STEM理念下高等教育应用型课程建设研究

褚钰萌，邓洋，叶爱山

（1.南通理工学院 商学院，江苏 南通 226002；2.澳门科技大学 可持续发展研究所，澳门 氹仔 999078）

应用型高等院校自转型以来致力于培养高素质应用型人才，而课程高质量建设是人才培养的重要保障。应用型课程建设与经济社会发展需求相适应，将学术成果转化为社会生产实践，成为中国社会主义现代化建设的持续动力。随着智能时代的发展，万物互联理念渗入社会生产方方面面，这就要求教育改革将重心从仅仅关注特定学科或过于关注学科界限转向跨学科的知识综合应用。目前大多数高等院校在应用型课程建设方面比较单一，而且理论和实践课程发展不均衡，学生创新意识不强，学情评价注重成绩的现象一直没有得到改善。STEM 理念倡导学习过程中的跨学科整合、任务驱动和真实情境的实践学习，有利于培养学生在现实生活中整合专业知识技能解决问题的能力以及运用创新思维对某种事物进行改造输出的综合实践能力①。将STEM1STEM 是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)四门学科英文首字母的缩写。理念融入应用型课程建设可以突破学科壁垒，让理论与实践课程更好地结合。因此应用型课程与STEM 理念之间存在紧密联系，二者相互协调统整。

一、国内外研究现状综述

（一）国外研究现状分析

德国制造业竞争力位列世界前列受益于政府对应用科学大学的重视，应用科学大学数量规模约占德国高校59%②。德国已经形成一套完整的应用型高等院校教育体系，对于其他国家建设发展应用型课程建设具有极高的参考价值。有学者认为，应用型科学大学专业课程应多与劳动力市场紧密联系，应用学科建设应重视提高学生的实践能力。这能在一定程度上改善教学质量，但此类课程设置的弊端会带来综合素质发展的失衡③。随着国际局势变化，高新技术人才和复合型人才成为国家发展的主要核心竞争力，因此应用型大学在课程设置中以不同方式融入STEM 跨学科理念④。例如在专业课程中不仅增加通识课程模块、 结构以及组织形式，更要加强专业知识拓展、延伸和不同学科之间的联系。通识课程与专业课程的高度融合，可以有效防止专业细分而忽视综合素质培养，同时也降低了学生跨专业领域学习的门槛⑤。此外，科隆应用技术大学电子工程学院采用STEM 理念中的项目式教学让学生在学习中将未来职业行动情景化、 场景化，并对不同类型学生进行学情跟踪评估。试验证明，STEM 理念的融入，在很大程度上提高了学生的职业兴趣，降低未来的择业风险⑥。因此，应用型课程的合理构建有助于打造更均衡的人才培养体系。

（二）国内研究现状分析

高等教育应用型课程建设是国民教育体系和人力资源开发的重要组成部分。应用型课程体系建设应结合社会生产实际，选择足够多的样本，根据对应的职业技术岗位群去研发课程任务，根据职场结构、职业成长规律等方面考虑课程设计和教学实施⑦。将学术、技术、职业连成一体，从全局观考虑专业、行业和岗位要求，在培养过程中注重综合性、社会性和实用性的知识体系建构⑧。因此，国内高等教育应用型课程建设需要在某一专业领域建立课程之间的关联性，这与STEM 跨学科创新实践理念类似，可见STEM 教育与应用型课程都属于综合实践教育⑨。另有学者认为这种关联性是由一些相互联系、相互制约的若干组成部分结合而成，是包含基础设施、师资队伍、课程资源、教学方法等要素组成的一个有机整体⑩。目前，中国应用型课程主要是完成专业学科计划内的内容，课程资源较为单一，专业学科相关的延伸与拓展有待完善⑪。STEM 理念在一些国家高校作为培养创新科技人才的有效手段，中国目前也在试图引进STEM 促进高等教育阶段应用型课程建设，但课程建设方面如何融入STEM还需要进一步明确规范。

二、核心概念及理论基础

（一）STEM 理论内涵

STEM 是基于真实情境及跨学科整合途径实现学生STEM 素养提升的一种教育思维模式，可概括为六大核心理念：跨学科整合、任务驱动、真实情境、实践体验、团队合作、创新思维（图1）⑫。首先，跨学科整合是STEM 教育的主要特征，教师引导学生从整体出发，对现实世界进行设问和探究，提供更具关联性、具体性、真实性和多元性的思考⑬。其次，STEM教育是结合生产实际的任务驱动为导向，将学生置于真实情境中，以个体或小组合作的形式解决实际问题，在协同探究过程中构建新的认知框架⑭。因此，STEM 是培养学生必备技能的教育，学生在加工提取跨学科知识的基础上配合相应技能解决现实问题，在团队合作中汲取创新思维共同探讨、创造。

