創客學習：一種創造有意義學習經歷的學習范式*

□陳鵬

創客學習：一種創造有意義學習經歷的學習范式*

□陳鵬

創客學習在理念層面是一種基于設計的學習，在實踐層面是一種跨學科學習，在本質層面是一種基于創造的學習，其核心特征是知、行、思、創的統一。這種新型的學習范式旨在通過自主選題、調查研究、創意構思、知識建構、設計優化、原型制作、測試迭代和評價分享的過程模型，為創客創造提供一種有意義的學習經歷。從這一視角來審視，創客學習有利于破解我國當前工程教育在“工程性”和“創新性”方面存在的困境，進而為國家創新型人才培養提供變革途徑。以“天工創客空間”中創客的發明創造經歷為實踐案例，可以發現，創造有意義創客學習經歷需要滿足目標明確、自主建構、主動實踐、真實情境、交流協作、心流體驗等基本條件，可以通過實施大學生創客自主研發計劃、建立大學生創客空間聯盟與大學生創客導師聯盟等途徑為創客提供平臺環境和智力支持，進而優化創客有意義學習的經歷，為教育變革提供有益參考。

創客學習；有意義學習；學習經歷；學習范式；典型案例；工程教育

中國工程院“創新人才”項目組2010年指出，我國工程教育當前存在“人才培養模式單一，創新創業教育重視不足，工程性缺失且實踐環節薄弱，評價體系導向重論文、輕設計、缺實踐，企業不重視參與人才培養過程”等實際問題。我國工程教育還存在“供需矛盾、學校發展目標與模式趨同化、教學中缺乏實踐環節、教學體系不適應工程特點、創新與創業教育重視不足、學生綜合能力素質薄弱”等諸多問題（朱高峰，2015）?？傊?，諸多學者揭示出當前我國工程教育存在過分科學化、非工程化、輕實踐化和弱創新化的共性問題。實施以培養創客精神和創客素養為重點的創客教育（祝智庭等，2015），通過改變傳統重科學技術輕工程實踐、重被動灌輸輕主動建構的教學方式，有助于解決我國當前工程教育存在的共性問題，從而有效提升我國工程教育的整體質量。

當前工科大學生的學習狀態普遍存在五個“過多與過少”現象：在學習方式上，從師型過多，自主型過少；在思維方式上，求同性過多，求異性過少；在學習狀態上，順從型過多，問題型過少；在學習層次上，繼承性過多，創新性過少；在學習情感上，應試型過多，興趣型過少（張德江，2010）。面對當前工程教育中日益凸顯的學習狀態問題，理應基于學習科學的視角，對工科大學生的學習問題進行深刻反思和全面剖析，探索適合我國工程教育自身發展特點的學習范式，以期為工科大學生創造有意義的學習經歷，從而切實提高我國高校工程科技人才培養的質量，滿足新工業革命與中國制造2025戰略對創新型工程科技人才的迫切需求。

一、創造有意義學習經歷的理論闡述

1.創造有意義學習經歷的理論

美國學者L·迪·芬克（L.D.Fink）在其教育論著《創造有意義的學習經歷——綜合性大學設計原則》中，首次明確提出“教學應為學生創造有意義的學習經歷”的教學思想。L·迪·芬克認為，提高高等教育質量的有效途徑是為學生創造有意義的學習經歷，并提出把“創造有意義的學習經歷”作為綜合性大學課程設計的原則（L·迪·芬克，2006）。

L·迪·芬克從過程和結果兩個維度分別揭示了有意義學習經歷的特點?；谶^程維度，有意義的學習經歷具有兩個特點：投入（即學生會投入到學習中去）和活力（即課堂里充滿活力）（L·迪·芬克，2006）。基于結果維度，有意義的學習經歷也具有兩個特點：一是意義的持續變化，即課堂給學生帶來有意義的變化，這種變化在課程結束甚至在學生畢業后還將繼續下去；二是生活價值，即學生所學在課程結束后還將在他們的生活中發揮作用，提升他們的生活價值，使他們做好進入不同社會群體或工作領域的準備（L·迪·芬克，2006）。

L·迪·芬克還創造性地提出有意義學習的6個分類法，分別是基礎知識、應用、綜合、人文維度、關心和學會學習，各類有意義學習還包括幾個具體的學習種類，它們以某種方式互相關聯，但對學習者有著各自的價值（L·迪·芬克，2006）。

2.有意義學習的邏輯與品質

從學習的主體、目標、策略和本質四個維度分析有意義學習的邏輯與品質，可以發現有意義學習具有以學生為本、以全人教育為旨、以自主學習為徑、以創造力發展為核的學習邏輯與品質。有意義學習還具有人本性、全人性、自主性和創造性四大特性。

（1）以學生為本

人本主義心理學家羅杰斯認為，有意義學習是指一種涉及學習者成為完整的人，使個體的行為、態度、個性以及在未來選擇行動方針時發生重大變化的學習，是一種與學習者各種經驗融合在一起的、使個體全身心投入其中的學習（莫雷等，2009）。

