刘小丹,胡小红
(辽宁师范大学 计算机与信息技术学院,辽宁 大连 116081)
创客空间支持下的学习模式研究
刘小丹,胡小红
(辽宁师范大学 计算机与信息技术学院,辽宁 大连 116081)
创客空间是创新实践与创新理念的结合体,是一种追求创新、共享、开源的新的文化范式。信息化时代的学习更加注重学生创新学习能力与创新理念的培养,创客空间的优势给学校教育的变革创造了条件。该文设计了一个创客空间支持下的学习模式,该学习模式包括四个部分,即前端分析、学习共同体组建、学习活动过程、评价过程。该文为培养大学生创新和实践能力的个性化教学提供参考模式,促进学校教育体现创新学习的实质,实现学校教育与社会的对接。
学习模式;创客空间;创新理念;创新学习
乔伊斯等人(B.Joyce,M.Weil & E.Calhoun,2000)认为,学习模式既是教师教学的模式,也是学习者学习的模式[1]。目前的学习模式大致可分为三类,即自主学习模式、协作学习模式和混合式学习模式。自主学习模式强调在教师的指导下,学习者进行自主探索、学习。协作学习模式则是强调同伴间的相互学习,通过与他人的互相交流来实现优势互补,从而促进学习者的主体意识。混合式学习模式是一种在线学习与面授相结合的方式。何克抗[2]认为“所谓Blended Learning就是要把传统学习方式的优势和e-Learning的优势结合起来,也就是说,既要发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用,又要充分体现学习者作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性。只有将两者结合起来,使两者优势互补,才能获得最佳的学习效果。”总体来说,学习模式就是学习过程中各种操作之间内在规律的一种抽象描述,它对学习过程有着重要的指导作用,它指导学习操作按规律实施,从而达到一定的学习目标。
“创新是信息时代到来的本质特征,创新型人才是信息社会的内在诉求”[3]。目前创客运动正在全球范围内蓬勃兴起,其核心内涵强调将创新想法变成现实。“创客运动”一词最早是由美国《连线》杂志安德森在其著作《创客:新工业革命》中提出,最初他对创客和创客空间的描述是,“创客是指利用互联网、3D打印机和各种桌面设备与工具将自身各种创意转变为实际产品的人,而创客空间是指配备创客所需设备和资源的开放的工作场所,创客在创客空间里完成其产品”[4]。创客空间是一种集自主、协作研究和实践于一体的环境,大学生在创客空间中可以进行自主与协作学习。
大学生创新理念与创新学习能力的培养是高校教育中需要重点解决的关键点之一。本文结合创客空间的优势,尝试将创客空间与学校教育相融合,设计了创客空间支持下的学习模式,期望给高校进行个性化教学提供一种参考模式。新的学习模式响应建构主义学习理论,将工程和实践类课程的学习过程带入创客空间,让学生成为学习过程的主体,实现以主动探索和创新为标志的创新学习。
关于学习模式,国内外对此做了很多研究。国外有很多的企业和科研机构注重创新学习。例如,惠普公司构建了一个全面的创新学习模式,这个学习模式注重创新学习,它将创新学习分为四个阶段,即初创阶段的企业架构创新系统的创新学习、技术发展阶段的企业技术模块创新系统的创新学习、过度阶段的企业组织模块的创新学习和战略发展阶段的企业创新学习;西门子公司构建了一个创新学习模式,它在产品技术上以德国为基地,集中在电子和电气技术领域的创新与学习,等等。
国内基于专题网站的开发性学习模式[5]是让大学生通过建构专题学习网站来培养创新精神和实践能力;基于问题解决的研究性学习模式[6]是让大学生通过问题探究来培养创新精神和实践能力;在促进学生组网能力的混合式学习模式研究[7]中,通过让大学生进行组网来培养学生的创新精神和实践能力;基于项目的远程协作学习模式[8]通过东西部学校远程协作的方式来培养学生的实践能力与创造力。
