王志凌 高素美 楊慶鳳

摘要培養(yǎng)人才，發(fā)展科技和服務(wù)社會(huì)是大學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的主線(xiàn)，如何加快推進(jìn)人才培養(yǎng)體系改革，培養(yǎng)新時(shí)期有擔(dān)當(dāng)?shù)囊涣鲃?chuàng)新型人才，培養(yǎng)全面發(fā)展的社會(huì)主義合格建設(shè)者和可靠接班人具有重要的戰(zhàn)略意義。針對(duì)大學(xué)期間創(chuàng)新型人才培養(yǎng)知識(shí)與科技發(fā)展需求不相匹配及STEM教育方式應(yīng)用不足的問(wèn)題，構(gòu)建了一個(gè)以STEM教育和產(chǎn)教融合為主導(dǎo)、適應(yīng)高校本科工科專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的良性機(jī)制，為新工科背景下國(guó)內(nèi)院校工科專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式優(yōu)化提供借鑒。

關(guān)鍵詞 STEM教育；科教融合；創(chuàng)新型人才；培養(yǎng)模式

中圖分類(lèi)號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2022.02.002

STEM教育旨在通過(guò)科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）與數(shù)學(xué)（Mathematics）四個(gè)方面的跨學(xué)科綜合實(shí)踐能力培養(yǎng)，非常適合當(dāng)今大學(xué)培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的高級(jí)技術(shù)人才的培養(yǎng)目標(biāo)。美國(guó)在20世紀(jì)80年代，基于它的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和危機(jī)意識(shí)提出了STEM教育，[1]90年代以來(lái)STEM教育迅速成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)，基礎(chǔ)教育、工科教育、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面是大多數(shù)研究者研究的關(guān)注點(diǎn)，特別是STEM教育的教學(xué)方法、課程建構(gòu)、師資儲(chǔ)備、法律政策等。新工科背景下的STEM課程建設(shè)在大學(xué)本科教育中的研究和實(shí)踐得到了促進(jìn)和發(fā)展，但是如何實(shí)現(xiàn)其在大學(xué)本科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的應(yīng)用還需得到進(jìn)一步的研究和落實(shí)。[2]

目前大學(xué)本科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)還沒(méi)有很好的應(yīng)用STEM教育方式的主要原因有：

創(chuàng)新教育觀(guān)念落后。我國(guó)2003年開(kāi)始STEM教育研究，2016年以來(lái)呈快速上升勢(shì)態(tài)，但在此之前，家庭和社會(huì)并未意識(shí)到要進(jìn)行創(chuàng)新精神和意識(shí)的培養(yǎng)，而且學(xué)校和老師也大多認(rèn)為培養(yǎng)學(xué)生研究與科研能力是研究生的主要培養(yǎng)目標(biāo)，往往忽視了本科生自主創(chuàng)新、科研能力的培養(yǎng)，現(xiàn)如今大學(xué)本科生缺乏創(chuàng)新精神也有部分原因來(lái)源于此。

創(chuàng)新教育師資力量薄弱。教師是做好創(chuàng)新人才培養(yǎng)工作的關(guān)鍵，指導(dǎo)創(chuàng)新教育的老師，應(yīng)該具有扎實(shí)寬泛的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和很強(qiáng)的創(chuàng)新思維及創(chuàng)新能力，最好有過(guò)創(chuàng)新研究或是創(chuàng)業(yè)的經(jīng)歷，而本科高校中的老師，大多數(shù)主要從事教學(xué)和學(xué)術(shù)，創(chuàng)新經(jīng)歷不足。STEM教育模式強(qiáng)調(diào)的不是學(xué)生分別學(xué)好科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)，它更注重的是學(xué)科之間的整合和交叉聯(lián)系，應(yīng)用相關(guān)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。對(duì)教師在教育教學(xué)活動(dòng)中發(fā)揮示范引領(lǐng)作用提出了更高的要求。

