將創(chuàng)客教育融入高校工程訓(xùn)練的教學(xué)探索與實(shí)踐

劉美華， 傅彩明， 劉偉成， 康 眺

(湖南工程學(xué)院 工程訓(xùn)練中心，湖南 湘潭 411101)

國務(wù)院辦公廳《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見》(國辦發(fā)〔2015〕36號)中指出創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)改革的總體目標(biāo)：2015年起全面深化高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革；2017年實(shí)現(xiàn)新一輪大學(xué)生創(chuàng)業(yè)引領(lǐng)計劃預(yù)期目標(biāo)；到2020年建立健全高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系。因此，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)改革是當(dāng)今高等教育教學(xué)改革的重要任務(wù)之一。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育離不開實(shí)踐，各高校要加強(qiáng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室和工程訓(xùn)練中心建設(shè)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺共享。

一 工程訓(xùn)練中心與創(chuàng)客教育

湖南工程學(xué)院工程訓(xùn)練中心于2006年7月在原校辦實(shí)習(xí)工廠基礎(chǔ)上組建而成，是學(xué)校直屬教學(xué)單位。近年來，工程訓(xùn)練中心在實(shí)踐教學(xué)場地、教學(xué)儀器設(shè)備、師資培育等軟硬件環(huán)境方面不斷提升和發(fā)展：中心現(xiàn)有實(shí)習(xí)場地8 000多平方米，現(xiàn)有儀器設(shè)備1 026臺套，工作臺位232個，包含傳統(tǒng)金工、數(shù)控加工、3D打印、先進(jìn)制造、激光切割、電子、電工、智能家居、自動控制等實(shí)訓(xùn)室。中心承擔(dān)全校工、理、藝術(shù)、管理各學(xué)科各個專業(yè)學(xué)生的工程訓(xùn)練教學(xué)，開設(shè)實(shí)習(xí)模塊24個，年接納校內(nèi)實(shí)習(xí)學(xué)生人數(shù)4000多人/次，是面向全校學(xué)生的“工業(yè)生產(chǎn)認(rèn)知平臺”“技術(shù)實(shí)踐平臺”和“綜合創(chuàng)新平臺”。

隨著創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革不斷推進(jìn)，以及“中國制造2025”對人才培養(yǎng)的需求，現(xiàn)有的工程訓(xùn)練日益顯得與之不相適應(yīng)，主要存在以下問題：(1)訓(xùn)練內(nèi)容陳舊，與工程實(shí)際脫節(jié)；(2)訓(xùn)練模式過時，通常以各工種為單位開展，各工種相互獨(dú)立，缺乏系統(tǒng)性、綜合性，學(xué)生按照給定的圖紙和工藝進(jìn)行操作，沒有自主學(xué)習(xí)的機(jī)會，學(xué)習(xí)積極性不高；(3)缺乏創(chuàng)新平臺。這些問題導(dǎo)致學(xué)生存在主體地位欠缺、自主學(xué)習(xí)勁頭不足、創(chuàng)新意識薄弱、工程綜合能力不強(qiáng)，嚴(yán)重影響了工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，工程訓(xùn)練教學(xué)改革勢在必行。

創(chuàng)客教育是創(chuàng)客文化與教育的結(jié)合，是一種融合信息技術(shù)，秉承“開放、創(chuàng)新、探究、體驗(yàn)”的教學(xué)理念，以學(xué)生為中心，以項(xiàng)目為載體，讓學(xué)生在實(shí)踐中把想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的新型教學(xué)模式。[1]創(chuàng)客教育提倡創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”，鼓勵創(chuàng)客按自身興趣愛好和需求自由探索，其本質(zhì)是一種創(chuàng)新教育、能力教育、素質(zhì)教育。

創(chuàng)客教育理念與高校大學(xué)生工程訓(xùn)練所強(qiáng)調(diào)的實(shí)踐、創(chuàng)新、創(chuàng)造能力的培養(yǎng)目標(biāo)一致，而創(chuàng)客教育實(shí)踐活動所需的一系列軟硬件設(shè)備，如機(jī)床加工設(shè)備、3D打印機(jī)、開源硬件、數(shù)字資源等又是工程訓(xùn)練中心現(xiàn)有資源。因此，將創(chuàng)客教育理念融入工程訓(xùn)練中，促進(jìn)工程訓(xùn)練現(xiàn)有教學(xué)體系改革和創(chuàng)新平臺搭建，或許能有效破解工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)困境，又為創(chuàng)客教育發(fā)展提供一片新天地。

