STEAM教育模式在大学生科研训练计划项目中的应用

2020-12-30杨立刚孙桂菊王晓英

卫生职业教育 2020年9期

杨立刚，孙桂菊，王晓英，金辉

（东南大学公共卫生学院，江苏南京 210009）

高校的重要任务之一是培养创新型人才，为此很多高校已经开展了大学生科研训练计划项目，以培养学生创新意识和创新思维，提高提出问题和解决问题能力。大学生科研训练计划项目是培养学生创新能力的有效形式和重要环节，针对高校实践教育环节薄弱的现状，通过学生自主实践方式，使其掌握从事科研创新活动所需的基本方法和能力，提高创新能力。本文主要探讨STEAM教育模式在大学生科研训练计划项目中的应用意义及实施途径。

1 STEAM教育模式与创新能力培养

STEAM教育是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）、艺术（Arts）教育的简称。STEAM教育模式是5层金字塔式教育框架，最底层是具体课程水平，第四层是具体学科水平，第三层是多学科水平（在该层中把艺术渗透到其他学科中），第二层是跨学科的综合水平，最高层是终身教育和通识教育水平[1]。STEAM教育的核心是创新能力，强调学生进行创造性地学习，是融合多学科的概念、原理及研究方法等以解决真实世界复杂问题的综合性教育，旨在培养学生的设计思维、创造性解决问题能力和团队合作能力[2]。STEAM教育与传统以教师为主的高度结构化的灌输式教育不同，强调以学生为核心、以探究式学习为主、以解决实际问题为导向，重视学习过程和研究方法[3]。所以STEAM教育具有跨学科知识整合、“做中学”、基于项目与解决实际问题、探究式、真实情景、多元主体共同参与等特点[4]。STEAM教育理念注重实践和过程，特别是创新和创造能力培养[5]。

2 STEAM教育是培养学生跨学科创新能力的有效方式

STEAM教育主要围绕解决真实问题、多学科整合及技能培养进行[6]，以解决真实问题为任务驱动，根据不同的问题灵活运用多学科知识，从不同学科角度创造性地设计解决问题的新方案。这种多学科融合的方式使学习与实践紧密结合，满足学生的认知需要，进一步加深了对多学科知识的理解。STEAM教育由于要解决基于情景的真实问题，特别注重学科知识与实际问题之间的联系，强调“做中学、学中做”。解决问题的方法蕴含在各学科知识中，学生需要充分运用多学科知识，从多角度分析问题，找到有效的解决方法。另外，在寻找解决真实问题方案的过程中，不同学科知识和思维模式不断交流碰撞，学科异质性成为创新驱动力，学生通过融会贯通完成各学科知识与技能的内化过程，培养跨学科综合应用能力和创新思维能力[7]。

3 大学生科研训练计划项目是实施STEAM教育的有效平台

如何培养学生的创新能力是高校面临的一个重要课题。大学生科研训练计划项目的实施为提高学生创新能力和创新素质提供了一个有效的平台，其本质是让学生融通研究和学习，在科研实践中学习，研究的过程就是学习的过程[8]。科学问题是科学研究的起点，也是科学研究的核心和关键。STEAM教育中需要解决的问题往往来自生活和实践，这些问题一般比较复杂，同时覆盖多学科领域。将这些问题融入科研训练计划项目中，把多学科知识和要解决的实际问题联系起来，所以大学生科研训练计划项目在STEAM教育中起着重要和核心作用。

4 以大学生科研训练计划项目为载体，以解决问题为目标，探索STEAM教育的实施途径

STEAM教育应用于大学生科研训练计划项目中，是以解决真实问题为任务驱动，而真实问题是复杂的，涉及多学科知识。以解决真实问题为任务驱动，学生可以尝试采用不同的方法制订多种解决问题的方案，并通过实践加强对学科知识的学习，同时提高自主创新能力。这就要求项目选题来源于生活（生产）及社会实践，贴近真实情景，具有创新性、探索性及可行性。项目选题可以面向教师的科研课题，面向学科前沿热点和难题，面向企事业单位生产实际，也可以面向课程教学等。高校可尝试开设融科研理论、科研方法和科研实践于一体的跨学科综合课程，通过设置真实问题情景，鼓励学生发现和提出问题，并运用创新思维分析问题，主动探索解决问题的方法，把科研训练与课程教学相结合，整合不同学科知识，提高运用多学科知识解决问题能力[9]。高校还可以与企事业单位合作开设课程，引入企业成功的案例和解决方案，丰富学生科研训练项目内容。

大学生课外研学项目多以团队合作形式完成，与STEAM教育理念切合，在基于STEAM教育理念以解决实际问题为导向的大学生课外研学过程中，往往需要组建跨学科的学生及教师团队，甚至要与企事业单位协作，通过学科交叉路径研究课题，培养学生跨学科创新能力、团队协作能力、沟通交流能力和团队管理能力[10]。因此，要鼓励学生跨专业、跨学科、跨年级组建项目研究团队，突破学科间的壁垒，发挥所有成员的优势，学习不同学科的知识和思维方法，提高创新思维能力，学会从多学科角度出发解决真实情景中的复杂问题。专业及学科异质性、年级异质性有利于提升创新绩效，活跃团队氛围[11]。

STEAM教育还强调设计、人文艺术、计算机图形学等艺术素养在解决实际问题中的应用，艺术与科学的融合有利于培养大学生创新思维和创新意识[6]。很多著名科学家具有很高的艺术素养，艺术素养包括语言、音乐、美术等，可以提高学生的审美能力和形象思维能力，培养想象力、创新能力[12]。因此，在将STEAM教育融入大学生科研训练计划项目过程中，要注意艺术素养在大学生创新能力培养中的作用。在大学生研学活动中融入艺术性元素，可以激发学生的好奇心，提高学生参与的积极性。艺术素养对大学生创新思维、想象力和创新能力的培养起着潜移默化的作用，有助于在研学过程中对大学生进行思政教育，使其树立正确的人生观和价值观[1]。