图1 STEM 核心理念

（二）STEM 与应用型课程之间的联系

STEM 起初是以科学、 技术、 工程和数学为核心，旨在打破学科边界，培养学生的科学、技术、工程和数学等各学科综合素养。应用型课程是具备理论实践相结合，强调和突出实践性、实用性的一门综合性课程。学习阶段通常会设置产教融合、校企合作内容，让学生体验从专业到职业，模拟情境到真实情境的教学场景，切实帮助学生综合应用各类知识解决生产、生活和学习情境中各种问题。STEM与应用型课程的核心要点相符，都是以培养学习者综合实践能力与问题解决能力为目标的学习方式，具备协调统整的基础⑮。但要注意的是STEM 与应用型课程的融合并不是学科间的简单叠加，而是要厘清应用型课程与STEM 之间的关联与逻辑。

三、STEM 理念与应用型课程相融基点

（一）培养目标的互通性

高等教育应用型课程人才培养定位于社会服务，以结合生产实际为学科理论基础，在实施中以培养高素质应用型人才为目标。学生完成学业的前提是需具备完整的知识体系和扎实的理论知识，成熟的技能经验和创新实践能力，较强的行业指向性和社会适应能力。而STEM 是为新时代培养更多从事设计、生产、管理、决策的复合型人才。STEM 和应用型课程的培养目标均注重人才的综合实践能力和综合素养。此外，STEM 培养目标中还强调以兴趣为动力来源，以创造力来提升自我效能感，这与应用型课程因材施教的人才培养目标是一致的。

（二）课程内容的相似性

目前应用型课程主要涉及职业相关内容，侧重指向应用型技能。比如工科或工程类专业，如通信、电子、计算机、软件、网络工程等，强调充分发挥学生认知能动性。而STEM 课程内容主要以数学科学技术工程等为核心课程，偏向于解决实际问题的技能。两者课程内容具有相同之处，均是侧重于理工科知识的运用。在内容设置上注重专业知识体系的搭建和相关专业的延伸。

（三）教学方法的同源性

STEM 和应用型课程教学有很多共通点，基本是以某个任务为主线、教师为引导、学生为主体来开展教学，以培养学生的自主学习、沟通协作等能力为目标。例如项目式教学法、 情境式教学法是STEM 最常见的教学手段。而应用型课程教学方法除讲授法和演示示范以外，还包括单元式导学、探究式教学等。其中，单元式导学与项目式教学方法有类似之处，即将知识点分成模块进行教学，这有利于学生分阶段学习知识，理解知识。两者在教学方法上的同源性，为在应用型课程教学中融入STEM 理念提供了保障。

（四）课程评价的一致性

STEM 重视评价体系的主观性、 动机性和真实性，将过程性评价与总结性评价相结合。评价方式也相应地更加多样化，常结合学生自评、群际互评和教师评价。而应用型课程评价同样具有很强的实用性、综合性和应用性，相应的评价方式也多种多样，如过程评价和总结评价。因此STEM 和应用型课程在课程评价的角度和方法上是一致的，而客观、全面的教学评价有利于应用型课程更好地推进。

四、基于STEM 理念下高等教育应用型课程设计原则

（一）“整合”原则

STEM 旨在将学科内容从细分转向整合，锻炼学生从整体思考问题的习惯。长期以来的高校学科细分让学生掌握单一知识技能已经无法适应现代社会对人才的需求，融入STEM 中的跨学科整合理念有助于用整体的思维方式去形成全面的认知和解决实际问题的能力。应用型课程是工作过程系统化的知识体系，会涉及诸多学科的交叉应用。因此，需要分析各个学科最基本的知识结构，找到不同学科的联系点和整合点，按照跨学科问题的逻辑构建独立的课程知识。将不同学科的知识点转化为以问题为中心的课程组织，通过系列化问题将课程要素串联起来。

（二）“项目”原则

STEM 以项目为学习活动载体，项目设计的成功关键在两个方面。首先，良好的项目设计会将真实生活面临的问题融入模拟情景教学中，将情境教学和项目式教学融入应用型课程有利于调动学生利用各学科知识设计解决方案的积极性，提高跨学科知识解决实际问题的能力。其次，各类项目通常会划分为若干模块，类似于将应用型课程设置成若干单元。学生在保障课程之间知识体系的连贯性基础上自由选择课程模块，有助于学生在某一细节领域系统地掌握相关知识。将模块化教学融入课程中可以为学情不同的学生提供不同的学习方案，学生也可以根据自己兴趣选择适合的模块组合，达到因材施教的目的。

