種楠楠

（天津仁愛學(xué)院，天津 301636）

0 引 言

隨著當(dāng)今世界新一輪科技革命、產(chǎn)業(yè)變革加速進(jìn)行和“中國(guó)制造2025”等一系列國(guó)家戰(zhàn)略的出臺(tái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，高等教育步入新階段[1]。2017年2月以來(lái)，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，強(qiáng)調(diào)學(xué)科的適用性、交叉性和綜合性，尤其注重人工智能與近似算計(jì)、控制、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、社會(huì)學(xué)、法學(xué)等學(xué)科專業(yè)教育的交叉融合，旨在培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)、數(shù)字化思維和跨界整合能力的創(chuàng)新應(yīng)用型工程科技人才[2]。STEAM教學(xué)理念突破傳統(tǒng)單一學(xué)科知識(shí)體系的束縛，將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)（Science、Technology、Engineering、Art、Mathematics） 等學(xué)科相互融合，整合統(tǒng)一分立學(xué)科知識(shí)，并以問(wèn)題解決為導(dǎo)向培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才[3]。STEAM教學(xué)更關(guān)注完善學(xué)生跨學(xué)科知識(shí)體系，強(qiáng)調(diào)提高學(xué)生實(shí)踐及創(chuàng)新能力，注重多學(xué)科知識(shí)的遷移學(xué)習(xí)，重視社會(huì)責(zé)任感與人性化培養(yǎng)，更符合教育部積極推進(jìn)新工科的建設(shè)思路，將STEAM教學(xué)理念引入高等教育特別是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式中，有助于升級(jí)改造物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、機(jī)器人、基因工程等新工科專業(yè)培養(yǎng)體系，推動(dòng)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，對(duì)實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[4-5]。

1 新工科背景下創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)瓶頸

傳統(tǒng)工科人才培養(yǎng)模式下畢業(yè)生創(chuàng)新能力不強(qiáng)，信息化程度不足，生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量不高，所在行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，培養(yǎng)理念與社會(huì)實(shí)際存在沖突，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和工程化、系統(tǒng)化教育師資力量薄弱，校企愈加重視培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力，但仍受應(yīng)試體制思維所限，成人繼續(xù)教育和校企方溝通薄弱導(dǎo)致學(xué)生與家長(zhǎng)針對(duì)個(gè)人成長(zhǎng)和職業(yè)規(guī)劃等問(wèn)題存在理念差異。因此，新工科背景下高校人才培養(yǎng)必須打破學(xué)科專業(yè)壁壘限制，開展跨學(xué)科教學(xué)、跨行業(yè)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)工科與理科、工科與人文學(xué)科交叉融合，促進(jìn)高校聯(lián)系企業(yè)、行業(yè)、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，完善學(xué)科專業(yè)設(shè)置，優(yōu)化綜合課程建設(shè)，更新社會(huì)實(shí)踐方案。

2 改革方案

針對(duì)傳統(tǒng)工程教育偏離工程實(shí)踐、大而不強(qiáng)、結(jié)構(gòu)失衡等問(wèn)題，STEAM教育理念強(qiáng)調(diào)“回歸工程”的人才培養(yǎng)模式。高校應(yīng)在以項(xiàng)目為導(dǎo)向前提下，提升學(xué)生工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力、工程創(chuàng)新能力。除了注重信息通信、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等新技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)緊密結(jié)合外，更需強(qiáng)調(diào)學(xué)科的交叉性與綜合性，促進(jìn)科學(xué)、工程、技術(shù)、人文藝術(shù)的交叉融合，同時(shí)與產(chǎn)業(yè)界和多元文化融合，關(guān)注創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，培養(yǎng)具備高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和跨界整合能力的新型工程科技創(chuàng)新應(yīng)用型人才[6]。STEAM教育理念下高校人才培養(yǎng)思路如圖1所示。

圖1 STEAM教育理念下高校人才培養(yǎng)思路

2.1 學(xué)科整合

隨著科技發(fā)展和人工智能向各行業(yè)滲透，各種學(xué)科間不再局限于單純的某一領(lǐng)域研究，而是跨學(xué)科跨領(lǐng)域研究，科學(xué)上的新理論新發(fā)明的產(chǎn)生，新的工程技術(shù)日新月異涌現(xiàn)，突破了學(xué)科的邊緣或交叉點(diǎn)，學(xué)科交叉引領(lǐng)科學(xué)向著更深層次和更高水平發(fā)展，這對(duì)高等教育提出了新要求。高校應(yīng)針對(duì)社會(huì)需求調(diào)整課程體系，優(yōu)化人才培養(yǎng)機(jī)制和教育模式。首先，設(shè)計(jì)有價(jià)值的課程內(nèi)容；其次，進(jìn)行課程教學(xué)時(shí)提供清晰且具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)，使學(xué)生有興趣且有能力按目標(biāo)學(xué)習(xí)；第三要合理安排課程進(jìn)度及難度，根據(jù)學(xué)生水平設(shè)置不同難度課程設(shè)計(jì)和實(shí)踐項(xiàng)目。STEAM理念物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教育框架如圖2所示。

