创客教育教学体系的构建与教学实施探索

吉林大学工程训练中心 吉林长春 130025

在创客运动全球化的大背景下，国内的创新创业活动暨创客运动也得到了快速发展，创客空间规模和数量不断增长、创客队伍逐渐壮大。同时国内严峻的就业形势也促使越来越多的高校毕业生由择业、就业走向创业，从而推动了高等教育对创新创业教育改革的实践探索[1,2]。如何促使学生创客有效、高效走向创业，创客教育在其中发挥着重要的作用。

通过分析国内外关于创客教育的文献综述发现，国内创客教育正处于由理论研究向教学实践应用探索的过渡阶段，理论研究相对较成熟，但较有成效的实践探索相对较少，尚未形成完整的、系统化的创客教育理论框架和从课程设计的层面进行教学实施探索[3,4]。因此，以学生创客能力模型为基础对创客教育体系框架、课程设计和教育活动的开展进行了研究探索。

1 创客教育教学体系构建

1.1 学生创客能力模型分析

能力影响行为的效率和效果，大学生创客从事创新创业活动应具备相应的能力基础，根据文献分析、学者访谈、成功创业案例研究结果概括总结得出以下结论：创新能力、专业技术能力、创业能力、社交能力、领导能力、经营管理能力等六大方面的能力综合构成学生创客能力内涵[5]。其中创新能力是创客的能力核心；专业技术能力是创客开展创新活动和动手实践的基础；创业能力、社交能力、领导能力、经营管理能力是创业必备的条件，将各部分能力逐层分解细化，从而构建起学生创客能力模型[6](如图1所示)。

图1 学生创客能力模型

1.2 创客教育教学体系构建

创客教育是在传统教育的基础上着眼于知识的融合、应用、深化、创造，旨在培养创新精神、创客基本技能和创业基本素养，使创客具有在较高认知水平进行创造性活动的高阶思维能力。根据学生创客能力模型和知识技能类型采用认知式学习、虚拟体验式学习、项目制学习和研讨式学习4种学习方式构建起创客教育教学体系[7](如图2所示)。

图2 创客教育教学体系

认知式学习是通过在线的微课教学视频对创客应具备的专业技能、创新创业技能和企业经营管理能力等多学科交叉融合的知识进行有针对性的讲解；虚拟体验式学习是通过在线虚拟仿真操作平台和VR虚拟体验平台的虚拟仿真操作练习加深知识的应用，将知识逐步转化为技能；项目制学习是通过完整项目案例项目实施过程的在线微课视频讲解或虚拟仿真操作体验加强对专业技能知识的深化与应用，培养创客解决工程实践问题的能力；研讨式学习是针对创客教育教学体系框架下的热点话题随时开展在线主题讨论，解决学习者在线学习过程中遇到的疑难问题[8]。

2 MOOC学习平台建设

2.1 MOOC支撑平台建设

MOOC支撑平台依托网络构建是支撑在线学习的重要手段，用于按照预定的逻辑结构承载微课视频、虚拟仿真交互、VR虚拟体验等教学资源，并实现对学习过程的后台跟踪、自动考评和在线实时主题讨论[9]。学习平台用于上传学习资源，对整个学习过程进行管理和维护，发布学习任务，提交作业和对教学内容在线答疑等；学习过程跟踪实现实时跟踪学生在线学习路径和学习进度，并依此制订个性化的学习方案；在线考核评价实现对学习者学习过程进行阶段性考核，自动生成在线考核成绩；在线实时主题讨论为学生提供了在线同步或异步交流、互动与分享的平台，并辅助教师开展在线研讨式教学；分享平台用于创客优秀案例和作品的分享展示[10]。

2.2 微课视频资源建设

教学资源是开展在线学习的基础，微课视频是创客教育认知式学习和项目制学习的最佳教学资源形式，根据认知式学习和项目制学习知识框架将教学内容分割，进行微教学设计，教师在精心策划下围绕微教学内容进行讲解，形成讲解式的微课视频，从而作为MOOC在线学习的视频学习资源。

2.3 虚拟仿真交互资源建设

虚拟仿真交互资源是支撑虚拟体验式学习的重要资源形式，对于专业技能要求高的知识点，如电路设计、气液压传动技术、传感器技术、PLC编程及运动控制、机器人技术等，需要学习者详细了解每一个元器件的工作原理、参数设置及实际应用的功能验证。学习者以在线的方式在理论专家和技能专家联合设计的虚拟仿真操作平台下进行虚拟仿真操作练习，以认知学徒制的方式在不受时间空间限制的情况下逐渐将知识转化为技能[11]。

2.4 VR虚拟体验资源建设

VR体验资源是支撑虚拟体验式学习的另一重要资源形式，对于专业技能型知识点中的加工制造技术、焊接技术、3D打印技术等技能操作型知识点，通过建设VR虚拟体验式数字化在线教学资源，使学生在真实设备、真实场景下进行虚拟体验式学习，更好地将创客教育知识转化为创新创业技能[12]。

3 创客教育的实施

3.1 创客教育在线教学管理

以在线教学的方式对来自不同年级、不同专业的学生创客开展创客教育，通过网络平台定期发布学习任务，并对不同的学习任务设定不同的权限，按照知识框架逻辑结构逐层递进式开展在线教学，以认知式MOOC视频学习为基础，通过系统的考核评价后，获取后续虚拟体验式学习的权限，通过虚拟体验式学习将知识逐渐转化为技能，最后以项目制学习进行综合能力提升，逐渐培养创客解决工程实践问题的能力。在线教育管理者通过随机地发布主题式讨论，开展在线研讨式教学。在每个学习环节中，学习平台通过在线考核对每个学习者做出学习评价，并依此推荐补充学习内容及新的学习计划，如学习者不参与在线学习过程或考核不通过，则无法获取下一环节的学习权限，以及无法获取在创客空间中进行创新实践的机会[13]。从而通过在线教学管理实现对每一名学生创客的整个学习过程进行管理。