沒(méi)有權(quán)威的創(chuàng)新教育教材體系，科研和教學(xué)相分離。在我國(guó)，對(duì)本科生創(chuàng)新理論、創(chuàng)新實(shí)踐和經(jīng)典案例的教材還沒(méi)有成型，創(chuàng)新科創(chuàng)教學(xué)資源、教育方法和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)還不成熟。本科教育發(fā)展呈現(xiàn)出教學(xué)、科研趨于分離的態(tài)勢(shì)，教學(xué)和科研崗的劃分使得從事教學(xué)工作的老師基本不搞科研，而搞科研的老師也不參與平時(shí)的專(zhuān)業(yè)教學(xué)。學(xué)生往往只是學(xué)習(xí)紙面上的一般基礎(chǔ)知識(shí)，無(wú)法與實(shí)際科研項(xiàng)目相結(jié)合，難以真正意義上得到創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技能的培養(yǎng)和鍛煉。

缺乏創(chuàng)新教師團(tuán)隊(duì)。各學(xué)校學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)培養(yǎng)過(guò)程基本上就是靠每個(gè)老師自己的經(jīng)驗(yàn)來(lái)指導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，每個(gè)老師受專(zhuān)業(yè)知識(shí)、科研項(xiàng)目和精力所限，很難達(dá)到基于STEM教育理念培養(yǎng)的跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的綜合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

創(chuàng)新活動(dòng)難以落地實(shí)現(xiàn)。大多數(shù)本科院校每年都會(huì)舉辦相應(yīng)的大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)大賽，但許多學(xué)生只是去構(gòu)想創(chuàng)新計(jì)劃，并沒(méi)有真正去做、去實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新計(jì)劃。學(xué)校層面多數(shù)只是響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，而不是去建立長(zhǎng)期、系統(tǒng)的培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新理念和能力的相關(guān)舉措。教師也是“教學(xué)、科研兩張皮”，不能將研究思維貫穿于教育的全過(guò)程，不能將科研資源、科技成果轉(zhuǎn)化為促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。[3-5]

高校應(yīng)該從理論、實(shí)踐、應(yīng)用多個(gè)維度來(lái)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、虛擬創(chuàng)客班等多種形式，將多學(xué)科融合教育和科教融合應(yīng)用于本科學(xué)生的創(chuàng)新培養(yǎng)過(guò)程中，推動(dòng)科研育人和教書(shū)育人的統(tǒng)一。

1學(xué)校的引領(lǐng)和支持

學(xué)校應(yīng)該堅(jiān)定不移的秉持人才興校戰(zhàn)略，積極響應(yīng)國(guó)家的號(hào)召，尊重人才成長(zhǎng)規(guī)律和科研活動(dòng)的自身規(guī)律，布局建設(shè)前沿創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方式，打破學(xué)科專(zhuān)業(yè)壁壘，促進(jìn)學(xué)科之間、專(zhuān)業(yè)之間的交叉融合，鼓勵(lì)支持教師跨專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的建設(shè)，并給予實(shí)驗(yàn)室、智慧化教室、創(chuàng)新基地和各類(lèi)資金的支持，還要出臺(tái)對(duì)教師創(chuàng)新培育的評(píng)價(jià)及獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，給予教師充分的信任和鼓勵(lì)，使得教師們放開(kāi)手腳，大膽探索跨學(xué)科教學(xué)模式。

2制定科學(xué)的創(chuàng)新STEM教育課程體系和階梯型培養(yǎng)計(jì)劃

STEM的核心還是工程（Engineering），是項(xiàng)目，要圍繞項(xiàng)目實(shí)際指導(dǎo)學(xué)生做什么，怎么做。堅(jiān)持以問(wèn)題為基礎(chǔ)，成果為導(dǎo)向、學(xué)生為中心。實(shí)踐表明，學(xué)生的創(chuàng)新能力是可以“被教”出來(lái)的，只要制定出合理、適合學(xué)生各個(gè)時(shí)期的創(chuàng)新培養(yǎng)的課程體系和訓(xùn)練計(jì)劃，學(xué)生的創(chuàng)新精神和科研能力是可以被訓(xùn)練和激發(fā)出來(lái)的。

