创客教育与高等院校工程训练的融合

贾 杰

(东北林业大学 土木工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150040)

创客教育与高等院校工程训练的融合

贾 杰

(东北林业大学 土木工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150040)

创客教育所倡导的培养具有创新意识、创新思维和创造能力的新型人才,与高校工程训练的目标和宗旨一致,二者的有机融合可以相互支撑,促进工程技术人才培养质量的提升。该文从学生能力和教师水平方面论述了创客教育对工程训练的促进作用,并就创客教育对工程训练教学理念、教学内容和教学方法等方面的革新进行了解析,最后提出高校应该依托工程训练中心搭建创客教育基地,提高资源利用效率。

创客教育； 工程训练； 实践教学

2011年教育部颁布的“卓越工程师教育培养计划”中明确提出要以强化学生工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心,遵循工程的集成与创新特征,重构课程体系和教学内容,建立工程实践教育中心[1]。工程训练是实践教学的重要环节,对提高学生的全面素质,培养高质量、高层次的新世纪工程技术人才,起着其他课程所不可替代的作用[2]。创客教育作为一种新型的教育模式,秉承“开放创新、探究体验”的教育理念,以在“创造中学习”为主要方式,培养各类创新型人才[3]。创客教育所倡导的培养具有创新意识、创新思维和创造能力的新型人才,与“卓越工程师教育培养计划”中高校工程训练的目标和宗旨一致,二者的有机融合可以相互支撑,促进工程技术人才培养质量的提升。

1 创客教育对高校工程训练的促进

1.1 学生能力

“创客”一词是克里斯·安德森在其著作《创客新工业革命》中首次提出的,认为拥有特定知识含量,具备创新、实践、共享、交流的意识,愿意挑战技术难题并将创意转变为现实的人可被称为“创客”[4]。国内学者杨现民和李冀红认为,创客既是一群喜欢或享受创新的人,又是一种文化,一种态度,一种学习方式[3]。由此可知,高等院校开展创客教育的目的是培养喜欢或享受创新的大学生,同时在高校营造创客文化,提出创客态度,构建创客学习方式。校园创客文化培育大学生的创新意识与创新精神,创客态度让大学生习惯于“动手操作,探究体验”的学习过程,而“做中学”的创客学习方式帮助大学生在创造作品的过程中综合运用多学科知识和技能,不断地发现问题、分析问题并解决问题,使书本上的显性知识内化为实践中的隐性知识。

工程训练是教育部在构建实验教学示范中心的教学质量工程中组建的一门新型实践课程,其内容包括机械制造、电工电子工艺、工业自动化与控制等方面。工程训练将基本工艺理论、基本工艺知识和基本工艺实践结合起来,强调实践教学的同时重视学生创新能力的提高。工程训练所涉及的学生专业众多,年级层次不同,创客教育的引入为工程训练的顺利开展营造了基础氛围。各专业学生在创客文化的熏陶下自觉重视创新意识的培养和实践动手能力的提高,在创客态度的指引下积极体验工程训练各实践环节,勇于尝试创新、创造,磨炼工艺实践技能,在创客学习方式的帮助下切实加深对工程训练内容的理解和掌握程度。可以说,创客教育环境下,学生的创造能力、动手能力、解决问题能力以及团队合作能力均有所提高,这对于高校工程训练的推进十分有益。

1.2 教师水平

创客教育相较于传统教育最为明显的差异即没有固定的授课大纲,没有既定的知识传授过程,教师不再是权威和先知,其很可能和学生一样成为一名学习者。由此看来,创客教育中教师的能力和水平似乎并不重要,而事实并非如此。教师不再是创客教育课堂的中心,而成为学习环境的设计者,负责管理学习人员、调控学习过程,提高创新实践质量[5]。这不仅对教师个人知识水平、课堂掌控能力提出了较高的要求,还强调教师需要拥有开放、平和的心态,接受自身角色的变化,与学生一起探索,真正实现教学相长。高校工程训练的前身是金工实习,指导教师讲授的内容很多都是秉承旧的知识体系,遵循传统的教学方法。然而单纯的“教师讲—学生做”模式,已经无法满足当前学生的需求,且容易造成学生不思考、只复制的结果,难以充分调动学生的积极性,无法达到提升其创新性与实践性的工程训练目的。

创客教育与工程训练的融合,将从根本上转变教师的思想,推动“任务式教学”向“兴趣式教学”迈进。这里的兴趣不仅是学生的兴趣,还包括指导教师的兴趣。教师在“创客式工程训练项目”中与学生一同学习、发现,激发了其自身教学研究的兴趣,避免了以往工程训练教学的枯燥和死板；同时,在富有创造性的实践学习中,学生期待从教师处获得更多的帮助和支持,这将促使教师不断增加自己的知识储备和工程阅历,从而能够给予学生适当的引领和指导,无形之中提升了教师的水平和能力。

