創客教育與工程訓練教學的有機融合

鄭朝霞 熊先云

摘 ?要 通過在工程訓練課程的基礎訓練教學和綜合訓練教學中融入創新教育，從創新源頭對學生進行創新思維引導，實現創客教育與工程訓練課程的有機融合。學生學習了創新思維與創新技法，思維得到啟發和拓展，設計能力、創新能力、實踐能力、分析問題和解決問題能力、綜合運用知識能力等方面都得到提高，影響是深刻而長久的。

關鍵詞 創客教育;工程訓練;熱處理;教學資源

中圖分類號：G642 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）18-0134-03

Organic Integration of Creator Education and Engineering Trai-

ning Teaching//ZHENG Zhaoxia， XIONG Xianyun

Abstract By incorporating innovative education into the basic trai-ning and comprehensive training teaching of engineering training courses and guiding students innovative thinking from the source of

innovation， the organic integration of creative education and engi-

neering training courses is realized. Students have learned innovative

thinking and innovative techniques. Their thinking has been inspired

and expanded. Their design ability， innovative ability， practical abi-

lity， problem analysis and problem solving ability， and comprehen-sive application of knowledge have been improved. The influence on

students is profound and lasting.

Key words creator education; engineering training; heat-treatment; teaching resources

1 創客教育與工程訓練教學有機融合的意義

隨著互聯網、信息技術、現代工業的發展，創客運動正席卷全球，旨在培養“創新、實踐、分享”的創客人才的創客教育也在國內高校興起[1-2]。社會開展創客教育的受益群體是大眾，高校進行創客教育的受益者是所有大學生，因此，高校開展創客教育也應與各學科教學相融合，在教學過程中有效培養學生的創客態度，構建創客學習方法，培養創客思維方式，營造校園創客文化，培育大學生的創新意識和創新精神，提高創新能力。高校創客教育鼓勵學生主動思考、設計、制作，將創意轉變為實物。在創造作品時，學生通過不斷地發現問題、分析問題和解決問題的過程，學習吸收相關知識，綜合運用多學科知識，領會知識的關聯性，將理論知識與實踐緊密結合。

工程訓練是集知識、能力、素質培養于一體的工程實踐課程，其教學理念和教學目標與創客教育一致。工程訓練中心擁有豐富的教學資源，包括教學場地、加工設備、實訓和創新指導教師等，為全校學生提供工程實踐平臺，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，是高校開展創客教育的理想平臺和基地。同時，工程訓練中心接納的學生數量多，涉及的學科面廣，依托工程訓練進行創客教育，學生的受益面寬。所以，探索工程訓練教學與創客教育的有效融合具有重要的現實意義。

高校創客教育的引入，將從教學理念、教學內容及教學方式等方面對工程訓練進行革新[3]。目前，國內高校開展創客教育的研究大多依托創客空間的建設和發展、工程訓練教學體系的重置調整、創新項目的設置以及校內資源的整合，多屬于框架層面的構建[4-5]。而影響創客教育效果的是具體實施過程相關環節的把控，以及如何在工程訓練教學中有效融入創客教育。

2 創客教育與工程訓練教學有效融合的探索

創客教育的核心是創新與實踐，創新是基礎，是創意產生的源頭。創意的產生需要打破思維定式，具有一定的創新思維，了解一定的創新技法。我國應試教育下培養的大學生的創新能力和實踐能力均相對缺乏，所以高校創客教育的基礎目標是創新能力和實踐能力的培養。在探索創客教育與工程訓練教學有效融合實踐中，以創新為出發點，注重啟發學生思維，使學生掌握一定的創新思維和創新技法，潛移默化地對學生進行創客教育。

在基礎訓練中融入創客教育 ?基礎訓練包含多個工種，不同工種涉及不同的專業領域，教學特點、教學內容和教學設備也不同，包含的創新思維和創新技法及案例也具有差異性。基礎訓練中融入創客教育，實際上就是依托不同工種的教學內容和教學環節推進創新教育。現以熱處理實訓為例，闡述在基礎訓練中融入創客教育的幾點做法。

