高职“电子产品开发”课程创客式教育教学的实践与思考

蔡彬彬

（江苏工程职业技术学院 建筑工程学院，江苏 南通 226000）

近年来，我国高等职业教育取得了长足的发展，教育教学改革取得了大量成果，但在发展过程中亦暴露出一些问题，尤其是在学生创新能力培养上仍存在诸多不足。高职院校所开设的创新类课程，与专业课程缺乏紧密的联系，难以指导本专业课程知识的学习。此外，教师在专业课程授课中缺乏对学生创新思维能力与主动探究能力的训练，因而未能达到创新型学习的要求。

创客这个词译自“Maker”，通常指敢于创新，乐于将创意变为现实的人。当前，随着国内外创客活动的迅猛发展，创客教育掀起了一股教育方式变革的浪潮[1]。创客教育分为“创客的教育”和“创客式教育”两种类型[2]。创客的教育通常是对希望成为创客、乐于参与创客活动的人进行专门培训，如“北京创客空间”“新车间”“柴火创客空间”等等，为其提供丰富的创客活动，举办创客聚会活动，分享最新的技术成果；而创客式教育的目的并不是为了培养创客，而是将创客理念引入学校课堂并进行改进，结合学校专业设置的具体课程开展创新型学习。就高职类院校而言，相对于创客的教育，开展创客式教育课程改革更具实际意义。

1 创客式教育的理论基础

1.1 联通主义理论

联通主义是一种适合目前社会结构不断变化的学习模式，其被定位为“数字时代的学习理论”，已受到社会的广泛关注[3]。联通主义理论认为现代学习不是内化的个人活动。当有了新的学习工具出现，学习者的学习目标和学习方式亦将发生改变，新的咨询信息将持续被获得。在这种条件下，区分重要信息与非重要信息的能力将至关重要。

由高云峰和高震合作提出的群创空间（GIS），是联通主义学习理论的一种物化模型。GIS 包括三大原则：1）空间是活的。空间可以灵活地组合，可以根据具体的学习环境布置学习的空间；2）去中心和去结构化。比如在协作探究阶段，可以采用圆桌、开放空间等自由的空间布设；3）支持创意视觉化和触摸化。比如采用白板或笔记本等。当前，基于工作过程导向的课程建设与改革已成为我国高职课程改革的重要指导。因此，高职课堂应该依据群创空间理论，尽可能为学生提供完善的协作学习环境。完善的高职课堂学习环境的要素具体包括：课程、适于创新活动开展的空间布局、鼓励创新活动开展的制度、教学提供的丰富案例、配备活动开展的教师，具有协作精神、乐于分享的创新者（学生）和专业的设备操作者等。

1.2 新建构主义学习理论

新建构主义学习注重学习者的主动性，其认为学习是一个重构——再重构的过程，对学习来说，创新比继承更为重要[4]，新建构主义学习提出了一整套方法来解决知识创新。比如零存整取策略、模式识别策略、隐性知识挖掘策略、包容性思考方法等。对于高职课堂教学，教师应鼓励学生进行线上自主学习，课堂上在教师的示范和引导下，开展协作学习，实现碎片化知识的加工、整合及创新。

1.3 混合学习理论

能够将传统课堂教学方式的优势与E-learning教学方式的优势结合起来的混合学习模式，是目前高职课程教学过程中被广泛研究和采用的模式之一[5]。混合学习是一种结合面对面教学与在线学习的学习方法，它的目标是达到最好的学习效果，其依据是企业和组织的学习绩效指标。混合学习中的“混合”具有多层含义，包括学习方式混合、学习环境混合、学习理论混合以及学习资源混合。教师可借助创客式教育的理念，对当下普遍认可的混合式学习进行升级，从而实现“以学为中心、以用为中心”的教学方式，提高学生的学习能力和创新能力[6]。

2 创客式教育教学模式设计

如图1 所示，创客式教育教学模式由课前学习、创意设计、协作学习、交流与分享及模拟商业运作等5 个模块组成。课前学习模块由教师制作的网络课程支持，采用共有的平台，同时支持电脑和移动终端进行访问，相较于常见的线上线下混合学习模式，其在课前学习和课堂协作活动之间增加了创意设计过程。通过课前学习，学生掌握了课程碎片化知识，然后教师布置开放性的工作任务，学生通过线下调研形成初步的设计创意。通过课题讨论，教师和学生共同探讨创意的可行性，同时剔除不合理的创意并形成具体开发任务。明确目标后，学生自由组建开发小组，开展协作活动。协作活动的场所布置基于GIS 空间理论指导，空间的布置模拟实际工作环境，有利于激发学生的创造力。在协作活动开展过程中，教师应鼓励学生进行碎片化知识连通与重构[7]。在分享与交流环节，学生将作品原型进行演示，完善产品，形成商业计划书。