有意義學習以學生為根本。羅杰斯認為有意義學習具有四個特點（莫雷等，2009）：一是全身心投入，即學習者整個人的認知和情感均投入到學習活動之中；二是主動自覺，即學習者由于內在驅動去探索、發現和了解事件的意義；三是全面發展，即學習者的行為、態度、人格等獲得全面發展；四是自我評價，即學習者對自己的學習需求、學習意義和學習質量進行自我評價。羅杰斯認為促使有意義學習還需具備四個條件（莫雷等，2009）：一是強調以學生為中心，突出學生在教育中的主體地位，教師僅是學生學習的促進者；二是讓學生置于一個自由、寬松、和諧、融洽、互愛、快樂的學習氛圍之中；三是強調基于真實問題情境的做中學，四是學習的過程就是學生自我實現（發展）的過程。

（2）以全人教育為旨

雅斯貝爾斯在《什么是教育》中指出，教育的本質是喚醒靈魂的教育，教育即生成，教育的使命在于成為“全人”（李峻等，2007）。全人教育的目的在于讓學生成為“完整的人”，在學習中學會認知、學會做事、學會合作、學會生存和學會創造。

有意義學習以全人發展為宗旨，具體表現在五個方面（謝安邦等，2007）：一是強調教育的目的是培育人的整體發展，包括智力、情感、社會、身體、創造力、直覺、審美和精神潛能的發展。二是強調教育是成長，是發現，是視野的開闊，是參與世界，是探尋理解和意義。三是主張師生關系平等、開放、有活力，強調學生與學生、學生與教師之間建立起一種開放而平等的學習群落。四是使學習者對他們身處其間的文化、道德、政治環境具有批判性思維，致力于人類文化的改造和創造，而不僅僅是復制現有文化。五是認識到每個人所具有的智力、創造力、系統思維和與生俱來的潛力。

（3）以自主學習為徑

在傳統學習方式上，教育者決定學習的目標、內容與策略，學習者只能順從教育者的意志，按照教育者的教育方式而學習，對于為什么學沒有知情權，學什么沒有決定權，怎么學沒有選擇權，顯然這種以教育者為中心的教育組織方式不利于學習者形成獨立思考、主動學習和開拓創新的精神。為了提高學習者的學習效率、動力和質量，有意義學習應具有自主性的學習邏輯與品質。

自主學習是開展有意義學習的根本途徑，具體表現在五個方面：一是從認知維度看，自主性體現在學習者在學習過程中自發主動地完成跨學科知識的建構。二是從過程維度看，自主性體現在有意義學習是一種基于學思結合的探究性學習。三是從互動維度看，自主性體現在有意義學習是一種基于教學互動的合作學習，以學習共同體為基本活動形式，利用團隊成員之間的互動共同完成學習目標。四是從環境維度看，自主性體現在有意義學習是一種基于問題的真實學習，學習者在真實的學習情境中學習解決真實世界的問題。五是從動機維度看，自主性體現在有意義學習是一種基于個體動機的個性化學習，關注發掘每一個學生獨特的個性、興趣、特長和稟賦，圍繞學習者各異的個性特質來開展不同形式的學習活動。

（4）以創造力發展為核

創造力是指根據一定目的，運用一切已知信息，產生出某種新穎、獨特、有社會或個人價值的產品的智力品質，既指思維過程，又指思維產品，還是思維的個性特征（林崇德，1999）。有意義學習旨在促使學生的創造力發展，主要包括激發學生的創造動機，培養學生的創造性思維，塑造學生的創造性人格和營造和諧自由的創造性環境。

學生的創造力發展是有意義學習的核心品質，這種品質的特征體現在三個方面：一是學習主體是學生，學生是教育目標的體現者、學習活動的主動實踐者、積極探索者和自我反思者（林崇德，2000）。二是學習過程是一種以設計為導向的人工造物的創造性實踐活動。三是學習成果是創造性的產品，這里的“產品”即以某種形式存在的思維成果，它既可以是一個新概念、新思想、新理論，也可以是一種新技術、新工藝、新作品（林崇德，1999）。

二、創客學習的內涵、特征、過程與環境

1.創客學習的內涵

“創客學習”即基于創客項目的學習，是指學生圍繞來自真實情境的創客項目，充分學習、選擇和利用創客空間的學習資源，基于創客項目“自主選題、調查研究、創意構思、知識建構、設計優化、原型制作、測試迭代、評價分享”的全生命周期，在實際體驗、探索創新、內化吸收的過程中，進行持續的自主性、探究性、合作性和創造性學習，最終為學生創造有意義的學習經歷，并且旨在全面培養學生的創客精神與創客素質的一種新型學習模式。

“創客學習”中的“創客空間”是指學生基于創客項目進行創新、實踐、共享、協作和交流的開放性學習空間，是創客項目實施的工作空間、網絡空間、社交空間、文化交融空間和資源共享空間（陳鵬，2016）?！皠摽晚椖俊笔侵笇W生為創造新穎、獨特、有社會意義或個人價值的產品而進行的創造性活動課題。創客素質包含知識結構、能力特質、思維方式和人格特征四層特質。其中，知識結構是指創客在實踐活動中所需掌握的跨學科知識體系，是創客進行創造的基礎系統。能力特質是指創客在創造性地發現問題、分析問題以及解決問題等方面所表現出來的共性特征，是創客進行創造的實現系統。思維方式是指創客在實踐中所表現出來的有利于創新成果產生并帶有較大共性特征的思維形式，是創客進行創造的智能系統。人格特征是指創客在創造活動中表現出來的自我形象、社會動機、個人態度、價值觀、內在驅動力等方面的品格特征，是創客進行創造的動力系統（廖志豪，2012）。