2 创客教育对高校工程训练的革新

高校创客教育的引入,将从教学理念、教学内容及教学方式等方面对工程训练进行革新[6],推动工程训练教学的内涵式发展,提升高校工程教育品质。

2.1 工程训练教学理念

教学理念是人们对教学活动的看法和持有的基本态度和观念,教学理念对教学活动具有极其重要的指导意义。早期的金工实习,以实践教育为教学理念,培养学生成为具有吃苦耐劳精神和动手能力的工程技术人才。而现在的工程训练,以创新教育为教学理念,培养学生成为兼具实践能力和创新能力的高水平工程人才[7]。教学理念的变迁使得工程训练和创客教育不谋而合,且创客教育为工程训练教学理念引入了除创新与实践以外的其他新元素。

创客教育强调开放属性[8],高校工程训练的教学理念中同样应该存有此思想。这里的开放包括3层含义:思想上的开放、行为上的开放和空间上的开放。思想上的开放是指学生能够对工程训练的内容进行客观评价,教师能够对工程训练设置的合理性进行批判反思,教与学双方均能以动态的视角与观点看待工程训练的发展；行为上的开放是指在工程训练过程中,教师与学生都不再将自身禁锢于某一固定角色,学生作为工程训练的主体能够与教师进行开放性的对话,与同伴进行有效的合作；空间上的开放是指工程训练中心应该尽可能地对学生开放,各种软、硬件资源能够随时满足学生实践的需要,工程训练中心不应该仅是一个上课的地方,而应变为学生思考、讨论、创新、求证的聚集地。高校工程训练教学理念的开放性特征为其自身横向与纵向拓展提供了无限可能。

2.2 工程训练教学内容

教学理念的革新必然伴随着教学内容的调整,优秀的创客项目具备8个要素:相关性、复杂性、新颖性、高投入、关联性、分享性、可获得性和充足的时间[3],工程训练教学内容亦应该遵循这些原则修改完善。

相关性是指工程训练内容应尽可能地贴近实际,满足社会、企业对工程技术人才的培养需求,符合学生特点；复杂性意味着工程训练涉及多门学科,需要注重知识之间的交叉利用,从而保证实现工程教育本身的系统性和完整性；新颖性聚焦于工程训练项目的创新和前沿特征,这不仅能够有效地吸引学生的关注，还为提升其创造力提供了机会；关联性强调内容之间的联系,现有工程训练教学中存在着课程安排松散、内容联系不紧密、指导教师“碎片式”教学等问题,从而导致学生对整个工艺流程的理解和掌握不到位,独立解决问题的能力较差[9],因此工程训练教学内容应注意加强内容上的关联感,培养学生的整体化思维；高投入描述了工程训练项目对学生的吸引程度,学生是否愿意投入时间和精力显示出工程训练教学内容本身的趣味性与实用性；分享性体现出工程训练过程离不开团队协作,不同专业的学生、教师共同参与,形成跨学科研究与实践模式[10],学生应学会合作互动、与人分享；可获得性和充足的时间分别从训练条件和时间要求上对工程训练进行了规定,说明高等院校工程训练应确保材料、设备、软件、硬件的提供,以及工程训练中心开放时间的自由度。

2.3 工程训练教学方式

清华大学创客活动的引入者顾学雍副教授表示:“创客思潮为清华的教学方式带来一种新的气息”[11]。工程训练教学体系由工程认识、工程实践、综合与创新3个部分组成。

在工程认识和工程实践部分,传统说教式教学能够把教师的知识和经验以最快的速度传输给学生,避免其多走弯路,却因为直接告知最佳路径而导致学生缺少思考[12]、批判意识不足以及创新精神缺乏。创客教育所推行的发现式教学法强调以学生为主体,独立实现认识过程,恰好弥补了上述不足。指导教师可为学生设置问题情景,提供实验素材,引导学生通过动手操作,自行发现知识,掌握概念、原理与规则,完成工程认识与实践的训练内容。综合与创新部分可采用创客教育中最常见的项目教学法,鼓励学生跨年级、跨专业组成项目团队,自主研究、设计、试验、制造项目产品,指导教师负责指导、监督、评价[13]。

美国工程院院士何明辉教授建议中国的工程训练教学注意在跨领域融合、系统观点和与企业界合作交流3个方面的发展[14]。2013年11月4日,清华大学在工程训练中心启动了“创客功夫·清华派”清华大学驻校创客项目,邀请国内外顶级创客以指导员或共同创作者的身份参与学生创新活动[15]。这种实践教学方式,不仅激发了学生实践动手创造的热情,也加强了校内、外的联系与合作,提升了工程训练的社会价值,取得了良好的社会效应[16]。

