田傳軍，饒 星

（暨南大學(xué)a.招標(biāo)采購中心；b.實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備管理處，廣州 510632）

0 引言

STEM 是Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）和Mathematics（數(shù)學(xué)）四門學(xué)科英文的簡稱。STEM教育是指在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的教和學(xué)，從概念本身來看，雖然這4門學(xué)科之間是相互獨(dú)立的，但是STEM教育指的是4門學(xué)科核心知識的有機(jī)整合，培養(yǎng)學(xué)生的STEM素養(yǎng)［1］。STEM教育能夠培養(yǎng)學(xué)生多學(xué)科知識整合能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心作為學(xué)生實(shí)踐教育的主要場所，承擔(dān)著學(xué)生STEM知識教育、實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的任務(wù)。

1 建設(shè)STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的意義

目前我國建設(shè)“雙一流”大學(xué)主要目的是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的各類創(chuàng)新型、應(yīng)用型和復(fù)合型人才。大學(xué)實(shí)驗(yàn)室作為教學(xué)、科研、服務(wù)社會平臺和基地，具有不可替代的重要地位與作用，主要體現(xiàn)在培養(yǎng)創(chuàng)新人才的基地、培育創(chuàng)新成果的搖籃、服務(wù)社會經(jīng)濟(jì)的平臺、展現(xiàn)大學(xué)學(xué)科專業(yè)水平的窗口［2］。大學(xué)擁有眾多的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，但是沒有專門按照STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求合理規(guī)劃和整合使用，難以滿足需求。有些高校僅僅是將實(shí)驗(yàn)場地、儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室工作人員整合，這樣易操作且見效快，但整合之后實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平無法得到有效提高，實(shí)驗(yàn)室存在重復(fù)建設(shè)等方面的問題［3］。建設(shè)STEM教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，有利于提供充分的教學(xué)設(shè)施與完善的教學(xué)資源，在培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)復(fù)合型人才方面有重要意義［4］。

2 STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)目標(biāo)

2.1 整合學(xué)校資源和社會資源，發(fā)展STEM教育

STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心將分散的相關(guān)學(xué)科資源進(jìn)行專業(yè)整合，優(yōu)化現(xiàn)有配置形成結(jié)構(gòu)化的多層次、多模塊體系，充分發(fā)揮教學(xué)中心的資源的整體效益，有利于促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的完善［5］。同時(shí)將STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)與企業(yè)研發(fā)需求相融合，爭取相關(guān)企業(yè)的資金、儀器設(shè)備和技術(shù)支持，共建實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。為國家建設(shè)培養(yǎng)適應(yīng)社會需要?jiǎng)?chuàng)新人才，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人才需求的角度綜合考慮，整合政府、高校和社會的資源推動(dòng)STEM教育的發(fā)展。

2.2 提高學(xué)生綜合素質(zhì)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

學(xué)生在STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心自主思考、自主學(xué)習(xí)、自主探索，通過查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇使用實(shí)驗(yàn)器材、采集分析數(shù)據(jù)、撰寫報(bào)告掌握科學(xué)研究的方法。培養(yǎng)學(xué)生提出原創(chuàng)性問題的能力；針對提出的問題且具有分析問題、解決問題的能力；理性評估解決方案對社會產(chǎn)生影響的能力；形成有效地轉(zhuǎn)變解決方案，并對方案進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新的能力［6］。

2.3 培養(yǎng)STEM教育師資力量

STEM教師的質(zhì)量直接影響到STEM教育的整個(gè)過程。我國STEM教師培養(yǎng)還存在諸多問題，包括教師培養(yǎng)數(shù)量和供給總量嚴(yán)重不足，教師培養(yǎng)體系不健全，教師在職專業(yè)發(fā)展支持不足，這些現(xiàn)實(shí)困境都制約了我國STEM教育的發(fā)展［7］。同時(shí)不同于目前大學(xué)一般的實(shí)驗(yàn)室工作人員業(yè)務(wù)較專的情形，STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心管理員必須具備綜合素養(yǎng)，在負(fù)責(zé)計(jì)劃、開發(fā)和維護(hù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心設(shè)備和材料的同時(shí)，還要講授STEM教育的課程，與教師共同開發(fā)STEM課程［8］。STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通過建立STEM教師培養(yǎng)體系加強(qiáng)具有跨學(xué)科背景的師資力量的培養(yǎng)，提高關(guān)于科學(xué)、工程和技術(shù)科學(xué)素養(yǎng)，提升教師和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心管理員的綜合素養(yǎng)。

