基于創(chuàng)客教育的工程訓(xùn)練教學(xué)改革與實踐

楊毅+劉贊+唐如龍

摘 要 創(chuàng)客教育由于注重學(xué)生實踐能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展，得到教育界的高度關(guān)注。工程訓(xùn)練作為大學(xué)生工程素養(yǎng)提升的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，依托其優(yōu)良的創(chuàng)造環(huán)境、設(shè)備資源，通過一系列的改革舉措，探索出一條基于創(chuàng)客教育的工程訓(xùn)練教學(xué)新體系和新平臺，著力培養(yǎng)學(xué)生的“創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)”意識，實現(xiàn)全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞 創(chuàng)客教育；工程訓(xùn)練；教學(xué)改革；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）22-0115-03

Engineering Training Teaching Reform and Practice based on Maker Education//YANG Yi， LIU Zan， TANG Rulong

Abstract Maker education is paid great attention due to development

of students practical ability， problem solving ability and innovation ability. Engineering training is an important teaching link for promo-

tion of college students engineering quality. Relying on the creation environment and equipment resources， we explored a new teaching system and new platform based on maker education， striving to cul-

tivate the students consciousness of innovation， creation and entre-preneurship.

Key words maker education； engineering training； teaching reform； innovation ability

1 前言

國務(wù)院辦公廳2015年發(fā)布的《關(guān)于發(fā)展眾創(chuàng)空間推進(jìn)大眾創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的指導(dǎo)意見》指出：“積極倡導(dǎo)敢為人先、寬容失敗的創(chuàng)新文化，樹立崇尚創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)致富的價值導(dǎo)向，大力培育企業(yè)家精神和創(chuàng)客文化，將奇思妙想、創(chuàng)新創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為實實在在的創(chuàng)業(yè)活動?！眲?chuàng)業(yè)成功的基礎(chǔ)和前提是培養(yǎng)大批具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)能力的人才。作為我國技術(shù)創(chuàng)新體系的一個重要組成部分，高等學(xué)校應(yīng)主動適應(yīng)“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的要求，通過構(gòu)建新的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系和平臺，引導(dǎo)大學(xué)生實現(xiàn)創(chuàng)業(yè)的夢想。

工程訓(xùn)練中心是高校為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才而建立的一個面向全校學(xué)生的工程實踐教學(xué)平臺，是大學(xué)生工程素質(zhì)教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的實踐性教學(xué)基地。學(xué)生通過基礎(chǔ)訓(xùn)練和項目訓(xùn)練，獲得生產(chǎn)工藝技術(shù)及組織管理能力的基本訓(xùn)練，提升解決問題能力、實踐能力和創(chuàng)新能力。工程訓(xùn)練是開展創(chuàng)客教育的理想平臺[1]。

2 創(chuàng)客教育與工程訓(xùn)練

創(chuàng)客是指基于興趣與愛好，在個人制造實驗室里利用開源硬件，把創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實的人。當(dāng)一個創(chuàng)意的雛形在創(chuàng)客腦海中形成后，隨即借助CAD軟件、三維掃描儀、3D打印機(jī)等工具快速地把設(shè)計變?yōu)楫a(chǎn)品。創(chuàng)客具備的共同特質(zhì)是實踐、創(chuàng)新和分享。創(chuàng)客教育是把創(chuàng)客精神融入教育而產(chǎn)生的一種全新的教育方式，秉承“開放創(chuàng)新、探究體驗”教育理念，以“學(xué)生實踐來架構(gòu)課程，獲得直接經(jīng)驗為核心旨趣”為原則，以“創(chuàng)造中學(xué)”為主要學(xué)習(xí)方式，以培養(yǎng)各類創(chuàng)新人才為目的。創(chuàng)客教育旨在提供合適的用于創(chuàng)造的環(huán)境、資源與機(jī)遇，通過自我探索，協(xié)同伙伴或教師的支助，培養(yǎng)自己的批判性思維、創(chuàng)新性思維與問題解決能力，實現(xiàn)全面發(fā)展[2]。

