STEAM教育理念在創新人才培養中的應用

張翼飛　于崧　苗興芬　鄭雯　蔣雨洲

[摘 要] 培養創新人才是當今高等學校教育價值追求，因此，應當引入STEAM這一教育理念。STEAM教育理念在國外的重要性是與我國提倡的素質教育的重要性不謀而合，分析STEAM教育的內涵，應用于高校大學生創新能力培養的實踐教學活動的過程中，進一步豐富創新人才培養領域的教育理論，為提升大學生創新能力培養提供理論參考和教學實踐的借鑒;為國家未來培養具有多方面能力的綜合人才;探索研究STEAM教育理念及應用實踐。

[關鍵詞] STEAM教育;創新人才;人才培養

[中圖分類號] G640 [文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2022）13-0161-04

一、STEAM教育理念內涵概述

STEAM是一種國外引進的教育理念，區別于傳統重視單學科、重視書本知識的教育理念，是重視實踐的超學科教育模式，是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Arts），以及數學（Mathematics）多學科之間有機融合的綜合性教育[1]。當前任何一種技術能力都不能讓事情變得圓滿成功，而要借助于多項能力。如一高科技產品制作，既離不開一定的科學技術，實現產品的功能，同時還需要精美的外觀，還需要專業藝術的能力進行外觀設計，只運用單一技能，無法為未來提供需要具備綜合能力的人才。STEAM教育理念打破各學科常規的界限，對有關學科進行必要融合，展開相關教學活動，培養學生的綜合能力，提升人才的競爭力，強化適應社會的能力，在此基礎上提升高校工作者教育創新能力和現代化教育理念的先進性[2]。

（一）STEAM教育理念是一種面向問題跨學科的知識融合

STEAM教育理念最先是由美國政府提出的，其重要性是與我國提倡的素質教育的重要性不謀而合。在美國，STEAM教育理念是常被廣大師生和教育家掛在嘴邊的教育理念，其核心內涵體現在持續輸出兩類人才，一類是創新型人才，另一類是綜合型人才。在STEAM教育理念下，五個學科相結合發明的科技產品層出不窮。在五學科融合教育的情況下，學生的動手能力、學習的興趣明顯提高，結合學校設計的相關項目，學到各單科的知識及跨學科的知識。STEAM教育理念是一種現代教育哲學，是從社會需求出發，更加注重人才的培養的過程。本質上說，讓學生在學習過程中嘗試不同想法，敢于讓學生犯錯，讓學生把學到的知識用于生活實踐中，讓學生在實踐中得到想要的答案，啟迪學生的智慧，激發學生的潛能，達到學校培育人才的目的。

不同學科之間有著一定的邏輯關系，可基于工程、藝術的視角對科學與技術加以解釋，而這些是以數學知識為基礎的。形成一種具有多元融合特點的教育生態，科學的實質是將客觀規律轉化成相應實物的系統化設計流程，技術指的是在科學探究等活動中引入和運用的一系列方法，數學是助力人們深層次認知、把握上述二者內在原理的思維方法及探究工具，藝術能夠為其他四類課程提供有益補充，即可實現對最終成果的進一步升華[3]。

（二）STEAM教育理念是學校規劃和推出的體驗式學習課程

在學校課程層面上，有學者將STEAM教育視作學校規劃和推出的一系列課程。在STEAM教育發展初期，能夠對學校當下開設的那些課程進行有機整合。引入STEAM知識，目的是提高受教育者的協作能力，培養他們的創新意識，使其可以基于統一的視角去看待和運用不同學科的知識[4]。有些國家十分看重STEAM教育，甚至設置了一定數量的STEAM學校，以滿足國人精英式教育的需求[5]，在此基礎上展開日常教學工作。在關注教師STEAM素養的同時，還強調校內外之間的連接，深化師生間的交流和互動，且于此類操作中對研究方案加以動態的補充和完善。縱觀國內的STEAM教育可知，其以兩類教學實踐為主，一個是信息技術課（編程），另一類是科學探究課，即主要引入和推動的是第一類STEAM課程[6]。

（三）STEAM教育是一種與時俱進的教學策略

朱迪思·拉莫雷指出，STEAM教育可被看成一種探究活動，把受教育者置于特定的問題情境內，引導他們嘗試解決一些實際問題，在認識世界的過程中獲取一定的創新機會[7]。薩姆森·納什認為，該種教育引入和運用了項目式學習策略，而設計則是此種策略的一個主要特征[8]。孫江山等指出，問題式學習很重要，理應成為該種教育模式下的一種學習方式[9]。余勝泉等指出，STEAM教育關注學習過程及其具體運用，同時還關注學習情境、現實生活之間的內在關聯，要求學生于實際操作中掌握有關知識和技能，能夠基于綜合視角去運用不同學科的知識，讓個人的創新能力得到不斷強化[10]。

