创客学习：一种创造有意义学习经历的学习范式*

□陈鹏

创客学习：一种创造有意义学习经历的学习范式*

□陈鹏

创客学习在理念层面是一种基于设计的学习，在实践层面是一种跨学科学习，在本质层面是一种基于创造的学习，其核心特征是知、行、思、创的统一。这种新型的学习范式旨在通过自主选题、调查研究、创意构思、知识建构、设计优化、原型制作、测试迭代和评价分享的过程模型，为创客创造提供一种有意义的学习经历。从这一视角来审视，创客学习有利于破解我国当前工程教育在“工程性”和“创新性”方面存在的困境，进而为国家创新型人才培养提供变革途径。以“天工创客空间”中创客的发明创造经历为实践案例，可以发现，创造有意义创客学习经历需要满足目标明确、自主建构、主动实践、真实情境、交流协作、心流体验等基本条件，可以通过实施大学生创客自主研发计划、建立大学生创客空间联盟与大学生创客导师联盟等途径为创客提供平台环境和智力支持，进而优化创客有意义学习的经历，为教育变革提供有益参考。

创客学习；有意义学习；学习经历；学习范式；典型案例；工程教育

中国工程院“创新人才”项目组2010年指出，我国工程教育当前存在“人才培养模式单一，创新创业教育重视不足，工程性缺失且实践环节薄弱，评价体系导向重论文、轻设计、缺实践，企业不重视参与人才培养过程”等实际问题。我国工程教育还存在“供需矛盾、学校发展目标与模式趋同化、教学中缺乏实践环节、教学体系不适应工程特点、创新与创业教育重视不足、学生综合能力素质薄弱”等诸多问题（朱高峰，2015）。总之，诸多学者揭示出当前我国工程教育存在过分科学化、非工程化、轻实践化和弱创新化的共性问题。实施以培养创客精神和创客素养为重点的创客教育（祝智庭等，2015），通过改变传统重科学技术轻工程实践、重被动灌输轻主动建构的教学方式，有助于解决我国当前工程教育存在的共性问题，从而有效提升我国工程教育的整体质量。

当前工科大学生的学习状态普遍存在五个“过多与过少”现象：在学习方式上，从师型过多，自主型过少；在思维方式上，求同性过多，求异性过少；在学习状态上，顺从型过多，问题型过少；在学习层次上，继承性过多，创新性过少；在学习情感上，应试型过多，兴趣型过少（张德江，2010）。面对当前工程教育中日益凸显的学习状态问题，理应基于学习科学的视角，对工科大学生的学习问题进行深刻反思和全面剖析，探索适合我国工程教育自身发展特点的学习范式，以期为工科大学生创造有意义的学习经历，从而切实提高我国高校工程科技人才培养的质量，满足新工业革命与中国制造2025战略对创新型工程科技人才的迫切需求。

一、创造有意义学习经历的理论阐述

1.创造有意义学习经历的理论

美国学者L·迪·芬克（L.D.Fink）在其教育论著《创造有意义的学习经历——综合性大学设计原则》中，首次明确提出“教学应为学生创造有意义的学习经历”的教学思想。L·迪·芬克认为，提高高等教育质量的有效途径是为学生创造有意义的学习经历，并提出把“创造有意义的学习经历”作为综合性大学课程设计的原则（L·迪·芬克，2006）。

L·迪·芬克从过程和结果两个维度分别揭示了有意义学习经历的特点。基于过程维度，有意义的学习经历具有两个特点：投入（即学生会投入到学习中去）和活力（即课堂里充满活力）（L·迪·芬克，2006）。基于结果维度，有意义的学习经历也具有两个特点：一是意义的持续变化，即课堂给学生带来有意义的变化，这种变化在课程结束甚至在学生毕业后还将继续下去；二是生活价值，即学生所学在课程结束后还将在他们的生活中发挥作用，提升他们的生活价值，使他们做好进入不同社会群体或工作领域的准备（L·迪·芬克，2006）。

L·迪·芬克还创造性地提出有意义学习的6个分类法，分别是基础知识、应用、综合、人文维度、关心和学会学习，各类有意义学习还包括几个具体的学习种类，它们以某种方式互相关联，但对学习者有着各自的价值（L·迪·芬克，2006）。

2.有意义学习的逻辑与品质

从学习的主体、目标、策略和本质四个维度分析有意义学习的逻辑与品质，可以发现有意义学习具有以学生为本、以全人教育为旨、以自主学习为径、以创造力发展为核的学习逻辑与品质。有意义学习还具有人本性、全人性、自主性和创造性四大特性。

（1）以学生为本

人本主义心理学家罗杰斯认为，有意义学习是指一种涉及学习者成为完整的人，使个体的行为、态度、个性以及在未来选择行动方针时发生重大变化的学习，是一种与学习者各种经验融合在一起的、使个体全身心投入其中的学习（莫雷等，2009）。