纵观以上论述,目前国内外学习模式的研究对高校创新理念实践的关注还较少,还存在一些问题亟待解决。在高等学校里,工程和实践类课程虽然有实践条件,但不意味着可以支持创新学习,这是一个重要问题。如何让工程和实践类课程的学习更好地起到创新和实践能力的培养作用,这需要一种支持创新学习的新的学习模式。创客空间代表的不仅是资源和空间本身,还是一种协作、创造、分享的人生理念,是知识与实践体验的结合体及其衍生物,“它的最大的贡献在于真正回应了人们参与式学习和创造的需要,体现了更多的民主”[9]。学生们在“玩创新”和自主探究的过程中激发了创新的兴趣,培养了创造能力,也锻炼了团队合作、解决问题的能力,而这些恰恰是当前学校教育的薄弱环节[10]。创客空间的功能对工程和实践类课程的实践能力培养具有较好的支持;创客空间的运作特色也为主动探索和创新式学习提供了可能。
创新学习是指学习者在学习的过程中,不拘泥于书本知识,而是以自身所具备的知识为基础,通过实践活动,进行大胆设计新方法的学习活动。中国教育学会常务副会长及学术委员会主任谈松华认为,“创新学习就是要使教育成为培养创造精神、激发创造力的源泉。不仅给学生传授现成的知识,更要引导学生对未知领域的探索,自己寻找独创性的解决问题的方法。”创新学习是一种与学生的直接经验密切联系的学习方式,它是与我国当前素质教育要求相适应的。
创新学习有三个重要的特点,即参与性和实践性,主体性和积极性,整体性和合作性。创新学习的参与性和实践性是指学生需要积极参与和实践学习;创新学习的主体性和积极性是指学生作为学习过程的主体,他能够在各个方面积极主动地发挥自己的特长;创新学习的整体性和合作性是指学生在完成学习任务的过程中,当他依靠个人的能力难以完成任务时,他需要寻求合作和支持。
建构主义学习理论强调,学生在学习过程中是主动学习的主体,他们在知识的海洋中主动探索、主动发现、主动建构知识,教师在教学过程中为学生创设有利于他们学习的教学情境。此外,建构主义学习理论还强调,教学资源对学生意义建构的重要性。创客空间是一个集学习环境、学习资源与技术、学习交互及评价于一体的场所,学习者在这样一个场所中对知识进行主动探索、主动发现等。这样的学习方式能够激发学生内在的学习动力,培养学生的创新精神和实践能力。创客空间下的创新学习的实质是培养学生的自主学习能力、探究能力、协作能力、创新能力和实践能力。创客空间对大学生实现创新学习的支持作用具体体现在环境、资源与技术、交互和评价四个方面。
1.环境支持
现在国内外有很多的创客空间,比如国外有Metalab、TechShop等,国内有清华大学i.center创客空间、柴火创客空间、创客实验室等,它们推动着互联网计算、开源硬件、开源软件、技术创新、知识分享、创意交流,是以协同创造为主的服务机构。现代的大学生有着丰富的创新理念,如何让大学生的创新理念得以实践,这就需要将他们所学专业技能与创业活动紧密结合在一起,学以致用。创客的理念正是鼓励人们打破对未知的恐惧,跳出原有的体制和格局,让改变发生,让创造成为生活的一部分[11]。创客教育中的学习者不是被动的接收者或适应者,而是创客学习项目的挑战者[12]。创客空间为大学生提供了一个场所,在这个场所中,每个大学生都是创客,他们积极参与活动,并完成学习任务。创客空间有利于大学生创新、实践能力的发展。
2.资源与技术支持
创客空间的性质决定了它具有集中的开发资源和最新的开发技术。清华大学i.Center创客空间,在提供实体加工制造资源的同时,还有功能强大的云桌面服务,在校园局域网中将常用设计工具、计算资源、素材资源等直接提供给在校学生。该创客空间还通过互联网,引导学习者积极获取全球创客资源,包括可共享的产品设计、模型素材、在线知识库、开源软件等[13]。大学生喜欢探索新的知识,对创新有强烈的要求,他们利用这些集中且方便的资源就可以完成创新作品的开发,并得到技术的训练和最新知识的获取。创客空间的资源在与学习主体进行交互的过程中,吸收其集体智慧得以不断进化,转变为持续进化、结构开放、切合学习者所处当前语境的学习资源,从而能有效支持个性化学习[14]。另外,每一个创意作品,甚至每一个创客也都以资源的形式存在着。创意作品可以提供给学生参考和借鉴,同时其他创客以其技术专长和独特的资源利用手段可以为学生提供直接的学习帮助。