2.創客學習的特征

創客學習是一種融探究、設計、創造、合作于一體的項目學習范式。創客學習的核心特征是知、行、思、創的統一。筆者根據有意義學習的邏輯與品質，提出創客學習的特征模型（見圖1）。

圖1 創客學習的特征模型

（1）創客學習是一種跨學科學習

科學、技術、工程三元論主張將科學活動解釋為以發現為核心的人類活動，將技術活動解釋為以發明為核心的人類活動，將工程活動解釋為以建造為核心的人類活動，這三者既相互獨立又相互聯系（李伯聰，2002）。在人工造物的實踐過程中，一方面需要運用科學、技術和工程知識去改造世界，其中科學知識作為描述性知識，其目的在于理解世界，描述世界的存在方式；技術知識作為行動的程序性和規范性知識，其目的在于解決實踐過程中“做什么”和“怎樣做”的問題；而工程知識作為造物行動中的情境化知識，其目的在于實現人工物在現實中的成功建造（項聰，2014）。因此，創客學習本質上是一種跨學科的學習，具有前沿性、綜合性和系統性的跨學科知識是創客創造的基石。

跨學科學習的教育價值意蘊體現在三個方面：一是為了適應現代工程科技與社會經濟發展的綜合化趨勢，學習者應具備自然科學與人文科學、科技知識與工程知識交叉融合的跨學科知識結構。二是科學、技術和工程知識的交叉、滲透、融合，有利于學習者跨越學科界限，拓展發現與解決問題的思維空間，更好地在學習過程中進行創造。三是培養學習者的大成智慧，使學習者在學習過程中“集大成、得智慧”，能夠系統性、創造性地發現、分析和解決真實問題。

（2）創客學習是一種基于設計的學習

設計是以提升人的生命價值為目標的一種創造性活動，其目的是為產品、過程、服務以及它們在整個生命周期中構成的系統建立起多方面的品質。國際工業設計協會（International Council of Societies of Industrial Design，ICSID）2015年提出設計的最新定義（鄒韜，2015）：設計旨在引導創新、促發商業成功及提供更好質量的生活，是一種將策略性解決問題的過程應用于產品、系統、服務及體驗的設計活動。設計是科學、工程、技術、文化與藝術的綜合（柳冠中，1987），設計作為產品、系統、服務及體驗的創造活動，在復雜的產品設計與創造過程中，個體反思、知識建構、學以致用、創新實踐和教學互動等子過程相互交織、并行發生和循環迭代。

基于設計的學習的教育價值意蘊體現在三個方面：一是設計的過程即為知識融合、遷移、內化和運用的過程，學習者通過創造性的設計實踐，獲得跨學科的科學知識、技術知識、工程知識以及人文知識，在真實的設計情境中完成學生自身知識體系的自主建構。二是學生在創造性的設計實踐活動中，工程設計能力與實踐能力得到錘煉，創造力得到全面開發。三是設計貫穿學生學習的全過程，不僅實現了科學、工程、技術和人文知識的交叉融合，而且將傳統學習模式中孤立、乏味的學科知識進行有機、連續的聯結，從而維持、激發和提升學習者的學習動機。

（3）創客學習是一種注重學思結合的學習

孔子曾經說過：“學而不思則罔，思而不學則殆。”這句話經典地闡明了學與思的關系。創客學習倡導知、行、思、創的統一，將學與思緊密結合起來，做到學思結合與學思并重?！八肌辈粌H僅指學習者獨立思考的學習精神，也指學習者自我反思的學習品質，還指學習者綜合性的創新思維品質。

基于學思結合的學習的教育價值意蘊體現在以下三個方面：一是獨立思考之學習精神，學習者在學習過程中具有質疑、獨立判斷和求真的能力。二是自我反思之學習品質，創客項目的設計過程本質上也是個體反思的過程。三是獨特而新穎的創新思維，指以獨特的視角、新穎的思路和超常的方式，發現、分析和解決真實問題，從而創造出新事物的一種綜合性的思維模式（林健，2012）。

（4）創客學習是一種基于創造的學習

支持產品創造的新興科技技術（如數字化設計與制造技術、增材制造（3D打印）技術、開源軟硬件技術、控制工程與智能制造技術等）為學習者提供了便捷化、智能化、數字化和工具化的技術支撐，大大降低了產品創新設計與制造的門檻。

基于創造的學習的教育價值意蘊體現在以下三個方面：一是教師與學生角色的重新塑造，學生學習中心地位得以確立。在基于創造的學習過程中，學生不再是被動的知識接受者和消費者，而是主動的知識應用者與產品創造者；教師不再是知識的傳播者，而是學習環境的設計者、學習過程的調控者、學習活動的組織者和學習質量的提升者（Hartnell-Young et al.，2008）。二是個體創造力是學習者的核心智力品質?；趧撛斓膶W習通過建立創造性學習環境、營造創造性文化氛圍、實施創造性教學等途徑，來激發學生的創造意識與動機、培養學生的創造性思維品質、塑造學生的創造性人格。三是創客共同體創造力是學習共同體成員的重要智力品質，即在真實的學習任務情境中，團隊成員通過協作交流互動，進行群體性知識建構、創意構思、設計制作、測試迭代，并產生具有新穎性和獨特性產品的智力品質。

