基于STEM理念的創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)體系構(gòu)建

田會(huì)峰　劉乾　鄭艷芳

摘要：為了培養(yǎng)應(yīng)用型人才，依據(jù)STEM理念構(gòu)建電氣專業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)體系。在第一課堂理論課程實(shí)行“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式，實(shí)踐課程實(shí)行“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式。通過(guò)“創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目鏈”和“創(chuàng)新教學(xué)環(huán)”構(gòu)建第二課堂“競(jìng)賽+項(xiàng)目”創(chuàng)新實(shí)踐培養(yǎng)方式。第一課堂和第二課堂相互銜接，在電氣專業(yè)實(shí)施創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)體系，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新實(shí)踐能力；創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目鏈；學(xué)科競(jìng)賽群；創(chuàng)新教學(xué)環(huán)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）52-0151-02

大學(xué)教育是培養(yǎng)高層次、高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的重要途徑。突出的創(chuàng)新實(shí)踐能力和一流的工程素養(yǎng)，是決定大學(xué)生第一任職能力和可持續(xù)發(fā)展能力的關(guān)鍵[1]。

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Maths）四門學(xué)科的簡(jiǎn)稱，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合[2]。它是一種新的教學(xué)理念，通過(guò)跨學(xué)科的方式來(lái)綜合運(yùn)用這四大學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，以使學(xué)習(xí)者通過(guò)實(shí)踐解決真實(shí)情境中存在的問(wèn)題，從而達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新目的[3]。

一、基于第一課堂的創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)

對(duì)于地方高校來(lái)說(shuō)，培養(yǎng)的是應(yīng)用型人才，應(yīng)該重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，同時(shí)也要在第一課堂的教學(xué)中加強(qiáng)創(chuàng)新思維的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

1.基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是以教師的“教”為主，強(qiáng)調(diào)的是“教”的效果。而對(duì)于應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，應(yīng)突顯學(xué)生“學(xué)”的效果。學(xué)生的“學(xué)習(xí)”，“學(xué)”是指掌握理論知識(shí)和方法，“習(xí)”是指要練習(xí)、訓(xùn)練，達(dá)到應(yīng)用的目的。

以電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)為例，該專業(yè)中實(shí)踐性較強(qiáng)的理論課程有《單片機(jī)原理及應(yīng)用》、《嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用》、《電氣控制與PLC技術(shù)》等。在理論課程教學(xué)中，采取基于CDIO理念的“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”組織教學(xué)，應(yīng)用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式，教師布置任務(wù)，學(xué)生在課后通過(guò)看教學(xué)視頻自學(xué)。教師在課堂解答學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題，并強(qiáng)調(diào)重要的知識(shí)點(diǎn)。

2.基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐訓(xùn)練。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，電氣專業(yè)設(shè)置了為期4周的《電子控制系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)》實(shí)踐環(huán)節(jié)，該課程主要是考核學(xué)生以單片機(jī)為核心，綜合應(yīng)用數(shù)電、模電、傳感器與檢測(cè)技術(shù)、單片機(jī)原理及應(yīng)用等課程的知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)具有創(chuàng)新性、完整性的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。

學(xué)生以“敏捷島”形式組成一個(gè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)組，每組分為項(xiàng)目經(jīng)理、硬件工程師、軟件工程師。每組的課題大部分都是學(xué)生和指導(dǎo)教師反復(fù)討論后確定的，以保證項(xiàng)目的創(chuàng)新性和應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目也有來(lái)源企業(yè)的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，此類項(xiàng)目分配給動(dòng)手能力較強(qiáng)的同學(xué)負(fù)責(zé)，訓(xùn)練學(xué)生工程技術(shù)能力。

課題確定之后，學(xué)生要通過(guò)圖書館知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)等查詢相關(guān)資料，進(jìn)行項(xiàng)目方案論證及總體設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)指導(dǎo)教師檢查方案可行后，再按照系統(tǒng)的功能模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。