有意义学习以学生为根本。罗杰斯认为有意义学习具有四个特点（莫雷等，2009）：一是全身心投入，即学习者整个人的认知和情感均投入到学习活动之中；二是主动自觉，即学习者由于内在驱动去探索、发现和了解事件的意义；三是全面发展，即学习者的行为、态度、人格等获得全面发展；四是自我评价，即学习者对自己的学习需求、学习意义和学习质量进行自我评价。罗杰斯认为促使有意义学习还需具备四个条件（莫雷等，2009）：一是强调以学生为中心，突出学生在教育中的主体地位，教师仅是学生学习的促进者；二是让学生置于一个自由、宽松、和谐、融洽、互爱、快乐的学习氛围之中；三是强调基于真实问题情境的做中学，四是学习的过程就是学生自我实现（发展）的过程。

（2）以全人教育为旨

雅斯贝尔斯在《什么是教育》中指出，教育的本质是唤醒灵魂的教育，教育即生成，教育的使命在于成为“全人”（李峻等，2007）。全人教育的目的在于让学生成为“完整的人”，在学习中学会认知、学会做事、学会合作、学会生存和学会创造。

有意义学习以全人发展为宗旨，具体表现在五个方面（谢安邦等，2007）：一是强调教育的目的是培育人的整体发展，包括智力、情感、社会、身体、创造力、直觉、审美和精神潜能的发展。二是强调教育是成长，是发现，是视野的开阔，是参与世界，是探寻理解和意义。三是主张师生关系平等、开放、有活力，强调学生与学生、学生与教师之间建立起一种开放而平等的学习群落。四是使学习者对他们身处其间的文化、道德、政治环境具有批判性思维，致力于人类文化的改造和创造，而不仅仅是复制现有文化。五是认识到每个人所具有的智力、创造力、系统思维和与生俱来的潜力。

（3）以自主学习为径

在传统学习方式上，教育者决定学习的目标、内容与策略，学习者只能顺从教育者的意志，按照教育者的教育方式而学习，对于为什么学没有知情权，学什么没有决定权，怎么学没有选择权，显然这种以教育者为中心的教育组织方式不利于学习者形成独立思考、主动学习和开拓创新的精神。为了提高学习者的学习效率、动力和质量，有意义学习应具有自主性的学习逻辑与品质。

自主学习是开展有意义学习的根本途径，具体表现在五个方面：一是从认知维度看，自主性体现在学习者在学习过程中自发主动地完成跨学科知识的建构。二是从过程维度看，自主性体现在有意义学习是一种基于学思结合的探究性学习。三是从互动维度看，自主性体现在有意义学习是一种基于教学互动的合作学习，以学习共同体为基本活动形式，利用团队成员之间的互动共同完成学习目标。四是从环境维度看，自主性体现在有意义学习是一种基于问题的真实学习，学习者在真实的学习情境中学习解决真实世界的问题。五是从动机维度看，自主性体现在有意义学习是一种基于个体动机的个性化学习，关注发掘每一个学生独特的个性、兴趣、特长和禀赋，围绕学习者各异的个性特质来开展不同形式的学习活动。

（4）以创造力发展为核

创造力是指根据一定目的，运用一切已知信息，产生出某种新颖、独特、有社会或个人价值的产品的智力品质，既指思维过程，又指思维产品，还是思维的个性特征（林崇德，1999）。有意义学习旨在促使学生的创造力发展，主要包括激发学生的创造动机，培养学生的创造性思维，塑造学生的创造性人格和营造和谐自由的创造性环境。

学生的创造力发展是有意义学习的核心品质，这种品质的特征体现在三个方面：一是学习主体是学生，学生是教育目标的体现者、学习活动的主动实践者、积极探索者和自我反思者（林崇德，2000）。二是学习过程是一种以设计为导向的人工造物的创造性实践活动。三是学习成果是创造性的产品，这里的“产品”即以某种形式存在的思维成果，它既可以是一个新概念、新思想、新理论，也可以是一种新技术、新工艺、新作品（林崇德，1999）。

二、创客学习的内涵、特征、过程与环境

1.创客学习的内涵

“创客学习”即基于创客项目的学习，是指学生围绕来自真实情境的创客项目，充分学习、选择和利用创客空间的学习资源，基于创客项目“自主选题、调查研究、创意构思、知识建构、设计优化、原型制作、测试迭代、评价分享”的全生命周期，在实际体验、探索创新、内化吸收的过程中，进行持续的自主性、探究性、合作性和创造性学习，最终为学生创造有意义的学习经历，并且旨在全面培养学生的创客精神与创客素质的一种新型学习模式。

