基于創客教育的工程訓練教學改革與實踐

楊毅+劉贊+唐如龍

摘 要 創客教育由于注重學生實踐能力、解決問題能力和創新能力的發展，得到教育界的高度關注。工程訓練作為大學生工程素養提升的重要教學環節，依托其優良的創造環境、設備資源，通過一系列的改革舉措，探索出一條基于創客教育的工程訓練教學新體系和新平臺，著力培養學生的“創新、創造、創業”意識，實現全面發展。

關鍵詞 創客教育；工程訓練；教學改革；創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）22-0115-03

Engineering Training Teaching Reform and Practice based on Maker Education//YANG Yi， LIU Zan， TANG Rulong

Abstract Maker education is paid great attention due to development

of students practical ability， problem solving ability and innovation ability. Engineering training is an important teaching link for promo-

tion of college students engineering quality. Relying on the creation environment and equipment resources， we explored a new teaching system and new platform based on maker education， striving to cul-

tivate the students consciousness of innovation， creation and entre-preneurship.

Key words maker education； engineering training； teaching reform； innovation ability

1 前言

國務院辦公廳2015年發布的《關于發展眾創空間推進大眾創新創業的指導意見》指出：“積極倡導敢為人先、寬容失敗的創新文化，樹立崇尚創新、創業致富的價值導向，大力培育企業家精神和創客文化，將奇思妙想、創新創意轉化為實實在在的創業活動?！眲摌I成功的基礎和前提是培養大批具有創新意識和創業能力的人才。作為我國技術創新體系的一個重要組成部分，高等學校應主動適應“大眾創業、萬眾創新”的要求，通過構建新的創新創業教育體系和平臺，引導大學生實現創業的夢想。

工程訓練中心是高校為培養高素質創新型人才而建立的一個面向全校學生的工程實踐教學平臺，是大學生工程素質教育和創新創業教育的實踐性教學基地。學生通過基礎訓練和項目訓練，獲得生產工藝技術及組織管理能力的基本訓練，提升解決問題能力、實踐能力和創新能力。工程訓練是開展創客教育的理想平臺[1]。

2 創客教育與工程訓練

創客是指基于興趣與愛好，在個人制造實驗室里利用開源硬件，把創意轉變為現實的人。當一個創意的雛形在創客腦海中形成后，隨即借助CAD軟件、三維掃描儀、3D打印機等工具快速地把設計變為產品。創客具備的共同特質是實踐、創新和分享。創客教育是把創客精神融入教育而產生的一種全新的教育方式，秉承“開放創新、探究體驗”教育理念，以“學生實踐來架構課程，獲得直接經驗為核心旨趣”為原則，以“創造中學”為主要學習方式，以培養各類創新人才為目的。創客教育旨在提供合適的用于創造的環境、資源與機遇，通過自我探索，協同伙伴或教師的支助，培養自己的批判性思維、創新性思維與問題解決能力，實現全面發展[2]。

工程訓練是高等工程實踐教育的重要環節，起源于傳統的金工實習，并隨著高等工程教育改革發展逐漸形成的具有中國特色的一種工程實踐教學模式，內容覆蓋機械、電子、電工、信息、自動控制、工業管理等學科。工程訓練是集知識、能力、素質培養于一體的工程實踐教學方式，通過制造工程實踐，傳授制造工程知識，訓練工程實踐能力和創新思維，培養工程素質[3]。工程訓練涉及的學生專業眾多，年級層次不同，在高質量、高層次工程技術人才培養方面，起著其他課程所不可替代的作用。

創客教育所倡導的培養具有創新意識、創新思維和創造能力的高素質人才，與高校工程訓練的目標和宗旨基本一致，依托工程訓練平臺的設備、場地和師資的優勢，搭建高校創客教育基地，將創客教育與工程訓練緊密結合、有機融合，會極大地促進工程技術人才培養質量的提升。

3 創客背景下工程訓練平臺的改革

構建分層次、多模塊的漸進式教學體系 按照“基礎訓練普及化，專業訓練復合化，創新訓練個性化”的指導思想，通過優化整合現有教學資源，加強內涵建設，構建“三能力、四層次、六模塊”的個性化分類培養漸進式創新創業教學體系（圖1）[4]。該體系根據全校現有50多個工科專業的不同學科背景、不同訓練需求，為培養學生的基本創新能力、綜合創新能力和創新創業能力，將工程實踐教學劃分為4個層次，即工程認知基礎訓練、基本創新技能訓練、專業創新實踐訓練和創新創業綜合訓練。每個層次配置6個實踐教學模塊，每個模塊中包含本領域的若干訓練項目，每個項目針對不同年級不同層次的學生又設置不同的內容與深度，供全校各專業實訓時使用，也供全校學生根據自己的興趣愛好和自身發展的需求進行選修。基地根據教學體系建設的需要，近年來新增了數控銑床、數控車床、電火花線切割、3D打印機、萬能搖臂銑、平面磨床等實訓設備，建成了擁有100臺計算機的CAD/CAM實訓室和PCB制版流水生產線。

設立開放性創新訓練項目 依照工科學生的成長規律，設計基于項目驅動的金字塔型結構創新訓練新方法，在不同年級設計不同難度的項目。比如對于機電類專業，各年級分別制作自滑四輪小車→避障三輪小車→單片機自控小車，循序漸進，貫徹整個大學過程。

第一級別的項目訓練在二年級進行，通過金工實習、電工電子實習，完成一個單一的機械制作項目或電子設計項目，如自滑小車或電子貓，讓學生了解“簡易產品”的設計思路、制作方式。

