STEAM教育理念在创新人才培养中的应用

张翼飞　于崧　苗兴芬　郑雯　蒋雨洲

[摘 要] 培养创新人才是当今高等学校教育价值追求，因此，应当引入STEAM这一教育理念。STEAM教育理念在国外的重要性是与我国提倡的素质教育的重要性不谋而合，分析STEAM教育的内涵，应用于高校大学生创新能力培养的实践教学活动的过程中，进一步丰富创新人才培养领域的教育理论，为提升大学生创新能力培养提供理论参考和教学实践的借鉴;为国家未来培养具有多方面能力的综合人才;探索研究STEAM教育理念及应用实践。

[关键词] STEAM教育;创新人才;人才培养

[中图分类号] G640 [文献标识码] A[文章编号] 1674-9324（2022）13-0161-04

一、STEAM教育理念内涵概述

STEAM是一种国外引进的教育理念，区别于传统重视单学科、重视书本知识的教育理念，是重视实践的超学科教育模式，是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts），以及数学（Mathematics）多学科之间有机融合的综合性教育[1]。当前任何一种技术能力都不能让事情变得圆满成功，而要借助于多项能力。如一高科技产品制作，既离不开一定的科学技术，实现产品的功能，同时还需要精美的外观，还需要专业艺术的能力进行外观设计，只运用单一技能，无法为未来提供需要具备综合能力的人才。STEAM教育理念打破各学科常规的界限，对有关学科进行必要融合，展开相关教学活动，培养学生的综合能力，提升人才的竞争力，强化适应社会的能力，在此基础上提升高校工作者教育创新能力和现代化教育理念的先进性[2]。

（一）STEAM教育理念是一种面向问题跨学科的知识融合

STEAM教育理念最先是由美国政府提出的，其重要性是与我国提倡的素质教育的重要性不谋而合。在美国，STEAM教育理念是常被广大师生和教育家挂在嘴边的教育理念，其核心内涵体现在持续输出两类人才，一类是创新型人才，另一类是综合型人才。在STEAM教育理念下，五个学科相结合发明的科技产品层出不穷。在五学科融合教育的情况下，学生的动手能力、学习的兴趣明顯提高，结合学校设计的相关项目，学到各单科的知识及跨学科的知识。STEAM教育理念是一种现代教育哲学，是从社会需求出发，更加注重人才的培养的过程。本质上说，让学生在学习过程中尝试不同想法，敢于让学生犯错，让学生把学到的知识用于生活实践中，让学生在实践中得到想要的答案，启迪学生的智慧，激发学生的潜能，达到学校培育人才的目的。

不同学科之间有着一定的逻辑关系，可基于工程、艺术的视角对科学与技术加以解释，而这些是以数学知识为基础的。形成一种具有多元融合特点的教育生态，科学的实质是将客观规律转化成相应实物的系统化设计流程，技术指的是在科学探究等活动中引入和运用的一系列方法，数学是助力人们深层次认知、把握上述二者内在原理的思维方法及探究工具，艺术能够为其他四类课程提供有益补充，即可实现对最终成果的进一步升华[3]。

（二）STEAM教育理念是学校规划和推出的体验式学习课程

在学校课程层面上，有学者将STEAM教育视作学校规划和推出的一系列课程。在STEAM教育发展初期，能够对学校当下开设的那些课程进行有机整合。引入STEAM知识，目的是提高受教育者的协作能力，培养他们的创新意识，使其可以基于统一的视角去看待和运用不同学科的知识[4]。有些国家十分看重STEAM教育，甚至设置了一定数量的STEAM学校，以满足国人精英式教育的需求[5]，在此基础上展开日常教学工作。在关注教师STEAM素养的同时，还强调校内外之间的连接，深化师生间的交流和互动，且于此类操作中对研究方案加以动态的补充和完善。纵观国内的STEAM教育可知，其以两类教学实践为主，一个是信息技术课（编程），另一类是科学探究课，即主要引入和推动的是第一类STEAM课程[6]。

（三）STEAM教育是一种与时俱进的教学策略

朱迪思·拉莫雷指出，STEAM教育可被看成一种探究活动，把受教育者置于特定的问题情境内，引导他们尝试解决一些实际问题，在认识世界的过程中获取一定的创新机会[7]。萨姆森·纳什认为，该种教育引入和运用了项目式学习策略，而设计则是此种策略的一个主要特征[8]。孙江山等指出，问题式学习很重要，理应成为该种教育模式下的一种学习方式[9]。余胜泉等指出，STEAM教育关注学习过程及其具体运用，同时还关注学习情境、现实生活之间的内在关联，要求学生于实际操作中掌握有关知识和技能，能够基于综合视角去运用不同学科的知识，让个人的创新能力得到不断强化[10]。