3.交互支持
国内很多创客空间起源于兴趣社团,或是长期作为兴趣社团的聚集活动场地。清华大学 i.Center创客空间自2010 年以来,为以学习者为主体的“创新社”提供产品开发场地,先后诞生了智能家居、图书馆自动还书分拣系统、智能医疗复健器械、板球辅助训练仪等项目。在深圳,几位Linux爱好者,创立了线上通过邮件列表和IRC交流想法,线下定期聚会协作推进项目的SZDIY社区,经过数年积累,沉淀下不少原创项目[15]。创客之间可以进行线上或线下的交流,这种交互是多元的,为大学生进行创新学习提供帮助和支持。
4.评价支持
乌美娜在其著作《教学设计》一书中说:“评价对教学过程有监控和控制作用,对教师和学生则是一种促进与强化。”如果学生在学习过程中得不到实时的评价,这会大大地削弱学生的学习热情。创客之间的评价让学生的创新想法得到关注,这会加强学生的创新精神。评价表现的形式有自我评价、师生评价和生生评价三种。学生的创意作品可以实时地呈现在创客空间环境中,以此获得更专业、更有针对性的评价。
学习模式,是指在相应的理论基础上,为达到一定的目标而构建的较稳定的学习活动结构[16]。本文结合创客空间的优势,设计了一个创客空间支持下的学习模式。学习模式结构如右图所示。该学习模式适用于工程和实践类课程的教学。该学习模式满足教育信息化新时期对人才的培养需求,对高校教育具有一定的指导作用。这个学习模式包括四个部分,即前端分析、学习共同体组建、学习活动过程、评价过程。其中,前端分析主要包括三个因素,即可行性分析、自我诊断、教师诊断;学习共同体组建是指教师要确保在创客空间中有学生、教师本人和其他人的参与,要保证学习共同体是真实存在的;学习活动过程是指学生在创客空间中的学习过程;评价过程包括自我评价、教师评价和同伴评价,既有形成性评价,又有总结性评价。
1.可行性分析
工程和实践类课程需要学生在具体实践操作中完成对部分单元专业知识的学习和技能的培养,这类课程各单元的学习主题是由教学大纲明确界定的。当前的学习主题是否适用于这个新的学习模式,这需要看它与创新学习是否相关。例如,某课程的某单元的学习主题是相关设备的操作练习,它与创新学习的相关性不大,不适合采用这个学习模式,结论是不可行的,于是退出这个学习模式;相反,某课程的某单元的学习主题要求学生使用相关环境和设备完成某个目标的设计或开发,它与创新学习的相关性就很大,适合采用这个学习模式,结论是可行的。
创客空间支持下的学习模式
2.自我诊断
大学生一般具有自我分析的能力,他们知道自己想要什么,或不想要什么,他们可以根据自己的学习兴趣和学习风格在创客空间里对学习方式和途径等做出合适的判断和选择。其中,学习风格是个性化特征的一个方面,它是指学习者在长期的学习活动中表现出的一种具有鲜明个性的学习方式和学习倾向。Felder-Silverman将学习风格分为四个维度:感觉型—直觉型、活跃型—沉思型、视觉型—言语型、序列型—综合型[17]。其中,感觉型学习者喜欢学习具体事物;直觉型学习者喜欢抽象的学习资料,喜欢具有挑战性、创新性的知识;活跃型学习者喜欢积极做事、合作学习;沉思型学习者喜欢思考问题,自主学习;视觉型学习者喜欢从图片、视频等获取知识;言语型学习者喜欢从书本、交谈中获取信息;序列型学习者喜欢小步子学习;综合型学习者喜欢大步子学习。学习者根据学习风格对创客空间的类型做选择。无论何种创客空间都分成两大类,即协作性强的和协作性弱的。活跃型学习者的协作能力较强,而沉思型学习者的协作能力较弱。因此,活跃型学习者可以选择协作性强的创客空间,沉思型学习者可以选择协作性弱的创客空间。另外,学习者也可以根据学习风格对参与创客空间的方式做选择。直觉型、言语型和综合型学习者的思维特点是抽象的,而感觉型、视觉型和序列型学习者的思维特点是形象的。因此,擅长抽象思维的学习者可以侧重承担分析和设计方面的工作,而擅长形象思维的学习者可以侧重承担开发和检测方面的工作。
3.教师的诊断