“创客学习”中的“创客空间”是指学生基于创客项目进行创新、实践、共享、协作和交流的开放性学习空间，是创客项目实施的工作空间、网络空间、社交空间、文化交融空间和资源共享空间（陈鹏，2016）。“创客项目”是指学生为创造新颖、独特、有社会意义或个人价值的产品而进行的创造性活动课题。创客素质包含知识结构、能力特质、思维方式和人格特征四层特质。其中，知识结构是指创客在实践活动中所需掌握的跨学科知识体系，是创客进行创造的基础系统。能力特质是指创客在创造性地发现问题、分析问题以及解决问题等方面所表现出来的共性特征，是创客进行创造的实现系统。思维方式是指创客在实践中所表现出来的有利于创新成果产生并带有较大共性特征的思维形式，是创客进行创造的智能系统。人格特征是指创客在创造活动中表现出来的自我形象、社会动机、个人态度、价值观、内在驱动力等方面的品格特征，是创客进行创造的动力系统（廖志豪，2012）。

2.创客学习的特征

创客学习是一种融探究、设计、创造、合作于一体的项目学习范式。创客学习的核心特征是知、行、思、创的统一。笔者根据有意义学习的逻辑与品质，提出创客学习的特征模型（见图1）。

图1 创客学习的特征模型

（1）创客学习是一种跨学科学习

科学、技术、工程三元论主张将科学活动解释为以发现为核心的人类活动，将技术活动解释为以发明为核心的人类活动，将工程活动解释为以建造为核心的人类活动，这三者既相互独立又相互联系（李伯聪，2002）。在人工造物的实践过程中，一方面需要运用科学、技术和工程知识去改造世界，其中科学知识作为描述性知识，其目的在于理解世界，描述世界的存在方式；技术知识作为行动的程序性和规范性知识，其目的在于解决实践过程中“做什么”和“怎样做”的问题；而工程知识作为造物行动中的情境化知识，其目的在于实现人工物在现实中的成功建造（项聪，2014）。因此，创客学习本质上是一种跨学科的学习，具有前沿性、综合性和系统性的跨学科知识是创客创造的基石。

跨学科学习的教育价值意蕴体现在三个方面：一是为了适应现代工程科技与社会经济发展的综合化趋势，学习者应具备自然科学与人文科学、科技知识与工程知识交叉融合的跨学科知识结构。二是科学、技术和工程知识的交叉、渗透、融合，有利于学习者跨越学科界限，拓展发现与解决问题的思维空间，更好地在学习过程中进行创造。三是培养学习者的大成智慧，使学习者在学习过程中“集大成、得智慧”，能够系统性、创造性地发现、分析和解决真实问题。

（2）创客学习是一种基于设计的学习

设计是以提升人的生命价值为目标的一种创造性活动，其目的是为产品、过程、服务以及它们在整个生命周期中构成的系统建立起多方面的品质。国际工业设计协会（International Council of Societies of Industrial Design，ICSID）2015年提出设计的最新定义（邹韬，2015）：设计旨在引导创新、促发商业成功及提供更好质量的生活，是一种将策略性解决问题的过程应用于产品、系统、服务及体验的设计活动。设计是科学、工程、技术、文化与艺术的综合（柳冠中，1987），设计作为产品、系统、服务及体验的创造活动，在复杂的产品设计与创造过程中，个体反思、知识建构、学以致用、创新实践和教学互动等子过程相互交织、并行发生和循环迭代。

基于设计的学习的教育价值意蕴体现在三个方面：一是设计的过程即为知识融合、迁移、内化和运用的过程，学习者通过创造性的设计实践，获得跨学科的科学知识、技术知识、工程知识以及人文知识，在真实的设计情境中完成学生自身知识体系的自主建构。二是学生在创造性的设计实践活动中，工程设计能力与实践能力得到锤炼，创造力得到全面开发。三是设计贯穿学生学习的全过程，不仅实现了科学、工程、技术和人文知识的交叉融合，而且将传统学习模式中孤立、乏味的学科知识进行有机、连续的联结，从而维持、激发和提升学习者的学习动机。

（3）创客学习是一种注重学思结合的学习

孔子曾经说过：“学而不思则罔，思而不学则殆。”这句话经典地阐明了学与思的关系。创客学习倡导知、行、思、创的统一，将学与思紧密结合起来，做到学思结合与学思并重。“思”不仅仅指学习者独立思考的学习精神，也指学习者自我反思的学习品质，还指学习者综合性的创新思维品质。

基于学思结合的学习的教育价值意蕴体现在以下三个方面：一是独立思考之学习精神，学习者在学习过程中具有质疑、独立判断和求真的能力。二是自我反思之学习品质，创客项目的设计过程本质上也是个体反思的过程。三是独特而新颖的创新思维，指以独特的视角、新颖的思路和超常的方式，发现、分析和解决真实问题，从而创造出新事物的一种综合性的思维模式（林健，2012）。

（4）创客学习是一种基于创造的学习

支持产品创造的新兴科技技术（如数字化设计与制造技术、增材制造（3D打印）技术、开源软硬件技术、控制工程与智能制造技术等）为学习者提供了便捷化、智能化、数字化和工具化的技术支撑，大大降低了产品创新设计与制造的门槛。

