基于STEM視角探究新發(fā)展階段一流機(jī)械類專業(yè)建設(shè)

岳曉峰，朱娟，高學(xué)亮

（長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春 130021）

0 引言

機(jī)械類學(xué)科的主要目標(biāo)就在于培養(yǎng)出具有較高水平的創(chuàng)新型人才，輸出具有較高水平的科技研究成果，所以，高校的教育科研能力水平和對(duì)于人才培養(yǎng)的重要程度好壞，一般都是通過對(duì)學(xué)科所設(shè)立的教育科研能力水平的高低進(jìn)行標(biāo)定，學(xué)科所設(shè)立的教育科研能力高低直接決定著高校對(duì)于教育人才的培養(yǎng)與對(duì)于科研成果的輸出質(zhì)量、可靠性、穩(wěn)定性。將STEM理念應(yīng)用于機(jī)械大類專業(yè)建設(shè)，構(gòu)建專業(yè)新生態(tài)有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值[1]。

1 我國(guó)高校STEM教育階段

世界范圍內(nèi)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速進(jìn)行，對(duì)機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)提出了更新更高的要求，機(jī)械類專業(yè)急需調(diào)整理論及實(shí)踐課程體系以適應(yīng)社會(huì)需求。STEM理念綜合運(yùn)用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等知識(shí)解決工程現(xiàn)實(shí)問題，保證專業(yè)方向調(diào)整與社會(huì)人才需求無縫連接，對(duì)于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、推動(dòng)科技創(chuàng)新、創(chuàng)造工作崗位具有重要作用。但從現(xiàn)階段我國(guó)高校教育來看，我國(guó)高校融合STEM教育理念的研究處于起步階段，基礎(chǔ)研究薄弱，較比發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家，機(jī)械大類STEM專業(yè)建設(shè)研究強(qiáng)度較低，研究方法仍舊存在很多不足，高校機(jī)械專業(yè)基于STEM理念開展教育教學(xué)現(xiàn)狀同樣存在諸多不足。

2 基于STEM視角探究新發(fā)展階段一流機(jī)械類專業(yè)建設(shè)路徑

2.1 明確服務(wù)社會(huì)的機(jī)械類專業(yè)方向研究

面向市場(chǎng)的就業(yè)格局決定著專業(yè)培訓(xùn)的方向，一定要做到準(zhǔn)確的定位。無論是要培養(yǎng)科技研究型的人才，還是要培養(yǎng)工程應(yīng)用型的人才，都要充分結(jié)合本校的情況，以更好地服務(wù)于我國(guó)現(xiàn)代裝備制造業(yè)的發(fā)展、更好地服務(wù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)、更好地滿足市場(chǎng)需求為目標(biāo)和宗旨。通過調(diào)研行業(yè)企業(yè)、回訪畢業(yè)生等方式不斷調(diào)整專業(yè)方向，使專業(yè)方向與社會(huì)發(fā)展接軌，為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。

2.2 建設(shè)一支優(yōu)秀教師隊(duì)伍

高等院校師資團(tuán)隊(duì)建設(shè)始終是我國(guó)高校教育的核心。如果沒有良好的師資，難以擁有較高的課堂教學(xué)質(zhì)量，無法做出高品位的研究成果。也就是說，不能培育出高品位的人才。其辦學(xué)的關(guān)鍵還是教師，要建設(shè)一支綜合素質(zhì)較高、結(jié)構(gòu)適宜、整體調(diào)動(dòng)性好、總體實(shí)力較強(qiáng)的師資隊(duì)伍。

STEM教育離不開高素質(zhì)的教師，采取線下培訓(xùn)、在線研討、視頻課程等方式對(duì)專業(yè)教師進(jìn)行培訓(xùn)，增強(qiáng)STEM教師的專業(yè)性，準(zhǔn)確把握STEM教育的概念與內(nèi)涵，具備STEM課程研發(fā)、課程活動(dòng)的把控能力等，帶動(dòng)STEM教育的科學(xué)發(fā)展。