2.4 促進(jìn)教學(xué)和學(xué)習(xí)方式的變革，改革人才培養(yǎng)體系

通過STEM項(xiàng)目的實(shí)踐，運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段，采取社會需求引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)等方式，優(yōu)化學(xué)生培養(yǎng)體系和STEM課程內(nèi)容。充分了解學(xué)生的發(fā)展需求，制定與培養(yǎng)目標(biāo)相匹配、對廣大學(xué)生有利的教學(xué)管理制度，同時(shí)優(yōu)化不同層次學(xué)生的培養(yǎng)結(jié)構(gòu)，針對不同類別的學(xué)生采取相對應(yīng)的措施提高學(xué)生STEM學(xué)習(xí)的適應(yīng)性，加強(qiáng)學(xué)業(yè)發(fā)展規(guī)劃與引領(lǐng)，有針對性地為不同學(xué)生設(shè)計(jì)發(fā)展路徑。

2.5 探索并完善STEM教育考核與評估體系

目前我國STEM教育還處于發(fā)展初期，國內(nèi)相應(yīng)的考核標(biāo)準(zhǔn)及評估體系還處于空白狀態(tài)［9］。一套健全完善的STEM教育考核和評估體系對STEM教育政策、項(xiàng)目開展、培訓(xùn)效果等一系列內(nèi)容進(jìn)行一個(gè)有效的評價(jià)和反饋。在STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)和運(yùn)行過程中，應(yīng)當(dāng)積極探索多樣化的課程評價(jià)機(jī)制和評價(jià)技術(shù)策略，嘗試建立并完善STEM教育考核與多元綜合性評估體系。

3 STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)思路

3.1 明確發(fā)展目標(biāo)

STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)應(yīng)按照“源于實(shí)踐，符合教學(xué)”的要求，對其目標(biāo)定位、整體規(guī)劃、建設(shè)管理、課程體系、教學(xué)內(nèi)容、評估體系、未來規(guī)劃等方面進(jìn)行探索，體現(xiàn)多學(xué)科融合，多層次跨越、開放式創(chuàng)新、實(shí)用性服務(wù)的原則。

3.2 制定人才培養(yǎng)計(jì)劃及改革人才培養(yǎng)體系

掌握社會發(fā)展最新的人才需求和未來發(fā)展方向，樹立創(chuàng)新型、科技型STEM教育理念，采用辯論探討、分組講解、實(shí)踐操作等考核評價(jià)形式，積極探索個(gè)性化人才培養(yǎng)模式，提升學(xué)生的科技創(chuàng)新能力［10］。STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在教學(xué)過程中，將理論知識教學(xué)、創(chuàng)新能力、綜合素質(zhì)培養(yǎng)有機(jī)地結(jié)合，并引入校企合作機(jī)制，探索建立課程和實(shí)踐教學(xué)等體系，有針對性地培養(yǎng)高素質(zhì)人才。探索建立科學(xué)的人才培養(yǎng)評價(jià)體系，融入創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、分析處理問題、語言表達(dá)能力等評估指標(biāo)，對學(xué)生進(jìn)行客觀和全面的評價(jià)。

3.3 建立有利于學(xué)科建設(shè)的管理體制和運(yùn)行機(jī)制

以有利于學(xué)科建設(shè)，有利于提高辦學(xué)質(zhì)量和效益，有利于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐能力，有利于設(shè)備資源共享的思路為指導(dǎo)，統(tǒng)一規(guī)劃，合理布局；以教學(xué)改革為核心，探索理論與實(shí)踐并重、能力培養(yǎng)與素質(zhì)提高并行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；以健全的管理程序?yàn)楸Ｕ?，建立合理、完善、高效的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理體制和運(yùn)行機(jī)制［11］。

4 STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)途徑

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)涉及教學(xué)理念、教學(xué)體系、教學(xué)方法、硬件設(shè)施、師資隊(duì)伍等多個(gè)方面［12］。STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心應(yīng)該密切關(guān)注社會發(fā)展動(dòng)態(tài)及需求，將跨學(xué)科的學(xué)習(xí)理念和項(xiàng)目實(shí)踐結(jié)合起來，構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體，支持STEM教育的開展。

