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摘 要：在知识型社会所驱动的科技改革中，STEM 教育不仅有利于提高学生的创新思维能力、探究新领域能力， 其教学理念也为工程管理教学附加了新的价值，尤其体现在工程和技术方面。本文基于整合性 STEM 理念下对工程管理教学进行了探讨并提出了相关建议，以期为我国工程管理类教学提供参考。
关键字：整合性 STEM；工程管理；教学研究
本文引用格式： 陈泽友 , 项勇 , 黄佳祯 . 整合性 STEM 教育理念下工程管理类教学研究 [J]. 教育现代化 ,2021,8(41):159-162.
Research on the Teaching of Engineering Management Under the Concept of Integrated STEM Education
CHEn Zeyou , XIang Yong, HUang Jiazhen(School of Civil Engineering, architecture and Environment, Xihua University, Chengdu Sichuan)
Abstract: in the scientific and technological reforms driven by the knowledge-based society, STEM education is not only conducive to improving students’ innovative thinking ability and exploring new fields, but its teaching philosophy also adds new value to engineering management teaching, especially in engineering and technology aspect. This article discusses the teaching of engineering management based on the concept of integrated STEM and puts forward relevant suggestions in order to provide reference for the teaching of engineering management in my country.
Keywords: integrated STEM; engineering management; teaching research
一 引言
2016 年我国教育部发布《教育信息化“十三五” 规划》中明确提出要充分将信息技术运用到“众创空间”建设中，探寻关于 STEM 教育、创客教育等创新性教育模式。以此提升学生的创新能力、创新意识、信息素养、实践能力以及培养学生整合多学科知识的学习能力。发挥信息化面向未来、培养高素质人才的支撑引领作用。因此，本文以整合性STEM 教育理念为背景，探索服务于工程管理类教学模式。
二 关于整合性 STEM 教育的研究
STEM 是科学、技术、工程和数学四门学科的缩写。STEM 教育强调跨学科之间的交叉与融合，并将不同学科内容通过有机整合，从而更好地培养学生的创新思维和解决现实问题的能力 [1]。该教学理念是行动导向教学与专业情境的结合，也是帮助学生掌握单独课程知识领域外，使其深入地理解工程、教学、技术和科学之间的关系。即在学生面临真实情境问题时，不再依靠传统单一课程赋予的技能来解决问题，而是凭借各学科知识的有机统一，将这些知识有效转化成现实工具并综合运用， 从而解决生活中常见的问题， 也在解决问题的过程中无形地提升学生的综合素质和 STEM 素养 [2]。
STEM 教育涵盖了多个学科领域的教学理念和教学内容， 不仅跟教育相关联，同时强调其教学的实施性 [3]。STEM 教育作为现代教学设计中的一个重要分支， 为培养学生形成核心素养、塑造创新思维和培育创新能力发挥着十分关键的作用。发展 STEM 教育模式和提高 STEM 教育水平，可以从顶层设计角度促进学习过程、人才培养、教育策略等方面进步，从而显著提升国民素质、国民经济与国民就业率等。因此，STEM 教育的高质量发展对整个国家的竞争力都具有较强的推动力。
目前该领域分为分科式教育和整合式教育两种教育形式。本文探析的整合性 STEM 教学理念是将教学内容整合于具有现实意义的问题式情境中，用多学科知识的整合解决实际问题的过程，形成以问题为驱动， 以学生为中心的教学方法，帮助学生全方位的理解学科之间的密切联系，在熟练掌握工程管理、工程技术、工程设计相关知识的基础上，培养创新思维，更好地提升学科价值 [4]。
