STEAM教育理念在開放大學導師制中的應用研究
——以上海松江開放大學導師制項目為例

徐輝，梁曉琦

（上海松江開放大學a.教師發展部，b.信息技術部，上海201600）

一、研究背景

為了更好地培養開放大學軟件工程專業學員學以致用和團隊協作的能力，上海松江開放大學（以下簡稱“松江開大”）于2014年啟動了軟件工程專業導師制項目研究。

在充分借鑒國內外各類導師制先進經驗的基礎上，松江開大的4名計算機教師成立了導師制指導小組，通過學員申報和導師評審來吸納小組學員，以學生創新項目、計算機大賽、導師科研項目、畢業設計項目等各類應用型任務為抓手，結合學員特長按項目進行動態分組，制定周密計劃，循序漸進地開展指導工作，真正使學員“做中學，學中做”，成為學以致用的優秀當班人。項目實施八年來，松江開大軟件工程專業的學員在全國大學生計算機大賽、上海大學生計算機大賽、上海開放大學學生創新項目等比賽和實踐研究中屢獲佳績。

隨著經濟社會的不斷發展和信息技術的突飛猛進，開放教育面臨新的機遇和更大挑戰。筆者認為，如果項目組運用STEAM教育理念通過跨學科的方法教授科學、技術、工程、藝術和數學方面的知識，引導學員掌握不斷更新的專業知識，適應快速變化的社會生活，將會更符合開放大學學員的需求。在新形勢下，將STEAM教育理念引入到導師制實踐中，將有助于更好地滿足學員的個性化需求，進一步發揮導師制的優勢。此舉將對促進開放大學教學改革、優化教學模式具有一定的推動作用。

（一）STEAM教育理念的相關研究

STEAM教育是在教學中綜合運用科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）、藝術（Art）等相關學科來開展跨學科整合教學，以期有效提升學生的實踐能力和創新能力的一種教學探索。

2018年《教育信息化“十三五”規劃》中強調，要進一步推進和探究STEAM教育、創客教育以及“眾創空間”等全新的教育模式在課堂教學中的應用，全面提高學生的創新能力和信息素養水平。

在STEAM教育的實踐探索中，基于項目式學習的教學較為常見。辛曉曉提出采取PBL（Problem -Based learning，以問題為導向的教學方法）項目式學習的方式來落實STEAM理念，提升教師能力。究其原因，我們認為，項目式學習與現實聯系更為緊密。正如美國STEAM教育知名學者格雷特·亞克門教授所說，STEAM 教育以基于項目的學習、問題的學習為主要教學（學習）方式，引導學生通過合作與實踐，完成主題項目和解決生活中遇到的難題。作為一種超越傳統的教育模式，STEAM教育可以縮小學員現有知識技能與職業所需知識技能之間的差距，提升學員的就業競爭力。

（二）STEAM教學在開放大學導師制中的研究意義

STEAM教育的“跨學科、體驗性、情境性、協作性、設計性、藝術性”六大核心特征，與導師制注重培養學員在實踐中應用知識的能力和協作意識的目標高度契合。

首先，“以學生學習為中心”的理念，能更好激發學員的創造力。其次，注重各個學科的交叉滲透，以解決實際問題為目標，符合成人學員學以致用的需求，可以進一步提升學員學習興趣。最后，對知識協作與交互的強調，契合成人學員已工作的特點，有助于學員更好適應越來越普遍的協作化工作模式。

二、實踐探索

從2021年3月起，項目組在原有的導師制實踐的基礎上融入了STEAM教育理念，開展了實踐探索。

（一）以項目為抓手，以學員為中心，堅持協作分層原則

1.確立項目，組成團隊

對新加入的學員，先通過問卷和訪談的形式，了解其專業特長，包括信息技術層面和非信息技術層面。另外，在學員中征集兼具可行性和創新性的項目，確立項目的核心人員，并根據需要為每個項目配備不同專長的組員，當然也會適當安排一些能力相對較弱的學員加入小組，參與學習過程，提升其學習能力。

根據以往經驗，每個項目成員以4-6人為宜，而且團隊根據項目動態組建的，當一個項目結束時團隊自動解散，學員們進入下一個項目團隊的組建。

2.鼓勵創新，助力后進學員

項目式的協作方式相比傳統的結構化課堂教學，更容易產生兩極分化。一部分能力較強的學員擺脫了課堂教學中程序化的約束，他們可以根據項目的要求跳躍式地學習和思考；而另一些能力較弱的學員由于已經習慣了跟隨教師亦步亦趨地模仿式學習，在這種較為自由的協作環境中因不適應而產生消極的學習態度。

