STEAM教育理念在开放大学导师制中的应用研究——以上海松江开放大学导师制项目为例

徐辉，梁晓琦

（上海松江开放大学a.教师发展部，b.信息技术部，上海201600）

一、研究背景

为了更好地培养开放大学软件工程专业学员学以致用和团队协作的能力，上海松江开放大学（以下简称“松江开大”）于2014年启动了软件工程专业导师制项目研究。

在充分借鉴国内外各类导师制先进经验的基础上，松江开大的4名计算机教师成立了导师制指导小组，通过学员申报和导师评审来吸纳小组学员，以学生创新项目、计算机大赛、导师科研项目、毕业设计项目等各类应用型任务为抓手，结合学员特长按项目进行动态分组，制定周密计划，循序渐进地开展指导工作，真正使学员“做中学，学中做”，成为学以致用的优秀当班人。项目实施八年来，松江开大软件工程专业的学员在全国大学生计算机大赛、上海大学生计算机大赛、上海开放大学学生创新项目等比赛和实践研究中屡获佳绩。

随着经济社会的不断发展和信息技术的突飞猛进，开放教育面临新的机遇和更大挑战。笔者认为，如果项目组运用STEAM教育理念通过跨学科的方法教授科学、技术、工程、艺术和数学方面的知识，引导学员掌握不断更新的专业知识，适应快速变化的社会生活，将会更符合开放大学学员的需求。在新形势下，将STEAM教育理念引入到导师制实践中，将有助于更好地满足学员的个性化需求，进一步发挥导师制的优势。此举将对促进开放大学教学改革、优化教学模式具有一定的推动作用。

（一）STEAM教育理念的相关研究

STEAM教育是在教学中综合运用科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）、艺术（Art）等相关学科来开展跨学科整合教学，以期有效提升学生的实践能力和创新能力的一种教学探索。

2018年《教育信息化“十三五”规划》中强调，要进一步推进和探究STEAM教育、创客教育以及“众创空间”等全新的教育模式在课堂教学中的应用，全面提高学生的创新能力和信息素养水平。

在STEAM教育的实践探索中，基于项目式学习的教学较为常见。辛晓晓提出采取PBL（Problem -Based learning，以问题为导向的教学方法）项目式学习的方式来落实STEAM理念，提升教师能力。究其原因，我们认为，项目式学习与现实联系更为紧密。正如美国STEAM教育知名学者格雷特·亚克门教授所说，STEAM 教育以基于项目的学习、问题的学习为主要教学（学习）方式，引导学生通过合作与实践，完成主题项目和解决生活中遇到的难题。作为一种超越传统的教育模式，STEAM教育可以缩小学员现有知识技能与职业所需知识技能之间的差距，提升学员的就业竞争力。

（二）STEAM教学在开放大学导师制中的研究意义

STEAM教育的“跨学科、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性”六大核心特征，与导师制注重培养学员在实践中应用知识的能力和协作意识的目标高度契合。

首先，“以学生学习为中心”的理念，能更好激发学员的创造力。其次，注重各个学科的交叉渗透，以解决实际问题为目标，符合成人学员学以致用的需求，可以进一步提升学员学习兴趣。最后，对知识协作与交互的强调，契合成人学员已工作的特点，有助于学员更好适应越来越普遍的协作化工作模式。

二、实践探索

从2021年3月起，项目组在原有的导师制实践的基础上融入了STEAM教育理念，开展了实践探索。

（一）以项目为抓手，以学员为中心，坚持协作分层原则

1.确立项目，组成团队

对新加入的学员，先通过问卷和访谈的形式，了解其专业特长，包括信息技术层面和非信息技术层面。另外，在学员中征集兼具可行性和创新性的项目，确立项目的核心人员，并根据需要为每个项目配备不同专长的组员，当然也会适当安排一些能力相对较弱的学员加入小组，参与学习过程，提升其学习能力。

根据以往经验，每个项目成员以4-6人为宜，而且团队根据项目动态组建的，当一个项目结束时团队自动解散，学员们进入下一个项目团队的组建。

2.鼓励创新，助力后进学员

项目式的协作方式相比传统的结构化课堂教学，更容易产生两极分化。一部分能力较强的学员摆脱了课堂教学中程序化的约束，他们可以根据项目的要求跳跃式地学习和思考；而另一些能力较弱的学员由于已经习惯了跟随教师亦步亦趋地模仿式学习，在这种较为自由的协作环境中因不适应而产生消极的学习态度。