3.創客學習的過程

以多林·尼爾森教授提出的“逆向思維”學習過程模型為依據，以創造有意義的學習經歷為價值取向，結合創客學習自身的規律與特征，基于“設計思維”方法，筆者建立了如圖2所示的創客學習過程模型。圖2中的8個學習環節在知（認知）、思（思考）、行（實踐）、創（創意、創造、創新與創業）、評（評價）的指引下不斷循環迭代，構成一個完整的創客學習環，而學習者的自主性與創造性是確保這個學習環持續運行下去的關鍵要素。

圖2 創客學習的過程模型

（1）自主選題

創客項目負責人在創客學習中結合自身的學習興趣、個性稟賦和個體素養，自主選擇創客項目。創客項目選題應具有真實性、社會性、層次性和開放性。真實性和社會性體現在創客項目主要來源于日常生活、生產實際和社會需求；層次性主要是根據學生學齡、學科、專業和個體素質等差異，安排具有不同難度梯度的項目選題；開放性體現在創客項目選題不局限于傳統的創客導師指定項目任務，學生可以自主提出項目選題。完成自主選題之后，創客項目團隊需要根據產品研發過程，制定項目計劃。

（2）調查研究

以互聯網、云計算、大數據為代表的新型科技，賦予學生多樣化的調查研究方式，他們可以線上線下相結合開展產品市場調查研究，做到知己知彼、發現問題、推陳出新。在線下，學生采用傳統的方式開展調查研究。在線上，網絡電子商務平臺提供了國內外相關產品的外觀、材質、結構和銷售等細致而全面的信息；網絡視頻共享平臺提供了國內外相關產品的外形展示、功能演示和結構分解等鮮活而生動的視頻；網絡專利文獻數據平臺則提供了國內外相關產品豐富而專業的技術專利和學術文獻。

（3）創意構思

首先，學生根據前期產品市場調查情況，對人、技術、市場環境、審美形態等基本設計要素進行分析，明確設計方向，提出設計概念，確立設計定位。其次，提出多種創意構思，并繪制設計草圖，對初步設計方案進行分析、比較、綜合和優化。最后，根據實用性、美觀性、創造性、工藝性、人本性和安全性等評估標準甄選出最佳創意方案。

（4）知識建構

創客學習過程中的知識建構不是知后而行，而是知中有行、行中有知、知行交融、知行合一。創客學習每一個環節都是知識建構與創新實踐相互交織、相互融合、并行發生。學生在創客學習中完成學科交融中專業性知識的建構、產品研發全過程中系統性知識的建構以及人工造物中生成性知識的建構。

（5）設計優化

根據產品最佳創意方案，學生展開產品的詳細設計，項目團隊成員協同開展創造性的設計實踐活動，應用計算機輔助工業設計技術和電氣控制技術，進行產品二維平面設計、三維造型設計、三維結構設計、三維數字化虛擬樣機設計、機構運動仿真、電氣控制系統設計、工程分析與優化等產品設計與研發工作。

（6）原型制作

原型制作主要是完成產品實物樣機的制作，根據產品非標準零部件的可制造性，考慮其制作成本，充分比較傳統機加工、數控加工、激光加工、快速成型（3D打印）等多種加工或成型工藝的優勢，選擇多樣化、低成本、高效率且可靠的非標準零部件的制作方法。零部件實際制作中，既可以利用現有設備進行零部件的自制造，又可以基于網絡電子商務平臺，進行個性化定制式異地同步協同制造。

（7）測試迭代

制作完實物樣機非標準零部件，采購實物樣機的標準零部件和電氣控制元器件，根據三維數字化虛擬樣機裝配工程圖，進行實物樣機的裝配、調試和測試。在實物樣機測試階段，一方面檢驗產品設計中的造型形態、結構功能、機械系統、控制系統和技術工藝等基本要素的科學性、可靠性和合理性；另一方面，根據測試過程中發現的設計缺陷，通過頭腦風暴提出多種問題解決方案，通過比較、分析和優化，將最優解決方案反饋至設計環節，從而不斷完成設計迭代，最終完成實物樣機的研制。

（8）評價分析

評價分析主要包括以下三個方面：一是對創客學習結果即研發產品的評價分析，即主要對創客項目作品的功能、結構、設計、工藝制作、性價比、先進性、創新性、美觀性、實用性、安全性等進行綜合評價。二是對創客學習過程的評價分析，即從實用性、新穎性和創造性三方面進行選題評價，從創新性、美觀性、結構合理性、工藝性、數據規范性、圖紙質量等方面進行設計評價，從功能實現、制作水平與完整性、作品性價比等方面進行制作評價。三是對創客個體的評價分析，主要對創客團隊成員的領導力、學習力和創造力進行綜合評價，深入分析創客學習如何為學習團隊和個體創造有意義的學習經歷。