基于创造的学习的教育价值意蕴体现在以下三个方面：一是教师与学生角色的重新塑造，学生学习中心地位得以确立。在基于创造的学习过程中，学生不再是被动的知识接受者和消费者，而是主动的知识应用者与产品创造者；教师不再是知识的传播者，而是学习环境的设计者、学习过程的调控者、学习活动的组织者和学习质量的提升者（Hartnell-Young et al.，2008）。二是个体创造力是学习者的核心智力品质。基于创造的学习通过建立创造性学习环境、营造创造性文化氛围、实施创造性教学等途径，来激发学生的创造意识与动机、培养学生的创造性思维品质、塑造学生的创造性人格。三是创客共同体创造力是学习共同体成员的重要智力品质，即在真实的学习任务情境中，团队成员通过协作交流互动，进行群体性知识建构、创意构思、设计制作、测试迭代，并产生具有新颖性和独特性产品的智力品质。

3.创客学习的过程

以多林·尼尔森教授提出的“逆向思维”学习过程模型为依据，以创造有意义的学习经历为价值取向，结合创客学习自身的规律与特征，基于“设计思维”方法，笔者建立了如图2所示的创客学习过程模型。图2中的8个学习环节在知（认知）、思（思考）、行（实践）、创（创意、创造、创新与创业）、评（评价）的指引下不断循环迭代，构成一个完整的创客学习环，而学习者的自主性与创造性是确保这个学习环持续运行下去的关键要素。

图2 创客学习的过程模型

（1）自主选题

创客项目负责人在创客学习中结合自身的学习兴趣、个性禀赋和个体素养，自主选择创客项目。创客项目选题应具有真实性、社会性、层次性和开放性。真实性和社会性体现在创客项目主要来源于日常生活、生产实际和社会需求；层次性主要是根据学生学龄、学科、专业和个体素质等差异，安排具有不同难度梯度的项目选题；开放性体现在创客项目选题不局限于传统的创客导师指定项目任务，学生可以自主提出项目选题。完成自主选题之后，创客项目团队需要根据产品研发过程，制定项目计划。

（2）调查研究

以互联网、云计算、大数据为代表的新型科技，赋予学生多样化的调查研究方式，他们可以线上线下相结合开展产品市场调查研究，做到知己知彼、发现问题、推陈出新。在线下，学生采用传统的方式开展调查研究。在线上，网络电子商务平台提供了国内外相关产品的外观、材质、结构和销售等细致而全面的信息；网络视频共享平台提供了国内外相关产品的外形展示、功能演示和结构分解等鲜活而生动的视频；网络专利文献数据平台则提供了国内外相关产品丰富而专业的技术专利和学术文献。

（3）创意构思

首先，学生根据前期产品市场调查情况，对人、技术、市场环境、审美形态等基本设计要素进行分析，明确设计方向，提出设计概念，确立设计定位。其次，提出多种创意构思，并绘制设计草图，对初步设计方案进行分析、比较、综合和优化。最后，根据实用性、美观性、创造性、工艺性、人本性和安全性等评估标准甄选出最佳创意方案。

（4）知识建构

创客学习过程中的知识建构不是知后而行，而是知中有行、行中有知、知行交融、知行合一。创客学习每一个环节都是知识建构与创新实践相互交织、相互融合、并行发生。学生在创客学习中完成学科交融中专业性知识的建构、产品研发全过程中系统性知识的建构以及人工造物中生成性知识的建构。

（5）设计优化

根据产品最佳创意方案，学生展开产品的详细设计，项目团队成员协同开展创造性的设计实践活动，应用计算机辅助工业设计技术和电气控制技术，进行产品二维平面设计、三维造型设计、三维结构设计、三维数字化虚拟样机设计、机构运动仿真、电气控制系统设计、工程分析与优化等产品设计与研发工作。

（6）原型制作

原型制作主要是完成产品实物样机的制作，根据产品非标准零部件的可制造性，考虑其制作成本，充分比较传统机加工、数控加工、激光加工、快速成型（3D打印）等多种加工或成型工艺的优势，选择多样化、低成本、高效率且可靠的非标准零部件的制作方法。零部件实际制作中，既可以利用现有设备进行零部件的自制造，又可以基于网络电子商务平台，进行个性化定制式异地同步协同制造。

（7）测试迭代

制作完实物样机非标准零部件，采购实物样机的标准零部件和电气控制元器件，根据三维数字化虚拟样机装配工程图，进行实物样机的装配、调试和测试。在实物样机测试阶段，一方面检验产品设计中的造型形态、结构功能、机械系统、控制系统和技术工艺等基本要素的科学性、可靠性和合理性；另一方面，根据测试过程中发现的设计缺陷，通过头脑风暴提出多种问题解决方案，通过比较、分析和优化，将最优解决方案反馈至设计环节，从而不断完成设计迭代，最终完成实物样机的研制。