对此，教师需要进行针对性引导。对于能力较强的学员，教师要及时介绍完成每个阶段任务所需的知识，为他们的积极探索和创新研究提供条件，并给予必要的答疑和提示；对于能力较弱的学员，教师要定期进行辅导和关心，既有专业知识方面的辅导，也要有思想层面的鼓励，更要充分发挥小组中“先进带后进”的互助热情。

3.定期研讨，营造协作氛围

教师要召集各个项目小组定期进行研讨，研讨方式为线上线下皆可，研讨过程可以由组内代表汇报进度和困难，组外学员提出意见和建议，教师给予指导等。通过多个角度的交流，既可以保持项目组的工作热情，也可以使不同项目组的成员在研讨中碰撞出思想的火花。

（二）合理分解项目，突出重点，层层递进

1.以任务作为项目划分的基本单元

教师引导各个项目组把项目分解成不同阶段，每个阶段完成确定的任务。首先，各个任务是促进学员学习新知识的触发器，也是整合各种知识的应用抓手。其次，因为各个任务有着不确定性和不可复制性，所以能够很好地培养学员的创新能力。最后，把任务层层细化后，在分工时根据学员的水平和特长进行匹配，确保不同水平的学员都能通过努力胜任对应的子任务，从中获得成就感。

2.循序渐进地推进项目

从时间轴的维度，整个项目的开发可分成项目的准备阶段、实施阶段及验收阶段。各个阶段层层递进，各有侧重。

在项目准备阶段，项目小组要完成开发工具的选择、任务分工、各种参考资料的收集、各类相关知识的学习等；在项目实施阶段，项目小组要运用多学科知识，自主完成开发任务，初步呈现出一个实体；在项目验收阶段，其他项目组以客户身份对项目进行评价和验收，项目组综合各类意见建议，不断完善项目。

（三）通过反思，为学员进一步发展赋能

STEAM教育理念的导师制实践，不但注重学员创新成果的培育，而且关注学员的发展。这种发展表现为知识面的拓宽、能力的提升、协作意识的加强等。项目完成后的反思能够帮助学员更好巩固所学知识、优化个人知识结构、总结经验和不足。

每个项目组完成评价和验收以后，团队都要召开反思交流会。请项目组每位成员回顾项目开发的全过程，畅谈个人在项目开发过程中学到了哪些知识？通过项目开发，自己在知识结构和解决问题的能力方面有哪些提升，还存在哪些不足？如果继续开发其他的项目，如何可以做得更好？个人今后努力的方向是什么？甚至可以谈个人职业规划。

通过分析多次反思交流会的效果，我们发现其作用还是很明显的，可以有效地把学员在项目开发过程中的辛劳转变成能力提升后的成就感。

（四）多学科知识的运用和多学科人员的融入

通过列出完成一个项目需要的最基本的多学科知识，分别对应STEAM中的各个要素。第一是拟采用的编程语言和数据库技术等，对应其中的“T”；第二是软件工程设计和开发的步骤，对应其中的“E”；第三是设计关键的算法，对应其中的“M”；第四是需要写作表达和设计友好美观的界面，还有团队内合理分工并构建良好的协作关系，对应其中的“A”；第五是科学的理念和态度，这种精神贯穿在整个项目，对应其中的“S”。

需要强调的是，这种多学科知识的融入不是简单的线性叠加，而是以完成项目中的一个个任务为基础，引导学员把分散的不同学科知识和技能进行应用和迁移。

2.多学科知识的获取渠道

首先，学员根据指导教师的提示进行自学；其次，指导教师根据需要邀请相关学科背景的教师，通过在线视频方式对学员进行辅导，以此解决学员知识碎片化问题；最后，同一项目的成员（甚至不同项目间的成员）也可以取长补短，相互辅导。

为了更好地发挥桥梁和纽带作用，指导教师应具备各个学科的基础知识。这样，教师才会有能力引导学员从看似无序的知识存储中较为准确地提取需要的相关知识，以达到有效解决问题的效果。

3.不同维度的协作机制

一位风流倜傥的公子恋上自家女佣，在当时的时代环境下，本就不会有太好结局。最好，不过是男有情女有意，两人私奔，做一对浪迹天涯的苦命鸳鸯。（刘治君）

在项目开发中，多维度的协作是一项重要的能力。既有同一个项目团队中的“横向协作”，也有不同项目中负责同类型任务的学员之间的“纵向协作”。既有学校教师和学员间的“内部协作”，也有学校、政府和企业间的“外部协作”。当然在目前的探索中，主要以“内部协作”为主，“外部协作”涉及较少，这也是以后需要拓展和努力的方向。