1）重新梳理現有熱處理教學環節和教學內容，打破固有思維模式，挖掘蘊含的創新思維案例，注重對學生進行思維啟發。設備講解時，通過對不同設備的觀察對比來啟發學生思維。先給學生講解的設備是12 kW箱式實驗電阻爐，然后學生觀察15 kW工業用箱式電阻爐，鼓勵學生提問題，不同的學生給出不同答案，最后帶領大家對問題進行剖析、引申、擴展，引出更深層次問題。通過這種啟發思維的方式，學生了解到工業用爐的結構特點、爐底板的功能及其應具有的性能，以及觀察孔、行程開關等部件的作用。同時，15 kW箱式電阻爐爐膛小，只適合小件，以此為基點，引導學生思考“裝大件怎么辦”，引出大爐膛需要大功率以及借助于行車等機械裝備裝爐的認知;思考“現有箱式爐的爐門在前，爐膛與外殼固定一起，造成大件裝爐困難，應如何解決”，引導學生得出爐門的不同安裝位置及爐體由整體變為分體式的概念，使學生具有爐門在上面的井式爐及爐底和爐罩分離的臺車式爐的工業熱處理設備的認知。

2）對熱處理教學環節和教學內容進行深度開發和再設計，挖掘和激發創新元素、創新思維和創新技法，并與教學內容有機融合。如學生操作的洛氏硬度計較大、較重，固定在工作臺上，無法移動，測量時需將工件拿到硬度計上進行檢測，而且支撐座的升降行程小，所以這種硬度計只能測量較小的零件。學生操作硬度測試后思考：企業生產中大零件該如何測量？引導學生運用逆向思維進行分析，實訓中的測量方式是硬度計不動，工件移動;現在是工件不動，那么能移動的就只能是硬度計了，這種可移動的硬度計就是生產中應用的便攜式硬度計，然后向學生簡單介紹便攜式硬度計的種類和特點。由固定硬度計到便攜式硬度計的拓展，是對教學內容進行深度開發和再設計的結果，學生既得到了思維拓展，又學習了逆向思維的應用案例。

3）基礎訓練中推進創新教育的關鍵點是找準契合點，將挖掘出的創新思維與創新技法進行合理設定，與各工種教學內容和相關知識點以無縫對接的方式融合，內容上是自然而然地融入而非生硬疊加，做到既緊貼課程，又科學有序。在教學過程中，創新課程話語體系，讓學生感覺教學內容與創新元素是一體的、不可分割的。比如講到高頻感應加熱設備時，從設備加熱原理切入進行創新思維引導：感應加熱的加熱原理是電磁感應原理，加熱元件是線圈，實訓設備是高頻，那么應該還有工頻、中頻等設備。學生了解到電磁感應原理在工業生產上的應用，除高頻感應加熱設備外，還有中頻感應加熱設備等。然后引導學生思考：如果將線圈放置在坩堝外圍，坩堝內放置鋼材，那結果就是坩堝內的鋼材會熔化，屬于哪個領域的應用？學生會聯想到鋼廠的熔煉環節，這樣也了解到電磁感應原理在熔煉領域的應用，知道了中頻熔煉爐等設備。最后引導學生思考電磁感應原理在日常生活中的應用案例，大家會自然聯想到家用電磁爐。

這個案例使學生學習到一種創新方法，即科學原理在不同領域的應用，從教學案例到創新要素是自然過渡、順理成章，在潛移默化中實現創新教育。

4）課程設計應充分考慮學生特定的年齡段和特點。在教學內容的設計與安排、創新要素的融入點與融入方式的設定、語言的組織與表述等方面，均應符合學生的認知規律和心理特征，教學過程應以學生能接受和理解的方式進行，這樣才能激發學生的學習興趣，引發學生深入思考。

熱處理知識相對較為抽象，所以在教學中盡可能用案例教學法將多個知識點串聯起來，體現知識的關聯性。選取的案例應是學生熟悉或容易記住的，如“趁熱打鐵”，學生都熟悉這個詞，生活中或電視里也常見這個場景。在理論知識講解時，引導大家思考：為什么要“趁熱打鐵”？通過分析，學生了解到“打鐵”是鍛造，不是熱處理，但可用熱處理的知識解釋這個過程;了解到高溫狀態下奧氏體是軟態、水冷后轉變成馬氏體是硬態、為何打鐵過程中反復回爐加熱、為何最后水冷而非空冷等知識點，使學生更容易理解。在熱處理知識的應用上，除了應用于工業生產以及解釋生活中的一些現象，還拓展到生活中的刀具等都需要熱處理。通過發散思維方式學習熱處理在不同領域的應用，學生學到的不只是實訓知識，更是創新思維的訓練，這是思維方法的學習和訓練，對學生的影響是深刻而長久的。

