基于STEM 理論的大學生創新實踐能力影響因素研究

于金龍 韓業亮

大連外國語大學，遼寧 大連 116044

隨著高等教育改革的逐步深化，高校創新實踐教育已進入新的發展階段，大學生創新實踐能力培養成為高等教育的重要目標［1］。大學生創新實踐能力是指大學生運用所學知識和技能，在實踐過程中提出新的見解和解決方案并付諸實施，創新性解決實際問題的能力，是改變客觀現實情況的創造性能力。當前，高校實踐教學受到傳統教育模式影響，存在師資隊伍高學歷、高知識卻缺少實踐經驗，學生習慣于被動接受式學習，主動學習積極性不高等問題，制約了大學生創新實踐能力的培養［2］。因此，有效識別大學生創新實踐能力影響因素，完善大學生創新實踐能力培養體系具有重要意義。本文基于STEM 理論，從理論學習、科研訓練、技術培訓、工程實踐、數學教育五方面，探討大學生創新能力影響因素，為我國高校大學生創新實踐能力培養提供有益支持。

一、研究設計

STEM 教育是由美國發起并倡導在全球興盛的一項教育改革運動。STEM 是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）四門學科英文首字母的縮寫。簡而言之，STEM 教育倡導將多學科的知識融合，倡導以批判性創新思維的培養為導向的一種教育模式。教育實踐表明，STEM 教育有助于培養學生的科學探究能力和創新意識等社會必備的技能和創新能力，對學生創新實踐能力的培養具有重要作用［3］。

科學注重知識應用，要求大學生掌握專業知識并能進行科學探究；技術強調方法革新，要求大學生掌握解決問題的技術工具和方法；工程注重實踐應用，要求大學生將科學知識和技術方法有效應用于實踐活動；數學強調邏輯思維，要求大學生掌握數學知識、具有數學分析的能力，并將其應用在科學、技術和工程之中。因此，基于STEM理論視角，大學生創新實踐能力培養需要從理論學習、科研訓練、技術培訓、工程實踐、數學教育五方面展開。

（一）科學特征分析

1．理論學習。理論知識是指大學生通過課堂教學或課外自學獲得的系統的、有普遍意義的知識，一般包括基礎性知識和專業知識。理論知識的學習讓學生更好地認識世界，理解世界，從而進行深入思考，激發創新思維。理論知識是學生進行創新實踐活動的基礎。因此，理論知識掌握越深厚，越系統，大學生的創新實踐能力會越強。由此，提出假設：H1：理論學習正向影響大學生創新實踐能力。

2．科研訓練?？蒲杏柧毷侵复髮W生接受的系統的、規劃的科研指導和實踐?？蒲杏柧氂兄诖髮W生形成科研能力和創新思維的培養?？蒲杏柧氋|量越高，大學生知識與技能的應用能力越強，大學生創新實踐能力越強。因此，提出假設：H2：科研訓練正向影響創新實踐能力。

（二）技術特征分析

知識產權組織把世界上所有能帶來經濟效益的科學知識都定義為技術。技術解決的是知識的實現問題，將科學研究所發現或傳統經驗所證明的規律轉化為各種生產工藝、作業方法、設備裝置等。技術培訓是指大學生通過各種學習方式能正確適當地選擇和使用各種工具、設備、技術產品等解決實際問題。技術培訓有助于大學生形成較強的動手能力，從而更容易應用技術進行工程實踐，提升創新實踐能力。因此，提出假設：H3：技術培訓正向影響大學生創新實踐能力。

（三）工程特征分析

工程是科學與技術的集成與實施，因此科學與技術對現實世界的作用和影響，就必須通過具體的工程來實現，離開了工程設計和建造，科學與技術的作用就只能是潛在的和抽象的。大學階段的工程實踐主要指大學生通過多樣化實踐方式（實習、畢業設計、項目、競賽等），能應用科學原理、技術方法和數學方法解決實際問題的能力。工程實踐是將科學、技術、數學等多學科融合的紐帶，對提升學生創新實踐能力具有直接促進作用。因此，提出假設：H4：工程實踐正向影響大學生創新實踐能力。

（四）數學特征分析

數學是人類文明的重要學科，社會各個學科發展需要應用數學知識。數學對于培養大學生思維能力和創造能力有著極大的作用。大學數學教育潛移默化式的思維訓練，有助于提升學生數據計算和數據分析的靈敏度，增強學生處理現實問題的創新思維和發散思維，促進了學生創新實踐能力的提升。因此，提出假設：H5：數學教育正向影響大學生創新實踐能力。

二、大學生創新實踐能力影響因素分析

本文研究數據來自于2021 年11 月19 日至2022 年2 月23 日對東北地區本科生進行的抽樣調查。調查問卷采用問卷星系統進行制作，并通過微信方式在線進行調查。共發放問卷317 份，其中有效問卷300 份，問卷有效率為94．6%。本文設計變量理論知識、科研訓練、技術培訓、工程實踐、數學教育和創新實踐能力的測度項，形成包含了28 個測度項的量表，并通過了信度和效度檢驗。

（一）回歸分析

采用回歸分析法檢驗各因素對創新實踐能力的影響，結果如表1 所示。理論模型中大部分的假設在P 值<0．001 水平下都得到了很好的數據支持。理論知識作為大學生創新實踐能力的基礎性因素，重要組成部分，顯著影響創新實踐能力，回歸系數為0．266（t=5．983）。工程實踐作為大學生創新實踐能力主要鍛煉途徑，受到大學生歡迎，其顯著影響創新實踐能力，回歸系數為0．224（t=5．750）。技術培訓和數學教育也對創新實踐能力產生顯著影響?；貧w系數分別為0．200（t=5．374）和0．166（t=4．558）?？蒲杏柧氄蛴绊憚撔聦嵺`能力的假設在P 值<0．01 水平得到支持。