4.創客學習的環境

學習環境是指促進學習者發展的各種支持性條件的統合（鐘志賢，2005）。創客學習環境一般特指創客空間，是學習活動發生的主要場所。創客空間旨在基于“知、行、思、創”的統一中促進學習者的全人發展。各種支持性條件包括創客課程、創客學習共同體、創客工程坊、創客圖書館、創客交流廳等要件。

創客學習環境應為學習者提供全面的線上虛擬學習環境與線下實體學習環境，既能支持基于真實創客項目而開展的自主性、探究性、合作性和創造性的學習活動，也能滿足線上線下跨學科知識的自主建構、學習共同體之間的良性互動、項目產品的設計制作、創客團隊的協作交流以及學習成果的評價分享等需要。創客學習的環境模型如圖3所示。

圖3 創客學習的環境模型

（1）創客課程

創客課程是指創客學習的理論與實踐課程，一方面支持創客建構跨學科的系統性、綜合性的知識體系，另一方面支持創客學習的開展、學習共同體的互動和學習成果的達成。創客課程能否激發學習者的學習動機，促使學習者主動學習，是創客學習能否成功的關鍵因素。激發內在學習動機的策略有：通過創意馬拉松、頭腦風暴會等形式創設問題情境，激發與維持學習者的求知欲和好奇心；設置明確的創客學習目標，使學習者在創意、創新、創造中獲得心流體驗。激發外在學習動機的策略有：通過對創客學習進行過程化和動態化的評價與反饋，激勵和促進學生的學習；通過創客挑戰賽、學科競賽等營造適度緊張的競賽氛圍，調動學習者的進取心；通過創客嘉年華、創客制匯節等展示交流活動，對創客學習成果進行集中展示與物質獎勵。

（2）創客學習共同體

創客學習共同體是指基于線上線下的虛實環境，由創客（學習者）與創客導師（教師、專家和社會創客）等共同組成，在學習過程中相互信任、探究、協作、交流、溝通和分享，共同完成一定學習任務的學習團體。創客空間為創客學習共同體搭建了基于線上線下的互動平臺，為創客學習共同體開展基于創客項目的合作學習提供了便利。通過互聯網交互式社交平臺（如博客、微群、QQ群、微信群和網絡云盤等），建立線上創客學習共同體，實現學習共同體組員之間的多元互動、多向交往以及知識流動、智慧生成、文化凝聚和身份認同，從而促進情感交流、知識建構和文化形成，最終實現個體學習與群體學習的有機結合。通過實體創客空間，有利于支持線下創客學習共同體開展基于創客學習的探究、交流、協作和分享。創客學習共同體中的創客導師不僅是傳統知識的傳授者，還是創客學習的合作者、學習質量的提升者、學習過程的調控者、學習環境的設計者和學習共同體的管理者。

（3）創客工程坊

創客工程坊是虛實結合的創客學習課堂，建立線上線下、個體集體的交互式學習空間，不僅為學習者提供線上學習的虛擬網絡環境和線下學習的真實物理環境，而且為學習者提供學習資源、創新工具、制作設備、制度保障和經費支持。在創客工程坊中，學習者以真實問題的探究為起點，以創新產品的創造為目的，在自主學習、探究反思和主動實踐中，完成基于創客項目的學習。在主動發現問題、獨立分析問題和創造性解決問題的過程中創生、驗證、發展和實現自己的創意構思，形成概念、開發原型、測試迭代、評價分享和量產上市，最終實現產品的創新和創造，如此創客學習過程與創造過程就實現了真正融合，即學習發生在創造過程中，同時學習又是為了創造。此外，創客圖書館和創客交流廳也是創客學習環境的重要組成部分，它們與創客工程坊共同構成綜合化、一體化和系統化的創客空間物理信息環境。

三、創客學習經歷的典型案例剖析與概念模型建構

1.創客學習經歷的典型案例

2009年至今，筆者結合自身的工程教育改革研究實踐，在宜春學院天工創客空間一直致力于推廣創客學習模式。天工創客空間的前身為2007年設立的“快速成型實驗室”、2009年設立的“三維數字化創新設計工作室”和2012年設立的“數字化產品開發工程坊”。天工創客空間的功能定位是面向工科大學生的發明創造實踐，搭建特色課程教學平臺、發明創造實踐平臺、創客資源共享平臺，提供產品創新創造的設備、工具和資源，基于創客學習活動為工科大學生創造有意義的創客學習經歷。

自2009年10月以來，本科生在天工創客空間通過第一課堂與第二課堂相結合的方式開展創客學習活動，先后自主研制40多款科技產品，申請發明專利5項、實用新型專利29項，截至目前已獲授權25項。以下圍繞大一、大二、大三和大四本科生開展的四級創客項目，詳細闡述如何通過開展創客學習活動，創造獨特而有意義的創客學習經歷。創客學習經歷分別見以下四表，創客學習的主要成果即學生發明的作品如圖4所示。

表1 3D打印耗材輪盤支架項目（2015年）

表2 仿生教育機器人項目（2015年）

表3 熔融沉積3D打印機項目（2014年）

表4 硬幣自動清分機項目（2015年）

2.創客學習經歷的案例剖析

（1）創客學習的實施途徑

創客學習的具體實施途徑是以創客項目為牽引、以產品研發為主線、以創客空間為平臺、以項目過程管理為保障。創客項目的實施為創客學習者制定了學習任務，明確了學習目標，并建立了項目團隊；產品研發的開展為創客學習者鋪設了一條知行合一、人工造物的創客成長之路；創客空間的構筑為創客學習者提供了一個知識建構與創新實踐的開放平臺；項目過程管理為創客學習者建立了一套科學規范的項目管理制度，保障創客學習有序、靈活和高效的開展。