三、案例介绍

项目组以已经实施的项目《基于地理定位的签到系统》为例，介绍在导师制项目实践中运用STEAM教育理念的具体做法。

（一）项目选题

该阶段的关键词是头脑风暴、聚焦问题、了解现状、确定选题。教师引导学员们进行讨论，结合各自工作和生活的经历寻找问题，并把问题转化成研究选题，然后通过查找文献和访谈用户了解每个候选选题的研究现状，再综合考量现实需求和团队的开发能力等因素，最终确定几个主要选题。《基于地理定位的签到系统》就是学员结合自身在开放大学学习过程中发现的学校学员出勤率统计不精确而提出的项目。

（二）项目准备

该阶段的关键词是明确任务、合理分工、储备知识。首先，项目组把项目分成不同的实施阶段，每个阶段对应具体的任务，每个任务安排相应的人员。其次，项目组梳理从项目开始到项目结束的各个阶段需要掌握的知识储备，并根据分工情况，安排大家完成前期的学习任务。表1展示了该项目的主要任务列表和相应的知识储备。

（三）项目实施

该阶段的关键词是定期研讨、及时响应。首先，在教师的引导下，项目组成员制定了定期研讨的制度。由于疫情的原因，大部分研讨都在线上进行，所有人员都要汇报进展和交流心得，这也是督促成员的一个主要抓手。其次，在开发过程中，教师也会及时引导学员提出新问题。比如，界面设计小组提出需要请相关专业美工人员对设计的各个界面进行把关，定位签到模块实现小组提出需要熟悉网络安全的人员指导加密技术，而指导教师帮他们联系相关专业人员，满足他们的学习需求。

表1 基于地理定位的签到系统项目的任务分解情况

（四）项目展示与评价

该阶段的关键词是自评、他评、师评和客户评价。首先，由项目组演示项目的基本功能，介绍项目的创新之处，分析项目还存在的不足以及提出改进方法。其次，小组其他成员在熟悉关于学校教务管理中的出勤率的收集和统计的流程后，模拟学校教务管理者的身份对项目进行评价。随后，教师也对项目进行评价。项目组根据上述评价对项目进行进一步完善。最后，请学校教务管理人员以客户的身份对项目进行验收。验收过程包括开发人员对项目的介绍、客户对使用提出疑问等环节。项目组再根据验收情况完善项目。

（五）反思和提高

在反思阶段，首先由学员陈述该项目开发过程中学习及运用到的多学科知识。如在技术层面学习了编程语言VS2015中的C#、数据库技术SQLServer 2012、页面设计Photoshop等；在工程方面，学习了软件工程中的程序流程图、数据流图、时序图、状态图等各种框图的绘制，也学会了撰写设计说明书、用户使用流程等文档；在算法方面，探索了基于GPS并通过定点范围计算经度纬度的定位算法。

其次，学员们的协作和交流能力也得以提升。学员们比较了以前独立开发项目和项目组团队开发的不同，体会到团队开发过程中协调交流的重要性和制定统一规则的必要性。

最后，学员们认为“准市场”的项目开发模式有助于增强他们在职场中的适应能力，也有学员因此而坚定了职场转型的信心。

四、有效性分析

（一）调查概况

为了对实践探索的有效性做出客观分析，我们对参与导师制项目实践的28位学员进行了调查，调查采用书面问卷的方式，共发放问卷28份，回收问卷28份。问卷发放和回收历时两天，采用了SPSS进行统计分析。

调查问卷主要从融入STEAM教育理念的导师制实践的效果和学员对继续开展导师制实践的期望这两个方面展开，共有4道单项选择题，2道多选题和1道问答题。

（二）调查结果

1.在导师制项目实践中新老学员都有所收获

参加导师制项目实践的学员一共有28位，其中18位老学员、10位新学员，从调查数据可知，他们都有所收获，专业能力等方面获得提升。

在18位老学员中，我们围绕着“跟前面的导师制项目相比，个人取得的最大收获”这个主题进行调查，有50%的学员认为最大的收获是开发能力的提升，有38.89%的学员认为最大的收获是协作能力的提升，还有11.11%的学员认为最大的收获是知识的增长。

在10位新学员中，我们围绕“通过将近一学期的导师制项目实践，个人取得的最大收获”这个主题进行了调查，有40%的学员认为最大的收获是开发能力的提升，有40%的学员认为最大的收获是协作能力的提升，还有20%的学员认为最大的收获是知识的增长。