以金陵科技學(xué)院凌云科創(chuàng)團(tuán)隊(duì)學(xué)生培養(yǎng)為例，該團(tuán)隊(duì)依托于江蘇省一流專(zhuān)業(yè)、江蘇省實(shí)驗(yàn)教學(xué)師范中心、江蘇省工程技術(shù)研究中心、金陵科技學(xué)院首批校級(jí)“大人網(wǎng)云”虛擬實(shí)驗(yàn)班等教學(xué)科研創(chuàng)新項(xiàng)目平臺(tái)，由多位經(jīng)驗(yàn)豐富的專(zhuān)職教師、企業(yè)教授共同指導(dǎo)建設(shè)。采用的是STEM學(xué)科之間的整合和聯(lián)系的教育模式，科創(chuàng)團(tuán)隊(duì)的成員包括建筑電氣與智能化、電氣工程及其自動(dòng)化、車(chē)輛工程和機(jī)械設(shè)計(jì)制造等專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，不同學(xué)科專(zhuān)業(yè)之間交叉融合、互相補(bǔ)充，為學(xué)生提供更加廣泛和全面的創(chuàng)新創(chuàng)意實(shí)踐以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作的機(jī)會(huì)，教師也是圍繞學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)和未來(lái)自身發(fā)展的需要，開(kāi)展以解決項(xiàng)目實(shí)際工程問(wèn)題為導(dǎo)向的實(shí)踐活動(dòng)，[6]四年不間斷的對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新科創(chuàng)階梯型培養(yǎng)，學(xué)生每年都會(huì)參加10個(gè)以上的競(jìng)賽項(xiàng)目，獲獎(jiǎng)率達(dá)90%以上。主持3-4項(xiàng)國(guó)家級(jí)、省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，參與教師科教融合項(xiàng)目、橫縱向課題和企業(yè)項(xiàng)目。

第一學(xué)年第一學(xué)期，以創(chuàng)新課程為基礎(chǔ)，融合物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、電子、機(jī)械等多方面知識(shí)開(kāi)設(shè)初級(jí)培訓(xùn)課程，由培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)各個(gè)專(zhuān)業(yè)教師共同設(shè)計(jì)和教授，學(xué)生可以直接學(xué)到電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、C語(yǔ)言和單片機(jī)等方面相結(jié)合的實(shí)際應(yīng)用的知識(shí)。并且創(chuàng)新科創(chuàng)學(xué)習(xí)內(nèi)容及方式有別于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，它注重的是學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)及實(shí)際操作，課堂上會(huì)充分利用現(xiàn)代化工具，線(xiàn)上線(xiàn)下混合教學(xué)以及虛擬現(xiàn)實(shí)等方式激發(fā)學(xué)生的興趣。教師組織學(xué)生開(kāi)展形式多樣的探究式和研討式學(xué)習(xí)，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生自由表達(dá)，為學(xué)生提供實(shí)操環(huán)境及硬件平臺(tái)，學(xué)生可以邊學(xué)邊做，學(xué)生在解決工程問(wèn)題的過(guò)程中，他們的實(shí)踐技能、工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力就會(huì)被不斷培養(yǎng)和開(kāi)發(fā)出來(lái)；第一學(xué)年第二學(xué)期，教學(xué)活動(dòng)進(jìn)一步和實(shí)際項(xiàng)目相聯(lián)系，圍繞第一學(xué)期初級(jí)培訓(xùn)知識(shí)開(kāi)展項(xiàng)目學(xué)習(xí)及訓(xùn)練，分為電子電路搭建、軟件程序編寫(xiě)仿真和機(jī)械外形設(shè)計(jì)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等初級(jí)項(xiàng)目。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生大膽思考，把自己設(shè)計(jì)的創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)專(zhuān)利，并參加創(chuàng)意設(shè)計(jì)類(lèi)的競(jìng)賽項(xiàng)目。第二學(xué)年，實(shí)踐活動(dòng)與科研、競(jìng)賽相結(jié)合，以導(dǎo)師科研項(xiàng)目和國(guó)家級(jí)省級(jí)競(jìng)賽項(xiàng)目為引領(lǐng)，組建多專(zhuān)業(yè)融合小組，發(fā)揮各專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)，進(jìn)行專(zhuān)業(yè)項(xiàng)目和競(jìng)賽項(xiàng)目的實(shí)踐，在實(shí)踐過(guò)程中牢牢把握以工程（Engineering）為中心，以科學(xué)（Science）為基礎(chǔ)，以技術(shù)（Technology）為方法，以準(zhǔn)確的計(jì)算（Mathematics）為過(guò)程，最終產(chǎn)品或項(xiàng)目能夠更符合人們的要求、讓人們獲得更好的體驗(yàn)。第三學(xué)年，結(jié)合各專(zhuān)業(yè)知識(shí)，進(jìn)行高階科研項(xiàng)目的實(shí)踐，加強(qiáng)專(zhuān)利申報(bào)和論文撰寫(xiě)的訓(xùn)練。同時(shí)鼓勵(lì)、支持和指導(dǎo)學(xué)生參加高校本科大學(xué)生競(jìng)賽排行榜內(nèi)具有挑戰(zhàn)性和難度的各類(lèi)競(jìng)賽，以促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐綜合能力的提升；第四學(xué)年，導(dǎo)師指導(dǎo)學(xué)生完成科研項(xiàng)目和畢業(yè)設(shè)計(jì)等，也同時(shí)為學(xué)生考研及就業(yè)提供有力的支持和幫助。