教學(xué)過(guò)程中，以學(xué)生為主體，教師為輔助。學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)，先項(xiàng)目組之間相互討論，還可以與其他項(xiàng)目組成員相互討論。如果還是不能解決，最后可以和指導(dǎo)教師討論，從而訓(xùn)練了學(xué)生遇到問(wèn)題不逃避，主動(dòng)尋求解決方案的能力。

二、基于第二課堂的創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)

第二課堂是除正常教學(xué)外進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)踐的時(shí)間，主要包括學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽和創(chuàng)新項(xiàng)目，以達(dá)到創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的目的。

1.構(gòu)建專業(yè)學(xué)科競(jìng)賽群。以電氣專業(yè)為例，精心挑選與電氣專業(yè)相關(guān)的學(xué)科競(jìng)賽。以競(jìng)賽活動(dòng)為平臺(tái)，以能力培養(yǎng)為核心，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究的潛能，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)、實(shí)踐能力、項(xiàng)目管理能力和創(chuàng)新精神。電氣專業(yè)學(xué)生參加的主要學(xué)科競(jìng)賽如圖1所示。

2.構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目鏈。將電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的《自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)》、《微機(jī)原理應(yīng)用課程設(shè)計(jì)》、《電子控制系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)》、《電氣控制系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)》和《畢業(yè)設(shè)計(jì)》構(gòu)成“實(shí)踐項(xiàng)目?jī)?nèi)鏈”。

以大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐基地的創(chuàng)新項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、電氣專業(yè)學(xué)科競(jìng)賽群內(nèi)的項(xiàng)目為載體設(shè)計(jì)出課外的“創(chuàng)新項(xiàng)目外鏈”，通過(guò)將“實(shí)踐項(xiàng)目?jī)?nèi)鏈”和“創(chuàng)新項(xiàng)目外鏈”進(jìn)行全過(guò)程、遞進(jìn)式的全面重構(gòu)設(shè)計(jì)，形成“創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目鏈”。實(shí)踐項(xiàng)目?jī)?nèi)鏈和創(chuàng)新項(xiàng)目外鏈如圖2所示。

3.構(gòu)建創(chuàng)新教學(xué)環(huán)。創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)必須要有相應(yīng)的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)。對(duì)電氣專業(yè)的部分課程實(shí)施了創(chuàng)新教學(xué)方法改革，并且增設(shè)了“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”課程。

如圖3所示，創(chuàng)新教學(xué)環(huán)則由創(chuàng)新指導(dǎo)教師、企業(yè)技術(shù)人員、創(chuàng)新實(shí)踐課程、創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目構(gòu)成。

三、創(chuàng)新成果

通過(guò)STEM創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)體系的實(shí)施，電氣專業(yè)學(xué)生積極參加與專業(yè)相關(guān)的影響力很大的學(xué)科競(jìng)賽，申請(qǐng)各級(jí)創(chuàng)新項(xiàng)目，撰寫文章，申請(qǐng)專利和專著，主要成績(jī)?nèi)绫?所示。

四、結(jié)語(yǔ)

大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)是當(dāng)前高等教育中最為重要的內(nèi)容之一，各類高校都在積極探索適合本校學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)體系。根據(jù)地方高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的背景，以電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)為例，構(gòu)建以“課程+實(shí)訓(xùn)”為主的第一課堂、“競(jìng)賽+項(xiàng)目”為主的第二課堂、創(chuàng)新實(shí)踐基地、實(shí)訓(xùn)中心和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室等協(xié)同合作的創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)體系，取得了較好的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅自榮，尚建忠，楊軍宏.創(chuàng)新能力培養(yǎng)新思路 跨學(xué)科、主題式創(chuàng)新基地探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2017，36（11）：206-209.

[2]余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J].2015，21（4）：13-21.

[3]董宏建，白敏.中國(guó)理工科STEM教育發(fā)展探究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2016，26（07）：12-17.