表1 基于回歸分析的假設檢驗

（二）結構方程模型分析

結構方程模型路徑系數如圖1 所示。其中，理論知識、科研訓練、技術培訓、工程實踐和數學教育，對大學生創新實踐能力有著不同程度的正向顯著影響。

圖1 結構方程模型路徑系數

理論知識對大學生創新實踐能力的影響最為顯著，路徑系數為0．53。這表明基礎性知識和專業性知識的積累對大學生進行創新實踐活動，提升創新實踐能力有顯著影響。大學生通過大學課程體系，基礎課、專業課和選修課的學習，掌握專業學科知識和相關學科知識，通過自學，主動掌握感興趣的領域知識，形成系統的知識體系，便于其正確地認識世界、理解世界，發現實踐中的問題，并主動思考解決方案，鍛煉創新思維，進而提升創新實踐能力。如果沒有完備系統的知識儲備，不能發現問題和分析問題，是無法應用于實踐，在實踐中培養創新實踐能力。

科研訓練對大學生創新實踐能力影響較弱，路徑系統為0．12，這與預想一致，表明大學生在大學階段并沒有接受系統的科研訓練，他們對科學研究工作并不了解，或者了解不多，不能真正認識科研訓練的重要性，只有一少部分優秀學生能參與到教師的科研團隊，進行科研訓練，因此科研訓練這一影響因素通過調查數據反映出的影響力較弱。而科研訓練實質上是非常好地鍛煉學生綜合運用所學知識和技能培養創新實踐能力的方式。

技術培訓對大學生創新實踐能力有較為顯著的影響，路徑系數為0．26。研究樣本顯示，大學生普遍認識到技術培訓對個人創新實踐能力提升的意義，但對于技術培訓對創新實踐能力的影響力普遍認為沒有工程實踐重要。大學階段的技術教育體系較為復雜，包含通用技術和專業技術的培訓，而技術能力的形成和發展通過知識、技能和態度三個方面的融合和遷移，因此通過技術培訓提升技術能力的效果是潛移默化而不是立竿見影，與豐富多彩的工程實踐活動相比，大學生對技術培訓效果的直觀感受不夠明顯。

工程實踐對大學生創新實踐能力有顯著影響，路徑系數為0．38。這表明工程實踐是提高大學生創新實踐能力的重要方式。隨著對高等教育發展規律和實質的認識，在教育主管部門的引導下，越來越多的高校開始重視實踐教學，加大實踐教學比重，各類工程實踐活動充實到大學生的課堂、課外學習和生活中，大學生參與工程實踐活動的積極性越來越高，有效激發學生的創新興趣，并通過工程實踐活動將科學知識、專業技術和數學思維有機結合，鍛煉了學生的創新實踐能力。

數學教育對大學生創新實踐能力也有一定影響，路徑系數為0．20。大學數學可以培養學生邏輯思維，為專業知識和專業技能的學習奠定扎實的基礎。同時大學數學對于培養創新人才，提高大學生創新實踐能力有著極大的幫助。但由于當前大學數學教學內容抽象化，偏理論，輕應用，與專業需求差距較大，削弱了大學生探究數學知識的樂趣，妨礙了學生數學素養的培養，對創新創業能力的培養益處不大。因此，在實證調查中數據教育的影響不夠顯著。

三、結論與建議

通過分析發現理論學習、科研訓練、技術培訓、工程實踐和數學教育對大學生創新實踐能力產生了不同程度的正向影響。其中理論學習是最重要的影響因素，工程實踐是第二重要的影響因素，這也與當前高校大學生創新實踐能力培養現狀相符合。為了提升大學生創新實踐能力，將STEM教育理念與高校創新創業教育實踐相融合，對高校教學管理部門提出以下對策。

（一）建立基于STEM 理論具有專業特色的課程體系

STEM 教育理念對培養大學生創新實踐能力具有重要作用，而科學合理的專業課程體系則是培養大學生的主要途徑?；诖?，對于不同類型高校和專業，應積極鼓勵和支持其在符合自身特征和客觀需求的前提下，探索、構建STEM 教育理念與專業特征有機結合的高效、有針對性的專業教育課程體系。

（二）加強大學生科研訓練培養其科學思維

完善本科生科研訓練培養體系，積極鼓勵大學生參與各種類型的科研活動。通過科研訓練，提高學生的科學規劃能力和學習自主性，在學習方式、認知方式與知識獲取方式上，由依賴型向自主型轉變。通過科研訓練，培養學生科學思維，實現STEM 知識創生、遷移和創新實踐能力的提升。

（三）加大宣傳力度，提高大學生參與創新實踐活動的積極性

雖然高校非常重視大學生創新實踐能力的培養，但仍有部分學生對創新實踐認識不夠，重視不夠。因此高校需要加大對創新創業教育的宣傳和引導，可以通過校園創新文化周、創新論壇宣傳活動，多渠道向學生普及創新實踐相關內容與知識，提高宣傳效率，營造創新實踐能力培養的常態化氛圍，提高大學生參與創新實踐的積極性。

（四）培育具有創新精神的高素質教師隊伍

教師素質的高低，直接影響學生的培養質量。高校需要優化教師引入制度，應考察新進教師的實踐和創新能力；完善教師培訓和參與社會實踐的形式和制度，挖掘現有教師潛力，確保教師實踐教學能力的提升有渠道有保障。同時，通過開展講座活動、與企業達成合作項目、建設校外實踐基地等形式等，將校外優秀創新人才引入學校做兼職的創新導師，多方面構建具有創新精神和創新能力的教師隊伍。