對此，教師需要進行針對性引導。對于能力較強的學員，教師要及時介紹完成每個階段任務所需的知識，為他們的積極探索和創新研究提供條件，并給予必要的答疑和提示；對于能力較弱的學員，教師要定期進行輔導和關心，既有專業知識方面的輔導，也要有思想層面的鼓勵，更要充分發揮小組中“先進帶后進”的互助熱情。

3.定期研討，營造協作氛圍

教師要召集各個項目小組定期進行研討，研討方式為線上線下皆可，研討過程可以由組內代表匯報進度和困難，組外學員提出意見和建議，教師給予指導等。通過多個角度的交流，既可以保持項目組的工作熱情，也可以使不同項目組的成員在研討中碰撞出思想的火花。

（二）合理分解項目，突出重點，層層遞進

1.以任務作為項目劃分的基本單元

教師引導各個項目組把項目分解成不同階段，每個階段完成確定的任務。首先，各個任務是促進學員學習新知識的觸發器，也是整合各種知識的應用抓手。其次，因為各個任務有著不確定性和不可復制性，所以能夠很好地培養學員的創新能力。最后，把任務層層細化后，在分工時根據學員的水平和特長進行匹配，確保不同水平的學員都能通過努力勝任對應的子任務，從中獲得成就感。

2.循序漸進地推進項目

從時間軸的維度，整個項目的開發可分成項目的準備階段、實施階段及驗收階段。各個階段層層遞進，各有側重。

在項目準備階段，項目小組要完成開發工具的選擇、任務分工、各種參考資料的收集、各類相關知識的學習等；在項目實施階段，項目小組要運用多學科知識，自主完成開發任務，初步呈現出一個實體；在項目驗收階段，其他項目組以客戶身份對項目進行評價和驗收，項目組綜合各類意見建議，不斷完善項目。

（三）通過反思，為學員進一步發展賦能

STEAM教育理念的導師制實踐，不但注重學員創新成果的培育，而且關注學員的發展。這種發展表現為知識面的拓寬、能力的提升、協作意識的加強等。項目完成后的反思能夠幫助學員更好鞏固所學知識、優化個人知識結構、總結經驗和不足。

每個項目組完成評價和驗收以后，團隊都要召開反思交流會。請項目組每位成員回顧項目開發的全過程，暢談個人在項目開發過程中學到了哪些知識？通過項目開發，自己在知識結構和解決問題的能力方面有哪些提升，還存在哪些不足？如果繼續開發其他的項目，如何可以做得更好？個人今后努力的方向是什么？甚至可以談個人職業規劃。

通過分析多次反思交流會的效果，我們發現其作用還是很明顯的，可以有效地把學員在項目開發過程中的辛勞轉變成能力提升后的成就感。

（四）多學科知識的運用和多學科人員的融入

通過列出完成一個項目需要的最基本的多學科知識，分別對應STEAM中的各個要素。第一是擬采用的編程語言和數據庫技術等，對應其中的“T”；第二是軟件工程設計和開發的步驟，對應其中的“E”；第三是設計關鍵的算法，對應其中的“M”；第四是需要寫作表達和設計友好美觀的界面，還有團隊內合理分工并構建良好的協作關系，對應其中的“A”；第五是科學的理念和態度，這種精神貫穿在整個項目，對應其中的“S”。

需要強調的是，這種多學科知識的融入不是簡單的線性疊加，而是以完成項目中的一個個任務為基礎，引導學員把分散的不同學科知識和技能進行應用和遷移。

2.多學科知識的獲取渠道

首先，學員根據指導教師的提示進行自學；其次，指導教師根據需要邀請相關學科背景的教師，通過在線視頻方式對學員進行輔導，以此解決學員知識碎片化問題；最后，同一項目的成員（甚至不同項目間的成員）也可以取長補短，相互輔導。

為了更好地發揮橋梁和紐帶作用，指導教師應具備各個學科的基礎知識。這樣，教師才會有能力引導學員從看似無序的知識存儲中較為準確地提取需要的相關知識，以達到有效解決問題的效果。

3.不同維度的協作機制

一位風流倜儻的公子戀上自家女傭，在當時的時代環境下，本就不會有太好結局。最好，不過是男有情女有意，兩人私奔，做一對浪跡天涯的苦命鴛鴦。（劉治君）

在項目開發中，多維度的協作是一項重要的能力。既有同一個項目團隊中的“橫向協作”，也有不同項目中負責同類型任務的學員之間的“縱向協作”。既有學校教師和學員間的“內部協作”，也有學校、政府和企業間的“外部協作”。當然在目前的探索中，主要以“內部協作”為主，“外部協作”涉及較少，這也是以后需要拓展和努力的方向。

