程 晨，周 祎，戴 西，孟 超

（金陵科技学院 网络与通信工程学院，江苏 南京 211169）

随着新一轮信息技术革命的蓬勃发展，无论是行业大势还是职业前景都呼吁复合型人才的养成，这也对当前的高校教育模式提出了挑战。应用型本科高校一直致力于对新型的本科教育和新层次的高职教育相结合的教育模式的探索，重视培养学生实践能力和创新能力的深度融合，在理论学习的基础上，建设以学生为中心的人才培养模式，对学生持续性的习得能力提出了更高的要求。在这种时代背景下，STEM教育模式契合了知识经济时代的教育培养目标。它推崇多学科交叉融合的聚合教育形态，促进教育由单一的发展模式向跨学科转变，不仅给未来的高等教育带来了深层次的变革，更对未来的终身教育产生了深远的影响。

一、STEM教育的内涵和基本特征

1.STEM教育的内涵

STEM教育(STEM Education)源于美国，在1986年首次被提出，折射出发达国家对于自身教育体制和模式的深刻反思。汤莫斯·弗瑞德曼在《世界是平的》一书中写到，2003年世界上共授予280万个科学和工程的学士学位，其中120万个学位被授予在亚洲大学里的亚洲学生，83万个学位授予给欧洲的学生，40万个学位授予美国的学生。在中国60%的学士学位是授予科学和工程专业的学生，而美国只有31%。为了应对知识密集型经济时代的到来，美国应更加注重加大在教育、技术和研发方面的投资，力求在知识创新方面争夺世界强者的话语权和制高点。

近年来，国内也逐渐关注STEM教育模式，并开始在实践方面试水。2016年，教育部出台的《教育信息化“十三五”规划》中明确指出，有效利用信息技术推进“众创空间”建设，探索STEM教育、创客教育等新教育模式，使学生具有较强的信息意识与创新意识，养成数字化学习习惯，具备重视信息安全、遵守信息社会伦理道德与法律法规的素养。应用型本科目前也关注这种教育模式，力求以技术实践为中心，佐以数学思想、科学理念、工程能力来培养学生的创新意识和未来职业能力。

2.教育模式的基本特征

STEM教育模式是不同学科之间打破割裂状态的一种协作性教学业态，它重新定义了教与学的内涵，有助于帮助学生建立关联型的多学科思维技能，更好地把握不同学科之间的内在联系和规律。让师生在整个教育周期中，能够主动地进行互动教学，提升本学科的兴趣，让不同学科的背景知识相得益彰。

STEM教育模式主要具有聚合课程、合作教学、学科融合等特点。

（1）聚合课程是核心

课程是提高学生学业水平的关键性要素[1]，如何利用学科之间的关联度和内在规律，将课程用特定的组织形式固定下来，充分利用分叉学科之间的特点和复合度，有效解决当前教学活动中单学科离散单一的知识体系问题。既能满足学生学习本专业的课业知识，也能满足多元化的跨学科需求。共享社会就是资源的共享、知识的共享。吸收各学科之间的集成优势，才是在共享社会提升自身的特有路径。应用型本科高校，尤其是工科类学院，学生的聚合课程不单单是理论课之间的碰撞。在人才培养模式方面，实践课程之间的聚合、校企模式之间的衔接，都为聚合课程提供了丰富的实践土壤。

（2）合作教学是途径

STEM教育模式下的聚合课程集聚不同学科甚至同一学科下不同方向的教师。这里不仅涉及教学资源的跨越，更存在教师学术背景的跨界。学科方向不同的教师通过智慧的碰撞，组成课程群共同体。确定一到两名骨干教师为主讲教师，其他教师可作为实践竞赛带队教师和助教教师。教师之间通过发挥整个教学团体的力量，弥补单科教师学术背景方面的不足和缺口。通过多方参与这个课程群的教学设计全过程，根据学生在过程中的习得反馈，相互协调和配合，促进学生深度学习模式的养成。

（3）学科融合是特色

STEM教学模式从真实的学习任务出发，在解决任务的过程中灵活地应用科学、技术、工程、数学四个方面的技能。为整个学习过程提供了多维度的视野和思维方式。在就业形势日趋严峻的时代，单一学科的内涵已经无法满足学生的就业和再教育需求。如何对现有跨学科进行整合分析，这对教学和学习能力都是一项综合挑战。STEM教学模式克服了单一学科知识贫瘠的缺陷，通过对学科相关内容的分解、提炼和综合，打造开放性的课程体系和教学范式。

现在社会已经进入到大数据、区块链、机器学习、人工智能、云计算交叉爆炸的时代，创造出来的产品和成果呈现指数型增长。这些领域不仅需要计算机方面的专业知识，更需要对通信技术、物联网还有软件工程等专业学科的宏观视野。通过打破专业之间的隔阂，实现工科类知识全要素的流动，做到真正意义上的教学相长。

二、构建应用型本科高校聚合课程体系的路径

STEM 教育被称为 “元学科”（Meta-discipline），STEM教育并不是这四门学科的简单叠加，而是要将四门学科内容重新整合要素再塑成一个有机整体，以更好地培养学生的创新精神与实践能力。