4.1 規(guī)劃STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)

STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心要有獨(dú)立的行政職能，有中心主要負(fù)責(zé)人和行政管理人員。中心負(fù)責(zé)人可以自主決定中心的建設(shè)及發(fā)展方向，行政管理人員負(fù)責(zé)管理中心的日常工作。STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置、人員聘用、實(shí)驗(yàn)室管理和經(jīng)費(fèi)管理等方面具有較大的自主權(quán)，保證教學(xué)資源的充分合理利用，形成功能明確和管理有序的實(shí)驗(yàn)基地。

STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力為主線，以培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力為目標(biāo)，按分層次、模塊化的方式來統(tǒng)籌實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)施及資源，成為教師和學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新研究與學(xué)習(xí)的重要場所。

4.2 構(gòu)建STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心根據(jù)學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)的內(nèi)在要求，探索構(gòu)建包含基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和開放性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

在基礎(chǔ)性STEM實(shí)驗(yàn)階段貫徹“寬口徑、厚基礎(chǔ)、高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)理念，讓學(xué)生掌握STEM相關(guān)學(xué)科基本的實(shí)驗(yàn)技能，包括理解實(shí)驗(yàn)原理、儀器使用方法、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫等?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)通過教師示范講解和學(xué)生模仿實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絹韨魇谥R。

綜合性STEM實(shí)驗(yàn)注重教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新性和STEM各學(xué)科交叉融合性，這類實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)中所蘊(yùn)含的多學(xué)科知識，在實(shí)驗(yàn)過程中能夠自主學(xué)習(xí)和知識遷移。綜合性實(shí)驗(yàn)由教師以課題的形式安排任務(wù)，學(xué)生自行查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案、收集分析數(shù)據(jù)和撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。綜合性實(shí)驗(yàn)可以將STEM各學(xué)科有機(jī)結(jié)合起來，使學(xué)生掌握STEM各學(xué)科的內(nèi)在聯(lián)系。

開放性STEM實(shí)驗(yàn)主要讓學(xué)生體驗(yàn)自主發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，通過自行組織實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，解決實(shí)際問題。開放性實(shí)驗(yàn)可以由教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課題，由學(xué)生根據(jù)實(shí)際生活確定實(shí)驗(yàn)課題，也可以是教師的科研項(xiàng)目，或者是某類競賽項(xiàng)目。學(xué)生個(gè)人或者團(tuán)隊(duì)在導(dǎo)師的指導(dǎo)下自主進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，參與實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理、報(bào)告撰寫等科學(xué)研究工作的全過程。開放性實(shí)驗(yàn)由教師啟發(fā)與引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立操作、分析和解決實(shí)際問題，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

4.3 探索并完善STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

基礎(chǔ)性STEM實(shí)驗(yàn)課程以理論學(xué)習(xí)為主，教師采用授課、講座或研討等多種形式進(jìn)行，在實(shí)驗(yàn)過程中注重引導(dǎo)學(xué)生嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)基本原理，鞏固基礎(chǔ)知識，掌握基本實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范和安全意識?？刹捎谩艾F(xiàn)場演示式”的教學(xué)方法［13］。

綜合性STEM實(shí)驗(yàn)課程通過學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求自主查閱資料，制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案，然后獨(dú)立或分組完成實(shí)驗(yàn)操作和收集分析數(shù)據(jù)，并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告和對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行評價(jià)。對實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題，教師引導(dǎo)學(xué)生自主分析問題產(chǎn)生的原因，制定解決問題的思路和方法，著力培養(yǎng)學(xué)生自主思考問題和解決問題的能力。采用“自主學(xué)習(xí)式”和“引導(dǎo)啟發(fā)式”的教學(xué)方法［14］。

開放性STEM實(shí)驗(yàn)選擇由學(xué)生可自主完成的研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或工程領(lǐng)域中待研究的學(xué)術(shù)問題，學(xué)生獨(dú)自或組成學(xué)術(shù)討論小組，評估研究課題的價(jià)值，研究制定實(shí)驗(yàn)方案，評估實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的可行性，自行購買實(shí)驗(yàn)所需的材料，完成實(shí)驗(yàn)操作并撰寫實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析報(bào)告。教師組織專家對學(xué)生的成果進(jìn)行點(diǎn)評，學(xué)生現(xiàn)場對專家的點(diǎn)評結(jié)果進(jìn)行答復(fù)。采用“團(tuán)隊(duì)協(xié)作式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法［15］。

