基于stem理念的高校教學策略及實踐探索

付 昱 侯麗媛 朱曉琳

(內蒙古廣播電視大學，內蒙古 呼和浩特 010011)

隨著時代的改變，人們對于教育事業(yè)的發(fā)展方向和教育成果越來越關注，但是受傳統教學思維模式的影響，高校教學中仍然在沿襲傳統的教學模式和教學方法，這其實與高校綜合性人才培養(yǎng)的初衷是相互違背的，不僅影響著高等教育的質量，還限制了學生多種技能的發(fā)展，不利于綜合性素質人才的培養(yǎng)。因此，高校教學必須要基于新的教育理念進行一些改革和優(yōu)化，而STEM教育理念正好是現階段成果較為顯著的一種新型教育模式，對于人才培養(yǎng)和教學質量的提升都有重要意義，也是我國高等教育改革和發(fā)展中值得深究和學習的內容。

一、STEM教育論述

STEM教育理念是一種綜合了科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineer)、數學(Math)四個方面的新型教育理念，對中國教育體系中綜合性人才的培養(yǎng)具有指導意義。首先，科學是以數學作為語言和工具的，數學則需要科學作為思想指導的平臺，同樣工程也是以科學與數學作為基礎支撐的，STEM教育理念雖然強調學科的融合，但不僅僅局限于學科教育的簡單疊加，它更多強調的是打破學科領域之間的邊界，主要目的在于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)、技術素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數學素養(yǎng)，最終成果是提高學生的解決問題和綜合思考能力。STEM教育理念不只是針對某個學科或者某個學習階段的改革，它更多的是作為一種教育的切入點，促進課程改革和人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新。

STEM教育通過預設教學活動中可能出現的真實的、復雜的問題，并通過對問題的項目化設計，使得學生了解現實生活中科學、技術、工程、數學的融合情景和結構，在單個學科學習的過程中，實現多學科知識的有機結合，促進知識向具象能力的轉變。

二、STEM教育融入高校教學的必要性

1.有利于高校培養(yǎng)綜合性的人才

當前，我國的經濟發(fā)展已經進入了新常態(tài)，產業(yè)結構也需要進一步的調整、轉型和升級，對于人才的需求也從勞動密集型向知識密集型轉變，所以社會急需的是那種具備科學素養(yǎng)、實踐能力和具有技術專長的綜合性人才。在這種時代背景下，中國引入STEM教育可以幫助教職人員抓住第四次工業(yè)革命的機遇，把握信息技術和互聯網革命的契機，在全新的領域中搶占先機?，F階段，我國許多地區(qū)的學校、機構都已經率先開展了基于STEM教育理念的教學模式，初步有了一定的效果。高等教育階段推行STEM理念旨在為社會培養(yǎng)綜合性的人才，比如高校開展人工智能專業(yè)這一新型學科，其目標就是改變單一的專業(yè)學習模式，結合社會、產業(yè)發(fā)展的需要，形成理論知識與實踐能力相結合的人才培養(yǎng)模式，為社會培養(yǎng)綜合性的人才。

2.促進多學科之間的交流與合作

隨著教育改革和社會的發(fā)展，高校教育不只限于單一學科的知識學習，很多高校都組建了自己的MIT媒體實驗室，即綜合了科學、技術、媒體、藝術、設計等多個學科融合的跨學科研究室，并通過學科知識的碰撞產生了很多新的科研成果?，F如今，STEM教育理念的引入為多學科之間的交流和合作提供了一個渠道。過去單一學科知識的學習與世界的聯系較少，容易脫離實際，只知理論、不懂實踐或只知實踐、不知理論。而STEM教育理念則重點培養(yǎng)和提高學生解決實際問題的綜合素養(yǎng)，STEM教育的宏觀目標是培養(yǎng)此類領域的人才，相對應的大學STEM教育因此應運而生。

三、STEM教育理念融入高校日常教學的策略

1.組織學科教育中的跨學科項目學習

高校STEM教育理念的核心就是組織大學生進行項目學習，所以對于高校教師來說，通過組織多樣化的項目學習方式來開展實際教學活動是意義重大的，因為單個學科中的概念性的、策略性的一些實際問題都可以在項目學習中被解決，同時可以開發(fā)學生更多潛在的技能。比如，在機械工程專業(yè)的機械繪圖教學過程中，教師可以設計讓學生繪制一個齒輪減速器圖的學習項目，并組織學生分組完成項目作業(yè)，在裝圖繪制的過程中，不僅可以幫助學生將在課堂上學習到的理論性的、概念性的知識真正運用起來，還可以借助3D打印等現代化的、信息化的技術和手段來將項目創(chuàng)意體現出來，在一定程度上還可以鍛煉學生的數學測繪能力，這就是一種典型的具有STEM教育理念的高校項目學習活動。這種基于STEM理念的高校多學科項目學習，不僅立足于原學科，還超越了原學科，通過教學活動體現高校STEM教育理念。