工程訓(xùn)練是高等工程實踐教育的重要環(huán)節(jié)，起源于傳統(tǒng)的金工實習(xí)，并隨著高等工程教育改革發(fā)展逐漸形成的具有中國特色的一種工程實踐教學(xué)模式，內(nèi)容覆蓋機(jī)械、電子、電工、信息、自動控制、工業(yè)管理等學(xué)科。工程訓(xùn)練是集知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)于一體的工程實踐教學(xué)方式，通過制造工程實踐，傳授制造工程知識，訓(xùn)練工程實踐能力和創(chuàng)新思維，培養(yǎng)工程素質(zhì)[3]。工程訓(xùn)練涉及的學(xué)生專業(yè)眾多，年級層次不同，在高質(zhì)量、高層次工程技術(shù)人才培養(yǎng)方面，起著其他課程所不可替代的作用。

創(chuàng)客教育所倡導(dǎo)的培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力的高素質(zhì)人才，與高校工程訓(xùn)練的目標(biāo)和宗旨基本一致，依托工程訓(xùn)練平臺的設(shè)備、場地和師資的優(yōu)勢，搭建高校創(chuàng)客教育基地，將創(chuàng)客教育與工程訓(xùn)練緊密結(jié)合、有機(jī)融合，會極大地促進(jìn)工程技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。

3 創(chuàng)客背景下工程訓(xùn)練平臺的改革

構(gòu)建分層次、多模塊的漸進(jìn)式教學(xué)體系 按照“基礎(chǔ)訓(xùn)練普及化，專業(yè)訓(xùn)練復(fù)合化，創(chuàng)新訓(xùn)練個性化”的指導(dǎo)思想，通過優(yōu)化整合現(xiàn)有教學(xué)資源，加強(qiáng)內(nèi)涵建設(shè)，構(gòu)建“三能力、四層次、六模塊”的個性化分類培養(yǎng)漸進(jìn)式創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)體系（圖1）[4]。該體系根據(jù)全校現(xiàn)有50多個工科專業(yè)的不同學(xué)科背景、不同訓(xùn)練需求，為培養(yǎng)學(xué)生的基本創(chuàng)新能力、綜合創(chuàng)新能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，將工程實踐教學(xué)劃分為4個層次，即工程認(rèn)知基礎(chǔ)訓(xùn)練、基本創(chuàng)新技能訓(xùn)練、專業(yè)創(chuàng)新實踐訓(xùn)練和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)綜合訓(xùn)練。每個層次配置6個實踐教學(xué)模塊，每個模塊中包含本領(lǐng)域的若干訓(xùn)練項目，每個項目針對不同年級不同層次的學(xué)生又設(shè)置不同的內(nèi)容與深度，供全校各專業(yè)實訓(xùn)時使用，也供全校學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好和自身發(fā)展的需求進(jìn)行選修。基地根據(jù)教學(xué)體系建設(shè)的需要，近年來新增了數(shù)控銑床、數(shù)控車床、電火花線切割、3D打印機(jī)、萬能搖臂銑、平面磨床等實訓(xùn)設(shè)備，建成了擁有100臺計算機(jī)的CAD/CAM實訓(xùn)室和PCB制版流水生產(chǎn)線。

設(shè)立開放性創(chuàng)新訓(xùn)練項目 依照工科學(xué)生的成長規(guī)律，設(shè)計基于項目驅(qū)動的金字塔型結(jié)構(gòu)創(chuàng)新訓(xùn)練新方法，在不同年級設(shè)計不同難度的項目。比如對于機(jī)電類專業(yè)，各年級分別制作自滑四輪小車→避障三輪小車→單片機(jī)自控小車，循序漸進(jìn)，貫徹整個大學(xué)過程。

