基于STEM 理論的大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力影響因素研究

于金龍 韓業(yè)亮

大連外國語大學(xué)，遼寧 大連 116044

隨著高等教育改革的逐步深化，高校創(chuàng)新實踐教育已進入新的發(fā)展階段，大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)成為高等教育的重要目標［1］。大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力是指大學(xué)生運用所學(xué)知識和技能，在實踐過程中提出新的見解和解決方案并付諸實施，創(chuàng)新性解決實際問題的能力，是改變客觀現(xiàn)實情況的創(chuàng)造性能力。當前，高校實踐教學(xué)受到傳統(tǒng)教育模式影響，存在師資隊伍高學(xué)歷、高知識卻缺少實踐經(jīng)驗，學(xué)生習(xí)慣于被動接受式學(xué)習(xí)，主動學(xué)習(xí)積極性不高等問題，制約了大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)［2］。因此，有效識別大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力影響因素，完善大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)體系具有重要意義。本文基于STEM 理論，從理論學(xué)習(xí)、科研訓(xùn)練、技術(shù)培訓(xùn)、工程實踐、數(shù)學(xué)教育五方面，探討大學(xué)生創(chuàng)新能力影響因素，為我國高校大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)提供有益支持。

一、研究設(shè)計

STEM 教育是由美國發(fā)起并倡導(dǎo)在全球興盛的一項教育改革運動。STEM 是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫。簡而言之，STEM 教育倡導(dǎo)將多學(xué)科的知識融合，倡導(dǎo)以批判性創(chuàng)新思維的培養(yǎng)為導(dǎo)向的一種教育模式。教育實踐表明，STEM 教育有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新意識等社會必備的技能和創(chuàng)新能力，對學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)具有重要作用［3］。

科學(xué)注重知識應(yīng)用，要求大學(xué)生掌握專業(yè)知識并能進行科學(xué)探究；技術(shù)強調(diào)方法革新，要求大學(xué)生掌握解決問題的技術(shù)工具和方法；工程注重實踐應(yīng)用，要求大學(xué)生將科學(xué)知識和技術(shù)方法有效應(yīng)用于實踐活動；數(shù)學(xué)強調(diào)邏輯思維，要求大學(xué)生掌握數(shù)學(xué)知識、具有數(shù)學(xué)分析的能力，并將其應(yīng)用在科學(xué)、技術(shù)和工程之中。因此，基于STEM理論視角，大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)需要從理論學(xué)習(xí)、科研訓(xùn)練、技術(shù)培訓(xùn)、工程實踐、數(shù)學(xué)教育五方面展開。

（一）科學(xué)特征分析

1．理論學(xué)習(xí)。理論知識是指大學(xué)生通過課堂教學(xué)或課外自學(xué)獲得的系統(tǒng)的、有普遍意義的知識，一般包括基礎(chǔ)性知識和專業(yè)知識。理論知識的學(xué)習(xí)讓學(xué)生更好地認識世界，理解世界，從而進行深入思考，激發(fā)創(chuàng)新思維。理論知識是學(xué)生進行創(chuàng)新實踐活動的基礎(chǔ)。因此，理論知識掌握越深厚，越系統(tǒng)，大學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力會越強。由此，提出假設(shè)：H1：理論學(xué)習(xí)正向影響大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力。

2．科研訓(xùn)練。科研訓(xùn)練是指大學(xué)生接受的系統(tǒng)的、規(guī)劃的科研指導(dǎo)和實踐。科研訓(xùn)練有助于大學(xué)生形成科研能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。科研訓(xùn)練質(zhì)量越高，大學(xué)生知識與技能的應(yīng)用能力越強，大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力越強。因此，提出假設(shè)：H2：科研訓(xùn)練正向影響創(chuàng)新實踐能力。

（二）技術(shù)特征分析

知識產(chǎn)權(quán)組織把世界上所有能帶來經(jīng)濟效益的科學(xué)知識都定義為技術(shù)。技術(shù)解決的是知識的實現(xiàn)問題，將科學(xué)研究所發(fā)現(xiàn)或傳統(tǒng)經(jīng)驗所證明的規(guī)律轉(zhuǎn)化為各種生產(chǎn)工藝、作業(yè)方法、設(shè)備裝置等。技術(shù)培訓(xùn)是指大學(xué)生通過各種學(xué)習(xí)方式能正確適當?shù)剡x擇和使用各種工具、設(shè)備、技術(shù)產(chǎn)品等解決實際問題。技術(shù)培訓(xùn)有助于大學(xué)生形成較強的動手能力，從而更容易應(yīng)用技術(shù)進行工程實踐，提升創(chuàng)新實踐能力。因此，提出假設(shè)：H3：技術(shù)培訓(xùn)正向影響大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力。