（8）评价分析

评价分析主要包括以下三个方面：一是对创客学习结果即研发产品的评价分析，即主要对创客项目作品的功能、结构、设计、工艺制作、性价比、先进性、创新性、美观性、实用性、安全性等进行综合评价。二是对创客学习过程的评价分析，即从实用性、新颖性和创造性三方面进行选题评价，从创新性、美观性、结构合理性、工艺性、数据规范性、图纸质量等方面进行设计评价，从功能实现、制作水平与完整性、作品性价比等方面进行制作评价。三是对创客个体的评价分析，主要对创客团队成员的领导力、学习力和创造力进行综合评价，深入分析创客学习如何为学习团队和个体创造有意义的学习经历。

4.创客学习的环境

学习环境是指促进学习者发展的各种支持性条件的统合（钟志贤，2005）。创客学习环境一般特指创客空间，是学习活动发生的主要场所。创客空间旨在基于“知、行、思、创”的统一中促进学习者的全人发展。各种支持性条件包括创客课程、创客学习共同体、创客工程坊、创客图书馆、创客交流厅等要件。

创客学习环境应为学习者提供全面的线上虚拟学习环境与线下实体学习环境，既能支持基于真实创客项目而开展的自主性、探究性、合作性和创造性的学习活动，也能满足线上线下跨学科知识的自主建构、学习共同体之间的良性互动、项目产品的设计制作、创客团队的协作交流以及学习成果的评价分享等需要。创客学习的环境模型如图3所示。

图3 创客学习的环境模型

（1）创客课程

创客课程是指创客学习的理论与实践课程，一方面支持创客建构跨学科的系统性、综合性的知识体系，另一方面支持创客学习的开展、学习共同体的互动和学习成果的达成。创客课程能否激发学习者的学习动机，促使学习者主动学习，是创客学习能否成功的关键因素。激发内在学习动机的策略有：通过创意马拉松、头脑风暴会等形式创设问题情境，激发与维持学习者的求知欲和好奇心；设置明确的创客学习目标，使学习者在创意、创新、创造中获得心流体验。激发外在学习动机的策略有：通过对创客学习进行过程化和动态化的评价与反馈，激励和促进学生的学习；通过创客挑战赛、学科竞赛等营造适度紧张的竞赛氛围，调动学习者的进取心；通过创客嘉年华、创客制汇节等展示交流活动，对创客学习成果进行集中展示与物质奖励。

（2）创客学习共同体

创客学习共同体是指基于线上线下的虚实环境，由创客（学习者）与创客导师（教师、专家和社会创客）等共同组成，在学习过程中相互信任、探究、协作、交流、沟通和分享，共同完成一定学习任务的学习团体。创客空间为创客学习共同体搭建了基于线上线下的互动平台，为创客学习共同体开展基于创客项目的合作学习提供了便利。通过互联网交互式社交平台（如博客、微群、QQ群、微信群和网络云盘等），建立线上创客学习共同体，实现学习共同体组员之间的多元互动、多向交往以及知识流动、智慧生成、文化凝聚和身份认同，从而促进情感交流、知识建构和文化形成，最终实现个体学习与群体学习的有机结合。通过实体创客空间，有利于支持线下创客学习共同体开展基于创客学习的探究、交流、协作和分享。创客学习共同体中的创客导师不仅是传统知识的传授者，还是创客学习的合作者、学习质量的提升者、学习过程的调控者、学习环境的设计者和学习共同体的管理者。

（3）创客工程坊

创客工程坊是虚实结合的创客学习课堂，建立线上线下、个体集体的交互式学习空间，不仅为学习者提供线上学习的虚拟网络环境和线下学习的真实物理环境，而且为学习者提供学习资源、创新工具、制作设备、制度保障和经费支持。在创客工程坊中，学习者以真实问题的探究为起点，以创新产品的创造为目的，在自主学习、探究反思和主动实践中，完成基于创客项目的学习。在主动发现问题、独立分析问题和创造性解决问题的过程中创生、验证、发展和实现自己的创意构思，形成概念、开发原型、测试迭代、评价分享和量产上市，最终实现产品的创新和创造，如此创客学习过程与创造过程就实现了真正融合，即学习发生在创造过程中，同时学习又是为了创造。此外，创客图书馆和创客交流厅也是创客学习环境的重要组成部分，它们与创客工程坊共同构成综合化、一体化和系统化的创客空间物理信息环境。

三、创客学习经历的典型案例剖析与概念模型建构

1.创客学习经历的典型案例

2009年至今，笔者结合自身的工程教育改革研究实践，在宜春学院天工创客空间一直致力于推广创客学习模式。天工创客空间的前身为2007年设立的“快速成型实验室”、2009年设立的“三维数字化创新设计工作室”和2012年设立的“数字化产品开发工程坊”。天工创客空间的功能定位是面向工科大学生的发明创造实践，搭建特色课程教学平台、发明创造实践平台、创客资源共享平台，提供产品创新创造的设备、工具和资源，基于创客学习活动为工科大学生创造有意义的创客学习经历。