3創(chuàng)新導(dǎo)師的培養(yǎng)

教師是創(chuàng)新人才培養(yǎng)工作的關(guān)鍵，教師要有創(chuàng)新理念，要具備信息化素養(yǎng)。教師團(tuán)隊(duì)以一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的教師為主體，他們能準(zhǔn)確把握數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化為特征的信息化技術(shù)，可以帶領(lǐng)多學(xué)科年輕的教師們開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，促進(jìn)教師將信息化技術(shù)準(zhǔn)確和快捷的運(yùn)用到本學(xué)科的教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施過(guò)程當(dāng)中。教師也積極參與到企業(yè)項(xiàng)目中，擴(kuò)展自己的實(shí)際創(chuàng)新、工程應(yīng)用的能力，創(chuàng)新培養(yǎng)教師都具有雙師資格證書(shū)。

4科研競(jìng)賽導(dǎo)師責(zé)任制和科教融合

根據(jù)學(xué)生的興趣、專(zhuān)業(yè)及導(dǎo)師科研、競(jìng)賽項(xiàng)目雙向選擇進(jìn)入相應(yīng)的教師科研團(tuán)隊(duì)，導(dǎo)師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)、科研、品德、生活等各方面全面負(fù)責(zé)，學(xué)生可參與自己喜歡的競(jìng)賽項(xiàng)目和導(dǎo)師的科研項(xiàng)目。創(chuàng)新導(dǎo)師在育人過(guò)程中起主導(dǎo)作用，具有科研和教育的雙重身份，教師在從事科研和競(jìng)賽指導(dǎo)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)育人，培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的人生觀(guān)、世界觀(guān)及科學(xué)觀(guān)。以科研、競(jìng)賽促教學(xué)，讓學(xué)生接觸學(xué)術(shù)前沿，嚴(yán)謹(jǐn)調(diào)研、大膽創(chuàng)新、小心求證，交流研討研究成果，參與學(xué)科競(jìng)賽，綜合所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。學(xué)生從中獲得了成就感，對(duì)待學(xué)習(xí)也更加自信，學(xué)生也會(huì)把創(chuàng)新的思維和成果反饋于教師。教師將自己的創(chuàng)新性思維不斷地融入教學(xué)中，將自己的學(xué)術(shù)前沿成果不斷向創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化，加強(qiáng)科教融合，通過(guò)師生之間的有效互動(dòng)，使得學(xué)生知識(shí)更全面、視野更開(kāi)闊、科研技能更科學(xué)，從而真正實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