三、案例介紹

項目組以已經實施的項目《基于地理定位的簽到系統》為例，介紹在導師制項目實踐中運用STEAM教育理念的具體做法。

（一）項目選題

該階段的關鍵詞是頭腦風暴、聚焦問題、了解現狀、確定選題。教師引導學員們進行討論，結合各自工作和生活的經歷尋找問題，并把問題轉化成研究選題，然后通過查找文獻和訪談用戶了解每個候選選題的研究現狀，再綜合考量現實需求和團隊的開發能力等因素，最終確定幾個主要選題?！痘诘乩矶ㄎ坏暮灥较到y》就是學員結合自身在開放大學學習過程中發現的學校學員出勤率統計不精確而提出的項目。

（二）項目準備

該階段的關鍵詞是明確任務、合理分工、儲備知識。首先，項目組把項目分成不同的實施階段，每個階段對應具體的任務，每個任務安排相應的人員。其次，項目組梳理從項目開始到項目結束的各個階段需要掌握的知識儲備，并根據分工情況，安排大家完成前期的學習任務。表1展示了該項目的主要任務列表和相應的知識儲備。

（三）項目實施

該階段的關鍵詞是定期研討、及時響應。首先，在教師的引導下，項目組成員制定了定期研討的制度。由于疫情的原因，大部分研討都在線上進行，所有人員都要匯報進展和交流心得，這也是督促成員的一個主要抓手。其次，在開發過程中，教師也會及時引導學員提出新問題。比如，界面設計小組提出需要請相關專業美工人員對設計的各個界面進行把關，定位簽到模塊實現小組提出需要熟悉網絡安全的人員指導加密技術，而指導教師幫他們聯系相關專業人員，滿足他們的學習需求。

表1 基于地理定位的簽到系統項目的任務分解情況

（四）項目展示與評價

該階段的關鍵詞是自評、他評、師評和客戶評價。首先，由項目組演示項目的基本功能，介紹項目的創新之處，分析項目還存在的不足以及提出改進方法。其次，小組其他成員在熟悉關于學校教務管理中的出勤率的收集和統計的流程后，模擬學校教務管理者的身份對項目進行評價。隨后，教師也對項目進行評價。項目組根據上述評價對項目進行進一步完善。最后，請學校教務管理人員以客戶的身份對項目進行驗收。驗收過程包括開發人員對項目的介紹、客戶對使用提出疑問等環節。項目組再根據驗收情況完善項目。

（五）反思和提高

在反思階段，首先由學員陳述該項目開發過程中學習及運用到的多學科知識。如在技術層面學習了編程語言VS2015中的C#、數據庫技術SQLServer 2012、頁面設計Photoshop等；在工程方面，學習了軟件工程中的程序流程圖、數據流圖、時序圖、狀態圖等各種框圖的繪制，也學會了撰寫設計說明書、用戶使用流程等文檔；在算法方面，探索了基于GPS并通過定點范圍計算經度緯度的定位算法。

其次，學員們的協作和交流能力也得以提升。學員們比較了以前獨立開發項目和項目組團隊開發的不同，體會到團隊開發過程中協調交流的重要性和制定統一規則的必要性。

最后，學員們認為“準市場”的項目開發模式有助于增強他們在職場中的適應能力，也有學員因此而堅定了職場轉型的信心。

四、有效性分析

（一）調查概況

為了對實踐探索的有效性做出客觀分析，我們對參與導師制項目實踐的28位學員進行了調查，調查采用書面問卷的方式，共發放問卷28份，回收問卷28份。問卷發放和回收歷時兩天，采用了SPSS進行統計分析。

調查問卷主要從融入STEAM教育理念的導師制實踐的效果和學員對繼續開展導師制實踐的期望這兩個方面展開，共有4道單項選擇題，2道多選題和1道問答題。

（二）調查結果

1.在導師制項目實踐中新老學員都有所收獲

參加導師制項目實踐的學員一共有28位，其中18位老學員、10位新學員，從調查數據可知，他們都有所收獲，專業能力等方面獲得提升。

在18位老學員中，我們圍繞著“跟前面的導師制項目相比，個人取得的最大收獲”這個主題進行調查，有50%的學員認為最大的收獲是開發能力的提升，有38.89%的學員認為最大的收獲是協作能力的提升，還有11.11%的學員認為最大的收獲是知識的增長。

在10位新學員中，我們圍繞“通過將近一學期的導師制項目實踐，個人取得的最大收獲”這個主題進行了調查，有40%的學員認為最大的收獲是開發能力的提升，有40%的學員認為最大的收獲是協作能力的提升，還有20%的學員認為最大的收獲是知識的增長。