整合性 STEM 教育理念不仅要重视不同学科知识的相互联系，也要关注 STEM 中每一门学科的独立价值 [5]。同时围绕现实所具体发生的情况，在 STEM 教育理念模式下提供多种学科学习的机会，以此来解决现实遇到的问题， STEM 更强调其在发现问题和找到解决方法过程中的知识和能力的运用 [6]。在充分理解 STEM 学科基础之上，科学的解释自然现象并提供解决现实问题所用到的具体解决方案，即学习环境是随情境性变化而改变的。
理论研究方面，秦建军从科学、技术、工程、数学多个角度分析了中小学技术教育，认为 STEM 教育是一种系统教学观，强调以整体培育、学科融合的方式可以更好地、全面地提升学生的综合素质。王旭卿以创客教育模式为中心，探索了 STEM 教育模式下教学策略的相关问题，并指出教学应以回归真实、学习过程反复为基本，学科融合、鼓励合作、案例教学为重心。王湘贻（2017）[7] 借助知网数据库对 STEM 教育进行溯源研究，发现 STEM 教育与创客教育等创新性教育技术有着千丝万缕的联系， 并强调此类教育形式需在真情实景下发挥作用，且我国本土化的 STEM 教育模式均以 5E 教学模式作为基础，由教学设计来指导 STEM 教学实践。
谢丽等（2017）以我国 STEM 教育研究为背景，指出我国STEM 教育仍处在改革的初步阶段，当前的教育模式探索仅收获了边缘性成果，大力发展 STEM 教育并完成教育模式变革的落脚点和突破点在于推广 STEM 课程。同时研究表明，落实整合性 STEM 教育理念的最适切形式是开展具有工程属性的 STEM 课程， 即借助学科交叉和知识融合的整合思维改变情景学习、工程设计、科学探究等教学方面内容，深化以工程设计为主轴的课程设计模式发展。
教学实践方面，王颖将整合性 STEM 教育理念运用于教学方法上，采用设计式学习模式（learning by design，LBD），通过情景设计确定项目、构建途径、建立联系、设计实施、修改完善、交流考核、总结反馈等教学流程，培育学生的工程思维，使他们能够通过协调现有的资源，激发出创造性思维从而解决现实问题。吴俊杰团队以信息技术为载体，通过互动教学平台带领学生完成工程项目。研究发现， 在进行实际工程项目的过程中，学生们可以有效地实现学科融合，比如数学和科学内容的整合。因此， 他们认为 STEM 教育除了知识的运用，更强调的是在解决实际问题过程中的能力运用。
三 工程管理相关教育研究
随着建筑业转向高质量发展阶段，通过更完善、更高效的管理和技术手段来实现工程项目全过程管理成为迫切需要。为满足建筑业发展的需求，亟需培养大批既懂技术又懂管理且兼顾经济和法律知识的综合型工程管理人才。而工程管理学科作为培养具备管理、经济和土木工程技术等方面的综合性人才的重要学科，是工程管理人才培养的摇篮。另外， 在工程质量、监理水平和创造力上取得突破需要工程管理方面的协调与合作。因此，工程管理专业和行业的发展将面临新的、更高层次的挑战。
工程管理专业不仅需要学习管理理论和方法， 还需要涉及到相关领域的知识，如结合工程背景充分将数学知识运用于工程管理中。同时强调实践教学的重要性，要求学生不仅要做到“术业有专攻”，还应具有广泛的专业适应性和发展潜能 [8]。工程管理类教学由于自身的属性决定教学风格不同于传统的学科教育模式。工程管理专业教育以学生掌握理论知识并培养学生的整体思维为主要教育任务，同时运用必要的实践活动来增强学生综合学习能力。工程管理教育更多的是挖掘学生的内在学习潜力， 探索学生对工程管理理论知识的有效感知。虽然工程教育也要培养学生的逻辑思维，但逻辑理论是为工程问题的有效解决提供便利条件 [9]。
近年来，我国各地高校开展的工程管理教育根据住建部制订的指导性专业文件，广泛设置专业实习、课程设计、课程实验以及毕业论文等教学形式， 在专业实践性教学环节上有效提升了学生的工程管理基本技能，但仍存在一些问题：其一，教学实践和育人体系不完善，尚未通过有效的途径将各科目各实践环节进行整合。其二，专业实习大多流于形式， 导致学生走不出校门、学不到真东西，企业走不进校门、难以形成合作交流。
四 关于整合性 STEM 教育与工程项目教学的研究
（一） 整合性 STEM 教育的工程项目教学整合途径
作为整合学习的一种形式，整合 STEM 教育有其自身的特点，但与整合学习仍然有着相同的理论和方法。当前的整合 STEM 教育包括内容整合、辅助式整合和情景整合。工程管理教学的整体性 STEM 整合路径也不例外，其中包括内容方面的整合，教学老师通过整合多个学科领域知识和内容来设计项目管理教学活动并进行授课，比如将数字系统、工程系统相关学科领域进行整合。此外还可以采用辅助式整合方法，教学老师在设计教学活动时将两学科或多学科进行主次划分，将其一门学科设置为主要学科，其他学科用来辅助主要学科。例如在讲授工程项目管理内容时，学生可以运用到计算机软件进行学习。在有条件的情况下，还可以进行情境整合， 以一门学科的内容为核心目标，借助其他学科领域的现实问题进行情境假设，促进该学科核心内容的教学 [10]。
（二） 整合性 STEM 教育下的工程项目教学方法