第一級別的項目訓(xùn)練在二年級進(jìn)行，通過金工實習(xí)、電工電子實習(xí)，完成一個單一的機(jī)械制作項目或電子設(shè)計項目，如自滑小車或電子貓，讓學(xué)生了解“簡易產(chǎn)品”的設(shè)計思路、制作方式。

第二級別的項目，結(jié)合各專業(yè)實際產(chǎn)品，以相關(guān)核心課程和相關(guān)能力要求為基礎(chǔ)，進(jìn)行專業(yè)的綜合能力訓(xùn)練，如避障小車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中涉及機(jī)械原理課程中的連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)等。

第三級別設(shè)立綜合性或與企業(yè)相結(jié)合的中小型創(chuàng)新實踐項目，如機(jī)電類專業(yè)要求完成“具有賽道障礙識別和軌跡判斷功能的重力勢能驅(qū)動自控行走小車”，目的在于拓展學(xué)生的專業(yè)知識，訓(xùn)練學(xué)生的實際應(yīng)用與綜合創(chuàng)新能力。

學(xué)校注重大學(xué)生科技團(tuán)隊建設(shè)，每年劃撥專項經(jīng)費(fèi)扶持團(tuán)隊并設(shè)立機(jī)電類大學(xué)生創(chuàng)新項目，鼓勵在校本科生以團(tuán)隊形式申報。在項目開展中以學(xué)生為中心，項目執(zhí)行中遇到的各種問題，鼓勵學(xué)生自尋解決方式，讓學(xué)生在項目開展過程中提高分析和解決問題的能力，掌握對多學(xué)科知識進(jìn)行融會貫通，發(fā)揮他們自主學(xué)習(xí)的能力，真正意義上營造一個開放、寬松、批判性的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐教學(xué)環(huán)境。

競賽與訓(xùn)練的融合 基于各種競賽，設(shè)計“自行設(shè)計→自編工藝→自購材料→自己加工→自我評價”五段運(yùn)行模式，實行從概念→設(shè)計→產(chǎn)品的全開放學(xué)習(xí)過程，向?qū)W生提供自主學(xué)習(xí)、交互學(xué)習(xí)和研究學(xué)習(xí)的創(chuàng)新實踐平臺（圖2）[5]。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中積累了豐富經(jīng)驗，再積極參加各類競賽活動，如大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽、電子設(shè)計競賽、工程訓(xùn)練綜合能力競賽、“挑戰(zhàn)杯”等，增加對新知識的渴望與探索，再有針對性、有方向性地學(xué)習(xí)，以濃厚的興趣驅(qū)動學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果的同時增強(qiáng)團(tuán)隊協(xié)作意識。實踐證明，通過各類競賽，學(xué)生運(yùn)用了已有的知識，理解了邊緣知識，探索、發(fā)現(xiàn)、獲得了新的知識，這對他們來說是一個不斷進(jìn)步的過程。

創(chuàng)客空間的建立 創(chuàng)客空間是一個為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、動手實踐能力和問題解決能力而建立的創(chuàng)新服務(wù)平臺和創(chuàng)業(yè)教育載體[6]。創(chuàng)客物理空間配備了3D打印機(jī)、3D掃描儀、3D雕刻機(jī)、小型多功能機(jī)床、電焊機(jī)、切割機(jī)、臺鉆、鉗工臺、電路板雕刻機(jī)、示波器、穩(wěn)壓電源等滿足不同需求的學(xué)習(xí)工具及先進(jìn)的技術(shù)裝備。虛擬空間通過提供各種應(yīng)用軟件、數(shù)字化資源、學(xué)習(xí)平臺、學(xué)習(xí)支持服務(wù)等，為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)、交流和知識共享的平臺?？臻g面向創(chuàng)客全天候開放，由教師和學(xué)生志愿者共同管理。