2.在項目實踐中各類知識運用的程度不同

圍繞著“本學期導師制項目實踐中各類知識的運用”這個主題進行的調查可以看到，分別是編程技術（82.14%）、軟件工程的設計思維（71.43%）、算法設計思想（42.86%）、美工技術（17.86%）。

3.學員對后續的導師制項目有所期待

學員們對導師制項目提出了各自的期望。我們對不同的表述進行了歸納整理，最大占比有四大類，依次是在技術的運用上更熟練（100.00%）、在軟件工程的設計應用中更規范（67.86%）、在數學算法的設計上更具創新性（53.57%）、在團隊協作中進一步加強（46.43%）。

五、不足之處

在開放大學導師制中應用STEAM教育理念仍存在著不足，需要進一步改進和完善。

（一）學員創新和協作能力的提升幅度不大

相對學員在項目實踐中的開發能力，他們的創新和協作能力的提升幅度不夠大。首先，學員的創新力明顯不足，表現在確定選題時的思路不夠開闊，局限于常見的應用系統的模式。其次，學員之間的協作還不夠順暢，表現在互相間交流協調不主動、各個模塊之間的銜接不緊密，因而沒有發揮出最大的效能。究其原因，STEAM教育理念的介入，對學員自身的知識結構和學習能力提出了更高的要求，有些學員雖然對所學專業或所從事領域的知識較為熟悉，但是對跨學科的知識知之甚少，又由于工學矛盾等方面的因素，導致學習動力不足。由于知識儲備不充分，又沒有及時補充，導致創新和協作出現困難。

（二）教師的跨學科融合能力有待提升

在項目指導的過程中也暴露了教師跨學科融合能力的欠缺。一方面，教師在技術、算法、美工、工程管理等不同方面還沒有做到融會貫通；另一方面，教師雖然課堂教學水平較強，但實踐經驗不足。做“完”項目可以勝任，但做“好”項目還需進一步努力。

（三）與企業協作不夠緊密，市場融合度相對不足

雖然在項目實踐中模擬仿真開發環境，但離企業的規范標準還有一定差距，表現在工程文檔的完整性、工程進度的監控、分工協作的安排等方面相對隨意。STEAM理念不僅可以有效應用于教學，對企業的發展同樣具有指導意義，導師制中的師生如果完全脫離企業（用戶）和市場的需求，項目就是無源之水、無本之木，將會失去生機和活力。

六、研究啟示

通過探索，項目組在開放教育中開展導師制方面積累了經驗，獲得了啟示。

（一）以學員為中心、以項目為抓手，學員能動性和創造性得到提升

從項目準備、實施到驗收，項目組在每一階段都會提出各種需要學習的分層次和分類別的知識，以便學員更好地吸收新知識，從而有效實現知識的遷移和運用，為學員搭建一座通向項目目標的進階橋梁，保證問題的順利解決。

學員為實現各個任務目標而學習相應的知識，充分激發了他們學習的積極性，而且通過這種途徑學習的知識，學員掌握得更為扎實；沒有統一規定解題思路和公布解題答案的項目式教學，也更容易激發學員的創新愿望。

（二）要充分認識到STEAM中“A”和“S”的重要性，教師需高度重視和加強引導

在STEAM中，“A”和“S”是隱性的，但卻又是非常重要的。在職場中，除了熟練掌握技術以外，還需要具備良好的溝通能力和協調能力，另外還需要在遇到困難時具備抗壓能力和分析解決問題的能力，這一切都對應于STEAM教學中的“A”。另外，還要具備科學理性的態度，不弄虛作假，也就是STEAM教學中的“S”。導師應引導學員在實踐中不斷增強這兩方面的能力，使其職場競爭力得到質的提升。

（三）教師要不斷學習，提升STEAM教學的支持能力

在STEAM教學中教師只具備跨學科知識顯然是不夠的，最關鍵的是需要掌握跨學科融合的能力。這種跨學科融合能力不要求教師非常深入地掌握各個學科的知識，而是要求教師成為融合各學科知識的橋梁，起到協調和規劃的作用，在學員遇到問題時能夠引導他們找到解決問題的專家或是課程資料。

（四）學校應加大校企協作力度，增強實踐環境的真實性

為了更好地增強實踐環境的真實性，項目組需要加強與企業間的外部協作。較為直接的方法是了解項目組學員所屬企業在信息化管理方面的需求，并為之提供切實可行的方案和技術支持；更長遠的思路是學校與相關企業形成校企合作意向，導師制項目組作為與企業進行協作的渠道，甚至在項目組中引入企業導師。