新工科背景下，光伏工程人才培养引入创客教育与竞赛文化的探索

李文义

(徐州工程学院数学与物理科学学院，江苏 徐州 221018)

0 引言

在德国首次提出工业 4.0以来，为主动应对新一轮的科技革命与产业变革，支撑一系列国家战略，2017年2月份以来，教育部为推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”，全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，助力高等教育强国建设。

“创客”起源于美国，风靡于世界，其宗旨是以完成特定的项目为中心，调动学生自主学习的积极性，培养学生解决问题、团队协作与创新的能力。在当前“互联网+”和创业浪潮的大背景下，创客教育由于其先进的教育理念，现已被引入到不同学科，不同层次，例如杨金花探讨了创客教育与高中物理教学的统一性，分析了高中物理教学的优化思路，探索促进学生核心素养发展的有效途径[1]。谢保峰研究了如何将创客教学法植入高职学教学项目，提高学生的创新能力[2]。林媛等从基于创新型人才培养视角，探讨了应用型本科院校创客教育的发展研究[3-4]。陈丽琴设计开发了中小学创客教育管理信息系统，激发学生协作沟通能力和创新能力，提高教师和学校管理人员的工作效率，凸显了创客教育内涵[5]。何晓等从教学管理的改革和创新方面，探索高校创客教育教学管理优化研究，培育适应时代发展的创新型人才[6]。周雅等从工程教育专业认证背景构建创客教育模式，探索实验实践教学体系设计，总结了科技创新实验班创客模式对工程技术人才的培养经验[7-8]。陈立萍从“场景-内容-创意”三位一体的创客式教学模式，总结了设计专业教学改革实践经验[9]。王亚文等以雨课堂作为智慧教学工具，构建了创客教育实践教学模式，并应用到了疫情期间专业课程的实验教学中，取得了良好的效果[10]。由此可见，创客教育已广泛的应用到各个层次的课堂教学和教育教学的各个环节中，极大地提高了学生的学习兴趣、提升了学生的协作、创新能力，收到了良好的教学效果。

在新一轮的科技与产业变革的大背景下，探讨将创客教育和竞赛文化引入到光伏工程专业的实践教学中，提升光伏人才的培养质量，适应国家的发展需求。

1 传统实践教学模式

实践教学作为光伏技术类应用型人才培养的关键支撑，如何将最新的教学理念引入到实践教学中，对提高教学质量、激发学生学习兴趣、使学生能够更好的融入到社会生产的步伐中，起到重要的作用。目前，大部分应用型本科的光伏技术类实践课程主要分为实验和课程设计两部分，主要针对理论教学中的关键知识点进行补充延伸。

传统的实践教学的优点是能够紧紧围绕理论教学的知识点，加深学生对理论学习的理解和应用。其不足之处在于：第一偏重理论，实践教学通常用来验证和巩固理论教学的知识点，学生们通常认为实验就是对课堂上知识点的说明，结果肯定和理论差不多。第二，缺乏挑战性，难以激发学生的兴趣，调研发现，学生通常认为实践课上，只要按照实验指导手册的电路接好电路，结果大致相同，彼此之间缺乏对实践环节的探讨，只是机械式的操作。这些不足之处，造成学生在实践学习中缺乏成就感与挑战性，难以提高学习的兴趣和积极性。针对以上不足，为了更好的提高应用型人才培养的效果，提高学生学习的兴趣和积极性，有必要将创客教育与竞赛文化引入到传统的实践教学模式中来，全方位的激发学生自主学习的兴趣，提高学生的学习、创新能力。

2 创客教育模式与竞赛文化

2.1 创客教育模式

创客教育模式是以目标向导，以所学的知识作为基础，它不局限于固定的方法，让学生在所学的知识框架内，充分调动学生的积极性来完成设计目标的作品。在实现作品的过程中，要充分体现学生自我创造的过程，这需要学生们深化理论的学习，打好坚实的理论基础，充分利用互联网平台收集信息，列出问题，提出设计方案，实现目标。

创客教育模式的优势体现在以下几个方面：

首先，创客教育模式以项目目标为导向，不局限于固定的知识，能够激发学生学习的积极性，促进学生的个体发展，一方面创客模式改变了以往的“填鸭式”被动学习方法，变为自主学习，另一方面，创客模式减少标准化的测试方式，尊重学生的个体差异，采用开放的教学方式，使学生乐于学习乐于创造。

其次，提高学生的成就感，创客教育的最大特点是培养学生通过学习相关的知识，将自己的想法付诸于行动，来实现既定的目标，在这个过程中，学生能够学习到课堂之中没有的知识，提高自己的实践能力，当项目按照既定的计划完成后，带来的极大的成就感能够更好的激发学生学习的兴趣。

最后，提高学生团队协作的能力，学生既是学习的个体，也是项目成员之一，创客教育在培养个人能力的同时，注重尊重团队成员的个性，让学生在一个互助的环境中学习成长，领会团队合作的重要性。