教师与学生的关系不言而喻,教师扮演着引导者、组织者的角色,教师应该清楚地知道每个学生的学习风格和学习兴趣等特征。创客空间使得教师成为学生的特别同伴,教师应尽可能地对学生的学习需求进行分析,然后为其确定学习路线、制定学习目标等。学习兴趣在影响学生成绩的各因素中,占有很大的比重。因此,教师也应关注对学生学习兴趣的培养。创客空间的学习方式主要是项目与主题参与,教师是“把关人”和“陪伴者”,教师对学生的分析会帮助学生更好地适应学习环境。
学习共同体,是指一个由学习者及其教师、专家和辅助者等共同构成的团体,他们彼此之间经常在学习过程中进行沟通,交流、分享各种学习资源,共同完成一定的学习任务。学校教师、学生加入到创客空间中,构建成为一个学习共同体,同时,在这个创客空间中还有其他创客的加入,这样就构建了一个学生—教师—其他人的学习共同体,他们可能会针对某一主题展开讨论或是合作开发作品。教师在这个过程中扮演着重要的作用,教师要确保学生、教师本人和其他人的参与,要确保每个人都积极对某一主题进行讨论。教师应该创设一个学习讨论群,并且要定时布置学习任务,制作学习目标和相关作品评价标准,以及上传优秀作品等。
学习活动是指学习者以及与之相关的学习群体(包括学习伙伴和教师等)为了达到特定的学习目标而进行的操作总和。本文将学习活动过程分为六个部分,即布置学习任务、制定目标、制定评价标准、任务实施、作品展示和学习主题扩展。
1.布置学习任务、制定目标和评价标准
教师根据学生的个性特征在学习讨论群中布置学习任务,并且制定学习目标和评价标准等。教师要考虑学习任务的难易程度,考虑学习者在创客空间里是否能够顺利完成相应学习任务。教师在制定学习任务的同时,还要制定具体的学习目标。此外,教师还应该对学习目标制定适当的评价标准,以便学生在创客空间里对照学习目标和评价标准完成学习任务。
2.任务实施
学生在任务实施之前,需要熟悉创客空间环境,需要明确知道创客空间里有哪些有效资源可以使用。学生只有对学习环境和学习资源有一定的熟悉度,才能更好地适应学习环境并顺利完成任务。一些学习任务需要学生与同伴进行合作才能完成,因此学生在创客空间里需要与同伴建立良好的沟通关系,并进行学习资源的共享。学生在任务实施的过程中,难免会遇到一些难题,在这时候可以向同伴求助,也可以向教师求助。在这个过程中,教师要对学生的学习情况进行实时监控,在学生遇到学习困难时,要给予学生指导,以防学生在学习过程中感到孤单和迷茫。
3.作品展示
分享是创客课题中重要的组成部分,在完成课题的过程当中,组员们在物质上需要分享资源,在精神上需要分享知识[18]。学生在创客空间里进行作品展示,既可以在教师创建的学习讨论群中上传作品,也可以在教师创设外的环境中进行作品的展示。在这个过程中,学生是学习的主体,他们有权利对自己的作品进行介绍,目的是进行创新点的分享。在这个过程中,学生对作品进行展示,可以获得更多的人对他们作品的评价,他们在互评的过程中进行学习。
4.学习主题扩展
学生在完成学习任务后,会发现自己还存在哪些问题需要解决。教师在这时候应该适当地为学生确定进入下一个学习活动过程中要扩展的学习主题。
形成性评价和总结性评价贯穿整个评价过程。形成性评价是指在学习活动进行的过程中,为达到预期的学习效果而及时修改或调整活动计划。总结性评价一般是在某一种学习主题结束之后进行的评价。形成性评价是分析性的,不要求对评价作较高程度的概括,而总结性评价是综合性的,需要得出较高的概括性结果以便于进行准确的评价。在形成性评价和总结性评价过程中都有自我评价、教师评价和同伴互评这三个环节的涉及。
1.自我评价
自我评价一般采用自我分析和自我反思的方法。学生在创客空间里对自己的学习进行评价,评价自己在学习过程中是否掌握了单元知识要求,是否善于合作和主动参与以及是否能独立思考完成学习任务等。
2.教师评价
形成性评价是在教学过程中每个形成性学习单元之间进行的评价,目的是改进这一过程,使这一过程能顺利进行,并取得最大效益。教师在学生学习的过程中,对学生的学习结果进行形成性评价,给予学生反馈意见,以便于学生能够及时调整学习方案。教师在创客空间里,也是一个创客,他应该也做相应的作品设计,以期给学生提供评价参考。总结性评价在教学过程中的作用是评定学生的学习成绩,确定学生在后继教学过程中的学习起点,对学生的学习提供反馈结果。有人将反思性学习分为认知改善式、认知批判式、自我完善式和自我蜕变式四种类型,认为反思性学习也是一种学习策略[19]。教师应该在总结性评价中对学习讨论群中学生最终上传的作品进行评价,给予学生反馈,让学生进行反思性学习。