3.2 在线教学活动开展

在线教学活动需要背后强大的教学管理者团队保障其顺利实施，针对创客教育不同的学习方式，教学管理者需设置合理的考核方式、补充建设合理的教学项目和教学资源，进行实时的学习过程引导和答疑解惑[7]。

3.2.1 认知式在线教学活动的开展

认知式在线教学是针对学生创客在创新创业过程中必备的知识和技能以MOOC的方式进行讲解，知识点按学科领域或技能类型进行划分，学习者用具有自己标识的ID登录学习平台，按照学习平台后台编排好的知识逻辑结构观看微课视频进行学习。在每个视频学习中、学习完毕或者在知识模块全部知识点学习完毕后，系统自动、随机弹出考评题目，针对当前学习内容要求学生迅速作答，进行临时测评。通过系统自动跟踪学习者学习路径和临时测评成绩向学习者推荐补充学习内容，并根据系统的测评结果决定学习者是否能够获取下一知识模块学习的权限[14]。

3.2.2 虚拟体验及创新性教学活动的开展

虚拟体验及创新性教学是通过虚拟仿真操作平台和VR虚拟体验操作平台为学生创客提供在线虚拟仿真操作的平台，通过学生在线反复虚拟仿真操作练习，逐渐将创客必备知识转化为实实在在的技能，从而支持创新活动的开展。教学管理者可以随时发布创新性虚拟仿真学习任务，学习者在学习平台下按时完成创新性教学任务。系统自动跟踪学习者在学习平台所有的虚拟仿真操作步骤，参照正确的工艺规则进行评定，自动生成虚拟仿真技能操作的考评成绩，同时向学习者推荐补充练习的内容和是否能够获取下一知识模块学习的权限。

3.2.3 项目制教学活动的开展

项目制学习是通过综合性的、完整的教学项目实现对学生创客在创新创业过程中必备的多学科知识与技能综合应用的教育。教学平台提供项目案例项目实施过程的微课教学视频或者虚拟仿真操作环境，学习者可以在线反复学习钻研项目包含的知识内容和反复练习项目实施必备的技能点。系统自动跟踪学习者的学习路径和虚拟操作步骤，通过随时、随机的考评题目和对仿真操作的判断生成项目制学习的考评成绩，从而向学习者推荐补充学习内容。在项目制学习中，教学管理者在教学实施过程中应根据创客的兴趣点和创客能力需求的不断完善逐渐补充建设项目制教学资源，丰富项目制教学内容，增强学生创客知识与技能的综合应用和解决工程实践问题的能力，从而真正地提升学生创客的创新创业能力。

3.2.4 在线研讨式教学活动的开展

在线研讨式教学活动是通过系统提供的交流分享平台，教学管理者根据教学过程中出现概率较高的问题以及创新创业热点话题、知识、技能实时开展的在线主题讨论，是创客教育在线教学的重要形式和重要组成部分。系统根据讨论回帖次数、参与频率和回帖中围绕讨论主题的关键词进行检索分析并结合教学管理者的主观评价给出加权成绩，从而促进学生创客综合能力的提升。

3.3 在线考核与评价

在线教学管理要求学习者除了参与每个教学环节的学习之外，还要求其通过每个教学环节的考核，针对不同的学习方式系统设置不同的考评标准，对于认知式学习内容设定考核标准为学习过程考核占总成绩的60%，虚拟体验式教学内容设定考核标准为学习过程考核占总成绩的90%，项目制学习设定考核标准为过程考核即100%，研讨式教学中通过系统和教学管理者共同做出的评价给予学习者额外的成绩奖励，如学习者达不到考核要求可以反复学习与练习直至达标或者优秀。

在认知式学习中，由于学习方式以观看MOOC视频为主，故在每个教学环节中、教学环节之后分别随机设定不同的客观考核题目，通过学习者对题目做出的判断，学习平台自动给出考评成绩；虚拟体验式学习中，通过学习平台自动对学习者虚拟仿真操作过程进行跟踪，与正确的工艺流程和工艺结果进行比对，对学习者的每一个操作步骤进行评价，最终给出虚拟仿真操作过程的考评成绩；项目制学习过程中体现的是解决工程实践问题的能力，通过随机在线客观考核题目和虚拟仿真操作过程考核，给出针对有限教学项目的综合考评成绩；研讨式学习中通过学习平台对参与研讨人员的积极参与度、围绕讨论主题的关键词捕获等的综合分析以及结合教学管理人员给出的主观评价生成考评成绩[15]。

4 结语

创客教育的有效实施是当下高等教育研究的热点，在创客教育教学体系尚不完备，课程设计欠缺的现状下，通过调研、分析等多种途径归纳总结学生创客能力模型，以此为依据对创客教育教学体系的构建进行了研究与探索，并针对MOOC在线教学实施部分的建设内容和教学活动的开展进行了详细阐述，但是具体的课程设计仍需在今后教学实践过程中逐步探索与完善。创客教育是构成高等教育创新体系的重要环节，对大学生创新创业能力培养具有重要的意义，以MOOC的方式开展创客教育对建设创新型国家也会起到积极的作用。