自2009年10月以来，本科生在天工创客空间通过第一课堂与第二课堂相结合的方式开展创客学习活动，先后自主研制40多款科技产品，申请发明专利5项、实用新型专利29项，截至目前已获授权25项。以下围绕大一、大二、大三和大四本科生开展的四级创客项目，详细阐述如何通过开展创客学习活动，创造独特而有意义的创客学习经历。创客学习经历分别见以下四表，创客学习的主要成果即学生发明的作品如图4所示。

表1 3D打印耗材轮盘支架项目（2015年）

表2 仿生教育机器人项目（2015年）

表3 熔融沉积3D打印机项目（2014年）

表4 硬币自动清分机项目（2015年）

2.创客学习经历的案例剖析

（1）创客学习的实施途径

创客学习的具体实施途径是以创客项目为牵引、以产品研发为主线、以创客空间为平台、以项目过程管理为保障。创客项目的实施为创客学习者制定了学习任务，明确了学习目标，并建立了项目团队；产品研发的开展为创客学习者铺设了一条知行合一、人工造物的创客成长之路；创客空间的构筑为创客学习者提供了一个知识建构与创新实践的开放平台；项目过程管理为创客学习者建立了一套科学规范的项目管理制度，保障创客学习有序、灵活和高效的开展。

图4 创客项目的发明作品

（2）创客学习存在的实际问题

其一，本科生开展创客学习的时间有限：创客学习与传统学习之间存在矛盾冲突。

创客学习有别于以考试为主要评价方式的理论课程学习，理论课程考试可以通过考前突击获得优良成绩，而相对复杂的创客项目则需要学生投入大量的时间和精力，进行市场调查、创意构思、设计优化、样机制作和测试迭代，并且需要在整个创客学习过程中，不断完成项目相关理论与实践知识的主动建构，才能确保研发产品的成功研制。

以2015年4月开始的硬币自动清分机项目为例，该项目由四名大三学生组成，历时一年半之久。其中两名学生在4、5月份的市场调查中表现非常积极，然而在5月底考虑到项目占据太多学习时间，且当时学习任务繁重，决定退出项目组。另外两位项目组成员充分利用暑假50多天时间，才顺利完成产品三维数字化虚拟样机的装配。12月份项目负责人完成第一台样机制作，测试发现硬币清分时存在甩出、滞留和出币困难等设计缺陷，但是仅剩的两位大四学生都需要去企业进行毕业实习，项目只能暂时搁置。2016年4月两位大二、大三学生加入项目组，大三学生的第一个改进设计方案以失败告终，大二学生通过总结失败经验，最终顺利完成了第二个改进设计方案的三维建模、虚拟装配、零部件加工和装配调试。此项目充分显示创客学习与传统学习之间存在矛盾冲突，主要原因如下：一方面是学习成绩优良的本科生九成以上直言更加重视必修课程的学习，由于开设课程多，课余自主支配时间十分有限。另一方面是学生自己对创客学习的方式不太了解，没有耐心和信心开展创客项目实践。

其二，难于组建跨学科的创客项目团队：创客文化没有成为教育工作者的文化自觉。

尽管创客运动正在全球蓬勃发展，创客空间在国内高校如雨后春笋般不断涌现，然而以“创新、实践、开源、分享、创新、创业”为内核的创客文化并没有在我国大部分本科高校蔚然成风。国内大部分本科高校、高职院校、中小学校的创客教育项目往往局限于少数一线教师，而大部分教师对创客、创客运动、创客文化和创客教育的基本概念都不甚了解，因此，创客文化还没有成为教育工作者的文化自觉。而国内传统的教学局限于教书、教书局限于课堂、课堂局限于讲授、讲授局限于教材（张德江，2010），因此，学生也很难在课堂学习中接受到创客文化的熏陶。

以熔融沉积3D打印机项目为例，项目负责人是机械类专业的本科生，受创客导师的引导和激励，大二就开展了创客学习活动。该学生在熔融沉积3D打印机产品设计与研发过程中，通过与创客导师进行线上线下的交流互动，主动学习了开源软硬件技术、熔融沉积3D打印机工作原理、数据处理软件应用技术等相关知识。但是自主设计的机械系统和控制系统与国外数据处理软件的兼容性欠佳，需要自主开发数据处理软件，才能达到产品设计方案的最佳功能。项目负责人非常期望有软件工程专业的学生加入项目团队，协同进行数据处理软件的开发，然而软件工程专业的学生由于没有受到创客文化的影响，他们平时根本不会主动走进创客空间，最终这个项目只能使用国外开源的数据处理软件。

其三，缺乏学科交叉型的创客导师团队：国内教育界奇缺具有创客精神的创客导师。

创客学习需要把一群极具创造激情的创客导师和一群极具创新潜质的创客学生聚集在一起，让他们互相激励、探究、协作和创造，产生使创客学生终身受益的创造性思维和人格。创客项目中新产品的研发往往涉及不同学科，通过不同学科之间的交叉、渗透和融合，从而完成新产品的创新设计和综合优化，因此，创客学习的开展需要科学、工程、技术、人文、艺术等不同学科领域的创客导师，组成学科交叉型的创客导师团队。