空間定期開展各種技能培訓(xùn)和創(chuàng)新實訓(xùn)，保證工具和器材使用的安全性。為保證創(chuàng)客空間訓(xùn)練項目的教學(xué)效果，從創(chuàng)新課程開設(shè)、創(chuàng)新信息發(fā)布、學(xué)生動員、材料準(zhǔn)備，到設(shè)備調(diào)度、協(xié)助加工、經(jīng)費(fèi)使用、成績評定、優(yōu)秀作品的評獎等，都建立一整套運(yùn)行模式，使項目在各個環(huán)節(jié)都有章可循。

為幫助大學(xué)生創(chuàng)業(yè)，創(chuàng)客空間每季度舉辦一次“創(chuàng)業(yè)青年面對面”大講堂活動，邀請成功青年企業(yè)家、優(yōu)秀校友等走進(jìn)校園，開展講述創(chuàng)業(yè)故事、分享創(chuàng)業(yè)感悟等教育引導(dǎo)活動。定期開展免費(fèi)創(chuàng)業(yè)培訓(xùn)、創(chuàng)業(yè)實訓(xùn)和仿真訓(xùn)練等，通過創(chuàng)業(yè)沙龍、創(chuàng)客咖啡等活動，促進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)客之間的交流，幫助他們積累創(chuàng)業(yè)經(jīng)驗和資源。另外，利用學(xué)校創(chuàng)業(yè)園給學(xué)生提供真正的創(chuàng)業(yè)實訓(xùn)，經(jīng)過選拔進(jìn)入創(chuàng)業(yè)園的項目，學(xué)生可獲得一個實體空間和一筆創(chuàng)業(yè)資金，去面對一個充滿競爭的市場，讓“準(zhǔn)創(chuàng)客”品嘗到創(chuàng)業(yè)“滋味”，從而明確和調(diào)整創(chuàng)業(yè)思路。

4 實踐效果

工程訓(xùn)練平臺現(xiàn)面向南華大學(xué)10個學(xué)院51個本科專業(yè)開展不同層次不同需求的實訓(xùn)教學(xué)服務(wù)，每年服務(wù)學(xué)生數(shù)超過5000人，年訓(xùn)練人天數(shù)達(dá)6萬。平臺上開設(shè)訓(xùn)練項目近80項，其中綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性項目占50%以上。

近年來，平臺新增設(shè)備400余萬元，面向全校大學(xué)生立項創(chuàng)新訓(xùn)練項目200余項，承擔(dān)各類教學(xué)研究項目20項，獲省級教學(xué)成果獎2項，校級教學(xué)成果獎5項，發(fā)表教學(xué)研究論文20余篇，出版實訓(xùn)教材2部，編寫創(chuàng)新訓(xùn)練講義30多種。

學(xué)生通過平臺訓(xùn)練，獲得省級以上研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新性實驗計劃項目20項，完成的創(chuàng)新作品獲國家級獎勵10余項，省級一等獎近20項，省級其他獎勵50多項，創(chuàng)業(yè)園入住項目百余項，受益學(xué)生近萬人。

目前，平臺教學(xué)資源面向全校師生開放，教學(xué)體系及其管理模式對其他實踐課程的建設(shè)發(fā)展起到較強(qiáng)的示范和推進(jìn)作用，成為全校學(xué)生進(jìn)行社團(tuán)活動、科技創(chuàng)新、學(xué)術(shù)講座、創(chuàng)新大賽和實訓(xùn)教學(xué)的多元化綜合訓(xùn)練基地。

5 結(jié)束語

創(chuàng)客教育激發(fā)了大學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，踐行了“主動學(xué)習(xí)”和“實踐中學(xué)習(xí)”的理念，有效提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維能力，順應(yīng)了社會創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需求。工程訓(xùn)練作為大學(xué)生的一門必修公共基礎(chǔ)課，通過對各教學(xué)要素進(jìn)行一系列的改革與創(chuàng)新實踐，與創(chuàng)客教育深度融合，不斷培養(yǎng)學(xué)生的“創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)”意識，造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高素質(zhì)創(chuàng)新型工程技術(shù)人才。

參考文獻(xiàn)

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