2.3 結(jié)合實(shí)際需求設(shè)計(jì)學(xué)生培養(yǎng)方案

在高等院校課程的教學(xué)中，學(xué)校和其他專業(yè)的教師都應(yīng)該充分順應(yīng)當(dāng)今時(shí)勢(shì)，確立合理有效的培養(yǎng)目標(biāo)，助力"一流大學(xué)、一流學(xué)科"建設(shè)目標(biāo)的落實(shí)。樹立良好的課程目標(biāo)既是為了完善教育課程框架、調(diào)節(jié)教學(xué)手段和方式、確定教育課程內(nèi)涵等而進(jìn)行研究、提高教育課程質(zhì)量的必然條件，又是課程研究開發(fā)與教育課程設(shè)計(jì)工作的重要組成部分。只有有了合理的課堂教學(xué)建設(shè)課程目標(biāo)，教師才真正能夠做到在課堂教學(xué)建設(shè)過程中有跡可循、有理可依，合理安排課堂教學(xué)中的課時(shí)和課程進(jìn)度，把握好教學(xué)課程的建設(shè)重點(diǎn)與教學(xué)難點(diǎn)，并為其量身選取合適的目標(biāo)評(píng)價(jià)教學(xué)方式[2-3]。

2.4 教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新

2.4.1 “以教師為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心”的教學(xué)模式

近些年，伴隨社會(huì)發(fā)展，社會(huì)對(duì)人才的教育方式提出新要求。新的社會(huì)背景下，教學(xué)亟須改變傳統(tǒng)“以教師為中心”的教學(xué)模式，將學(xué)生作為課堂主體“以生為本”的教學(xué)理念凸顯出來。“以生為本”的教學(xué)理念主張，在教學(xué)中凸顯學(xué)習(xí)者，重視學(xué)生課堂感受，重視學(xué)生個(gè)性化發(fā)展。因材施教，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)，深入學(xué)習(xí)，主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，提高學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)和人文素養(yǎng)。2012年我國(guó)高等教育協(xié)會(huì)舉辦的“以學(xué)生為中心”的主體活動(dòng)，便旨在倡導(dǎo)和推動(dòng)我國(guó)高校的本科教學(xué)從“傳授模式”向“學(xué)習(xí)模式”的創(chuàng)造性改革轉(zhuǎn)型，將以學(xué)生為中心的教學(xué)理念作為當(dāng)下高等本科院校育人主旨。

雖然，目前我國(guó)仍主要踐行著以教師為主的“講授式”教育。但從教學(xué)成果看，講授式教育的確存在諸多不足。首先，講授式教育忽略了大學(xué)生的個(gè)性化，差異化。一刀切地進(jìn)行教育教學(xué)，使得很多學(xué)生個(gè)性化優(yōu)勢(shì)難以發(fā)展。其次，講授式教學(xué)使得學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中相對(duì)被動(dòng)。因此，應(yīng)積極踐行"以學(xué)生為中心"的課堂教學(xué)管理觀念，鼓勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主求知，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)創(chuàng)新性教學(xué)思維。以學(xué)生為中心的多元教學(xué)模式可從以下幾方面進(jìn)行：

（1）講座式。積極向行業(yè)專家學(xué)習(xí)，定期邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外行業(yè)帶頭人等專業(yè)專家學(xué)者進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，以在培養(yǎng)學(xué)生眼界，開闊學(xué)生視野的同時(shí)，通過不同于常規(guī)課堂的教學(xué)模式調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合學(xué)科素養(yǎng)的目的。

（2）討論式。討論式教學(xué)是現(xiàn)今備受推崇的教學(xué)模式之一。不論是項(xiàng)目式教學(xué)，線上線下相結(jié)合的方式，問題式教學(xué)，案例式教學(xué)，學(xué)案導(dǎo)學(xué)還是本文著重分析的STEM教學(xué)，都完全可以將討論式教學(xué)融合在常規(guī)教學(xué)中。討論式教學(xué)主張將學(xué)生分組，通過開放式教學(xué)互動(dòng)，基于學(xué)生間更多交流機(jī)會(huì)。通過學(xué)生互助討論的方式尋求待解決問題的答案，進(jìn)而有效增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于問題的理解，提升學(xué)生課堂參與感，提高學(xué)生交流能力，團(tuán)隊(duì)互助能力，探索問題，發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題的能力。