3.同伴互评
Nelson和Schunn的研究证实,学伴间作业评价的反馈通过改善学习者对学习内容的理解提高课程学习成绩,其中作业评价反馈中的问题分析和方案提供是影响学习者理解作业内容的主要要素[20]。创客空间里有很多的创客,他们具有不同的特长和各自看问题的角度。学生将自己的作品展示在创客空间里,可以让其他创客对其评价。同时,教师也应该保证创客间有良好的沟通关系,以保证创客间进行作品的互评。
本研究选取了辽宁师范大学计算机与信息技术学院计算机科学与技术专业三年级一个教学班进行了一门课程的局部实验。课程是具有较强综合性和实践性的“单片机原理与应用”,课程目标是培养学生采用单片机技术对软件与硬件进行开发设计的能力,提高其动手操作与技术创新的能力。在该课程中选择两个适合开展创新实践的学习主题,即“交通灯设计”和“数字钟设计”,并将38名学生分为两个对照组,由同一位教师指导。两个学习主题共安排4周,每周集中2天学习。第一组20人安排在大连创客空间里进行学习,第二组18人在本校单片机实验室按课程的原模式学习,3人一个小组。
大连创客空间在2012年4月份上线,整个网站是完全免费的,注册用户超过28万人,基本上都是从事电子、自动化、计算机、机械等技术的工程技术人员和在校大学生。该创客空间依托的是第九单片机网,覆盖的领域范围很广,包括电子电路设计、嵌入式系统设计、系统集成、软件开发、工业设计、模型制作、创意产品开发、电力技术、建筑设计、艺术创作、机械制造等。这个创客空间是技术型的社区,经常举办技术分享会和创意比赛等线下活动。在前期准备中,指导教师与大连创客空间的负责人进行洽谈,确定了学习的时间、地点、创客空间各相关子空间的类别以及与学习主题相关的学习资源准备工作等。
通过问卷自测和教师评价,按学习风格将学生大致分为等量两部分,再平均分到5个小组中。这样,每个小组4人,擅长抽象思维的2人,侧重承担分析和设计方面的工作,擅长形象思维的2人,侧重承担开发和检测方面的工作。4人中选择一名活跃型的学生做小组长,负责协调小组学习过程,与指导教师以及创客空间负责人联络。指导教师建立一个在线学习讨论群,并在群中发布学习主题的相关设计,如表1所示 。
表1 学习主题的相关设计
第一周指导教师亲自引导学生熟悉创客空间场地与学习资源,之后教师不定时临场指导,并通过学习讨论群与学生随时沟通。学生的作品基本完成后,可在线或线下进行作品展示,接受指导教师和同学以及创客空间同伴的评价。
两个学习主题的集中学习完成之后,本文统计出了两组学生的平均成绩、成果的完成率、成果的创新情况、指导教师的评价和学生的自我评价等数据,其中后两项评价数据来自调查问卷,具体统计数据如表2所示。
表2 学习效果对比
第一组的平均成绩略高于第二组。由于两种学习模式的成绩评价标准不完全相同,传统学习模式体现在总成绩方面并不明显落后,但在成绩构成中第二组的成果新颖性部分得分明显较低。第一组10个应提交的成果中有一个未按时提交,第二组12个应提交的成果中有两个未按时提交,从完成率方面看第一组的优势也不明显。成果创新度数据直接取自成绩中的成果新颖性部分,两种学习模式有较大差异。第一组的成果普遍具有新颖的外观和新增加的功能,体现出了创客空间的资源与技术优势,也说明这种环境对学生创新学习的支持较好。指导教师对新模式的方便性和效果评价反差较大,学习效果好,但方便性却差。这里方便性包括教师指导的方便性和学生学习的方便性。相对于传统模式,这种不方便显然存在,但随着教学习惯的调整和创客空间条件的进一步完善,这个问题会逐步克服。学生对新模式的评价更加积极,能较好地适应这个新的学习模式,除了创客空间对他们有巨大的吸引力外,年轻人对新事物的接纳速度快是另一个重要因素。