4.4 STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心平臺的建設(shè)

STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)資源等軟硬件條件作為支撐，具體包括儀器設(shè)備硬件平臺建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)、內(nèi)部管理規(guī)章制度建設(shè)等。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心儀器設(shè)備和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源購置的過程中要做好需求論證，遵循必要性和長遠(yuǎn)性原則，依照實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求形成科學(xué)的設(shè)備購買方案。合理購置必需的大型貴重儀器，可以充分利用學(xué)?，F(xiàn)有的大型貴重儀器共享平臺，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心資源開放共享。加強(qiáng)與其他高校、企業(yè)之間的合作交流，通過租借或共享來實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備和教學(xué)資源的充分利用。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心承擔(dān)的職責(zé)及規(guī)模，科學(xué)定編設(shè)崗。設(shè)置實(shí)驗(yàn)室主任崗，負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的全面工作；實(shí)驗(yàn)教學(xué)崗，承擔(dān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)；實(shí)驗(yàn)技術(shù)管理崗，負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)技術(shù)指導(dǎo)、日常運(yùn)行等工作。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心主任作為實(shí)驗(yàn)中心負(fù)責(zé)人，具有崗位設(shè)置、職責(zé)設(shè)定、人員招聘等權(quán)力。

為了保證教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心管理工作規(guī)范化，保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行，必須制定必要的規(guī)章制度。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心規(guī)章制度的制定應(yīng)該適合本中心工作需要，遵循事實(shí)求是、切實(shí)可行、明確具體原則。結(jié)合實(shí)際工作需求制定包括“實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心管理辦法”“實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心儀器設(shè)備管理辦法”“實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心工作人員管理辦法”等相關(guān)規(guī)章制度，并在根據(jù)日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展情況，進(jìn)一步完善相關(guān)規(guī)章制度體系。

4.5 STEM師資隊(duì)伍的建設(shè)

由于STEM教師跨學(xué)科教育能力薄弱、教材理解欠深入、理論指導(dǎo)和系統(tǒng)思考缺乏等問題導(dǎo)致STEM教育者專業(yè)發(fā)展嚴(yán)重不足，這已成為目前制約我國STEM教育推進(jìn)的瓶頸。STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心應(yīng)有針對性地引進(jìn)工程教師進(jìn)入教學(xué)，對數(shù)學(xué)、科學(xué)、信息技術(shù)學(xué)科教師進(jìn)行工程專業(yè)培訓(xùn)，提高STEM教師綜合素質(zhì)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心以項(xiàng)目為牽引，吸引校內(nèi)教師協(xié)同專任實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心人員開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科技創(chuàng)新，專任實(shí)驗(yàn)室人員也參與教師的教學(xué)科研活動(dòng)，形成優(yōu)質(zhì)師資隊(duì)伍的匯聚，壯大了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心隊(duì)伍力量，提高了教育教學(xué)質(zhì)量，提升人員自身水平［16］。選派實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心人員去企業(yè)掛職鍛煉，聘請企業(yè)優(yōu)秀技術(shù)專家做兼職教師等方式，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的緊密結(jié)合，全面增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員的工程實(shí)踐意識和工程實(shí)踐能力。

5 結(jié)語

STEM教育需探索建設(shè)專業(yè)的STEM實(shí)驗(yàn)室和專業(yè)化教學(xué)中心，為探究式學(xué)習(xí)創(chuàng)造環(huán)境［15］。本研究分析了我國目前高校STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)的滯后性，并且對STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)目標(biāo)，建設(shè)思路和建設(shè)途徑提出針對性的對策和建議。STEM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心能為STEM教師和學(xué)生提供學(xué)習(xí)交流的平臺，同時(shí)能整合社會各界資源，促進(jìn)STEM教育發(fā)展，培養(yǎng)更多優(yōu)秀STEM教師和創(chuàng)新型STEM專業(yè)技術(shù)人才。

·名人名言·

知識的問題是一個(gè)科學(xué)的問題，來不得半點(diǎn)虛偽和驕傲，決定倒是其反面——誠實(shí)和謙遜的態(tài)度。

——毛澤東