（3）學(xué)生授課模式。學(xué)生授課模式，顧名思義，指有目的性地將學(xué)生和教師進(jìn)行角色互換。課堂中，安排學(xué)生或?qū)W生小組站在講臺(tái)上進(jìn)行相關(guān)知識(shí)講授。或安排學(xué)生進(jìn)行課堂教學(xué)準(zhǔn)備，從主題討論，課堂準(zhǔn)備，課堂教授，課堂互動(dòng)等，讓學(xué)生從被動(dòng)的知識(shí)接受知識(shí)到主動(dòng)分享知識(shí)。多種不同的教學(xué)模式探索，基于STEM視角探究新發(fā)展階段一流機(jī)械類專業(yè)建設(shè)，提升一流機(jī)械類專業(yè)教學(xué)質(zhì)量[4]。

2.4.2 教學(xué)內(nèi)容強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)

實(shí)踐教學(xué)是整個(gè)課程框架中最為重要的一個(gè)組成部分。一方面具有鞏固和提高學(xué)生理解科研知識(shí)、鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力等作用；從另一個(gè)角度上培養(yǎng)了學(xué)生們發(fā)現(xiàn)問題，思考事物，解決問題的技巧。現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在一定程度上局限于課堂上所學(xué)習(xí)的內(nèi)容“規(guī)范化”地驗(yàn)證，設(shè)計(jì)一定數(shù)量和比例的“設(shè)計(jì)型”實(shí)驗(yàn)，這樣讓學(xué)生能夠充分發(fā)揮自己的想象力，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過完成這些實(shí)驗(yàn)的過程，對(duì)實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和對(duì)結(jié)果的分析。機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生在其學(xué)習(xí)的過程中，必須要先完成大量的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等相關(guān)技術(shù)內(nèi)容的訓(xùn)練，并且要完成對(duì)自身所學(xué)知識(shí)的整合，要積累更多的機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)，綜合性的模擬課題是根據(jù)機(jī)械類專業(yè)實(shí)際情況而確立的基本要求[5]。

2.5 構(gòu)建產(chǎn)教融合校企合作的教學(xué)模式

新時(shí)期，高校應(yīng)積極通過校企合作的方式，構(gòu)建產(chǎn)教融合校企合作的教學(xué)模式，增強(qiáng)高校與企業(yè)交流，降低人才成長(zhǎng)的周期性和時(shí)間費(fèi)用。增加學(xué)生實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，鎖定育人方向，從用人角度，開展教育。同時(shí)，加快和推進(jìn)校內(nèi)外生產(chǎn)實(shí)踐基地建設(shè)，利用先進(jìn)的生產(chǎn)實(shí)踐設(shè)施進(jìn)行訓(xùn)練和提升學(xué)生自主動(dòng)手參與實(shí)踐的能力；建立校企合作的信息反饋體系，以市場(chǎng)需求為引擎，充分考慮企業(yè)的實(shí)際情況和發(fā)展建議，及時(shí)修改院校在招聘人才培養(yǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)上存在的缺陷和不足，為社會(huì)培養(yǎng)更多優(yōu)秀的人才。優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源共享的合作模式，最終達(dá)到“利益共贏”[6]。

3 結(jié)語

科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母縮寫即STEM。其中，科學(xué) Science指認(rèn)知世界，解釋自然界的客觀規(guī)律，技術(shù) Technology與工程 Engineering在于在尊重自然界客觀規(guī)律的基礎(chǔ)上對(duì)世界的改造，以通過對(duì)自然界的把控，解決社會(huì)發(fā)展遇到的各種問題。而數(shù)學(xué) Mathematics則作為學(xué)科基礎(chǔ)工具，在學(xué)科與技術(shù)研究中，發(fā)揮關(guān)鍵作用。由此，基于對(duì)STEM的深入理解，不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今社會(huì)發(fā)展亟需雙一流機(jī)械專業(yè)教學(xué)融合STEM理念，以高質(zhì)量培育機(jī)械人才。本文重點(diǎn)介紹了高校機(jī)械類學(xué)科相關(guān)專業(yè)的課程體系建設(shè)和STEM教學(xué)改革的具體方法。包括如何努力構(gòu)建合理的課程建設(shè)框架和課程目標(biāo)、教學(xué)模式和校企合作，努力積極著手推進(jìn)"雙一流"建設(shè)，以期為相關(guān)研究提供理論基礎(chǔ)。