2.2 竞赛文化

竞赛文化主要是在教师的主导下，以学生为主体，通过以学生的兴趣和解决问题为导向的竞争机制，注重学生综合实验能力和创新能力的培养。提高学习的挑战性和趣味性，激发学生的自主学习兴趣，调动学生的学习积极性，唤醒学生学习和研究的内动力，让学生通过参与竞赛的过程中，通过学-研-创相结合的方式，学会如何思考问题、表述问题、解决问题，提高学生对知识的理解与运用，锻炼学生的思考能力。同时，通过协调不同队员之间的能力，引导学生发挥团队协作精神，实现竞赛团队与成员的共赢。

在竞赛文化的引导下，教师的主导作用要求指导教师不仅要具备丰富的理论知识，还需要具有大量的实践经验，从而在指导学生比赛过程中，才能够掌握方向。通过辅导学生竞赛，拓宽教师的专业视野，提升教师的专业技能，实现教与学的共同提升。同时，针对应用型本科教育“育什么人”与“如何育人”的问题，结合我国在创新发展的战略，思考竞赛文化在应用型本科教育中的作用，厘清竞赛文化在应用型本科教育中的作用。

3 创客与竞赛文化引入实践教学的模式实践

传统的教育模式的优点在于能够紧扣教材和大纲，让学生按部就班、循环渐进的学习知识，不足之处在于对学生的束缚太多，限制了学生特长的发挥。创客教育优点在于能够充分发挥学生的自主性，但前提条件是学生应具备足够的知识储备，否则创客教育的自由发挥会变成不切实际的盲目发挥，不利于学生的学习。在当前产业升级剧变的背景下，我们的教育模式也应适应时代的发展，为此我们针对光伏技术实践课程，将传统的教学模式和创客模式进行融合，探讨适合应用型本科实践教学模式。

在实践教学改革探索中，针对不同层次的学生，分为基础班和提高班，基础班针对大一大二正在学习基础课程的学生，采取的方针是把传统的实验改成创客实验，传统的实验课程，需要老师提供目的、原理、耗材、电路，学生只要按照固定的电路图连接好线路，即可完成实验，不足之处，学生缺少主动性，针对这方面的不足，结合创客教育的模式和所学的知识环节，教师在实验环节改变为只提供实验目的、要求和基本原理框架，而对具体的耗材、器件、电路不做要求，让学生分成若干组，各自调研不同的耗材，以及对应的电路，来完成实验。实验结束各组进行探讨各自的实验过程和心得，彼此互相学习共同进步。针对大三大四的学生，他们基础知识扎实，对传统的实验兴趣不高，针对这种情况，我们采取变实验为实训，我们提出要求，让学生根据自己的特长组成小组来完成实训要求，期间老师不固定方案，让学生自由讨论、自由发挥。实训结束，每组学生制作 PPT，安排一名代表把自己的方案、论证、结果、问题及解决方法进行讲解分析，让学生在交流中不断成长。

在传统实践教学的模式上引入创客教育的思维，使得学生更加深刻地掌握相关知识，同时激发了学生的学习兴趣，充分调动了学生的创新思维，培养独立解决问题的能力和团结协作的精神，形成进一步学习的动力。

为了更好地把创客教育的理念融合到光伏技术实践教学中，满足不同兴趣学生的发展需求，下一步整合资源创建创客平台，将历年挑战杯、电子设计大赛等国家级重要的比赛内容引入到平台上，让学生开拓视野，跟上技术进步的步伐，同时增强学生和教师的教学互动以及同学之间的讨论和互动，培养学生积极协作、分享的创客精神。

在学科竞赛方面，以竞赛为抓手，促进创新型光伏人才的培养。在人才培养中，成立光电、电子等兴趣小组，从新生入学开始，引导学生参加不同的兴趣小组，采用老带新的模式不断促进每位学生的发展，同时，设置多门创新实践课程，鼓励学生积极参加各类学科竞赛，把竞赛作为课堂教学的拓展延伸，培养学生的创新意识，突出专业知识在竞赛中的作用，形成将个人发展与专业能力的提升相互促进成长的态势。同时，竞赛也促进“教”与“学”观念的转变，促进了课堂教学方法和教学内容的不断改革与创新，学生也在竞赛中主动学习知识，寻求解决问题的出路，实现变“被”为“主”，变“理”为“应”的转变，从而推动实践教学，形成具有创新能力的人才培养模式。

在该模式下，学生毕业设计获省优秀毕业设计团队奖；在互联网+、挑战杯等国家级、省级竞赛中获特等奖、一、二、三等奖300余项，形成了具有学院特色和品牌的“竞赛文化”。同时，根据江苏省大学生就业统计数据，2020年考研录取率达 42.6%，其中和光伏工程相关的工程应用类硕士占八成以上，彰显了应用型特色，考取北京大学、南京大学、东南大学等名校的人数大幅提升。

4 结论

在新一轮的科技和产业革命的背景下，根据国家发展新工科的时代要求，将创客教育的思维引入到实践教学改革中，教师在创客式实践教学的思维下，通过竞赛文化的引入，不断增加自己的知识储备和实践阅历，提升自身的能力和水平，同时要转变教学思维，让自己成为学生学习的引导者和指路人，激发他们自主学习的兴趣和动力，培养学生创新意识和协作精神，鼓励他们接触了解不同的新鲜事物，让他们在创造中学到新的知识，新的理念，不断的发现问题、研究问题、解决问题。