二、运用STEAM教育理念培养创新人才的目标要求

创新的表现可以概括为“人无我有”“人有我优”“人优我新”“人新我变”，创新实践能力是当代大学生应具备的核心能力[11]。创新的重要性不言而喻，无论是在促进个人成长方面还是在推动企业发展方面，抑或是在保障国家繁荣方面均发挥着尤为关键的作用[12]。敢于直面挑战，拥有优秀前瞻思维的、综合型、高水平农业领域创新人才势必会大放异彩，为我国现代化发展增砖添瓦。高等学校作为社会培育和输出人才的基地，更应与时俱进，与时偕行，围绕学生的创新能力进行重点培养。

以学生为中心的、颇具可行性的STEAM教育理念引入高校教育系统，这种摒弃死读书、读死书的教育理念得到广大师生的充分肯定。它强调教师的引导作用，引导学生学会思考，做到理论联系实际，还要在思维上寻求创新。STEAM围绕学习过程层层展开，共由四部分组成：（1）准备阶段，学生需要做好的是立足于既有经验明确主题、厘清成功标准、确定后续学习所需的一系列资源。（2）实施阶段，要求学生对有关知识、工具、资料等加以综合运用，展开具有持续性特点的探究，让目标问题得以妥善解决。（3）改进阶段，学生对形成的学习制品进行反复思考，提出针对性建议，加以优化，形成最终结论。（4）反思阶段，学生应认真总结。如个人从中学习到了哪些知识，对于知识有没有新的发现，以及存在哪些有趣的点等。但就现状而言，创新教育理论体系无论是在自身建设上还是一线实践中均存在一定的不足。如对创新教育缺乏正确认知，将之划归到了精英教育范畴，或是过度强调学生个人的自行摸索，或只是为导师指派一些机械式的课题任务，未能让学生深度参与到此类活动中，导致其无法在实践中鼓起创新的勇气。0880D64A-C198-45C2-8E33-7F10A71B8D9C

三、STEAM教育理念下创新能力培养的具体策略

（一）确立创新为导向的学习目标

在引领学生确定学习目标之前，教师首先要对学生个人情况和学习的内容进行分析研究，进而确定创新能力培养的学习目标。对学生个人情况分析，了解学生的学习特点、个性特点、学习能力，以及相应的知识储备等情况。现在的大学生普遍在20岁左右，心智水平和认知能力都相对成熟，他们都喜欢标新立异，独辟蹊径，以独特视角进行别开生面的创意，讨厌人云亦云、照本宣科复述性质的学习，大学生大多是经过9年义务教育后，加上高中三年的学习，有了一定的基础知识，在创新领域具有较大的可塑性，也是培养学生创新思维和提高学生创新能力的黄金时期。对大学生即将开始的学习内容进行分析，是否有利于培养学生动手实践能力的学习内容，学生学习起来是否得心应手，能否学以致用。如果是，如何设计教学计划？如果不是，又该如何去弥补其中的不足？经过上述分析后，确定培养创新能力的教学计划，主要从创新基础知识、创新思维和创新动手能力三方面入手，表明学生在学习期间应达到的知识水平，动手能力的层次，围绕达到的目标学习跨学科的知识、技能和方法，运用发散思维、逻辑思维和等效转换思维来综合设计[12]，围绕产品功能要求来设计，在产品功能上展示学生的创新思维及所利用的理论知识。

（二）设计学习主题，激发创新思维

根据STEAM教育理念的内涵设计学习的主题，而具体体现STEAM教育理念是关键，教师基于STEAM教育理念设计的学习主题最好来源于现实学生生活的需要，解决学生生活的烦恼或针对学生遇到的问题。有的学生爱吃包子，设计一台自动做包子的机器，或者设计一台机器，把家中的土豆按重量的大小巧妙分类，这样的教学设计既可以解决学生的实际问题，学生学习起来又有明确的目标，学生以自己的学习目标为中心和纽带学习其他的学科知识，学生不断学习的过程就是各类学科不断融合的过程，学生实践的过程就是不断检验设计理念的过程，是不断发现问题、解决问题螺旋式上升的过程，就是将理论模型演变成作品的形式，产品包含着学生的设计意图、设计思路及产品的评价。高校这种知行合一创新教育，倡导理论与实践相结合，是激发学生创新思维、培养学生创新思维的保证。

