基于无人机创客空间的课程体系研究

张飞 张佳 胡敏

摘要：无人机作为集空气动力学、电子科学与技术、机械工程、通讯、材料、工艺、力学、航空气象、航空测量等多学科为一体综合性很强的科技产品，其教学集趣味性和实践性为一体，且具有“软硬结合”的优点，以无人机为载体的无人机创客空间是培养学生创新能力、实施创新实践的理想场所。因此本研究构建了基于无人机创客空间的课程体系，并将其应用到实践当中，以期能为其他院校无人机创客空间建设和创客教育开展提供参考。

关键词：无人机;创客空间;创客教育课程体系

一、创客、创客空间和创客教育

（一）创客

“创客”一词来源于英文单词“Maker”，最早源于加拿大科幻作家科利·多克托罗2009年出版的一部著名的科幻类小说《Makers》，小说中的“Makers”是指“有创意的聪明人”。2011年，被誉为我国创客第一人的张浩将“Maker”译成“创客”，指的是将自己的创新想法变为实际产品的一群人，他们勇于创新、自己动手、主动学习。[1]

（二）创客空间

“创客空间”一词源于英文单词“Makerspace”，最早起源于年美国麻省理工学院比特与原子研究中心2001发起的一项新颖的实验——一个拥有几乎可以制造任何产品和工具的小型的工厂Fab Lab（Fabrication Laboratory），即微观装配实验室。作为创客起源之地，美国在企业、社区、高校等地创建了各类各样的创客空间。多年来，美国高校致力建造适应新工业革命所需的高品质创客空间，并形成了一套良好的运行机制，使创客空间成为继教室和实验室之后第三个重要教学平台。美国高校创客空间的构建主要分为四种模式：①开放实验室模式，即以高校创新科技平台及专业学术实验室为载体构建的创客空间，该模式充分发挥校内科研资源和平台，融合多学科进行整合，保持开放和资源共享，并进行科技创新和产品研发，是美国开展创客教育的主要模式;②图书馆创建模式，即对图书馆空间再造，使图书馆变身为信息资源共享的空间和创意孵化的技术空间;③校企共建模式，企业为高校创客空间的建设提供工具、资源和必要的师资力量，高校的创客创新研究成果与企业共分享，达到校企合作共赢;④校区整合模式，整合社区资源建设高校创客空间，形成社区与学校“互惠互利”的局面，鼓励社区居民参与创客空间的系列活动，开展创业就业培训，从而提升创客空间的包容性。

2010年，伴随着我国第一家创客空间——上海新车间的成立，我国各地相继出现新的创客空间。2013年，国内部分高校开始建设创客空间，随着创客空间的建成，很多高校依托创客空间为大学生的创新创业提供必要的支持和服务。

（三）创客教育

在互联网技术发展的影响下，与数字制造和个人制造紧密结合的创客运动，不仅给传统制造业带来了深刻的影响和变革，也在教育领域产生着积极的影响。美国作为“创造者的国度”，创客教育无论是在高等教育领域还是在中小学领域都得到了长足的发展[1]，把创客教育作为培养学生创造与创新能力的新型教育方式。目前，美国已有近千所高校通过建设优质的创客空间，并通过开放式创客教育、创客教育与常规课程整合、开设专门的创客教育课程等方式来实现创客教育。随着高校创客教育的开展，美国中小学也逐渐参与到创客教育中。美国中小学创客教育旨在借助技术工具与资源让学生能够将学习过程融于创造过程，实现基于创造的学习。[2]

在我国，创客教育自2012年受到关注，2013年兴起，2015年“创客”被写进政府工作报告，教育部率先在《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指導意见》中提出“有效利用信息技术推进“众创空间”建设，探索STEAM教育、创客教育等新教育模式，使学生具有较强的信息意识与创新意识”。[3]随后，深圳、四川、江苏、山东等地相继出台了各自的创客教育政策，在国家政策的驱动下，创客教育也如雨后春笋般绽放在各级各类校园，相关教育专家也建议开发适宜课程，利用最新的科技手段和科技产品，对学生进行创新思维培养，提升创新能力。

二、无人机创客空间建设

通过上述对国内外创客空间和创客教育的分析，江苏省徐州技师学院也积极相应国家政策，开展各类创客空间的建设，无人机创客空间就属于其中之一。无人机创客空间的建设依托于无人机应用技术专业实训室和徐州“未来·科技城”中小学职业体验中心，力求面向中小学和本校学生搭建一个自主实践、动手创造、思想碰撞、跨界协作、创业实践的创新平台。无人机创客空间在建设的过程中突出教学与实践、教室与工作室的融合，按照功能区域划分为授课区、工作区、储物区、制作区、比赛实训区、电子产品设计测试区等。