3 依托工程训练中心,搭建高校创客教育基地

我国创客教育的推广面临2个实际问题:经费问题和教师问题[5]。

经费不足使得高校无法购置所需设备及器材构建创客教育空间,且即使具备了硬件条件,教师对创客教育的陌生和不理解也将使创客教育难以为继。2006年起,教育部在全国范围内起动了为期5年的“高等学校本科教学与质量工程”项目,实施期间全国547所理工科院校的大多数都建立了工程训练中心[13]。在资金方面,工程训练中心享有来自学校、地方甚至国家的财政拨款,尤其是国家级工程训练示范中心，更是在教学面积、仪器设备资产、运营经费及可容纳学生数量方面具有不可比拟的优势,高校可对此加以充分利用,建设创客教育空间,实现资源共享。

在师资方面,工程训练中心已经拥有一定数量专业知识深厚、教学经验丰富的高学历专职教师,高校可通过对这些教师进行统一培训,灌输创客教育的先进理念,提供参加各类创客大赛的机会,鼓励开展实际创客活动等方式,使其兼具工程训练导师和创客教育导师双重身份。

2015年4月25—26日,创客教育基地联盟成立大会暨创客教育生态系统构建高端论坛在清华大学举行,清华大学基础工业训练中心响应国家创意创新创业教育的战略,联合近60所高校工程训练中心以及来自全国各地的近10余家企业和创客机构,成立了“创客教育基地联盟”[16]。各高校的工程训练中心加入创客教育基地联盟后,将进一步获得来自国际、国家层面的政策法规、教育理念、技术手段、组织协调、资源共享、交流活动、社会需求等方面的广泛信息,在创客教育的空间建设、运行保障、设备保障、学科交叉融合、项目组织、创意创新创业指导、校企合作等方面进行交流合作,力求推动我国创客教育的健康发展[16]。此举印证了上述观点,高校可依托工程训练中心,搭建高校创客教育基地,将创客教育与工程训练紧密结合、相互促进,提高资源利用效率。

4 结束语

创客教育的兴起预示着未来知识的消费者将逐渐转变为知识的创造者,而这一过程的实现离不开创客文化的普及与学生实践创新能力的整体提高。高等院校工程训练在此背景下应借助创客教育东风,积极探索、尝试,不断改革、发展,依托工程训练中心,“面向工业界、面向世界、面向未来,培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才[1]”。

References)

[1] 教育部.关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见 [EB/OL].[2015-6-5].http://www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3860/201102/115066.html.

[2] 莫海军,蓝民华,曾仪.基于创新作品制作的工程训练教学改革与实践[J].装备制造技术,2009(8):173-175.

[3] 杨现民,李冀红.创客教育的价值潜能及其争议[J].现代远程教育研究,2015(2):23-34.

[4] 克里斯·安德森.创客新工业革命[M].萧潇，译.北京:中信出版社,2012:9-23.

[5] 祝智庭,孙妍妍.创客教育:信息技术使能的创新教育实践场[J].中国电化教育,2015(1):14-21.

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[7] 周继烈,钱俊,唐洁.大工程背景下高校工程训练及工程训练中心的建设[J].实验技术与管理,2012,29(8):119-121.

[8] 郑燕林,李卢一.技术支持的基于创造的学习:美国中小学创客教育的内涵、特征与实施路径[J].开放教育研究,2014,20(6):42-49.

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[12] 吕孝敏,阚绪平,朱华炳.“发现式”实践教学模式探究[J].实验技术与管理,2015,32(1):41-44.

[13] 汪云香,张济建,符永宏.基于“能力导向”的地方院校工程教育改革[J].教育与职业,2015(10):73-75.

[14] 梁延德.我国高校工程训练中心的建设与发展[J].实验技术与管理,2013,30(6):6-8.

[15] 吴卓平,王松婵,杨连生.高校工程训练创新发展探析[J].实验技术与管理,2014,31(10):51-54.

[16] 基础工业训练中心,教务处.创客教育基地联盟成立同期举行创客教育生态系统构建高端论[EB/OL].[2015-6-5].http://news.tsinghua.edu.cn/publish/news/4209/2015/20150428160810330615459/20150428160810330615459_.html.

Combination of maker education and engineering training in higher colleges and universities

Jia Jie

(College of Civil Engineering, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China)

This paper discusses the promoting role of maker education in engineering training from students’ ability and teaching level of teacher, and analyzes the innovation of engineering training in teaching idea, teaching contents and teaching methods which are introduced by the maker education. Finally, it puts forward that universities should build maker space based on the engineering training center to improve resource utilization efficiency.

maker education; engineering training; practical teaching

2015- 06- 11

黑龙江省教育厅新世纪教育教学改革工程项目“基于加强工程素质和创新能力的材料力学实验课程教学改革研究”

贾杰( 1980—),男,山西岢岚,博士,讲师,研究方向为非线性动力学控制.

E-mail：jiajiecontrol@126.com

G642

A

1002-4956(2015)12- 0030- 03