以熔融沉积3D打印机项目为例，该项目需要由机械、材料、电子、控制和计算机等学科专业的创客导师组成创客导师团队，从而保证高质量产品的创新设计与研发。然而，由于传统以教师教学为中心、以学生考试为中心和以课堂学习为中心的教育理念根深蒂固，创客运动并没有在高校全面兴起，创客文化的传播又极其有限，这严重制约了创客学习的深入开展和推广普及。只有建立一支“学科交叉、文理渗透、理工结合”的创客导师队伍，才能为创客项目的实施提供智力支持和技术保障，从而切实提升创客学习的品质。

3.创造有意义创客学习经历的基本条件

以创造有意义学习经历的理论为指导，基于上述创客学习经历的案例剖析，笔者认为创造有意义创客学习经历的基本条件包括目标明确、自主建构、主动实践、真实情境、交流协作和心流体验。

目标明确。学习者有明确的学习目标和清晰的创客项目主题，全身心投入到产品设计与创造之中。为了达成学习目标，学习者在产品开发过程中，自觉反思个体创意、主动学习跨学科知识和持续完成设计迭代。

自主建构。学习者在自我管理创客项目的全生命周期中实现自我认知的发展，运用旧知、设计体验、学习新知、设计优化交替进行，从而完成综合性、系统性知识的自主建构。

主动实践。学习者在内在动机驱使并在学习共同体文化的感染下，积极参与有意义的创客项目，全身心投入到产品的创造之中，主动进行线上线下的持续互动，自觉反思学习过程和学习结果，自我调节与控制学习过程。

真实情境。学习任务来源于真实生活或社会需求，学习者在蕴含创造力和生命力的真实情境之中，学习如何在发现、分析和解决真实问题的过程中获得新知并创造产品。

交流协作。学习者在创客学习共同体环境中开展学习，该学习共同体之间相互信任、探究、协作、交流、沟通和分享，通过学习互动来交流情感、建构新知、生成智慧和凝聚共识。

心流体验。学习者在创客学习过程中，自主选择喜爱的选题，开展项目实践时会经历一种独特的心理体验，全神贯注、不计回报且忘我付出，并且会爆发出惊人的创造力。

4.有意义创客学习经历的概念模型

陆根书基于西安交通大学本科生学习经历的调查分析，提出大学生学习经历的概念模型，该模型揭示出大学生学习经历的具体构成包括学术参与、学习结果（包括学生的智慧能力发展、感知的教育经历满意度两个维度）、学习环境（包括课堂学习环境与校园氛围两个不同层次的学习环境）三个方面（陆根书，2013）。以此模型为依据，笔者认为创客学习经历不仅体现在学术参与、学习结果和学习环境三个方面，而且还包括学习动机、学习过程、学习结果、学习环境和学习策略5个基本因素，如图5所示。

图5 有意义创客学习经历的概念模型

学习动机是激发并维持个体进行学习活动，导致其行为朝向一定学习目标的内在过程或内部心理状态，反映了个体进行学习的需要，可分为内部学习动机和外部学习动机（张雪莲等，2009）。学习过程是以学习活动的产品创造为外显行为，以学习活动的心流体验为内隐行为。学习结果注重学生的全人发展，包括跨学科知识的建构、创造创新、自我认识、沟通合作和伦理责任。学习环境包括创客空间和文化环境两个方面。学习策略包括学习方法和学习调控两个方面。

四、创客学习的发展策略

1.实施大学生创客自主研发计划，为其创造有意义的创客学习经历

建议教育部在实施“大学生创新创业训练计划”的同时，以实施创新驱动发展、中国制造2025、互联网+、“大众创业、万众创新”、“一带一路”等国家重大战略为契机，在国家层面实施“大学生创客自主研发计划”项目，倡导大学生创客运动，以期改变传统的教学方法，推广创客学习方式，努力建设创客文化，培养发明创造人才。大学生创客自主研发计划实施的主体是对发明创造具有浓厚兴趣的大学生。大学生创客学习计划由大学生与创客导师共同协商制定，内容包括创客知识建构计划与创客项目实施计划，以及具体的学习计划时间进度表。

建议实施高校成立“大学生创客自主研发计划”组织机构，制定切实可行的配套政策和管理办法，为计划的全面有效实施提供支撑和保障条件。此外，实施高校还需系统制定大学生创客自主研发计划的项目过程管理办法、综合评价管理办法、项目实施文件管理规范、设计数据文件管理规范等制度；人性化地制定科学可行的激励制度，如项目经费支持、创客导师工作量认定、学生学分认定、优秀学生成果奖励等；还需营造创客文化氛围，搭建创客学习交流平台，为大学生发明创造提供交流学习、经验分享、技术培训、作品展示、学科竞赛、资源共享和科技服务的机会和条件。