2.運用STEM理念改變高校課堂教學結構

我國的傳統課堂教學模式一直遵循的是凱洛夫五段教學法，即復習舊知、導入新課、傳授新知、鞏固練習、課后作業(yè)，在這個知識導入的結構中，教師向學生傳授知識是主線。而STEM教育理念的導入，巧妙地將知識導入這條線轉化為解決問題這條線。首先，課堂的主體內容是什么、學生可能遇到的問題有哪些；針對問題可以提供什么樣的解決方式，可以設計什么樣的探究、合作、實踐活動；這些解決策略除了涉及到本課程的內容外，還涵蓋了哪些學科的內容，需要運用哪類學科的相關知識點和研究方法；學生用什么樣的方式來呈現、展示出學習成果；根據學生的學習成果的呈現，教師該怎么樣幫助學生進行調整和優(yōu)化，幫助學生將學科知識點內化?；赟TEM教育理念的課堂活動改造，以學生為主體地位的課堂形式更加突出，多種學科知識可以在單個學科教育中融合，為課堂教學效果提供保障。在高校課堂教學的流程中，可以遵循丹尼爾斯和海德等人提出的STEM課程教學策略，即教師適當借助教具來激發(fā)學生的動手學習意識，學生通過小組合作的方式來實現合作學習，討論和探究相關問題。教師通過提問來推測學生的掌握程度，借助思維模式修正學生的學習成果，形成學習反饋。按照以上教學策略，不僅可以優(yōu)化教師在教學模式上的方式，提升教學效果，還可以幫助學生基于STEM教育理念創(chuàng)造出更多的學術成果，因此，高校教職人員要強化基于STEM教育理念的課堂結構改革，為學生自主學習提供更多的機會。

3.強調STEM教育的本土化轉化

基于我國的教育發(fā)展現狀，STEM教育理念的運用不能太過于追求速度，要腳踏實地、逐步落實。首先，不能過于強調邊界，因為現階段比較流行的STEM教育、主題課程、創(chuàng)客教育、綜合實踐活動課程、項目學習、統整課程等多元化的綜合性人才培養(yǎng)理念，相互之間是具有聯系性的，課程教學的方式在一定程度上具有相似性，所以高校教學應該模糊不同教育理念之間的邊界，減輕高校教職人員對于新型教育理念的壓力和畏懼感。其次，不能過于強調科技，雖然STEM教育理念中重點強調的一個部分是科技，但是不能一味地追求科技而喪失該理念本身的綜合性，對于中國的高校學生來說，在基礎教育階段接觸到的科學知識方面的比例是比較大的，花費的時間相對來說也較多，但是每個人學習科技的方式存在一定的差異，所以在STEM教育理念融入我國高校教育的過程中，要更加注意教師在課程教育中的主體地位，保證教師的課程引導是基于學科本身的，鼓勵教師以主學科為教學重點，思考其他知識和技能如何融入教學中解決問題，帶領學生更加系統地認識學科的延展性并靈活應用。最后，不能過分強調多學科，當在思考一個活動案例是不是一個典型的STEM活動時，人們都喜歡一一對應特征，即科學、技術、工程、數學，就好像是缺少其中一個學科就滿足不了STEM教育理念，這種認知方式是完全不妥的，有的高校教職人員為了開展STEM教育，人為地將多個學科拼湊、交織在一起，卻沒有真正實現多學科在學生學習理念中的內化，所以STEM教育活動的開展要靈活多變，根據實際情況做出應有的調整。綜上，STEM教育理念在我國高校教育中的應用要基于我國高校的基本教學現狀展開，要符合中國學生的特點、中國教育體系的需要。

4.充分調動STEM教育的實踐性和回歸性

在高校綜合性的人才培養(yǎng)體系的影響下，STEM教育理念的中國化必須要強調實踐性和回歸性。首先，STEM教育理念的實踐性強調培養(yǎng)學生解決問題的能力和創(chuàng)新思維的能力，以高校課程活動為基礎，獲得課堂實踐活動體驗，才是STEM教育理念的核心。借助精良的教學硬件、軟件設施來設計出與高校學科有關聯的課程，促成實踐活動形成并產生一定的知識體驗。相應地，高校教職人員也要根據學科對應的內容來設計相應的課程活動，保證學生可以在動手實踐的過程中驗證學習到的理論知識，提升學生思考和創(chuàng)新的能力。同時，通過實踐性的課程活動，拓寬高校學生和教師交流的平臺，使得學生在溝通的過程中就可以自由獲取知識，迸發(fā)更多的靈感。其次，STEM教育理念的回歸性強調學生學習的興趣是STEM教育理念的決定性要素，所以要綜合培養(yǎng)學生對于STEM教學的興趣。學生興趣的培養(yǎng)必須強調教學活動的內容多樣化和學生的課堂主體地位，在STEM教育理念下的高校課堂更要明確學生的課堂主體地位，讓學生成為教學活動的主人，教師在備課時要注意課程內容與學生興趣點的契合程度，在高校教學的過程中強調學生探究性的學習過程。通過STEM教育理念中實踐性和回歸性的把握來強化高校課堂教學的有效性，真正實現STEM教育理念的中國化發(fā)展。

綜上，STEM教育是一種先進的、適合社會發(fā)展的教育理念，在學生掌握理論知識和實踐技能方面有雙重的效果。因此，高校在教學的過程中要充分理解STEM教育理念的內涵，挖掘新的教學方法，優(yōu)化課堂教學的內容，對當前的教學模式和教學理念進行創(chuàng)新和改革，進而滿足社會對高等教育人才的個性化需求。