1.S（Sicence科学）——基础素质的养成

当今社会见证了信息化和工业化的深度融合，新一轮的信息技术革命引领战略性产业的新动向。通信类的人才培养需要在人才培养的初级阶段塑造学生良好的数学思维和专业敏感度。学生应扎实地掌握理工科公共基础知识、自然科学和社会科学基础理论知识，掌握一定的项目管理、技术创新方法等方面的知识。

聚合课程体系中基础素质课程群模块中需涵盖数理基础知识等问题的求解能力，如高等数学、线性代数与空间解析几何、复变函数与积分变换、概率论与数理统计以及物理学中光学、电磁学、近现代物理等方面课程。只有打造扎实的理学基础，通过传统基础课程教学内容，能够运用数学及其它通识类课程中的基本原理来分析通信系统设计及制造时遇到的问题，覆盖整个知识体系并鼓励学生自行建构主动学习的能力。

2.T（Technology技术）——专业技能的精进

实践教学在整个教学环节中起到至关重要的作用。教育的最终目的是实践，再通过后期的实践环节补充并完善整个教学周期的顶层设计。如何能在动手能力方面体现通信类实践的新理念，如模拟电路和数字电路的分析设计能力、通信电路的分析设计能力、信号分析与处理的能力、通信系统信号分析与综合的能力、通信软件与移动应用软件模块的设计能力，具备通信网络测试（方案制定与实施）的能力等，需要在专业技能的聚合课程模块中按照高等学校通信工程专业规范要求设置，保证理论课教学的系统性和逻辑性，帮助学生构建完整的专业知识体系。同时，专业课程设置参考严谨的社会、产业、毕业生调查结果，重视培养学生的工程实践和创新能力，促进学生综合素质的提高，并采用校企合作的模式，制定将理论教学、实验教学与工程实践集于一体的实践课程计划。

3.E（Engineering工程）——系统实现的塑造

工程模块对于工科类专业而言是在具备通信职业基础上，能够熟悉运用该专业知识相关的通信工具进行通信系统的开发和设计，并能够理解通信工具的相关局限性。系统实现的聚合课程模块中应融合理论、工程、管理、团队等知识进行跨领域的融合教学。学生应掌握创新理论与方法和项目管理知识，如进度管理、有效团队合作等。

除此之外，课程群教学应能够指导学生参与工程解决方案或产品的设计、开发，考虑成本、质量、环保性、安全性、可靠性、外形、适应性以及对环境的影响，找出、评估和选择完成工程任务所需的技术、工艺和方法，确定解决方案等能力。工程类的聚合课程应基于项目出发进行探究式学习，通过既定的教学任务和安排，完成系统项目，激发学生全周期学习的深度探究。

4.M（Mathematics数学）——计算思维的更迭

计算思维和互联网思维的训练助力通信类人才的硬件系统、操作系统、数据系统、知识系统能力的更新，聚合课程中计算思维模块涵盖数据结构、软件工程的相关知识；移动操作系统的基础知识和面向对象程序设计语言编程、测试等的基础知识，打造计算思维知识能力体系及标准实现矩阵。目前新工科背景下的应用型本科高校重视与其它专业的融合，在教育领域上真实地实现“互联网+学科”的模式。

通信类学院应主动吸纳具有不同学科背景的优秀教师，比如具备扎实的计算机相关理论知识，较全面的计算机应用技能，全面的网络工程规划与建设能力以及网络系统的管理、维护和综合应用的能力。打造计算思维的聚合课程，在人才培养的大一和大二阶段，通过嵌入部分计算思维的跨学科内容，从不同的视角促进通信类人才培养整体目标的实现。在教学工作中，根据学生学习的过程性反馈和课程期望度，及时地在微观的教学活动中调整教学板块的内容和教学方法。

三、聚合课程实现的难点和前景

相比于MOOCs、微课、翻转课堂等，STEM教育在我国起步较晚，属于新事物，还存在许多挑战。[2]STEM教育模式的核心在于跨学科之间的内容深度整合，这对于专注于某一领域的中青年教师来说，无疑是一种全新的挑战。许多应用型本科高校成立比较晚，起点不高，如何培养出一大批能够胜任这种教学模式的教师，并让教师在微观的教学环节中综合体现学科间的整合度，还有很长的路要走。

聚合课程并不是单纯依靠学科之间的堆叠，应更加注重内涵式的发展。围绕通信类发展的趋势和人才培养遇到的新瓶颈和新问题，教师在把握课程之间关联度的基础之上，形成宏观的跨学科视野，克服狭义的“精”与“专”，实现教学能力的提升。除此以外，应用型本科高校应该打造优秀的教学团队，把学生的学习期望值、自主学习和教师整体的教学设计融合在一起，科学合理地设计教学环节和任务。打破分科教育的藩篱，坚持以学生的产出为导向，组建教学共同体，集思广益地开发现有的线上和线下教学资源，从而有效地促进整体教学目标的实现。

科学、工程、技术和数学在现实生活中的应用是相互融合的，现实问题不会以单一学科的面貌出现，分科式教育的弊病在现代社会表现得会越来越明显，[3]这就是为什么高等教育亟需改变现有的单一学科授课模式。以问题和学生的产出为最终导向，盘活整体的教学资源，合理地分布和交汇融合，培养出具有全面科学素养的复合型人才指日可待。