（三）工程特征分析

工程是科學(xué)與技術(shù)的集成與實施，因此科學(xué)與技術(shù)對現(xiàn)實世界的作用和影響，就必須通過具體的工程來實現(xiàn)，離開了工程設(shè)計和建造，科學(xué)與技術(shù)的作用就只能是潛在的和抽象的。大學(xué)階段的工程實踐主要指大學(xué)生通過多樣化實踐方式（實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計、項目、競賽等），能應(yīng)用科學(xué)原理、技術(shù)方法和數(shù)學(xué)方法解決實際問題的能力。工程實踐是將科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科融合的紐帶，對提升學(xué)生創(chuàng)新實踐能力具有直接促進作用。因此，提出假設(shè)：H4：工程實踐正向影響大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力。

（四）數(shù)學(xué)特征分析

數(shù)學(xué)是人類文明的重要學(xué)科，社會各個學(xué)科發(fā)展需要應(yīng)用數(shù)學(xué)知識。數(shù)學(xué)對于培養(yǎng)大學(xué)生思維能力和創(chuàng)造能力有著極大的作用。大學(xué)數(shù)學(xué)教育潛移默化式的思維訓(xùn)練，有助于提升學(xué)生數(shù)據(jù)計算和數(shù)據(jù)分析的靈敏度，增強學(xué)生處理現(xiàn)實問題的創(chuàng)新思維和發(fā)散思維，促進了學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的提升。因此，提出假設(shè)：H5：數(shù)學(xué)教育正向影響大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力。

二、大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力影響因素分析

本文研究數(shù)據(jù)來自于2021 年11 月19 日至2022 年2 月23 日對東北地區(qū)本科生進行的抽樣調(diào)查。調(diào)查問卷采用問卷星系統(tǒng)進行制作，并通過微信方式在線進行調(diào)查。共發(fā)放問卷317 份，其中有效問卷300 份，問卷有效率為94．6%。本文設(shè)計變量理論知識、科研訓(xùn)練、技術(shù)培訓(xùn)、工程實踐、數(shù)學(xué)教育和創(chuàng)新實踐能力的測度項，形成包含了28 個測度項的量表，并通過了信度和效度檢驗。

（一）回歸分析

采用回歸分析法檢驗各因素對創(chuàng)新實踐能力的影響，結(jié)果如表1 所示。理論模型中大部分的假設(shè)在P 值<0．001 水平下都得到了很好的數(shù)據(jù)支持。理論知識作為大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的基礎(chǔ)性因素，重要組成部分，顯著影響創(chuàng)新實踐能力，回歸系數(shù)為0．266（t=5．983）。工程實踐作為大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力主要鍛煉途徑，受到大學(xué)生歡迎，其顯著影響創(chuàng)新實踐能力，回歸系數(shù)為0．224（t=5．750）。技術(shù)培訓(xùn)和數(shù)學(xué)教育也對創(chuàng)新實踐能力產(chǎn)生顯著影響。回歸系數(shù)分別為0．200（t=5．374）和0．166（t=4．558）。科研訓(xùn)練正向影響創(chuàng)新實踐能力的假設(shè)在P 值<0．01 水平得到支持。

表1 基于回歸分析的假設(shè)檢驗

（二）結(jié)構(gòu)方程模型分析

結(jié)構(gòu)方程模型路徑系數(shù)如圖1 所示。其中，理論知識、科研訓(xùn)練、技術(shù)培訓(xùn)、工程實踐和數(shù)學(xué)教育，對大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力有著不同程度的正向顯著影響。

圖1 結(jié)構(gòu)方程模型路徑系數(shù)

理論知識對大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的影響最為顯著，路徑系數(shù)為0．53。這表明基礎(chǔ)性知識和專業(yè)性知識的積累對大學(xué)生進行創(chuàng)新實踐活動，提升創(chuàng)新實踐能力有顯著影響。大學(xué)生通過大學(xué)課程體系，基礎(chǔ)課、專業(yè)課和選修課的學(xué)習(xí)，掌握專業(yè)學(xué)科知識和相關(guān)學(xué)科知識，通過自學(xué)，主動掌握感興趣的領(lǐng)域知識，形成系統(tǒng)的知識體系，便于其正確地認識世界、理解世界，發(fā)現(xiàn)實踐中的問題，并主動思考解決方案，鍛煉創(chuàng)新思維，進而提升創(chuàng)新實踐能力。如果沒有完備系統(tǒng)的知識儲備，不能發(fā)現(xiàn)問題和分析問題，是無法應(yīng)用于實踐，在實踐中培養(yǎng)創(chuàng)新實踐能力。

科研訓(xùn)練對大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力影響較弱，路徑系統(tǒng)為0．12，這與預(yù)想一致，表明大學(xué)生在大學(xué)階段并沒有接受系統(tǒng)的科研訓(xùn)練，他們對科學(xué)研究工作并不了解，或者了解不多，不能真正認識科研訓(xùn)練的重要性，只有一少部分優(yōu)秀學(xué)生能參與到教師的科研團隊，進行科研訓(xùn)練，因此科研訓(xùn)練這一影響因素通過調(diào)查數(shù)據(jù)反映出的影響力較弱。而科研訓(xùn)練實質(zhì)上是非常好地鍛煉學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和技能培養(yǎng)創(chuàng)新實踐能力的方式。