（三）“实践”原则

实践体验属于STEM 课程设置的关键环节，是主张通过动手实践而后将抽象知识与实际生活连接的学习过程。应用型课程建设同样需要理论和实践的双翼支撑，二者缺一不可。将实践体验理念融入课程中，学生不仅获得了最终结果，而且在解决问题的过程中收获解决问题的思路和无数次试错中的经验总结。在这种参与和体验中获得的知识和技能，将对学生未来的工作生活产生深远的影响。此外，教师作为学生实践的引导者，应及时将学科研究的新进展、实践发展的新经验、社会需求的新变化等更新到项目教学中，保障应用型课程在实践环节与时代接轨。学生作为实践经验的主体，也必须不断地提高实践能力和创新能力。

五、基于STEM 教育下应用型课程构建路径

（一）设置基于STEM 的课程设计

目标设立。目标设立的前提是要兼顾通才培养，因此，在设立具体内容时一方面应当注意要以问题或项目为中心；另一方面要挖掘有利于激发学生创新思考的半开放式学习主题。以项目式学习的目标设立是体现STEM 理念的关键之处，开展以项目为中心的应用型课程有利于学生结合生产实际，整合跨学科知识和探索专业以外的知识技能。

合作方案设计。在分组时提高组内学生的异质性，注意防止以成绩分组而导致的不公平现象。分组成功后，为学生提供多角度思考和交流的集体软环境。项目完成后，鼓励学生对成果的设计理念、理论基础、研发过程、遇到困难以及解决方案等进行分享和交流。而学生从多个角度讨论原理和现象后，再次修改生产方案，完善项目。通过持续改进，学生可以逐渐灵活应用学科知识，深化设计思维和理论应用的综合素养，在自我评价和他人评价中获得成功经验。

课程内容设置。发展跨学科条件下的应用型课程在内容设置上，首先应做到基础广泛，内容丰富，使学生在校企合作项目中能够积极应对连续的、离散的、复杂的事件，高效地合作处理复杂的技术任务。其次，设置以研究导向的、问题为基础的项目式学习内容，鼓励学生在实践项目中获得更好的经验和价值。此外，应用型课程应遵循当下社会需求和职业要求，及时关注最新政策。

教学方式改进。早期照本宣科的教学方式不利于学生主动思考，学生兴趣也很难被激发，而STEM中的项目式教学主要是模拟生活情境围绕实际问题展开的，在很大程度上需要学生自主探究或小组合作探讨方案，激发他们持续学习的动力。而应用型课程利用项目式教学可以让学生在学习过程中将未来的职业情景化、场景化，创设真实性职业指向性的教学情境，从而激发学生的学习兴趣和社会责任感。学生可以通过项目学习初步习得组织管理办法，获得跨专业组织能力。

（二）优化基于STEM 理念的课程评价体系

基于STEM 理念的课程评价体系大致分为评价指标、评价方式、评价主体以及结论四个方面（图2），具体需遵循多元化、过程性、规范性三个要素。

图2 应用型课程评价体系构建

多元化。科学、全面的课程评价需要多元化的评价主体支撑。教师是把握课程实施的质量和高效的主体，在课程评价中处于重要地位。应用型人才培养是为社会服务，培养应用型人才的目标与方式依社会对人才的实际需求程度为准。因此，社会第三方评价使课程评价更加全面，在课程建设中也是举足轻重的角色，要针对学科的差异性选择适合的评价模式。

过程性。学情评估中结果评价通常占主要比重而过程评价往往被忽略。在课程实施过程中，学生的学习结果固然重要，但在课程进行过程中对学生进行即时评价是一种有效反馈，有利于学习项目的推进和课堂师生互动。及时性评价是将过程评价和结果评价很好地结合起来，具备动态性和实时性。

规范性。在国外已经拥有比较完善的STEM 评价指标体系，由Cuzey 等专家在2016 年开发的STEM 课程整合评估工具（简称STEM-ICA）为评价一门课程的课程背景、教学策略、学情评估等特性提供了重要参考⑯。应用型课程评价体系同样需要规范性的评价指标体系，而各级指标的设定需要围绕国家和地方的政策性文件、 应用型专业要求和课程建设特色展开。目前构建适合中国应用型课程评价指标体系还需要经过各方长期的实践检验，通过搜集大量数据才能得出科学、合理的课程评价指标。

应用型课程在高校转型过程中肩负着培养创新实践型人才以及复合型人才的使命，课程建设必须为实现这类人才培养目标服务。在应用型课程建设中应注重培养目标、方案设计、教学方法、课程内容以及评价体系的构建。STEM 理念融入应用型课程对高校转型是非常有意义的参考，既能提高应用型课程建设质量又可以拓宽高等教育改革思路，但是目前STEM 在中国的发展时间较短，在应用型课程改革实践中还需要多磨合多改进，希望今后能在应用型课程领域看到更多的有关实证性研究。