5學(xué)生個(gè)性化及導(dǎo)師學(xué)生合作培養(yǎng)

以學(xué)生為中心，開(kāi)展個(gè)性化一對(duì)一培養(yǎng)，最大限度地促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí)，滿(mǎn)足學(xué)生個(gè)性化成長(zhǎng)的需求。低年級(jí)學(xué)生可以在導(dǎo)師的指導(dǎo)下選擇適合自己的個(gè)性化成才通道，通過(guò)了解創(chuàng)新培養(yǎng)方式和多種形式課程來(lái)掌握基本的科創(chuàng)知識(shí)，并學(xué)會(huì)與同學(xué)和導(dǎo)師進(jìn)行有效的交流和討論，激發(fā)自己的創(chuàng)新意識(shí)，順利跨越剛起步的“迷茫期”；入門(mén)之后的學(xué)生可以通過(guò)導(dǎo)師的引領(lǐng)、高年級(jí)同學(xué)的傳承逐步接觸到自己感興趣的科研研究課題和競(jìng)賽項(xiàng)目，從而能較快確立自己的“目標(biāo)”；發(fā)揮高年級(jí)學(xué)生對(duì)低年級(jí)學(xué)生的導(dǎo)學(xué)促學(xué)作用，傳遞學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作和堅(jiān)持不懈的正能量，同時(shí)通過(guò)指導(dǎo)師弟師妹，高年級(jí)同學(xué)也鍛煉了自身的語(yǔ)言表達(dá)，提高了自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

6學(xué)生成果的培養(yǎng)產(chǎn)出和獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制

導(dǎo)師在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的同時(shí)，也進(jìn)行系統(tǒng)、科學(xué)的實(shí)踐創(chuàng)新成果設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生在參與科研和競(jìng)賽項(xiàng)目的整個(gè)過(guò)程中，不斷提煉總結(jié)成果。第一階段可以根據(jù)分析調(diào)研的實(shí)際問(wèn)題，提出大膽的構(gòu)思和設(shè)計(jì)，撰寫(xiě)申請(qǐng)相應(yīng)的專(zhuān)利。第二階段，隨著項(xiàng)目的開(kāi)展和深入，可以撰寫(xiě)報(bào)告和論文。第三階段，項(xiàng)目實(shí)際制作和調(diào)試，最終形成樣機(jī)和成品。導(dǎo)師在平時(shí)給予學(xué)生參與項(xiàng)目津貼的補(bǔ)助，同時(shí)學(xué)生撰寫(xiě)專(zhuān)利、參與的項(xiàng)目和競(jìng)賽得獎(jiǎng)都可以獲得學(xué)校評(píng)優(yōu)評(píng)獎(jiǎng)的加分及獎(jiǎng)勵(lì)基金。這些不但是對(duì)學(xué)生努力付出的肯定，更是對(duì)他們進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)的鼓勵(lì)。

創(chuàng)新培養(yǎng)是個(gè)長(zhǎng)期不斷摸索和改革的工程，需要?jiǎng)?chuàng)新培養(yǎng)導(dǎo)師們的辛勤努力和付出，盡管培養(yǎng)過(guò)程會(huì)比較艱辛，但是事實(shí)證明在學(xué)校的大力引領(lǐng)下，在老師的多學(xué)科交叉和科教融合的推動(dòng)下，一定可以培養(yǎng)出一批批素質(zhì)良好、熱情高的創(chuàng)新型人才。他們?cè)诖髮W(xué)本科階段不但可以參與很多綜合性競(jìng)賽項(xiàng)目，同時(shí)也能參加導(dǎo)師的科研項(xiàng)目，通過(guò)實(shí)踐他們各方面的能力都將得到質(zhì)的飛躍，不論他們后期進(jìn)一步深造還是就業(yè)，都將成為社會(huì)的棟梁。

基金項(xiàng)目：江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究課題（項(xiàng)目編號(hào)：78056），金陵科技學(xué)院高層次人才啟動(dòng)資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：JIT-B-201823）。

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