圖4 創客項目的發明作品

（2）創客學習存在的實際問題

其一，本科生開展創客學習的時間有限：創客學習與傳統學習之間存在矛盾沖突。

創客學習有別于以考試為主要評價方式的理論課程學習，理論課程考試可以通過考前突擊獲得優良成績，而相對復雜的創客項目則需要學生投入大量的時間和精力，進行市場調查、創意構思、設計優化、樣機制作和測試迭代，并且需要在整個創客學習過程中，不斷完成項目相關理論與實踐知識的主動建構，才能確保研發產品的成功研制。

以2015年4月開始的硬幣自動清分機項目為例，該項目由四名大三學生組成，歷時一年半之久。其中兩名學生在4、5月份的市場調查中表現非常積極，然而在5月底考慮到項目占據太多學習時間，且當時學習任務繁重，決定退出項目組。另外兩位項目組成員充分利用暑假50多天時間，才順利完成產品三維數字化虛擬樣機的裝配。12月份項目負責人完成第一臺樣機制作，測試發現硬幣清分時存在甩出、滯留和出幣困難等設計缺陷，但是僅剩的兩位大四學生都需要去企業進行畢業實習，項目只能暫時擱置。2016年4月兩位大二、大三學生加入項目組，大三學生的第一個改進設計方案以失敗告終，大二學生通過總結失敗經驗，最終順利完成了第二個改進設計方案的三維建模、虛擬裝配、零部件加工和裝配調試。此項目充分顯示創客學習與傳統學習之間存在矛盾沖突，主要原因如下：一方面是學習成績優良的本科生九成以上直言更加重視必修課程的學習，由于開設課程多，課余自主支配時間十分有限。另一方面是學生自己對創客學習的方式不太了解，沒有耐心和信心開展創客項目實踐。

其二，難于組建跨學科的創客項目團隊：創客文化沒有成為教育工作者的文化自覺。

盡管創客運動正在全球蓬勃發展，創客空間在國內高校如雨后春筍般不斷涌現，然而以“創新、實踐、開源、分享、創新、創業”為內核的創客文化并沒有在我國大部分本科高校蔚然成風。國內大部分本科高校、高職院校、中小學校的創客教育項目往往局限于少數一線教師，而大部分教師對創客、創客運動、創客文化和創客教育的基本概念都不甚了解，因此，創客文化還沒有成為教育工作者的文化自覺。而國內傳統的教學局限于教書、教書局限于課堂、課堂局限于講授、講授局限于教材（張德江，2010），因此，學生也很難在課堂學習中接受到創客文化的熏陶。

以熔融沉積3D打印機項目為例，項目負責人是機械類專業的本科生，受創客導師的引導和激勵，大二就開展了創客學習活動。該學生在熔融沉積3D打印機產品設計與研發過程中，通過與創客導師進行線上線下的交流互動，主動學習了開源軟硬件技術、熔融沉積3D打印機工作原理、數據處理軟件應用技術等相關知識。但是自主設計的機械系統和控制系統與國外數據處理軟件的兼容性欠佳，需要自主開發數據處理軟件，才能達到產品設計方案的最佳功能。項目負責人非常期望有軟件工程專業的學生加入項目團隊，協同進行數據處理軟件的開發，然而軟件工程專業的學生由于沒有受到創客文化的影響，他們平時根本不會主動走進創客空間，最終這個項目只能使用國外開源的數據處理軟件。

其三，缺乏學科交叉型的創客導師團隊：國內教育界奇缺具有創客精神的創客導師。

創客學習需要把一群極具創造激情的創客導師和一群極具創新潛質的創客學生聚集在一起，讓他們互相激勵、探究、協作和創造，產生使創客學生終身受益的創造性思維和人格。創客項目中新產品的研發往往涉及不同學科，通過不同學科之間的交叉、滲透和融合，從而完成新產品的創新設計和綜合優化，因此，創客學習的開展需要科學、工程、技術、人文、藝術等不同學科領域的創客導師，組成學科交叉型的創客導師團隊。

以熔融沉積3D打印機項目為例，該項目需要由機械、材料、電子、控制和計算機等學科專業的創客導師組成創客導師團隊，從而保證高質量產品的創新設計與研發。然而，由于傳統以教師教學為中心、以學生考試為中心和以課堂學習為中心的教育理念根深蒂固，創客運動并沒有在高校全面興起，創客文化的傳播又極其有限，這嚴重制約了創客學習的深入開展和推廣普及。只有建立一支“學科交叉、文理滲透、理工結合”的創客導師隊伍，才能為創客項目的實施提供智力支持和技術保障，從而切實提升創客學習的品質。

3.創造有意義創客學習經歷的基本條件

以創造有意義學習經歷的理論為指導，基于上述創客學習經歷的案例剖析，筆者認為創造有意義創客學習經歷的基本條件包括目標明確、自主建構、主動實踐、真實情境、交流協作和心流體驗。

