基于STEM 理论的大学生创新实践能力影响因素研究

于金龙 韩业亮

大连外国语大学，辽宁 大连 116044

随着高等教育改革的逐步深化，高校创新实践教育已进入新的发展阶段，大学生创新实践能力培养成为高等教育的重要目标［1］。大学生创新实践能力是指大学生运用所学知识和技能，在实践过程中提出新的见解和解决方案并付诸实施，创新性解决实际问题的能力，是改变客观现实情况的创造性能力。当前，高校实践教学受到传统教育模式影响，存在师资队伍高学历、高知识却缺少实践经验，学生习惯于被动接受式学习，主动学习积极性不高等问题，制约了大学生创新实践能力的培养［2］。因此，有效识别大学生创新实践能力影响因素，完善大学生创新实践能力培养体系具有重要意义。本文基于STEM 理论，从理论学习、科研训练、技术培训、工程实践、数学教育五方面，探讨大学生创新能力影响因素，为我国高校大学生创新实践能力培养提供有益支持。

一、研究设计

STEM 教育是由美国发起并倡导在全球兴盛的一项教育改革运动。STEM 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。简而言之，STEM 教育倡导将多学科的知识融合，倡导以批判性创新思维的培养为导向的一种教育模式。教育实践表明，STEM 教育有助于培养学生的科学探究能力和创新意识等社会必备的技能和创新能力，对学生创新实践能力的培养具有重要作用［3］。

科学注重知识应用，要求大学生掌握专业知识并能进行科学探究；技术强调方法革新，要求大学生掌握解决问题的技术工具和方法；工程注重实践应用，要求大学生将科学知识和技术方法有效应用于实践活动；数学强调逻辑思维，要求大学生掌握数学知识、具有数学分析的能力，并将其应用在科学、技术和工程之中。因此，基于STEM理论视角，大学生创新实践能力培养需要从理论学习、科研训练、技术培训、工程实践、数学教育五方面展开。

（一）科学特征分析

1．理论学习。理论知识是指大学生通过课堂教学或课外自学获得的系统的、有普遍意义的知识，一般包括基础性知识和专业知识。理论知识的学习让学生更好地认识世界，理解世界，从而进行深入思考，激发创新思维。理论知识是学生进行创新实践活动的基础。因此，理论知识掌握越深厚，越系统，大学生的创新实践能力会越强。由此，提出假设：H1：理论学习正向影响大学生创新实践能力。

2．科研训练。科研训练是指大学生接受的系统的、规划的科研指导和实践。科研训练有助于大学生形成科研能力和创新思维的培养。科研训练质量越高，大学生知识与技能的应用能力越强，大学生创新实践能力越强。因此，提出假设：H2：科研训练正向影响创新实践能力。

（二）技术特征分析

知识产权组织把世界上所有能带来经济效益的科学知识都定义为技术。技术解决的是知识的实现问题，将科学研究所发现或传统经验所证明的规律转化为各种生产工艺、作业方法、设备装置等。技术培训是指大学生通过各种学习方式能正确适当地选择和使用各种工具、设备、技术产品等解决实际问题。技术培训有助于大学生形成较强的动手能力，从而更容易应用技术进行工程实践，提升创新实践能力。因此，提出假设：H3：技术培训正向影响大学生创新实践能力。

（三）工程特征分析

工程是科学与技术的集成与实施，因此科学与技术对现实世界的作用和影响，就必须通过具体的工程来实现，离开了工程设计和建造，科学与技术的作用就只能是潜在的和抽象的。大学阶段的工程实践主要指大学生通过多样化实践方式（实习、毕业设计、项目、竞赛等），能应用科学原理、技术方法和数学方法解决实际问题的能力。工程实践是将科学、技术、数学等多学科融合的纽带，对提升学生创新实践能力具有直接促进作用。因此，提出假设：H4：工程实践正向影响大学生创新实践能力。

（四）数学特征分析

数学是人类文明的重要学科，社会各个学科发展需要应用数学知识。数学对于培养大学生思维能力和创造能力有着极大的作用。大学数学教育潜移默化式的思维训练，有助于提升学生数据计算和数据分析的灵敏度，增强学生处理现实问题的创新思维和发散思维，促进了学生创新实践能力的提升。因此，提出假设：H5：数学教育正向影响大学生创新实践能力。

二、大学生创新实践能力影响因素分析

本文研究数据来自于2021 年11 月19 日至2022 年2 月23 日对东北地区本科生进行的抽样调查。调查问卷采用问卷星系统进行制作，并通过微信方式在线进行调查。共发放问卷317 份，其中有效问卷300 份，问卷有效率为94．6%。本文设计变量理论知识、科研训练、技术培训、工程实践、数学教育和创新实践能力的测度项，形成包含了28 个测度项的量表，并通过了信度和效度检验。

（一）回归分析

采用回归分析法检验各因素对创新实践能力的影响，结果如表1 所示。理论模型中大部分的假设在P 值<0．001 水平下都得到了很好的数据支持。理论知识作为大学生创新实践能力的基础性因素，重要组成部分，显著影响创新实践能力，回归系数为0．266（t=5．983）。工程实践作为大学生创新实践能力主要锻炼途径，受到大学生欢迎，其显著影响创新实践能力，回归系数为0．224（t=5．750）。技术培训和数学教育也对创新实践能力产生显著影响。回归系数分别为0．200（t=5．374）和0．166（t=4．558）。科研训练正向影响创新实践能力的假设在P 值<0．01 水平得到支持。