整合性 STEM 教育下工程管理通常有基于问题和基于项目两种教学方法。这两种教学方法都是基于整合性 STEM 教育理念进行教学方案设计，采用多重手段和数据资料来解决问题。 在整合性 STEM 教育模式下，两种常用的教学方法通过多领域的整合学习，有利于学生对整个学科领域有更加深入的认知，同时扩散其视野和兴趣。基于整合性 STEM 教育模式下的两种教学方法相比较，基于问题的教学方法中所使用的问题情境或案例大多是工程项目管理老师在研究领域中发现的真实问题，其学习结果的表现形式为一种解决方案或观点 [11]。
（三） 整合性 STEM 教育下的工程项目教学实施阶段
根据对整合性 STEM 教育的研究以及结合传统工程管理类课程的性质，归纳总结出整合性 STEM 教育背景下工程项目教学实施阶段主要为：
第一阶段为思考阶段，该阶段教学工作应放在工程项目目标知识的锁定上，让学生对问题情况有一个深入了解，给学生提供指导，让其主动将已有知识和经验与目标知识相结合。教学老师在此阶段应该对整个教学进行合理的规划，包括教学方式的选择、融入多学科知识的探索以及对整个教学过程中案例的选择。在课堂案例选择方面教学老师要考虑其是否符合课程整体构架等一系列标准 [12]。并根据项目管理教学的目的，提出相关实际问题，引导学生进行思考。在前期思考阶段，需要工程项目管理教师把握课程案例的核心知识点和学科价值问题点，并形成系统的案例分析思路。项目管理教学课堂应涵盖课程任务、教学计划等。
第二阶段为研究阶段，在此阶段需充分发挥学生在整体教学过程中的主体地位。在教学老师的带领下通过研究获取工程管理类相关知识。学生从特定的情景中提出实际问题，在老师的带领作用下进行讨论并解决问题，以此来确保学生对工程管理中涉及的概念或知识点有正确的认识。
第三阶段为探索阶段，此阶段通常将教学研究与实际项目相结合，由学生自主地在已有知识框架基础上挖掘新知识进行补充学习，即学生在此阶段拥有学习过程中的自主权。也可将学生划分成小组来讨论实际问题的解决方案，从而培养学生的团队意识、协助能力、创新思维能力等。
第四阶段为应用阶段，该阶段主要目标是确定解决问题的方案设计，学生需要根据相关标准来检验方案的正确性。如发现有新问题存在，则需要重新进行上述教学阶段。工程项目管理教学环节通常利于此阶段来拓展 STEM 教学的学习情境，建立多种 STEM 学科之间的联系。
第五阶段为沟通阶段，此阶段目的是将 STEM 教育的应用成果向小组外进行展示和沟通交流。任何项目和课程的学习都需要借助成果展示来反映方案实施的效果，这个阶段是整个学习过程中较为关键的步骤，因为它不仅可以让其它组别学生获取新的方案设计思路和解决问题途径，也使学习者的沟通交流能力和团结协作能力得到大幅提升。
五 整合性 STEM 教育的工程管理教学建议
STEM 教育理念更多的是提倡跨学科的方式来解决现实所具有挑战性的问题，强调打破学科之前的壁垒，使多个学科领域相结合。将 STEM 教育理念运用到工程管理教学中对整个行业发展是具有积极的推动作用。为了更好地适合于现代社会需求的工程管理人才，需要加强跨学科背景的师资力量建设，同时普及 STEM 教育在工程管理范围，针对STEM 教育相对落后的地区进行师资力量培训，使工程管理类老师获得多学科的 STEM 学习经验。提倡工程管理类老师多将 STEM 教育融入到课堂的教学实践中。
目前，将 STEM 教育运用到工程管理教学中遇到瓶颈原因在于优秀教师资源匮乏且分布不均。针对此情况，我国应借鉴其他国家对 STEM 教育师资培养机制，增加对各地区各级教育关于工程管理类的 STEM 师资投入比例， 推行相应的激励机制， 提高工程管理教育类师资力量的专业能力和科学素养。在重视将 STEM 教育发展运用到工程管理教育的同时，应思考如何为该领域的教育提供创新、健康的发展环境。结合工程管理课程属性，规划 STEM 教育的课程设置方式、师资培养模式和教育创新模式。增设与工程管理学科相融合的探讨课程，使学生学会用多学科、多领域来解决实际问题。
此外，还需要加强 STEM 教育在工程管理教育领域的推广力度和涉及面。增加社会参与路径，例如在教学过程中引入实际项目， 将教学与实践相结合。将 STEM 教育理念与创客教育、实践社区等方面相结合。在整体 STEM 教育模式下，工程管理的教学要着重凸显学生的主体地位， 工程管理教学要让学生从被动接受知识转变为主动参与建构知识框架。在整个教学工程中，充分发挥学生的自主性，引导其在掌握项目管理知识基础之上， 运用跨学科知识整合的手段来解决实际问题。工程管理类教学老师也需结合学生的学习特点，变通采用情景教学、后发式教学来凸显学生在教育过程中主体地位。
六 总结
工程管理自身是一门交叉性应用学科，其中融合了土木工程知识与管理知识。在整体性 STEM 教育模式下，结合工程管理专业的发展现状，提出新的工程管理专业人才的培养方案，从而进行教学体系的创新。推进 STEM 教学需要提出新的培养方案， 调整课程体系，加强师资队伍的持续建设，以提高专业教育的时效性，拓宽学生视野，改善教学活动滞后于建筑业发展和实践的现状，不断提高人才培养质量和社会服务能力，从而满足建筑业转型升级和高质量发展对人才储备和毕业生就业的需求。
参考文献
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