二、運用STEAM教育理念培養創新人才的目標要求

創新的表現可以概括為“人無我有”“人有我優”“人優我新”“人新我變”，創新實踐能力是當代大學生應具備的核心能力[11]。創新的重要性不言而喻，無論是在促進個人成長方面還是在推動企業發展方面，抑或是在保障國家繁榮方面均發揮著尤為關鍵的作用[12]。敢于直面挑戰，擁有優秀前瞻思維的、綜合型、高水平農業領域創新人才勢必會大放異彩，為我國現代化發展增磚添瓦。高等學校作為社會培育和輸出人才的基地，更應與時俱進，與時偕行，圍繞學生的創新能力進行重點培養。

以學生為中心的、頗具可行性的STEAM教育理念引入高校教育系統，這種摒棄死讀書、讀死書的教育理念得到廣大師生的充分肯定。它強調教師的引導作用，引導學生學會思考，做到理論聯系實際，還要在思維上尋求創新。STEAM圍繞學習過程層層展開，共由四部分組成：（1）準備階段，學生需要做好的是立足于既有經驗明確主題、厘清成功標準、確定后續學習所需的一系列資源。（2）實施階段，要求學生對有關知識、工具、資料等加以綜合運用，展開具有持續性特點的探究，讓目標問題得以妥善解決。（3）改進階段，學生對形成的學習制品進行反復思考，提出針對性建議，加以優化，形成最終結論。（4）反思階段，學生應認真總結。如個人從中學習到了哪些知識，對于知識有沒有新的發現，以及存在哪些有趣的點等。但就現狀而言，創新教育理論體系無論是在自身建設上還是一線實踐中均存在一定的不足。如對創新教育缺乏正確認知，將之劃歸到了精英教育范疇，或是過度強調學生個人的自行摸索，或只是為導師指派一些機械式的課題任務，未能讓學生深度參與到此類活動中，導致其無法在實踐中鼓起創新的勇氣。0880D64A-C198-45C2-8E33-7F10A71B8D9C

三、STEAM教育理念下創新能力培養的具體策略

（一）確立創新為導向的學習目標

在引領學生確定學習目標之前，教師首先要對學生個人情況和學習的內容進行分析研究，進而確定創新能力培養的學習目標。對學生個人情況分析，了解學生的學習特點、個性特點、學習能力，以及相應的知識儲備等情況。現在的大學生普遍在20歲左右，心智水平和認知能力都相對成熟，他們都喜歡標新立異，獨辟蹊徑，以獨特視角進行別開生面的創意，討厭人云亦云、照本宣科復述性質的學習，大學生大多是經過9年義務教育后，加上高中三年的學習，有了一定的基礎知識，在創新領域具有較大的可塑性，也是培養學生創新思維和提高學生創新能力的黃金時期。對大學生即將開始的學習內容進行分析，是否有利于培養學生動手實踐能力的學習內容，學生學習起來是否得心應手，能否學以致用。如果是，如何設計教學計劃？如果不是，又該如何去彌補其中的不足？經過上述分析后，確定培養創新能力的教學計劃，主要從創新基礎知識、創新思維和創新動手能力三方面入手，表明學生在學習期間應達到的知識水平，動手能力的層次，圍繞達到的目標學習跨學科的知識、技能和方法，運用發散思維、邏輯思維和等效轉換思維來綜合設計[12]，圍繞產品功能要求來設計，在產品功能上展示學生的創新思維及所利用的理論知識。

（二）設計學習主題，激發創新思維

根據STEAM教育理念的內涵設計學習的主題，而具體體現STEAM教育理念是關鍵，教師基于STEAM教育理念設計的學習主題最好來源于現實學生生活的需要，解決學生生活的煩惱或針對學生遇到的問題。有的學生愛吃包子，設計一臺自動做包子的機器，或者設計一臺機器，把家中的土豆按重量的大小巧妙分類，這樣的教學設計既可以解決學生的實際問題，學生學習起來又有明確的目標，學生以自己的學習目標為中心和紐帶學習其他的學科知識，學生不斷學習的過程就是各類學科不斷融合的過程，學生實踐的過程就是不斷檢驗設計理念的過程，是不斷發現問題、解決問題螺旋式上升的過程，就是將理論模型演變成作品的形式，產品包含著學生的設計意圖、設計思路及產品的評價。高校這種知行合一創新教育，倡導理論與實踐相結合，是激發學生創新思維、培養學生創新思維的保證。