表1 基于回归分析的假设检验

（二）结构方程模型分析

结构方程模型路径系数如图1 所示。其中，理论知识、科研训练、技术培训、工程实践和数学教育，对大学生创新实践能力有着不同程度的正向显著影响。

图1 结构方程模型路径系数

理论知识对大学生创新实践能力的影响最为显著，路径系数为0．53。这表明基础性知识和专业性知识的积累对大学生进行创新实践活动，提升创新实践能力有显著影响。大学生通过大学课程体系，基础课、专业课和选修课的学习，掌握专业学科知识和相关学科知识，通过自学，主动掌握感兴趣的领域知识，形成系统的知识体系，便于其正确地认识世界、理解世界，发现实践中的问题，并主动思考解决方案，锻炼创新思维，进而提升创新实践能力。如果没有完备系统的知识储备，不能发现问题和分析问题，是无法应用于实践，在实践中培养创新实践能力。

科研训练对大学生创新实践能力影响较弱，路径系统为0．12，这与预想一致，表明大学生在大学阶段并没有接受系统的科研训练，他们对科学研究工作并不了解，或者了解不多，不能真正认识科研训练的重要性，只有一少部分优秀学生能参与到教师的科研团队，进行科研训练，因此科研训练这一影响因素通过调查数据反映出的影响力较弱。而科研训练实质上是非常好地锻炼学生综合运用所学知识和技能培养创新实践能力的方式。

技术培训对大学生创新实践能力有较为显著的影响，路径系数为0．26。研究样本显示，大学生普遍认识到技术培训对个人创新实践能力提升的意义，但对于技术培训对创新实践能力的影响力普遍认为没有工程实践重要。大学阶段的技术教育体系较为复杂，包含通用技术和专业技术的培训，而技术能力的形成和发展通过知识、技能和态度三个方面的融合和迁移，因此通过技术培训提升技术能力的效果是潜移默化而不是立竿见影，与丰富多彩的工程实践活动相比，大学生对技术培训效果的直观感受不够明显。

工程实践对大学生创新实践能力有显著影响，路径系数为0．38。这表明工程实践是提高大学生创新实践能力的重要方式。随着对高等教育发展规律和实质的认识，在教育主管部门的引导下，越来越多的高校开始重视实践教学，加大实践教学比重，各类工程实践活动充实到大学生的课堂、课外学习和生活中，大学生参与工程实践活动的积极性越来越高，有效激发学生的创新兴趣，并通过工程实践活动将科学知识、专业技术和数学思维有机结合，锻炼了学生的创新实践能力。

数学教育对大学生创新实践能力也有一定影响，路径系数为0．20。大学数学可以培养学生逻辑思维，为专业知识和专业技能的学习奠定扎实的基础。同时大学数学对于培养创新人才，提高大学生创新实践能力有着极大的帮助。但由于当前大学数学教学内容抽象化，偏理论，轻应用，与专业需求差距较大，削弱了大学生探究数学知识的乐趣，妨碍了学生数学素养的培养，对创新创业能力的培养益处不大。因此，在实证调查中数据教育的影响不够显著。

三、结论与建议

通过分析发现理论学习、科研训练、技术培训、工程实践和数学教育对大学生创新实践能力产生了不同程度的正向影响。其中理论学习是最重要的影响因素，工程实践是第二重要的影响因素，这也与当前高校大学生创新实践能力培养现状相符合。为了提升大学生创新实践能力，将STEM教育理念与高校创新创业教育实践相融合，对高校教学管理部门提出以下对策。

（一）建立基于STEM 理论具有专业特色的课程体系

STEM 教育理念对培养大学生创新实践能力具有重要作用，而科学合理的专业课程体系则是培养大学生的主要途径。基于此，对于不同类型高校和专业，应积极鼓励和支持其在符合自身特征和客观需求的前提下，探索、构建STEM 教育理念与专业特征有机结合的高效、有针对性的专业教育课程体系。

（二）加强大学生科研训练培养其科学思维

完善本科生科研训练培养体系，积极鼓励大学生参与各种类型的科研活动。通过科研训练，提高学生的科学规划能力和学习自主性，在学习方式、认知方式与知识获取方式上，由依赖型向自主型转变。通过科研训练，培养学生科学思维，实现STEM 知识创生、迁移和创新实践能力的提升。

（三）加大宣传力度，提高大学生参与创新实践活动的积极性

虽然高校非常重视大学生创新实践能力的培养，但仍有部分学生对创新实践认识不够，重视不够。因此高校需要加大对创新创业教育的宣传和引导，可以通过校园创新文化周、创新论坛宣传活动，多渠道向学生普及创新实践相关内容与知识，提高宣传效率，营造创新实践能力培养的常态化氛围，提高大学生参与创新实践的积极性。

（四）培育具有创新精神的高素质教师队伍

教师素质的高低，直接影响学生的培养质量。高校需要优化教师引入制度，应考察新进教师的实践和创新能力；完善教师培训和参与社会实践的形式和制度，挖掘现有教师潜力，确保教师实践教学能力的提升有渠道有保障。同时，通过开展讲座活动、与企业达成合作项目、建设校外实践基地等形式等，将校外优秀创新人才引入学校做兼职的创新导师，多方面构建具有创新精神和创新能力的教师队伍。