3 课堂实施过程分析

本文基于电子信息工程类专业“电子产品开发”课程，以设计开发某一家用电子小产品为工作任务，实施创客式教育课程改革。一是电子产品开发综合嵌入式技术、网络通信技术和软件开发技术，知识更新速度快，对创新设计思维要求较高，故高职电子信息类专业实施创客式教育改革，具有其内在的需要。二是课程实施所采用arduino 平台，是现今主流的创客人才培养的技术应用平台，符合创客及创客教育的实施理念。三是arduino 平台具有丰富的案例资源和教学实验平台可供使用或参考，学生的创意可利用教学开发平台快速实现，极大地缩短了开发时间，有助于学生开展创造性学习。

图1 创客式教育课堂教学模式

3.1 课前学习

图2 在线学习系统

课程在线学习系统的主要功能包括教学资源、在线测试、轨迹记录等五大功能（见图2）。学生可通过计算机或移动手机线上自学课程内容，以获取课程的零散（即碎片化）知识。学生自学前需主修“C 语言设计”“单片机与嵌入式开发技术”“电工学”等课程。教师提供电子产品开发的技术资料、PPT 课件和教学视频等资源，并根据arduino 技术开发特点，将教学内容分为arduino 平台搭建、arduino 基本编程、arduino 传感技术单元应用与开发、arduino 智能小车编程、arduino 创意机器人设计等5 个教学模块，教学模块内容呈现进阶式。教师制作相应的教学微视频，学生每完成一个单元的学习则进行一次测验，达到基本分值后方能进入下一个单元的学习。而学习轨迹记录系统将记录学生每次在线学习的时长和时间节点，确保课前学习的有效性和真实性。在课前学习过程中，教师应严把质量关，确保平台资源的合理性，严格监控学生在线学习进度，及时反馈学生在学习中遇到的问题。

3.2 创意实现

通过线上自学，学生初步掌握了课程碎片化知识，具备设计开发的基础。因此，教师结合电子产品设计的特点，布置开放性工作课题：使用开源的arduino 平台，结合自身生活实际，设计并开发家用电子小产品。学生根据任务通过网上查找、生活观察与体验等多种手段，充分了解当前家用电子产品的需求、客户群体分类、电子产品的独特卖点、成本、收入等指标，形成一个初步创意。教师应帮助学生共同研讨创意的可实施性，形成共同的研发目标，剔除不合理的创意，形成3～5 个具有实际意义的家用电子产品创意。创意活动的设计可参考Design Thinking 设计思维训练法中的同理心训练方法实施，确保学生的创意可以利用现有的arduino 平台得以实现，贴近市场实际需求。

3.3 基于GIS 空间的协作活动

在实施基于GIS 空间协作活动之前，教师应参考GIS 群创空间理论，为学生提供会议圆桌、投影设备供其在讨论开发中遇到各类问题做演示汇报；提供电子操作台、焊枪等供学生焊接PCB板，调试软、硬件。由于在实验过程中，将使用大量的电子元器件，教师应购买电子元器件组合架，并做好型号标号，从而缩短学生开发时间；提供arduino 开发者套件，以帮助学生实现创意。

图3 基于GIS 空间的协作活动流程

协作开发活动包括分组阶段和开发任务实施阶段（见图3）。在分组阶段，学生模拟当前电子应用开发主流的项目组形式，3～4 人/组，分别负责arduino 硬件模块搭建与设计、arduino 固件程序设计、设备测试。每组设1 名开发组长（即项目经理）负责电子创意总体设计。任务实施阶段，小组成员着手完成各自的工作任务，通过自主学习、协作探究、共享资源、基于主流的开源Arduino 研发平台，协作完成一个家用电子产品的原型开发。此阶段，学生能利用arduino 平台改进现有家用电子产品的某些功能即可。通过一系列相关协助活动，学习者对自主探究及协作活动形成的知识进行整合，生成团队成果，完成对隐性知识的内化[8]。

3.4 交流与分享，形成商业计划书

此阶段，各团队应针对开发的电子产品原型进行演示、讲解设计的过程和开发的关键点，而教师全程参与、给予指导和意见，通过讨论、修改与完善最终形成商业计划书。若创意具备可操作性，则可指导学生申报实用新型专利，以强化学生的价值意识。

4 启示与思考

创客式教育基于创客理念，融合创客人才培养特点，遵询“以学为中心、以用为中心”的教学理念，针对课堂教学进行改进与升级，对培养学生的学习能力和创新能力具有积极作用。一是将创客教育理念引入高职课堂，目的并非为了培养创客，而是改进传统课堂教学，改善课程的实施效果，因此，教师应针对各门课程的特点，有选择性地使用该教学模式。二是该教学模式适用于综合设计类课程，亦可为其它类型课程提供借鉴。三是运用GIS 群创空间旨在提高课堂的管理效果，空间的布设应尽量贴近实际工作环境，让学生体验到创新学习的快乐。