2.在项目实践中各类知识运用的程度不同

围绕着“本学期导师制项目实践中各类知识的运用”这个主题进行的调查可以看到，分别是编程技术（82.14%）、软件工程的设计思维（71.43%）、算法设计思想（42.86%）、美工技术（17.86%）。

3.学员对后续的导师制项目有所期待

学员们对导师制项目提出了各自的期望。我们对不同的表述进行了归纳整理，最大占比有四大类，依次是在技术的运用上更熟练（100.00%）、在软件工程的设计应用中更规范（67.86%）、在数学算法的设计上更具创新性（53.57%）、在团队协作中进一步加强（46.43%）。

五、不足之处

在开放大学导师制中应用STEAM教育理念仍存在着不足，需要进一步改进和完善。

（一）学员创新和协作能力的提升幅度不大

相对学员在项目实践中的开发能力，他们的创新和协作能力的提升幅度不够大。首先，学员的创新力明显不足，表现在确定选题时的思路不够开阔，局限于常见的应用系统的模式。其次，学员之间的协作还不够顺畅，表现在互相间交流协调不主动、各个模块之间的衔接不紧密，因而没有发挥出最大的效能。究其原因，STEAM教育理念的介入，对学员自身的知识结构和学习能力提出了更高的要求，有些学员虽然对所学专业或所从事领域的知识较为熟悉，但是对跨学科的知识知之甚少，又由于工学矛盾等方面的因素，导致学习动力不足。由于知识储备不充分，又没有及时补充，导致创新和协作出现困难。

（二）教师的跨学科融合能力有待提升

在项目指导的过程中也暴露了教师跨学科融合能力的欠缺。一方面，教师在技术、算法、美工、工程管理等不同方面还没有做到融会贯通；另一方面，教师虽然课堂教学水平较强，但实践经验不足。做“完”项目可以胜任，但做“好”项目还需进一步努力。

（三）与企业协作不够紧密，市场融合度相对不足

虽然在项目实践中模拟仿真开发环境，但离企业的规范标准还有一定差距，表现在工程文档的完整性、工程进度的监控、分工协作的安排等方面相对随意。STEAM理念不仅可以有效应用于教学，对企业的发展同样具有指导意义，导师制中的师生如果完全脱离企业（用户）和市场的需求，项目就是无源之水、无本之木，将会失去生机和活力。

六、研究启示

通过探索，项目组在开放教育中开展导师制方面积累了经验，获得了启示。

（一）以学员为中心、以项目为抓手，学员能动性和创造性得到提升

从项目准备、实施到验收，项目组在每一阶段都会提出各种需要学习的分层次和分类别的知识，以便学员更好地吸收新知识，从而有效实现知识的迁移和运用，为学员搭建一座通向项目目标的进阶桥梁，保证问题的顺利解决。

学员为实现各个任务目标而学习相应的知识，充分激发了他们学习的积极性，而且通过这种途径学习的知识，学员掌握得更为扎实；没有统一规定解题思路和公布解题答案的项目式教学，也更容易激发学员的创新愿望。

（二）要充分认识到STEAM中“A”和“S”的重要性，教师需高度重视和加强引导

在STEAM中，“A”和“S”是隐性的，但却又是非常重要的。在职场中，除了熟练掌握技术以外，还需要具备良好的沟通能力和协调能力，另外还需要在遇到困难时具备抗压能力和分析解决问题的能力，这一切都对应于STEAM教学中的“A”。另外，还要具备科学理性的态度，不弄虚作假，也就是STEAM教学中的“S”。导师应引导学员在实践中不断增强这两方面的能力，使其职场竞争力得到质的提升。

（三）教师要不断学习，提升STEAM教学的支持能力

在STEAM教学中教师只具备跨学科知识显然是不够的，最关键的是需要掌握跨学科融合的能力。这种跨学科融合能力不要求教师非常深入地掌握各个学科的知识，而是要求教师成为融合各学科知识的桥梁，起到协调和规划的作用，在学员遇到问题时能够引导他们找到解决问题的专家或是课程资料。

（四）学校应加大校企协作力度，增强实践环境的真实性

为了更好地增强实践环境的真实性，项目组需要加强与企业间的外部协作。较为直接的方法是了解项目组学员所属企业在信息化管理方面的需求，并为之提供切实可行的方案和技术支持；更长远的思路是学校与相关企业形成校企合作意向，导师制项目组作为与企业进行协作的渠道，甚至在项目组中引入企业导师。