基于stem理念的高校教学策略及实践探索

付 昱 侯丽媛 朱晓琳

(内蒙古广播电视大学，内蒙古 呼和浩特 010011)

随着时代的改变，人们对于教育事业的发展方向和教育成果越来越关注，但是受传统教学思维模式的影响，高校教学中仍然在沿袭传统的教学模式和教学方法，这其实与高校综合性人才培养的初衷是相互违背的，不仅影响着高等教育的质量，还限制了学生多种技能的发展，不利于综合性素质人才的培养。因此，高校教学必须要基于新的教育理念进行一些改革和优化，而STEM教育理念正好是现阶段成果较为显著的一种新型教育模式，对于人才培养和教学质量的提升都有重要意义，也是我国高等教育改革和发展中值得深究和学习的内容。

一、STEM教育论述

STEM教育理念是一种综合了科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineer)、数学(Math)四个方面的新型教育理念，对中国教育体系中综合性人才的培养具有指导意义。首先，科学是以数学作为语言和工具的，数学则需要科学作为思想指导的平台，同样工程也是以科学与数学作为基础支撑的，STEM教育理念虽然强调学科的融合，但不仅仅局限于学科教育的简单叠加，它更多强调的是打破学科领域之间的边界，主要目的在于培养学生的科学素养、技术素养、工程素养和数学素养，最终成果是提高学生的解决问题和综合思考能力。STEM教育理念不只是针对某个学科或者某个学习阶段的改革，它更多的是作为一种教育的切入点，促进课程改革和人才培养模式的创新。

STEM教育通过预设教学活动中可能出现的真实的、复杂的问题，并通过对问题的项目化设计，使得学生了解现实生活中科学、技术、工程、数学的融合情景和结构，在单个学科学习的过程中，实现多学科知识的有机结合，促进知识向具象能力的转变。

二、STEM教育融入高校教学的必要性

1.有利于高校培养综合性的人才

当前，我国的经济发展已经进入了新常态，产业结构也需要进一步的调整、转型和升级，对于人才的需求也从劳动密集型向知识密集型转变，所以社会急需的是那种具备科学素养、实践能力和具有技术专长的综合性人才。在这种时代背景下，中国引入STEM教育可以帮助教职人员抓住第四次工业革命的机遇，把握信息技术和互联网革命的契机，在全新的领域中抢占先机。现阶段，我国许多地区的学校、机构都已经率先开展了基于STEM教育理念的教学模式，初步有了一定的效果。高等教育阶段推行STEM理念旨在为社会培养综合性的人才，比如高校开展人工智能专业这一新型学科，其目标就是改变单一的专业学习模式，结合社会、产业发展的需要，形成理论知识与实践能力相结合的人才培养模式，为社会培养综合性的人才。

2.促进多学科之间的交流与合作

随着教育改革和社会的发展，高校教育不只限于单一学科的知识学习，很多高校都组建了自己的MIT媒体实验室，即综合了科学、技术、媒体、艺术、设计等多个学科融合的跨学科研究室，并通过学科知识的碰撞产生了很多新的科研成果。现如今，STEM教育理念的引入为多学科之间的交流和合作提供了一个渠道。过去单一学科知识的学习与世界的联系较少，容易脱离实际，只知理论、不懂实践或只知实践、不知理论。而STEM教育理念则重点培养和提高学生解决实际问题的综合素养，STEM教育的宏观目标是培养此类领域的人才，相对应的大学STEM教育因此应运而生。

三、STEM教育理念融入高校日常教学的策略

1.组织学科教育中的跨学科项目学习

高校STEM教育理念的核心就是组织大学生进行项目学习，所以对于高校教师来说，通过组织多样化的项目学习方式来开展实际教学活动是意义重大的，因为单个学科中的概念性的、策略性的一些实际问题都可以在项目学习中被解决，同时可以开发学生更多潜在的技能。比如，在机械工程专业的机械绘图教学过程中，教师可以设计让学生绘制一个齿轮减速器图的学习项目，并组织学生分组完成项目作业，在装图绘制的过程中，不仅可以帮助学生将在课堂上学习到的理论性的、概念性的知识真正运用起来，还可以借助3D打印等现代化的、信息化的技术和手段来将项目创意体现出来，在一定程度上还可以锻炼学生的数学测绘能力，这就是一种典型的具有STEM教育理念的高校项目学习活动。这种基于STEM理念的高校多学科项目学习，不仅立足于原学科，还超越了原学科，通过教学活动体现高校STEM教育理念。