二 融入創(chuàng)客教育理念，激發(fā)工程訓(xùn)練活力

將創(chuàng)客教育理念融入工程訓(xùn)練中，改革和完善工程訓(xùn)練教學(xué)體系、教學(xué)模式和考核方式等，激發(fā)工程訓(xùn)練活力，強(qiáng)化創(chuàng)新教育，拓展創(chuàng)業(yè)教育。

(一)構(gòu)建模塊化層次化工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)體系

按照“精簡傳統(tǒng)實(shí)習(xí)，增加先進(jìn)制造實(shí)習(xí)，探索創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)習(xí)”指導(dǎo)思想，并依據(jù)不同學(xué)習(xí)對象，不同專業(yè)以及不同實(shí)習(xí)時間對工程訓(xùn)練內(nèi)容分層分類，將工程訓(xùn)練分成模塊化、多層次、遞進(jìn)式的實(shí)踐教學(xué)體系，以滿足不同群體的需求。[2]

1.工程訓(xùn)練內(nèi)容模塊化(見圖1)。構(gòu)建3個一級模塊：傳統(tǒng)金工、先進(jìn)制造和電工電子等實(shí)習(xí)模塊。構(gòu)建12個二級模塊：傳統(tǒng)金工實(shí)習(xí)模塊按工種分為6個二級模塊；先進(jìn)制造實(shí)習(xí)模塊按類別分為4個二級模塊；電工電子模塊按工種分為2個二級模塊。構(gòu)建24個三級模塊：各二級模塊按難易程度分為2個三級模塊，其中1個三級模塊為基本訓(xùn)練模塊，另一個模塊為工程綜合/拓展訓(xùn)練模塊，工程綜合/拓展訓(xùn)練模塊和先進(jìn)制造模塊的各級模塊均需具備一定的科技創(chuàng)新含量。

圖1 工程訓(xùn)練內(nèi)容模塊化圖

2.工程訓(xùn)練層次化(見圖2)。將工程訓(xùn)練分為4個層次。第一層工程認(rèn)知層和第二層工程基礎(chǔ)動手能力層，面向所有理工科專業(yè)；第三層工程綜合能力層，針對不同專業(yè)，有不同的實(shí)習(xí)時間；第四層工程拓展層，針對學(xué)科競賽、職業(yè)技能培訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計等。同時，將學(xué)科競賽的經(jīng)驗(yàn)和做法移置到常規(guī)工程訓(xùn)練中，做到以賽促訓(xùn)。

圖2 工程訓(xùn)練層次化圖

(二)探索線上學(xué)習(xí)、線下實(shí)踐的創(chuàng)客教學(xué)模式[3]

打破傳統(tǒng)工程訓(xùn)練必須在固定的時間、固定的地點(diǎn)進(jìn)行指定內(nèi)容培訓(xùn)的常態(tài)，緊跟“互聯(lián)網(wǎng)+”“大數(shù)據(jù)”時代潮流，探索線上學(xué)習(xí)、線下實(shí)踐的創(chuàng)客教育模式，提高實(shí)訓(xùn)效率和效果。

1.搭建了微課在線學(xué)習(xí)平臺。對傳統(tǒng)金工實(shí)習(xí)和先進(jìn)制造實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了模塊化、碎片化、情境化改革，建成了由20個小片段組成的現(xiàn)代金工實(shí)習(xí)微課學(xué)習(xí)平臺，學(xué)生可以在工程訓(xùn)練中心網(wǎng)頁的微課平臺上自主選學(xué)。

2.搭建了超星精品在線開放課程平臺。對“電工電子實(shí)習(xí)”課程的教學(xué)內(nèi)容按項(xiàng)目遞進(jìn)歸類，由簡單到綜合組建了7大類實(shí)習(xí)項(xiàng)目、40多個小單元的視頻在線課程，學(xué)生可以通過手機(jī)在學(xué)習(xí)通中隨時隨地學(xué)習(xí)該課程相關(guān)知識和技能、師生互動交流等。

3.組建了創(chuàng)新設(shè)計室、作品制作室，建立了湖南工程學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地，基地常年開放，學(xué)生可自由預(yù)約，為大學(xué)生課內(nèi)外創(chuàng)新設(shè)計、科技作品制作和創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練提供實(shí)踐平臺。