在綜合訓練中融入創客教育 ?綜合訓練在基礎訓練之后進行。根據各學院人才培養計劃，對工程訓練課程有不同的學分要求，包括1學分、1.5學分、2學分和4學分，學分要求不同，相應的工程訓練教學安排、教學內容、教學環節和教學組織也不同。其中2學分的部分專業和4學分的工程訓練課程設置綜合訓練，不同學分與工程訓練課程設置見表1。

綜合訓練以項目為載體，通過CDIO模式進行，屬于多學科、多工藝結合的綜合性創新訓練項目，學生體驗項目作品從構思到實物的真實生產過程，獨立或分組完成項目作品，從項目調研、主題確定、方案設計及優化、加工制作及裝配調試到項目答辯，以及部分材料、零部件的采購等，均由學生獨立完成，教師在各環節給予指導。

將創客教育融入綜合訓練指導過程中，教師在項目實施各環節啟發學生思維，引導學生學習和運用創新思維與創新技法，設計制作出綜合性強、創新性高的綜合訓練作品。在選題或方案設計時，引導學生采用創新技法中的希望點列舉法、缺點列舉法，或運用組合思維、逆向思維等完成項目的確定。比如通過調研，學生發現在倉庫、商場等場所使用較多登高車基本是人力取貨和送貨，由此帶來安全問題;而且梯子的高度通常是一定的，導致應用的局限性。以此為出發點，學生設計出一款多功能登高車，其電動升降平臺的豎直移動實現了貨物的傳遞，解決了傳統登高車人力搬運貨物以及帶來的安全問題;同時，登高車安裝帶有剎車裝置的萬向輪以及梯步，具有二次升高功能，進一步提升了安全性和功能性。

學生作品中還有利用組合思維設計出的留聲機形臺燈、具有時間和溫度顯示的臺燈、帶儲物功能的火車頭模型，利用仿生思維設計出的海豚形臺燈和鳥巢形吊燈，希望家中無人時衣服不被雨水淋濕的自動感應智能晾衣架，等等。在進行具體結構設計及加工制作時，引導學生運用奧斯本檢核表法及發散思維等完成相關設計，如用不同設計方案實現作品的特定功能;在實現相同功能前提下，鼓勵學生從嘗試減少材料、減少加工環節、考慮材料的替換、使用更簡單的結構或減小體積等方面進行思考。通過啟發，學生完成的作品具有一定的創新性，如足球機器人的射門裝置有擊打式、拋球式、彈射式等多種形式，還有折疊自行車、木質燈具、磁帶燈罩、用鋼珠制作的模型、電動搖籃、旋轉時扇葉顯示字體的風扇等。

創客教育與工程訓練教學的融合對教師提出更高要求 ?創客教育與工程訓練教學的融合，將促進工程訓練教學從任務式向思維引導式推進，對工程訓練教師提出更高要求。學生期待從教師處獲得更多的幫助和啟發，這將促使教師不斷增加自己的知識儲備和工程閱歷，在鞏固本專業知識的同時，還要有意識地學習創新思維和創新技法知識，在日常教學中推進創新教育，對學生進行創新思維引導，進一步增強工程訓練教學效果。教師要對教學內容重新進行梳理與挖掘，找出和設計合理知識點將創新教育融入其中;將教學內容與蘊含的創新元素以無縫對接的方式自然融合為一體;創新話語體系，以學生能接受的方式進行創新思維引導;等等。

3 結語

在工程訓練教學中融入創客教育，教學效果是積極肯定的。通過在基礎訓練熱處理教學以及在綜合訓練各環節融入創客教育，從創新源頭對學生進行創新思維引導，學生的思維得到啟發和拓展，在知識結構方面吸收了一定的創新思維與創新技法，在設計能力、創新能力、實踐能力、分析問題和解決問題能力、綜合運用知識能力等方面都得到提高。這是思維方法的學習和訓練，對學生的影響是深刻而長久的。

參考文獻

[1]何世忠，張渝江.創客運動：學習變革的下一個支點[J].中國信息技術教育，2014（9）：5-7.

[2]李雙壽，楊建新，王德宇，等.高校眾創空間建設實踐：以清華大學i.Center為例[J].現代教育技術，2015（5）：5-11.

[3]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.

[4]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，2015，32（12）：30-32，35.

[5]楊毅，劉贊，唐如龍.基于創客教育的工程訓練教學改革與實踐[J].中國教育技術裝備，2016（22）：115-117.