三、基于无人机创客空间创客教育课程体系构建

无人机是集空气动力学、电子科学与技术、机械工程、通讯、材料、工艺、力学、航空气象、航空测量等多学科为一体综合性很强的科技产品。无人机作为创客教育的重要组成部分和创新科技的重要载体，涵盖了机器人与无人机相关学科知识点，其可以作为：一学习飞行的“飞行平台”，二编程教育的“飞行机器人”，三电子设计开发的对象。在学习飞行中，学生可以了解无人机的结构和工作原理，练习手眼协同能力，甚至发挥想象组装属于自己的飞行器;在编程学习中，学生可以通过学习编程控制无人机的起飞方式、运行轨迹、机头朝向、拍照录像、空投等人工智能任务，训练逻辑思维能力;在电子设计开发模块，学生可以借助无人机飞控开发平台，学习无人机的设计。与常见的机器人编程教学相比，无人机教学集趣味性和实践性于一体并具有“软硬结合”的优点，将创客教育融入科技教育培养体系，无疑可以促进学生全面发展，让勇于创新、乐于实践成为本能。

本研究以我校采购的无人机，在现有实训课程的基础上，构建了基于创客空间的创客教育课程体系，如下图所示。本课程体系具有以下特色：①从易到难，零基础的学生可以轻易上手;②选择可编程的积木式无人机，可拓展性强;③以自学为核心、实践为基础、项目为主线;④将电子设计大赛无人机项目引入到课程体系中，以满足不同学生的需求;⑤使用3D打印，帮助学生打印所需部件;⑥开展竞赛活动，增加学习的趣味性。

四、基于无人机创客空间的创客教育课程体系的应用

目前，无人机创客空间已完成了第一阶段的建设，已拥有可开展创客教育的一系列无人机套件，手工、电动工具（如电焊台、热风枪、热熔胶枪等）和开展拓展项目的零部件（如Arduino开源硬件、传感器等器件），基本为学生搭建起了一个集体验、制作和动手创造为一体的平台。而基于无人机创客空间的课程体系也在进一步完善中，目前已基本形成了一套较为完整的创客教育课程体系，已经将部分创客教育课程与现有的实训课程进行了融合，在接下来的建设中，无人机创客空间将重点进行以下几个方面的建设：

（1）发挥社交网络的作用，建立教学资源共享平台，为学生自主学习提供便利条件，同时，提供在线的服务与技术支持;

（2）不断完善无人机创客教育课程体系的建设和软硬件平台的建设，为创客提供设计、开发、仿真、制造、检测等产品的全生命周期的系列课程;

（3）进一步面向全校学生开放，积极举办创客活动，让更多的学生都能体会到无人机和创造带来的乐趣;

（4）加强与高校、科研院所、企业合作交流，争取利用多方资源和各种支持，让学生的创意作品能够变成产品。

五、结语

无人机作为集空气动力学、电子科学与技术、机械工程、通讯、材料、工艺、力学、航空气象、航空测量等多学科为一体综合性很强的科技产品，其教学拥有“趣味性强”、“内容丰富”、“软硬结合”的优点，以无人机为载体的无人机创客空间是培养学生创新能力、实施创新实践的理想场所。因此，本研究构建了基于无人机创客空间的课程体系，并将其应用到实践教学和职业体验当中。实践表明，无人机创客空间已经初具规模，但仍需要进一步的建设，基于无人机创客空间的创客课程体系也需要不断地完善。

参考文献：

[1]任静.我国中小学创客教育研究[D].华中师范大学，2017.

[2]宋莉.学生创造性思维的培养：从STEAM教育到创客教育[J].和田师范专科学校学报，2017.04.

[3]教育部办公厅关于征求对《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见（征求意见稿）》意见的通知.20150902.

课题：江蘇省徐州技师学院校级课题无人机创客空间建设与应用研究，项目编号（18XJSKT037）

作者简介：张飞（1983），女，湖北襄阳人，硕士，讲师，研究方向为机械、电子、无人机应用技术等;张佳（1985），女，江苏徐州人，硕士，讲师，研究方向焊接机器人、无人机应用技术等;胡敏（1986），女，江苏镇江人，硕士，讲师，研究方向焊接机器人、无人机应用技术等。