圖2 STEAM理念物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教育框架

2.2 開放教學(xué)

STEAM教育理念引入嵌入式技術(shù)課程設(shè)置，如圖3所示。引入MOOC、智能技術(shù)和設(shè)備，補(bǔ)充傳統(tǒng)課程程式化固定教學(xué)內(nèi)容，以模塊化、游戲化的方向開發(fā)，以工程為導(dǎo)向設(shè)置小組課題項(xiàng)目，將學(xué)生代入實(shí)際項(xiàng)目角色中學(xué)習(xí)體驗(yàn)多元互動(dòng)，促使學(xué)生在體驗(yàn)信息化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、綜合化解決項(xiàng)目課題過(guò)程中鍛煉溝通能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和解決問(wèn)題能力[7]。除了學(xué)習(xí)成績(jī)，引入?yún)⒓痈?jìng)賽、科技論文、科技成果、專利申請(qǐng)、科研活動(dòng)、社會(huì)實(shí)踐、專業(yè)認(rèn)證等學(xué)分認(rèn)證。

圖3 STEAM教育理念引入嵌入式技術(shù)課程設(shè)置

2.3 藝術(shù)滲透

長(zhǎng)期以來(lái)，工科教育僅側(cè)重于知識(shí)教育和能力教育，而忽視了人文素養(yǎng)高尚心靈的培育。新工科涵蓋的領(lǐng)域比傳統(tǒng)工科更多，涉及到倫理道德、隱私保護(hù)、安全環(huán)保、公共利益等基本問(wèn)題。因此，培養(yǎng)“新工科”背景下創(chuàng)新應(yīng)用型人才更應(yīng)關(guān)注這些問(wèn)題，循道而行，盡力避免見利忘義，因功利、虛榮、妄為而走向異化，時(shí)刻牢記工程教育的初衷和使命，培養(yǎng)結(jié)合國(guó)際視野與本土情懷、科技素養(yǎng)與人文品質(zhì)、個(gè)性特長(zhǎng)與團(tuán)隊(duì)意識(shí)、繼承發(fā)揚(yáng)與創(chuàng)新協(xié)調(diào)的適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)科技發(fā)展的創(chuàng)新應(yīng)用型工程師。

2.4 社會(huì)服務(wù)

高校育人應(yīng)結(jié)合國(guó)家政策、政府指導(dǎo)、企業(yè)需求，在“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的新發(fā)展理念指引下，培養(yǎng)具有服務(wù)思維、設(shè)計(jì)思維、體驗(yàn)思維、成長(zhǎng)型思維、互聯(lián)網(wǎng)思維，具備跨行業(yè)工作能力與適應(yīng)能力、跨領(lǐng)域工作能力與適應(yīng)能力的畢業(yè)生。鼓勵(lì)學(xué)生參加社會(huì)活動(dòng)，促進(jìn)科學(xué)教育、工程教育、人文教育有機(jī)融合，深化產(chǎn)教融合、校企合作、協(xié)同育人。創(chuàng)新應(yīng)用型工程師應(yīng)具備的綜合能力如圖4所示。

圖4 創(chuàng)新應(yīng)用型工程師應(yīng)具備的綜合能力

3 結(jié) 語(yǔ)

新工科背景下引入STEAM教育理念培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型工程師，培養(yǎng)從事設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、決策的復(fù)合型人才，以及培養(yǎng)具有終身學(xué)習(xí)能力的智能人，有助于推動(dòng)我國(guó)趕超世界經(jīng)濟(jì)科技發(fā)展、引領(lǐng)掌控世界話語(yǔ)權(quán)、實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興，推動(dòng)“一帶一路”“中國(guó)制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”“人工智能+”等創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，在新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)等形勢(shì)下實(shí)現(xiàn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)，完成高等教育產(chǎn)學(xué)結(jié)合、專業(yè)升級(jí)、體系完善等供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，助力我國(guó)逐步走向工程教育強(qiáng)國(guó)、工程創(chuàng)新強(qiáng)國(guó)。