4.線下實(shí)踐中，學(xué)生在項(xiàng)目驅(qū)動下自主分組、選題，再由老師審查而確定實(shí)習(xí)項(xiàng)目，老師審定的重要依據(jù)是學(xué)生選題是否具有一定的科技創(chuàng)新含量，并以學(xué)生對完成選題的貢獻(xiàn)大小為依據(jù)進(jìn)行成績評定。

(三)推廣“全面考核、綜合評價、注重過程”的考核機(jī)制

推廣“全面考核、綜合評價、注重過程”的考核機(jī)制，以學(xué)生完成具體項(xiàng)目情況為主進(jìn)行成績評定，評定注重過程，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，鼓勵交流分享。成績評定主要分為學(xué)生自評和互評、教師評定、實(shí)習(xí)報告評定等。學(xué)生完成項(xiàng)目后，將作品進(jìn)行展示與自我評價，同時對組內(nèi)其他同學(xué)提出問題，互相交流心得。這一部分占總成績的20%，主要考察學(xué)生的課堂表現(xiàn)能力、團(tuán)隊協(xié)作與溝通能力。教師評定占總成績的60%，其中項(xiàng)目仿制品占40%，創(chuàng)意作品占20%，主要考察學(xué)生的觀察能力和動手能力以及創(chuàng)新能力。實(shí)習(xí)報告占總成績的20%，主要對學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識進(jìn)行考核，有助于鞏固和提高學(xué)生獲取知識、運(yùn)用知識的能力。綜合考核方式鼓勵創(chuàng)新，注重學(xué)生運(yùn)用知識分析、解決問題的能力，可有效破除“高分低能”積弊。

三 依托學(xué)科競賽，打造工程訓(xùn)練創(chuàng)客平臺

工程訓(xùn)練中心除負(fù)責(zé)校內(nèi)實(shí)習(xí)實(shí)踐外，還負(fù)責(zé)工程訓(xùn)練綜合能力競賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計競賽、電子設(shè)計競賽等大學(xué)生常規(guī)賽事的籌備和培訓(xùn)。眾所周知，學(xué)科競賽對大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)和提升有直接的作用，其主要功能表現(xiàn)在四個方面：一是培養(yǎng)并激發(fā)主動學(xué)習(xí)的熱情及興趣；二是鍛煉和培養(yǎng)創(chuàng)新思維、實(shí)踐創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)能力等；三是培養(yǎng)團(tuán)隊意識、團(tuán)隊協(xié)作能力；四是競賽成果轉(zhuǎn)化可為創(chuàng)業(yè)提供來源路徑。因此，工程訓(xùn)練中心就地取材，在實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中融入學(xué)科競賽內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)一課堂和二課堂的有效對接，打造工程訓(xùn)練創(chuàng)客平臺。[4]

(一)融入競賽內(nèi)容的創(chuàng)客項(xiàng)目設(shè)計

以工程訓(xùn)練綜合能力競賽項(xiàng)目為例，依照工科學(xué)生的成長規(guī)律，在不同實(shí)習(xí)階段設(shè)計不同難度的創(chuàng)客項(xiàng)目。比如，對于機(jī)電類專業(yè)，參加完傳統(tǒng)金工實(shí)習(xí)的學(xué)生可制作自滑四輪小車，參加完傳統(tǒng)金工和先進(jìn)制造實(shí)習(xí)的學(xué)生可制作“S”型或“8”字型三輪無碳小車，參加完金工、電工電子實(shí)習(xí)的學(xué)生才可制作具有賽道障礙識別和軌跡判斷功能的自控行走小車。創(chuàng)客項(xiàng)目由簡到難，循序漸進(jìn)，并貫徹整個大學(xué)過程。[5]

(二)自愿、擇優(yōu)組建創(chuàng)客團(tuán)隊

創(chuàng)客會員采取“自愿報名、擇優(yōu)選擇”原則。學(xué)生在完成相應(yīng)的實(shí)習(xí)工種后，自愿到指導(dǎo)老師處報名，并通過一些基本的專業(yè)測試和面試后，即可成為創(chuàng)客會員。經(jīng)過一段時間的集訓(xùn)后，會員通過自由組合或老師分組按競賽要求組建3～5人的小團(tuán)隊，團(tuán)隊人員根據(jù)特長、愛好分工合作，優(yōu)勢互補(bǔ)。