2.运用STEM理念改变高校课堂教学结构

我国的传统课堂教学模式一直遵循的是凯洛夫五段教学法，即复习旧知、导入新课、传授新知、巩固练习、课后作业，在这个知识导入的结构中，教师向学生传授知识是主线。而STEM教育理念的导入，巧妙地将知识导入这条线转化为解决问题这条线。首先，课堂的主体内容是什么、学生可能遇到的问题有哪些；针对问题可以提供什么样的解决方式，可以设计什么样的探究、合作、实践活动；这些解决策略除了涉及到本课程的内容外，还涵盖了哪些学科的内容，需要运用哪类学科的相关知识点和研究方法；学生用什么样的方式来呈现、展示出学习成果；根据学生的学习成果的呈现，教师该怎么样帮助学生进行调整和优化，帮助学生将学科知识点内化。基于STEM教育理念的课堂活动改造，以学生为主体地位的课堂形式更加突出，多种学科知识可以在单个学科教育中融合，为课堂教学效果提供保障。在高校课堂教学的流程中，可以遵循丹尼尔斯和海德等人提出的STEM课程教学策略，即教师适当借助教具来激发学生的动手学习意识，学生通过小组合作的方式来实现合作学习，讨论和探究相关问题。教师通过提问来推测学生的掌握程度，借助思维模式修正学生的学习成果，形成学习反馈。按照以上教学策略，不仅可以优化教师在教学模式上的方式，提升教学效果，还可以帮助学生基于STEM教育理念创造出更多的学术成果，因此，高校教职人员要强化基于STEM教育理念的课堂结构改革，为学生自主学习提供更多的机会。

3.强调STEM教育的本土化转化

基于我国的教育发展现状，STEM教育理念的运用不能太过于追求速度，要脚踏实地、逐步落实。首先，不能过于强调边界，因为现阶段比较流行的STEM教育、主题课程、创客教育、综合实践活动课程、项目学习、统整课程等多元化的综合性人才培养理念，相互之间是具有联系性的，课程教学的方式在一定程度上具有相似性，所以高校教学应该模糊不同教育理念之间的边界，减轻高校教职人员对于新型教育理念的压力和畏惧感。其次，不能过于强调科技，虽然STEM教育理念中重点强调的一个部分是科技，但是不能一味地追求科技而丧失该理念本身的综合性，对于中国的高校学生来说，在基础教育阶段接触到的科学知识方面的比例是比较大的，花费的时间相对来说也较多，但是每个人学习科技的方式存在一定的差异，所以在STEM教育理念融入我国高校教育的过程中，要更加注意教师在课程教育中的主体地位，保证教师的课程引导是基于学科本身的，鼓励教师以主学科为教学重点，思考其他知识和技能如何融入教学中解决问题，带领学生更加系统地认识学科的延展性并灵活应用。最后，不能过分强调多学科，当在思考一个活动案例是不是一个典型的STEM活动时，人们都喜欢一一对应特征，即科学、技术、工程、数学，就好像是缺少其中一个学科就满足不了STEM教育理念，这种认知方式是完全不妥的，有的高校教职人员为了开展STEM教育，人为地将多个学科拼凑、交织在一起，却没有真正实现多学科在学生学习理念中的内化，所以STEM教育活动的开展要灵活多变，根据实际情况做出应有的调整。综上，STEM教育理念在我国高校教育中的应用要基于我国高校的基本教学现状展开，要符合中国学生的特点、中国教育体系的需要。

4.充分调动STEM教育的实践性和回归性

在高校综合性的人才培养体系的影响下，STEM教育理念的中国化必须要强调实践性和回归性。首先，STEM教育理念的实践性强调培养学生解决问题的能力和创新思维的能力，以高校课程活动为基础，获得课堂实践活动体验，才是STEM教育理念的核心。借助精良的教学硬件、软件设施来设计出与高校学科有关联的课程，促成实践活动形成并产生一定的知识体验。相应地，高校教职人员也要根据学科对应的内容来设计相应的课程活动，保证学生可以在动手实践的过程中验证学习到的理论知识，提升学生思考和创新的能力。同时，通过实践性的课程活动，拓宽高校学生和教师交流的平台，使得学生在沟通的过程中就可以自由获取知识，迸发更多的灵感。其次，STEM教育理念的回归性强调学生学习的兴趣是STEM教育理念的决定性要素，所以要综合培养学生对于STEM教学的兴趣。学生兴趣的培养必须强调教学活动的内容多样化和学生的课堂主体地位，在STEM教育理念下的高校课堂更要明确学生的课堂主体地位，让学生成为教学活动的主人，教师在备课时要注意课程内容与学生兴趣点的契合程度，在高校教学的过程中强调学生探究性的学习过程。通过STEM教育理念中实践性和回归性的把握来强化高校课堂教学的有效性，真正实现STEM教育理念的中国化发展。

综上，STEM教育是一种先进的、适合社会发展的教育理念，在学生掌握理论知识和实践技能方面有双重的效果。因此，高校在教学的过程中要充分理解STEM教育理念的内涵，挖掘新的教学方法，优化课堂教学的内容，对当前的教学模式和教学理念进行创新和改革，进而满足社会对高等教育人才的个性化需求。