（三）构建跨学科融合的优质资源平台，夯实培养创新人才的基础

为了培养创新人才，高校要首先构建一套跨学科融合的优质资源平台，里面收集跨学科成功和失败案例，可以是本校的资源，也可以是社会或兄弟学校的案例来供学生参考。学生可以通过该平台学习或请教由跨学科知识带来的疑惑，也可以通过该平台的案例进行自主探究和思考，进行跨界学习，遇到问题可以通过平台进行请教，高校教师在幕后为学生提供适当学习资源，既可以减少学生查找资料的烦恼，又可以为学生节省大量时间，学习利用相应的学习资源，在确定学习主题的基础上形成创新基础，避免学生毫无根据、不切实际的创新，或者仅仅是为创新而进行的创新，那种没有实际意义的创新。

（四）提供充足的空间，支持学生创新实践

在提倡素质教育的今天，能否提供充足的时间和空间让学生去构建自己的知识体系，已为高校素质教育的关鍵。这就需要高校或教师注重学习实践环境、人文环境和信息技术环境的营造。对学习实践环境，高校或高校教师应该为学生的实践活动提供适合的场地或环境，如为学生提供实践基地或联系社会企业为学生提供实践场地。对于信息技术环境，教师可以通过微信群、QQ群等即时社交软件为学生提供实践创新最新的信息和技术支持，随时让学生之间进行相互沟通交流，教师进行必要的答疑解惑，对学生的学习和创新活动进行一定的指导。也可利用MOOC、SPOC平台让学生进行网络学习，提升学生学习与沟通的效率，也为教师引导学生的创新学习与实践提供有利的条件。在人文环境方面，构建轻松愉悦的学习气氛，要求学生达到自己学习目标与要求，鼓励学生相信自己成为某一行业的翘楚，让学生在自己的项目创作中处于领导地位，给学生提供自由、包容的创新环境，为学生创新精神的培育提供自由度和便利性，在这样环境中，便于学生进行跨界合作，方便不同学科的学生进行有效的交流与沟通。

（五）引领学生参与项目，增强创新体验

引领学生参与项目，亲身体验创新实践的过程，主要流程或步骤包括确定学习主题、设计项目方案、实施项目方案、展示交流评价、反思与完善等五个环节。学生首先选取自己感兴趣或擅长的问题进行调研，确定自己要解决的问题。然后在教师的指导下设计项目方案，储备解决问题所需的知识和必要的工具。涉及哪些学科，学习相关的概念和知识点，建构自己的创新知识基础，将学到的多种学科内容进行有机融合。提出多种解决方案，通过小组内部讨论分析后，上报给教师寻求帮助，进而选出最优方案。在教师的指导下，以协作小组的形式进行具体实践，经过实践—学习—再实践—再学习的过程，运用所学跨界知识形成小组产品。

通过完成相关项目，学生的思维得到空前的锻炼，让理论与实践进行一次完美的结合，这种基于跨学科的学习为学生储备了必需的知识。最后经过个人或小组的反思，进一步完善二代产品，学生对过去的学习做一次总结，而后开始新一轮的学习。

综上所述，基于STEAM教育理念下设计的教学流程的模型，充分尊重学生的主体地位，在一定程度上提高了学生的创新能力。进一步拓展该种模式在创新人才培养领域的实际应用范围，为更有效地落实和大学生创新能力培养有关的一类教育教学工作提供有益参考。

参考文献

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The Application of STEAM Education in the Cultivation of Innovative Talents

ZHANG Yi-fei， YU Song， MIAO Xing-fen， ZHENG Wen， JIANG Yu-zhou

（Agronomy College， Heilongjiang Bayi Agricultural University， Daqing， Heilongjiang 163319， China）

Abstract： Cultivating innovative talents is the pursuit of educational value in colleges and universities. Therefore， the educational concept of STEAM should be introduced. The importance of STEAM abroad coincides with the importance of quality education advocated in China. This paper analyzes the connotation of STEAM， further enriches the educational theory in the field of innovative talent training， provides theoretical reference and teaching practice reference for improving the cultivation of college students innovative ability， trains comprehensive talents with various abilities for the country in the future， and explores and studies the concept and application practice of STEAM.

Key words： STEAM Education; innovative talent; talent training

[收稿日期] 2022-01-26

[基金項目] 2020年度黑龙江省高等教育教学改革项目“面向北大荒‘三大一航母创新人才培育的农学专业STEAM实践教学活动设计研究”（SJGY20200513）;2020年度黑龙江省高等教育教学改革项目“‘双一流建设背景下‘杂粮生产与加工特色学科硕士研究生科研体验调查研究”（SJGY20200488）;2020年度黑龙江省教育科学规划重点课题“核心素养视域下大学生农业科学素养培育研究”（GJB1320246）

[作者简介] 张翼飞（1985—），男，黑龙江大庆人，博士，黑龙江八一农垦大学农学院副教授，主要从事作物栽培学课程教学研究。0880D64A-C198-45C2-8E33-7F10A71B8D9C