(三)提供開放共享的創(chuàng)客空間

工程訓(xùn)練創(chuàng)客室給創(chuàng)客們配備了一些基本的學(xué)習(xí)工具和部分先進(jìn)技術(shù)裝備，比如：電腦、3D打印機(jī)、3D雕刻機(jī)、小型多功能機(jī)床、電焊機(jī)、切割機(jī)、臺鉆、電路板雕刻機(jī)、示波器、穩(wěn)壓電源等。同時，根據(jù)項(xiàng)目需要，創(chuàng)客們可申請使用實(shí)訓(xùn)室的大型精加工機(jī)床設(shè)備、PCB制板設(shè)備、3D打印設(shè)備等。[5]另外，工程訓(xùn)練中心還制作了創(chuàng)客資源庫，共享了競賽項(xiàng)目的相關(guān)課程培訓(xùn)資料、加工視頻以及一些往屆學(xué)子們的優(yōu)秀案例、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)等，供創(chuàng)客們學(xué)習(xí)參考。創(chuàng)客室面向創(chuàng)客全天候開放，由教師和學(xué)生志愿者共同管理。

(四)項(xiàng)目實(shí)施有序推進(jìn)

以筆者所帶循跡自控小車項(xiàng)目為例，創(chuàng)客們從構(gòu)思→ 設(shè)計→ 制作→ 組裝調(diào)試→ 比賽有序推進(jìn)。構(gòu)思：確定好小車設(shè)計思路，畫出結(jié)構(gòu)草圖，由電源、驅(qū)動、循跡、控制等各模塊組成，并確定各模塊所需零部件，然后對團(tuán)隊人員進(jìn)行任務(wù)分工。設(shè)計：進(jìn)一步確定設(shè)計方案，畫出設(shè)計流程圖，畫出小車各個零件圖及裝配圖。制作：包括圖紙設(shè)計和零件的加工制作。團(tuán)隊根據(jù)自己的任務(wù)要求在創(chuàng)客室或者實(shí)訓(xùn)場地進(jìn)行零部件現(xiàn)場加工。組裝調(diào)試：包括零部件的裝配和整機(jī)調(diào)試，并在調(diào)試中進(jìn)一步修正方案。比賽：在規(guī)定賽道按比賽要求進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試運(yùn)行，檢驗(yàn)學(xué)生創(chuàng)新成果，發(fā)掘有熱情、肯努力、能鉆研、有創(chuàng)新潛質(zhì)的學(xué)生組隊參加省級、國家級比賽。整個創(chuàng)客項(xiàng)目實(shí)施過程中，創(chuàng)客們都帶著自己的任務(wù)獨(dú)立進(jìn)行各項(xiàng)決策，并獨(dú)立使用各種工具，團(tuán)隊定期開討論會進(jìn)行溝通交流，遇到困難時，通過互聯(lián)網(wǎng)尋求幫助或者老師的支持。

(五)實(shí)踐效果顯著

通過創(chuàng)客平臺培訓(xùn)，學(xué)生主持省級及以上大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計劃項(xiàng)目21項(xiàng)，結(jié)合工程實(shí)際問題開展創(chuàng)新設(shè)計的作品獲省級及以上各類學(xué)科競賽獎80項(xiàng)，獲批發(fā)明專利1項(xiàng)、實(shí)用新型專利28項(xiàng)，每年受益人數(shù)近2 000人。

四 結(jié) 語

湖南工程學(xué)院工程訓(xùn)練中心順應(yīng)“中國制造2025”對創(chuàng)新創(chuàng)造人才培養(yǎng)的需求，將創(chuàng)客教育理念融入工程訓(xùn)練中。構(gòu)建模塊化、層次化的實(shí)踐教學(xué)體系，精簡傳統(tǒng)實(shí)習(xí)，增加先進(jìn)制造實(shí)習(xí)，探索創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)習(xí)；緊跟“互聯(lián)網(wǎng)+”“大數(shù)據(jù)”時代潮流，探索線上學(xué)習(xí)、線下實(shí)踐的創(chuàng)客教學(xué)模式；推廣“全面考核、綜合評價、注重過程”的考核機(jī)制，鼓勵創(chuàng)新，打破“高分低能”怪圈。同時，在工程訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中融入學(xué)科競賽內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)一課堂和二課堂的有效對接，打造工程訓(xùn)練創(chuàng)客平臺，營造“自主學(xué)習(xí)、積極實(shí)踐、追求卓越、玩出創(chuàng)新、樂于分享”創(chuàng)客氛圍，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、合作意識和實(shí)踐創(chuàng)新能力。