技術(shù)培訓(xùn)對大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力有較為顯著的影響，路徑系數(shù)為0．26。研究樣本顯示，大學(xué)生普遍認識到技術(shù)培訓(xùn)對個人創(chuàng)新實踐能力提升的意義，但對于技術(shù)培訓(xùn)對創(chuàng)新實踐能力的影響力普遍認為沒有工程實踐重要。大學(xué)階段的技術(shù)教育體系較為復(fù)雜，包含通用技術(shù)和專業(yè)技術(shù)的培訓(xùn)，而技術(shù)能力的形成和發(fā)展通過知識、技能和態(tài)度三個方面的融合和遷移，因此通過技術(shù)培訓(xùn)提升技術(shù)能力的效果是潛移默化而不是立竿見影，與豐富多彩的工程實踐活動相比，大學(xué)生對技術(shù)培訓(xùn)效果的直觀感受不夠明顯。

工程實踐對大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力有顯著影響，路徑系數(shù)為0．38。這表明工程實踐是提高大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的重要方式。隨著對高等教育發(fā)展規(guī)律和實質(zhì)的認識，在教育主管部門的引導(dǎo)下，越來越多的高校開始重視實踐教學(xué)，加大實踐教學(xué)比重，各類工程實踐活動充實到大學(xué)生的課堂、課外學(xué)習(xí)和生活中，大學(xué)生參與工程實踐活動的積極性越來越高，有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新興趣，并通過工程實踐活動將科學(xué)知識、專業(yè)技術(shù)和數(shù)學(xué)思維有機結(jié)合，鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

數(shù)學(xué)教育對大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力也有一定影響，路徑系數(shù)為0．20。大學(xué)數(shù)學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維，為專業(yè)知識和專業(yè)技能的學(xué)習(xí)奠定扎實的基礎(chǔ)。同時大學(xué)數(shù)學(xué)對于培養(yǎng)創(chuàng)新人才，提高大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力有著極大的幫助。但由于當前大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容抽象化，偏理論，輕應(yīng)用，與專業(yè)需求差距較大，削弱了大學(xué)生探究數(shù)學(xué)知識的樂趣，妨礙了學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)益處不大。因此，在實證調(diào)查中數(shù)據(jù)教育的影響不夠顯著。

三、結(jié)論與建議

通過分析發(fā)現(xiàn)理論學(xué)習(xí)、科研訓(xùn)練、技術(shù)培訓(xùn)、工程實踐和數(shù)學(xué)教育對大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力產(chǎn)生了不同程度的正向影響。其中理論學(xué)習(xí)是最重要的影響因素，工程實踐是第二重要的影響因素，這也與當前高校大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)現(xiàn)狀相符合。為了提升大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力，將STEM教育理念與高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實踐相融合，對高校教學(xué)管理部門提出以下對策。

（一）建立基于STEM 理論具有專業(yè)特色的課程體系

STEM 教育理念對培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力具有重要作用，而科學(xué)合理的專業(yè)課程體系則是培養(yǎng)大學(xué)生的主要途徑。基于此，對于不同類型高校和專業(yè)，應(yīng)積極鼓勵和支持其在符合自身特征和客觀需求的前提下，探索、構(gòu)建STEM 教育理念與專業(yè)特征有機結(jié)合的高效、有針對性的專業(yè)教育課程體系。

（二）加強大學(xué)生科研訓(xùn)練培養(yǎng)其科學(xué)思維

完善本科生科研訓(xùn)練培養(yǎng)體系，積極鼓勵大學(xué)生參與各種類型的科研活動。通過科研訓(xùn)練，提高學(xué)生的科學(xué)規(guī)劃能力和學(xué)習(xí)自主性，在學(xué)習(xí)方式、認知方式與知識獲取方式上，由依賴型向自主型轉(zhuǎn)變。通過科研訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，實現(xiàn)STEM 知識創(chuàng)生、遷移和創(chuàng)新實踐能力的提升。

（三）加大宣傳力度，提高大學(xué)生參與創(chuàng)新實踐活動的積極性

雖然高校非常重視大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，但仍有部分學(xué)生對創(chuàng)新實踐認識不夠，重視不夠。因此高校需要加大對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的宣傳和引導(dǎo)，可以通過校園創(chuàng)新文化周、創(chuàng)新論壇宣傳活動，多渠道向?qū)W生普及創(chuàng)新實踐相關(guān)內(nèi)容與知識，提高宣傳效率，營造創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的常態(tài)化氛圍，提高大學(xué)生參與創(chuàng)新實踐的積極性。

（四）培育具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)教師隊伍

教師素質(zhì)的高低，直接影響學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。高校需要優(yōu)化教師引入制度，應(yīng)考察新進教師的實踐和創(chuàng)新能力；完善教師培訓(xùn)和參與社會實踐的形式和制度，挖掘現(xiàn)有教師潛力，確保教師實踐教學(xué)能力的提升有渠道有保障。同時，通過開展講座活動、與企業(yè)達成合作項目、建設(shè)校外實踐基地等形式等，將校外優(yōu)秀創(chuàng)新人才引入學(xué)校做兼職的創(chuàng)新導(dǎo)師，多方面構(gòu)建具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的教師隊伍。