本文根据教育信息化新时期对高校人才培养的需求,结合创客空间的优势,设计了一个创客空间支持下的学习模式,以期给学校教育实现学生创新学习提供一个参考模式。创客空间为高校大学生提供了一个很好的实践环境,在这个环境里,教师、学生以及其他人构成一个学习共同体,他们进行自主与协作学习。在学习过程中,教师充分地扮演着指导者和组织者的角色,同时学生也真正体现出主体作用,完全吻合建构主义学习理论的观点。创客空间为大学生进行创新学习提供了四个方面的支持,即环境、资源与技术、交互、评价,学生抛弃以往完全被动接受的习惯,积极主动地在创客空间里探究自己想要学习的主题。创客空间使这群具有创新想法的大学生真正参与其中,从学习中获取快乐,也真正实现学校教育与社会的对接。创客空间的发展尚在初始阶段,远未普及,而且目前的创客空间都是非综合的,本文构建的创客空间支持下的学习模式适用的学习主题范围以及学员规模都受到较大限制,这是本文接下来要研究的问题。
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The Learning Model Research Based on the Maker Space
Liu Xiaodan, Hu Xiaohong
(School of Computer and Information Technology, Liaoning Normal University, Dalian Liaoning 116081)
The maker space is a combination of innovation practice and innovation concept, it pursuits a new culture pattern of innovation, open source, sharing. The learning of the information age pays more attention to the cultivation of students’ innovative ability and innovative concept, and the advantages of the maker space create conditions for the school education reform. The paper designs a learning model based on the maker space, so as to provide a reference model for cultivating college students’ innovative and practical ability of personalized teaching, and to promote school education to embody the essence of innovation learning, and to realize docking between school education and society. This learning model consists of four parts, namely the front-end process analysis, the form of learning community, the learning activities process, the evaluation process.
Learning Model; Maker Space; Innovation Concept; Innovation Learning
G434
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刘小丹:教授,硕士生导师,研究方向为计算机应用技术与认知技术(liuxiao8866@sina.com)。
胡小红:在读硕士,研究方向为教育技术学(956788754@qq.com)。
2016年2月1日
责任编辑:宋灵青
1006—9860(2016)05—0112—07