目標明確。學習者有明確的學習目標和清晰的創客項目主題，全身心投入到產品設計與創造之中。為了達成學習目標，學習者在產品開發過程中，自覺反思個體創意、主動學習跨學科知識和持續完成設計迭代。

自主建構。學習者在自我管理創客項目的全生命周期中實現自我認知的發展，運用舊知、設計體驗、學習新知、設計優化交替進行，從而完成綜合性、系統性知識的自主建構。

主動實踐。學習者在內在動機驅使并在學習共同體文化的感染下，積極參與有意義的創客項目，全身心投入到產品的創造之中，主動進行線上線下的持續互動，自覺反思學習過程和學習結果，自我調節與控制學習過程。

真實情境。學習任務來源于真實生活或社會需求，學習者在蘊含創造力和生命力的真實情境之中，學習如何在發現、分析和解決真實問題的過程中獲得新知并創造產品。

交流協作。學習者在創客學習共同體環境中開展學習，該學習共同體之間相互信任、探究、協作、交流、溝通和分享，通過學習互動來交流情感、建構新知、生成智慧和凝聚共識。

心流體驗。學習者在創客學習過程中，自主選擇喜愛的選題，開展項目實踐時會經歷一種獨特的心理體驗，全神貫注、不計回報且忘我付出，并且會爆發出驚人的創造力。

4.有意義創客學習經歷的概念模型

陸根書基于西安交通大學本科生學習經歷的調查分析，提出大學生學習經歷的概念模型，該模型揭示出大學生學習經歷的具體構成包括學術參與、學習結果（包括學生的智慧能力發展、感知的教育經歷滿意度兩個維度）、學習環境（包括課堂學習環境與校園氛圍兩個不同層次的學習環境）三個方面（陸根書，2013）。以此模型為依據，筆者認為創客學習經歷不僅體現在學術參與、學習結果和學習環境三個方面，而且還包括學習動機、學習過程、學習結果、學習環境和學習策略5個基本因素，如圖5所示。

圖5 有意義創客學習經歷的概念模型

學習動機是激發并維持個體進行學習活動，導致其行為朝向一定學習目標的內在過程或內部心理狀態，反映了個體進行學習的需要，可分為內部學習動機和外部學習動機（張雪蓮等，2009）。學習過程是以學習活動的產品創造為外顯行為，以學習活動的心流體驗為內隱行為。學習結果注重學生的全人發展，包括跨學科知識的建構、創造創新、自我認識、溝通合作和倫理責任。學習環境包括創客空間和文化環境兩個方面。學習策略包括學習方法和學習調控兩個方面。

四、創客學習的發展策略

1.實施大學生創客自主研發計劃，為其創造有意義的創客學習經歷

建議教育部在實施“大學生創新創業訓練計劃”的同時，以實施創新驅動發展、中國制造2025、互聯網+、“大眾創業、萬眾創新”、“一帶一路”等國家重大戰略為契機，在國家層面實施“大學生創客自主研發計劃”項目，倡導大學生創客運動，以期改變傳統的教學方法，推廣創客學習方式，努力建設創客文化，培養發明創造人才。大學生創客自主研發計劃實施的主體是對發明創造具有濃厚興趣的大學生。大學生創客學習計劃由大學生與創客導師共同協商制定，內容包括創客知識建構計劃與創客項目實施計劃，以及具體的學習計劃時間進度表。

建議實施高校成立“大學生創客自主研發計劃”組織機構，制定切實可行的配套政策和管理辦法，為計劃的全面有效實施提供支撐和保障條件。此外，實施高校還需系統制定大學生創客自主研發計劃的項目過程管理辦法、綜合評價管理辦法、項目實施文件管理規范、設計數據文件管理規范等制度；人性化地制定科學可行的激勵制度，如項目經費支持、創客導師工作量認定、學生學分認定、優秀學生成果獎勵等；還需營造創客文化氛圍，搭建創客學習交流平臺，為大學生發明創造提供交流學習、經驗分享、技術培訓、作品展示、學科競賽、資源共享和科技服務的機會和條件。

2.建立大學生創客空間聯盟，為其創造開放性的創客學習平臺

根據實地調研，當前部分高校的大學生創客空間的實際利用率與學生參與度均不高。不同高校的創客空間有其自身的建設理念和鮮明特色，如清華大學的“i.Center創客空間”、西安交通大學的“工程坊”等。因此，應當充分利用各高校學科優勢、人才培養特色，以及社會和高校創客空間資源優勢，聯合具有創客空間的各高校、企業和社會組織，整合全國創客教育資源，共同建立“大學生創客空間聯盟”，搭建開放性、協作性和探究性的創客學習平臺，協同開展創客教育學術研究、創客學習模式探索、創客空間協同建設和創客教育實踐活動。

建議建立“大學生創客空間聯盟”成員之間的互動與共享機制：一是特色創客空間教育軟硬件資源的互動與共享，大學生創客可以申請使用成員之間共享的加工設備、檢測儀器和軟件工具等教育資源開展創客項目；二是優秀創客導師資源的互動與共享，大學生創客可以接受成員之間優秀創客導師線上線下的項目指導和技術服務；三是線上線下的互動與共享，積極推動線上線下交流協作，通過創客項目跨界合作、創客導師交流互動、共同舉辦創客挑戰賽、開展創客嘉年華活動等多種方式，實現創客空間的協同建設。

