

通過校企共同制定適合“新工科”專業發展的人才培養方案和專業課程體系，共同開發適合應用型人才培養的專業課程教材，共同選擇適合培養人才的師資，共同研究制訂實施培養人才的教學目標和教學計劃，實現培養課程的教材與行業需求“零距離”、教學內容與人才培養目標“零距離”。通過校企協同教育培養人才，做到教學具有針對性，提高課程內容教學的有效性。通過引企入校、引校入企”等模式，拓展校企之間合作育人的有效途徑，推動校企合作共建校內外實習實訓基地。

（4）“1+x證書”制度化

“新工科”專業采取“1+x”職業資格證書制度，能夠很好地規范和充分發揮校企合作在教學活動中的主體作用，推動高校加快形成產學教融合，形成精準育人的辦學長效機制。在人才培養的課程體系中，將“x”證書的考核內容與專業課程內容相互融合，使學生具備扎實的專業技能和較強的就業競爭力，這樣才能培養出適應經濟社會快速發展和產業轉型升級急需的高素質人才。

（5）畢業設計作品化

針對畢業設計，采用“雙任務驅動”方式培養學生的綜合能力。工科專業和其他文科類、理科類等專業不同，要求既要完成作品的設計，還要完成畢業論文的撰寫。學生畢業論文的指導實行“雙導師”制，校內導師和企業工程師共同指導完成畢業作品的設計和論文的撰寫。這樣既有利于提高和培養學生的實踐動手能力和對問題的分析與解決能力，還可以提高學生撰寫技術文檔的能力。

6 結語

在新工科的時代背景下，基于STEAM 的產、學、教融合模式，能夠更好地培養出一批應用型專業技術人才，縮短了應用型專業技術人才的發展成長周期，使得學校的培養目標與企業需求形成對接，增強了應用型專業技術人才培養的市場適應力。當前我國經濟發展呈現出快速發展的態勢，產業不斷轉型升級。應用型工科專業唯有依托地方重點支柱產業、戰略新興產業優勢，深化STEAM 產學教融合，才能更好地為地方經濟建設服務。