第二級別的項目，結合各專業實際產品，以相關核心課程和相關能力要求為基礎，進行專業的綜合能力訓練，如避障小車轉向機構中涉及機械原理課程中的連桿機構、凸輪機構、不完全齒輪機構等。

第三級別設立綜合性或與企業相結合的中小型創新實踐項目，如機電類專業要求完成“具有賽道障礙識別和軌跡判斷功能的重力勢能驅動自控行走小車”，目的在于拓展學生的專業知識，訓練學生的實際應用與綜合創新能力。

學校注重大學生科技團隊建設，每年劃撥專項經費扶持團隊并設立機電類大學生創新項目，鼓勵在校本科生以團隊形式申報。在項目開展中以學生為中心，項目執行中遇到的各種問題，鼓勵學生自尋解決方式，讓學生在項目開展過程中提高分析和解決問題的能力，掌握對多學科知識進行融會貫通，發揮他們自主學習的能力，真正意義上營造一個開放、寬松、批判性的創新創業實踐教學環境。

競賽與訓練的融合 基于各種競賽，設計“自行設計→自編工藝→自購材料→自己加工→自我評價”五段運行模式，實行從概念→設計→產品的全開放學習過程，向學生提供自主學習、交互學習和研究學習的創新實踐平臺（圖2）[5]。學生在學習過程中積累了豐富經驗，再積極參加各類競賽活動，如大學生機械創新大賽、電子設計競賽、工程訓練綜合能力競賽、“挑戰杯”等，增加對新知識的渴望與探索，再有針對性、有方向性地學習，以濃厚的興趣驅動學習，增強學習效果的同時增強團隊協作意識。實踐證明，通過各類競賽，學生運用了已有的知識，理解了邊緣知識，探索、發現、獲得了新的知識，這對他們來說是一個不斷進步的過程。

創客空間的建立 創客空間是一個為培養學生創新能力、動手實踐能力和問題解決能力而建立的創新服務平臺和創業教育載體[6]。創客物理空間配備了3D打印機、3D掃描儀、3D雕刻機、小型多功能機床、電焊機、切割機、臺鉆、鉗工臺、電路板雕刻機、示波器、穩壓電源等滿足不同需求的學習工具及先進的技術裝備。虛擬空間通過提供各種應用軟件、數字化資源、學習平臺、學習支持服務等，為學習者提供學習、交流和知識共享的平臺。空間面向創客全天候開放，由教師和學生志愿者共同管理。

空間定期開展各種技能培訓和創新實訓，保證工具和器材使用的安全性。為保證創客空間訓練項目的教學效果，從創新課程開設、創新信息發布、學生動員、材料準備，到設備調度、協助加工、經費使用、成績評定、優秀作品的評獎等，都建立一整套運行模式，使項目在各個環節都有章可循。

為幫助大學生創業，創客空間每季度舉辦一次“創業青年面對面”大講堂活動，邀請成功青年企業家、優秀校友等走進校園，開展講述創業故事、分享創業感悟等教育引導活動。定期開展免費創業培訓、創業實訓和仿真訓練等，通過創業沙龍、創客咖啡等活動，促進大學生創客之間的交流，幫助他們積累創業經驗和資源。另外，利用學校創業園給學生提供真正的創業實訓，經過選拔進入創業園的項目，學生可獲得一個實體空間和一筆創業資金，去面對一個充滿競爭的市場，讓“準創客”品嘗到創業“滋味”，從而明確和調整創業思路。

4 實踐效果

工程訓練平臺現面向南華大學10個學院51個本科專業開展不同層次不同需求的實訓教學服務，每年服務學生數超過5000人，年訓練人天數達6萬。平臺上開設訓練項目近80項，其中綜合性、設計性、創新性項目占50%以上。

近年來，平臺新增設備400余萬元，面向全校大學生立項創新訓練項目200余項，承擔各類教學研究項目20項，獲省級教學成果獎2項，校級教學成果獎5項，發表教學研究論文20余篇，出版實訓教材2部，編寫創新訓練講義30多種。

學生通過平臺訓練，獲得省級以上研究性學習與創新性實驗計劃項目20項，完成的創新作品獲國家級獎勵10余項，省級一等獎近20項，省級其他獎勵50多項，創業園入住項目百余項，受益學生近萬人。

目前，平臺教學資源面向全校師生開放，教學體系及其管理模式對其他實踐課程的建設發展起到較強的示范和推進作用，成為全校學生進行社團活動、科技創新、學術講座、創新大賽和實訓教學的多元化綜合訓練基地。

5 結束語

創客教育激發了大學生的學習積極性，踐行了“主動學習”和“實踐中學習”的理念，有效提升了學生的自主學習能力和創新思維能力，順應了社會創新人才的培養需求。工程訓練作為大學生的一門必修公共基礎課，通過對各教學要素進行一系列的改革與創新實踐，與創客教育深度融合，不斷培養學生的“創新、創造、創業”意識，造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高素質創新型工程技術人才。

參考文獻

[1]賈杰.創客教育與高等院校工程訓練的融合[J].實驗技術與管理，2015，3（12）：31-35.

[2]楊現民，李冀紅.創客教育的價值潛能及其爭議[J].現代遠程教育研究，2015（2）：23-34.

[3]梁延德.我國高校工程訓練中心的建設與發展[J].實驗技術與管理，2013，30（6）：6-8.

[4]居里鍇，徐建成.“大工程觀”下工程實踐教學改革的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2013，30（10）：68-70.

[5]王德宇，楊建新，李雙壽，等.國內創客空間運行模式淺析[J].現代教育技術，2015，25（5）：15-18.

[6]吳卓平，王松嬋，楊連生.高校工程訓練創新發展探析[J].實驗技術與管理，2014，31（10）：51-54.