3.建立大學生創客導師聯盟，為創客學習活動提供智力支持和科技服務

基于學科交叉、滲透和交融的跨學科理念，建議建立高校與企業、科研院所之間的大學生創客導師聯盟，突破企業、科研院所、學校、專業、學科之間的藩籬，解決高校創客導師奇缺之瓶頸。建議建立大學生創客導師交流平臺，基于線上線下共同參與大學生創客項目的全程指導、方案分析、過程管理和動態評價。

為了建立一支專兼結合、學科交融的創客教育導師隊伍，推廣創客學習范式的高校應積極從社會各界聘請優秀發明家、卓越工程師和技術專家等作為兼職創客導師。開展創客學習活動一般需要具有“重工尚器、融合創新、發明創造”精神的創客導師：

駐校知名創客導師。聘請國內外的知名創客、發明家、工程師、技師等技術專家擔任駐校創客導師。駐校創客導師與大學生創客共同組成創客項目團隊，協同進行產品創造，在此過程中大學生創客可以學習駐校創客導師的工作方式，體驗創客項目的實施過程，接受創客文化的熏陶與洗禮。

跨學科創客導師團隊。鼓勵不同企業、科研院所、學校、專業、學科之間，針對不同的創客項目，組成動態的跨學科創客導師團隊，為大學生創客提供全方位的智力支持和技術指導，同時必須尊重學生的主體地位。

創客空間現場工程師。學生在開展創客學習過程中，要進行零件加工、電子制作、裝配調試等工作，這就需要各種專業的現場工程師提供技術服務。

五、研究總結

當前，創客運動在全球范圍內正成為時代浪潮。創客運動內涵崇工尚器的工匠精神、分享合作的團隊精神、融合創新的設計底蘊和知行合一的實踐意志，充分利用數字化設計與制造技術、3D打印技術、開源軟硬件技術等新興科技，通過協作設計和創新實踐，創造出獨特而新穎的產品。創客運動昭示著全民創造時代的到來，成為新工業革命的助推器，并促使工程教育模式的變革。

由于工程性與創新性的缺位，當前我國工程教育難以滿足“中國制造2025”戰略對創新型工程科技人才的迫切需要，具有創造力和領導力工程師的稀缺是制約我國實現制造業強國戰略的最關鍵因素（中國工程院“創新人才”項目組，2010）。面對新工業革命和科技革命所帶來的全球性挑戰，世界范圍內蓬勃發展的創客運動為工程教育的改革提供了新的發展方向與思維模式。創客學習作為創客教育實施的具體途徑，為工程教育走出工程性與創新性缺位困境，提供了一種創新的學習范式。工程教育改革實踐表明：創客學習可以為工科大學生創造生動而有意義的學習經歷。

本文較為系統地探究了創客學習的本質，揭示了創客學習的內涵、特征、過程和環境，基于創造有意義學習經歷的新穎視角，構建了創客學習經歷的概念模型，并探索了創客學習的發展策略，期望為工程教育改革者提供一些有益的參考。誠然，由于創客學習的實施對于資源、工具、環境等都有一些特定的要求，目前還尚未形成系統的創客學習理論體系和具有全面推廣價值的創客學習策略，因此，深入推進創客學習還需要堅持不懈的探索與持之以恒的創新實踐。

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Maker Project-Based Learning: A Learning Paradigm to Create Meaningful Learning Experiences

Chen Peng

Maker project-based learning at the concept level is a kind of learning based on design,and in the practical level is an interdisciplinary learning.In essence,it is a kind of learning based on the creation,whose core characteristics are cognition,practice,thinking and creation.This kind of new learning paradigm through the process model of"independent topic selection,research,creative idea,knowledge construction,design optimization, prototyping,test iteration and evaluation to share"provides a meaningful learning experience for a maker.From this perspective,the maker project-based learning is conducive to break the current dilemma in engineering education in terms of"engineering"and"innovation",and then provides the reform way for the national innovative talents training.Based on the creating and innovative experiences of makers in"Tiangong Makerspaces",it can be foundthat to create meaningful learning experiences,clear objectives,self-construction,active practice,real situation, cooperation,flow experience and other basic conditions are required.Through the implementation of College Students'independent research and development plan,the establishment of College Students'Makerspaces Union, the establishment of College Students'Maker Tutor Alliance and so on,the platform environment and intellectual support are created,and then the meaningful learning experience is optimized,which provides a useful reference for the educational reform.

Maker Project-Based Learning;Meaningful Learning;Learning Experience;Learning Paradigm; Typical Case;Engineering Education

G434

A

1009-5195（2016）06-0026-13 doi10.3969/j.issn.1009-5195.2016.06.004

江西省2013年度普通本科高等學校卓越工程師教育培養計劃試點項目“宜春學院機械設計制造及其自動化”（贛教高函〔2013〕78號）；江西省教育規劃重點課題“中美機械工程教育課程體系比較研究”（12ZD026）。

陳鵬，副教授，宜春學院機電工程系副主任，宜春學院天工創客空間創始人（江西宜春336000）。

2016-08-26 責任編輯 劉選