（三）構建跨學科融合的優質資源平臺，夯實培養創新人才的基礎

為了培養創新人才，高校要首先構建一套跨學科融合的優質資源平臺，里面收集跨學科成功和失敗案例，可以是本校的資源，也可以是社會或兄弟學校的案例來供學生參考。學生可以通過該平臺學習或請教由跨學科知識帶來的疑惑，也可以通過該平臺的案例進行自主探究和思考，進行跨界學習，遇到問題可以通過平臺進行請教，高校教師在幕后為學生提供適當學習資源，既可以減少學生查找資料的煩惱，又可以為學生節省大量時間，學習利用相應的學習資源，在確定學習主題的基礎上形成創新基礎，避免學生毫無根據、不切實際的創新，或者僅僅是為創新而進行的創新，那種沒有實際意義的創新。

（四）提供充足的空間，支持學生創新實踐

在提倡素質教育的今天，能否提供充足的時間和空間讓學生去構建自己的知識體系，已為高校素質教育的關鍵。這就需要高校或教師注重學習實踐環境、人文環境和信息技術環境的營造。對學習實踐環境，高校或高校教師應該為學生的實踐活動提供適合的場地或環境，如為學生提供實踐基地或聯系社會企業為學生提供實踐場地。對于信息技術環境，教師可以通過微信群、QQ群等即時社交軟件為學生提供實踐創新最新的信息和技術支持，隨時讓學生之間進行相互溝通交流，教師進行必要的答疑解惑，對學生的學習和創新活動進行一定的指導。也可利用MOOC、SPOC平臺讓學生進行網絡學習，提升學生學習與溝通的效率，也為教師引導學生的創新學習與實踐提供有利的條件。在人文環境方面，構建輕松愉悅的學習氣氛，要求學生達到自己學習目標與要求，鼓勵學生相信自己成為某一行業的翹楚，讓學生在自己的項目創作中處于領導地位，給學生提供自由、包容的創新環境，為學生創新精神的培育提供自由度和便利性，在這樣環境中，便于學生進行跨界合作，方便不同學科的學生進行有效的交流與溝通。

（五）引領學生參與項目，增強創新體驗

引領學生參與項目，親身體驗創新實踐的過程，主要流程或步驟包括確定學習主題、設計項目方案、實施項目方案、展示交流評價、反思與完善等五個環節。學生首先選取自己感興趣或擅長的問題進行調研，確定自己要解決的問題。然后在教師的指導下設計項目方案，儲備解決問題所需的知識和必要的工具。涉及哪些學科，學習相關的概念和知識點，建構自己的創新知識基礎，將學到的多種學科內容進行有機融合。提出多種解決方案，通過小組內部討論分析后，上報給教師尋求幫助，進而選出最優方案。在教師的指導下，以協作小組的形式進行具體實踐，經過實踐—學習—再實踐—再學習的過程，運用所學跨界知識形成小組產品。

通過完成相關項目，學生的思維得到空前的鍛煉，讓理論與實踐進行一次完美的結合，這種基于跨學科的學習為學生儲備了必需的知識。最后經過個人或小組的反思，進一步完善二代產品，學生對過去的學習做一次總結，而后開始新一輪的學習。

綜上所述，基于STEAM教育理念下設計的教學流程的模型，充分尊重學生的主體地位，在一定程度上提高了學生的創新能力。進一步拓展該種模式在創新人才培養領域的實際應用范圍，為更有效地落實和大學生創新能力培養有關的一類教育教學工作提供有益參考。

參考文獻

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The Application of STEAM Education in the Cultivation of Innovative Talents

ZHANG Yi-fei， YU Song， MIAO Xing-fen， ZHENG Wen， JIANG Yu-zhou

（Agronomy College， Heilongjiang Bayi Agricultural University， Daqing， Heilongjiang 163319， China）

Abstract： Cultivating innovative talents is the pursuit of educational value in colleges and universities. Therefore， the educational concept of STEAM should be introduced. The importance of STEAM abroad coincides with the importance of quality education advocated in China. This paper analyzes the connotation of STEAM， further enriches the educational theory in the field of innovative talent training， provides theoretical reference and teaching practice reference for improving the cultivation of college students innovative ability， trains comprehensive talents with various abilities for the country in the future， and explores and studies the concept and application practice of STEAM.

Key words： STEAM Education; innovative talent; talent training

[收稿日期] 2022-01-26

[基金項目] 2020年度黑龍江省高等教育教學改革項目“面向北大荒‘三大一航母創新人才培育的農學專業STEAM實踐教學活動設計研究”（SJGY20200513）;2020年度黑龍江省高等教育教學改革項目“‘雙一流建設背景下‘雜糧生產與加工特色學科碩士研究生科研體驗調查研究”（SJGY20200488）;2020年度黑龍江省教育科學規劃重點課題“核心素養視域下大學生農業科學素養培育研究”（GJB1320246）

[作者簡介] 張翼飛（1985—），男，黑龍江大慶人，博士，黑龍江八一農墾大學農學院副教授，主要從事作物栽培學課程教學研究。0880D64A-C198-45C2-8E33-7F10A71B8D9C