STEAM教学发展与应用型本科机械专业路径和策略研究

黄朝阳

摘  要：结合STEAM国内外教育教学现状与发展，以应用型本科机械类专业为研究对象，基于新工科高校人才培养要求，探索机械类专业STEAM教育路径及教学策略。围绕目标体系设计、课程资源平台建立、STEAM教学系统开发、实践平台构建、导师库建设、评估标准等一系列途径，完善机械专业STEAM人才培养模式，实现多学科的融会贯通开展教学。引导学生探索求知学习，将专业人才培养由单纯的技能型人才培养向复合型、创新型人才培养转变。

关键词： 机械专业;STEAM教育;路径策略

Abstract： Combined with the current situation and development of steam education at home and abroad， this paper takes the application-oriented undergraduate mechanical major as the research object， and explores the steam education path and teaching strategy of mechanical major. Focusing on a series of approaches such as target system design， curriculum resource platform establishment， STEAM teaching system development， practice platform construction， tutor library construction， evaluation standards， etc.， the STEAM talent training model for machinery majors has been perfected to achieve multidisciplinary integration and continuous teaching. Guide students to explore knowledge-knowledge learning， and transform the cultivation of professional talents from the cultivation of purely skilled talents to the cultivation of compound and innovative talents.

Keywords： mechanical major; STEAM education; path strategy

一、STEAM教育教学现状与发展

STEAM教育是一种超学科的教育理念，是涵盖科学、技术、工程、艺术、数学多学科融合的综合教育[1]。它支持学生以学科整合的方式认识世界，以综合创新的形式改造世界，培养学生解决问题的创新能力[2]。

西方国家的STEAM教育历经多年的探索，已形成了成熟的理论基础。STEAM教育最早起源于美国，由美国弗吉尼亚理工学院学者Georgetta Yakman提出，在原有的STEM教育基础上增加了Arts，将STEAM教育归结为一种以数学为基础，通过工程和艺术来解读科学、技术的教育理念。STEAM教育理念提出以来，在理论界与教育界产生了较大反响。以美国、英国、德国为代表的的国家，在STEAM教育方面走在了全球前列。在《美国创新战略》中，关注STEAM教育，采用实践、跨领域概念与学科核心概念三个维度衡量STEAM人才的技能状况，强调实施“STEAM国家人才培养战略”，关注STEAM教育师资队伍建设、重点学校建设、创新合作、配套支持体系建设等。美国国家科学院委员会在报告中也明确指出，推动STEAM教育在中小学实施，扩大STEAM专业领域人才培养范围，提升中小学生的STEAM素养。在英国制定的2004-2014“科学与创新投资框架”及新的发展战略十年规划中，均强调将文化创意融入到STEAM教育中。2017年英国教育部在教育规划中再次围绕STEAM教育提出了包含国家顶层设计、各界协同参与、设立STEAM科目、成立STEAM创新基地等15种STEAM教育路径，用以培养高端STEAM人才。德国政府以囊括信息、数学、艺术、技术、自然的MINT教育体系为支撑，利用覆盖学前阶段、基础教育阶段、职业教育阶段及高等教育阶段的教育规划促进STEAM教育发展。德国在各州文教部长联席会议（KMK）中，发布了关于数学、自然科学、技术教育的提议，在提议中明确指出，应以STEAM教育为导向，依托跨部门合作、提供全国性的MINT教育培训、教师MINT教育培训、科学竞赛、建设“校园与企业实验室”等项目培养STEAM人才。此外，日本、韩国、新加坡等国也纷纷开始了STEAM教育的研究，形成了有本国特色的STEAM教育模式。

国内STEAM教育，吸纳国外的先进经验，进行西方STEAM教育的本土化探索[3]。按照研究内容的不同，国内学者在STEAM教育层面的探讨集中在以下几个方面：一是STEAM教育的应用价值研究，一些学者在研究STEAM理论时，通常将STEAM的价值归纳为学生创新能力培养、增强跨学科教学的交叉与融合、改善传统教学模式面临的困境、转变人才培养理念、提升学生的核心素养等方面[2]。二是STEAM教育的实践路径研究，针对不同的学科视野和研究视角，有关学者从不同的角度探讨了STEAM教育的实施路径问题，多数学者围绕课堂教学、创客人才培养、创客空间项目孵化等形式，进行STEAM教育的渗透，强调重点通过跨学科视野下的人才培养创新，吸纳国外的先进经验，进行西方STEAM教育的本土化探索[4]。三是STEAM教育的实践策略研究。通过国内STEAM教育形势的分析，有学者采用“研究性”学习课程设计、采用项目式的实施策略、探索式学习模式的设计践行STEAM教育理念。借鉴美国STEAM活动的设计理念，有学者提出了基于跨学科思路的创新型人才培养策略，即多方协同参与、加强STEAM师资队伍建设、设计对应的STEAM教育课程、STEAM教学过程优化等，进行STEAM教育的渗透。针对STEAM教育的基本内涵，有学者强调通过“做中学”教育、学科整合教育，通过工具与资源的整合、多元主体共同参与等形式进行STEAM课程开发。基于STEAM教育理念，有学者进行了STEAM课堂改革的探索，倡导通过课程教学策略、课程设计理念、课程改革思想、人才培養定位方面的创新构建STEAM课程体系。

机械专业STEAM教学导师库可以归纳为：科学教学导师库、技术教学导师库、工程教学导师库、艺术教学导师库、数学教学导师库，在专业教学的过程中，各导师相互交流协作，实现知识链接和资源共享。

（六）多维人才技能评估标准设计

合理的设计STEAM课程评价体系。以基础知识评价、实践能力评价、职业素养评价及创新能力评价四个模块为基础，STEAM遵循发展性评价理念，采用过程评价、终结性评价结合的手段，通过将过程性评价、作品评价、综合活动评价、总结性评价等多种评价结合，使教师的指导作用和学生的主体作用实现最佳结合[5]。

基础知识评价，检验学生对机械类专业课程及STEAM教育的基本知识的掌握程度。实践能力评价，评价学生在实践课程中的参与程度、动手能力，在校企实习中的操作能力以及其设计成果[10]。职业素养评价，评价学生在教学中的思想道德素质、科技文化素质、审美素质、专业素质以及社会交往和适应素质[7]。创新能力评价，考察有效地利用专业与STEAM教育的新思路新方式，跨学科的领域的相关知识，创新创造解决实际问题。

四、结束语

基于新工科高校人才培养需求，通过对应用型本科机械专业STEAM教育路径的探索及教学策略设计，构建一套系统的STEAM人才培养模式，通过多学科的融会贯通开展教学，引导学生探索、求知學习。从学生层面来讲，将专业知识与科学、技术、工程、艺术、数学的融合，丰富自身跨学科的理论知识基础，拓宽眼界，激发学生的发散思维，在发现、探索、解决问题的过程中完成知识的建构，培养学生终身学习的能力[11]。从教师层面来讲，将机械专业课程与STEAM教育进行融合，提高了教师跨学科知识融合能力，丰富了教师的科研经验和资料。从学校层面来讲，机械专业STEAM教学多维目标体系设计和实现，优化了机械专业人才培养模式，提高了机械专业的教学质量，促进了校企的深度合作。应用型本科机械专业与STEAM教育的融合，使得高校的人才培养由单纯的技能型人才培养向复合型、创新型人才培养转变，增强高校机械专业人才培养同新时期人才培养需求的衔接性。

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