2.建立大学生创客空间联盟，为其创造开放性的创客学习平台

根据实地调研，当前部分高校的大学生创客空间的实际利用率与学生参与度均不高。不同高校的创客空间有其自身的建设理念和鲜明特色，如清华大学的“i.Center创客空间”、西安交通大学的“工程坊”等。因此，应当充分利用各高校学科优势、人才培养特色，以及社会和高校创客空间资源优势，联合具有创客空间的各高校、企业和社会组织，整合全国创客教育资源，共同建立“大学生创客空间联盟”，搭建开放性、协作性和探究性的创客学习平台，协同开展创客教育学术研究、创客学习模式探索、创客空间协同建设和创客教育实践活动。

建议建立“大学生创客空间联盟”成员之间的互动与共享机制：一是特色创客空间教育软硬件资源的互动与共享，大学生创客可以申请使用成员之间共享的加工设备、检测仪器和软件工具等教育资源开展创客项目；二是优秀创客导师资源的互动与共享，大学生创客可以接受成员之间优秀创客导师线上线下的项目指导和技术服务；三是线上线下的互动与共享，积极推动线上线下交流协作，通过创客项目跨界合作、创客导师交流互动、共同举办创客挑战赛、开展创客嘉年华活动等多种方式，实现创客空间的协同建设。

3.建立大学生创客导师联盟，为创客学习活动提供智力支持和科技服务

基于学科交叉、渗透和交融的跨学科理念，建议建立高校与企业、科研院所之间的大学生创客导师联盟，突破企业、科研院所、学校、专业、学科之间的藩篱，解决高校创客导师奇缺之瓶颈。建议建立大学生创客导师交流平台，基于线上线下共同参与大学生创客项目的全程指导、方案分析、过程管理和动态评价。

为了建立一支专兼结合、学科交融的创客教育导师队伍，推广创客学习范式的高校应积极从社会各界聘请优秀发明家、卓越工程师和技术专家等作为兼职创客导师。开展创客学习活动一般需要具有“重工尚器、融合创新、发明创造”精神的创客导师：

驻校知名创客导师。聘请国内外的知名创客、发明家、工程师、技师等技术专家担任驻校创客导师。驻校创客导师与大学生创客共同组成创客项目团队，协同进行产品创造，在此过程中大学生创客可以学习驻校创客导师的工作方式，体验创客项目的实施过程，接受创客文化的熏陶与洗礼。

跨学科创客导师团队。鼓励不同企业、科研院所、学校、专业、学科之间，针对不同的创客项目，组成动态的跨学科创客导师团队，为大学生创客提供全方位的智力支持和技术指导，同时必须尊重学生的主体地位。

创客空间现场工程师。学生在开展创客学习过程中，要进行零件加工、电子制作、装配调试等工作，这就需要各种专业的现场工程师提供技术服务。

五、研究总结

当前，创客运动在全球范围内正成为时代浪潮。创客运动内涵崇工尚器的工匠精神、分享合作的团队精神、融合创新的设计底蕴和知行合一的实践意志，充分利用数字化设计与制造技术、3D打印技术、开源软硬件技术等新兴科技，通过协作设计和创新实践，创造出独特而新颖的产品。创客运动昭示着全民创造时代的到来，成为新工业革命的助推器，并促使工程教育模式的变革。

由于工程性与创新性的缺位，当前我国工程教育难以满足“中国制造2025”战略对创新型工程科技人才的迫切需要，具有创造力和领导力工程师的稀缺是制约我国实现制造业强国战略的最关键因素（中国工程院“创新人才”项目组，2010）。面对新工业革命和科技革命所带来的全球性挑战，世界范围内蓬勃发展的创客运动为工程教育的改革提供了新的发展方向与思维模式。创客学习作为创客教育实施的具体途径，为工程教育走出工程性与创新性缺位困境，提供了一种创新的学习范式。工程教育改革实践表明：创客学习可以为工科大学生创造生动而有意义的学习经历。

本文较为系统地探究了创客学习的本质，揭示了创客学习的内涵、特征、过程和环境，基于创造有意义学习经历的新颖视角，构建了创客学习经历的概念模型，并探索了创客学习的发展策略，期望为工程教育改革者提供一些有益的参考。诚然，由于创客学习的实施对于资源、工具、环境等都有一些特定的要求，目前还尚未形成系统的创客学习理论体系和具有全面推广价值的创客学习策略，因此，深入推进创客学习还需要坚持不懈的探索与持之以恒的创新实践。

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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年度普通本科高等学校卓越工程师教育培养计划试点项目“宜春学院机械设计制造及其自动化”（赣教高函〔2013〕78号）；江西省教育规划重点课题“中美机械工程教育课程体系比较研究”（12ZD026）。

陈鹏，副教授，宜春学院机电工程系副主任，宜春学院天工创客空间创始人（江西宜春336000）。

2016-08-26 责任编辑 刘选