高校工程訓練之創客實踐

李蓓++劉紅梅++姜衍

摘 要 基于創客運動在我國的蓬勃發展以及國家對創客空間的高度重視，介紹創客的起源和它在國內外的發展歷程，研究國內高校近年來工程訓練建設的發展方向，探索工程訓練與創客教育相結合的方式方法，揭示高校工程訓練在創客教育實踐中的平臺作用和未來發展趨勢。

關鍵詞 工程訓練；創客空間；創客教育；實踐教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）02-0001-05

Practice of Maker Education for University Engineering Training//

LI Bei， LIU Hongmei， JIANG Yan

Abstract Based on the vigorous development of maker movement in

our country and the great attention and support to the maker space

from the government， this paper introduces the origin and develop-ment process of the maker， describes the development of the engi-neering training of domestic universities in recent years， and explores

the ways and means of the combination of engineering training with maker education. It reveals the platform function and development trend of the college engineering training in the practice of the maker education.

Key words engineering training； maker space； maker education； practice teaching

1 前言

隨著科技進步、知識經濟和大數據時代的來臨，全球都在加緊部署科技創新戰略。互聯網和信息技術的飛速發展，極大地推動了現代數字技術與教育教學方式的不斷融合，創客運動應運而生。2015年，李克強總理探訪深圳柴火創客空間，隨后在國務院常務會議上提出發展“眾創空間”的政策措施，為創業創新搭建新平臺；2015年政府工作報告中指出“大眾創業、萬眾創新”是我國經濟轉型和保增長的“雙引擎”之一，國家先后出臺了《關于發展眾創空間推進大眾創新創業的指導意見》（國辦發〔2015〕9 號文件）、《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》（國辦發〔2015〕36號文件）；5月4日青年節，清華大學生創客收到總理回信鼓勵。以上均表明了國家對創客空間發展的高度重視與支持。

2 創客的由來與發展

創客的起源 “創客”一詞源于英文單詞“Maker”，指出于興趣和愛好，努力把各種創意轉變為現實的人。尤其創客空間是一種開放性的物理空間，該場所通過配備實用工具、材料和資源，將人們組織聚集在一起，促進學習討論、創意分享和動手實踐[1]。2015年的國際高等教育權威報告《地平線報告》中指出，創客空間作為教育變革的重要技術手段，將在未來5年內成為影響全球教育變革和發展的關鍵趨勢。目前創客運動正以迅猛姿態在全球范圍內蓬勃發展，創客教育成為教育改革和發展的必然趨勢和重要途徑。

創客與創客空間的全球發展歷程 從1975年Homebrew Computer Club在硅谷誕生，1978年喬布斯在此發布第一代蘋果電腦開始，到1995年全球第一家Hackerspace——C-base成立，如今創客及其創客空間在北美、歐洲以及亞洲等許多國家出現并壯大。

美國時任總統奧巴馬于2009年11月在教育推動創新（Educate to Innovate）運動中發言呼吁“每個學生都應成為創造者，而不僅僅是消費者”。之后，美國白宮啟動“創客教育計劃”（Maker Education Initiative，MEI），并由創客運動的領導者、《創客》雜志創始人Dale Dougherty擔任首席執行。該計劃依托創客項目的發展和創客空間的建設，激發孩子的興趣、信心和創造力，使每個孩子都成為創客。目前，美國已有哈佛大學、MIT、斯坦福大學等近百所高校開設了創客空間，超越年級和學科限制，面向所有學生開放，并嘗試將學校內教育與學校外教育連接起來，構建無所不在的創客空間[2]。

創客的國內起步與發展現狀 創客教育在美國、英國、加拿大等發達國家風行之后，包括我國在內的很多發展中國家也逐漸意識到創客教育的戰略價值，開始積極推動創客教育。

2010年，國內首個正式的創客空間——“新車間”在上海誕生，隨后，“深圳柴火空間”“北京創客空間”“杭州洋蔥膠囊”等創客空間相繼成立。英特爾等科技公司相繼舉辦“創客”大賽和“創客”嘉年華，“創客運動”在中國傳播開來。清華大學、同濟大學、深圳大學等知名高校及部分中小學也陸續成立“創客空間”。目前國內創客空間大致分為3種類型：

1）社會人士創辦的創客空間，如上海的新車間，會員通過繳納會費來參與創客活動；

2）圖書館創建的創客空間，如上海圖書館的創新空間；

3）學校某部門牽頭成立的創客空間，如溫州大學創客空間[3]。

目前國內創客空間發展不均衡，場地的租賃、設備的引進、人員的配備都需要大筆資金，部分創客空間入不敷出，日常運行難以為繼；而有的創客空間發展迅速，表現在人員數量的急速增長，場地、設備需求和規模的不斷增加[4]。其中以清華大學創客空間發展最具代表性。清華大學依托學校基礎工業訓練中心平臺的設備、場地、師資、學科、技術等方面的雄厚資源，積極開展高校創客空間和創客教育的探索，并憑借學校深遠的影響力，在全國范圍內聯合50余所高校、10余家企業共同發起并成立高校創客教育基地聯盟，聚合創客教育的資源，進行高等教育協同創新，推動創客教育的可持續發展，起到很好的示范和引領作用。

3 國內高校工程訓練的發展

高校工程訓練中心的設立 實踐教學是實現高等教育人才培養目標的重要環節，對提高學生的綜合素質，培養學生的創新意識和創新能力，有著非常重要的作用。在“面向現代化、面向世界、面向未來”思想的指導下，國內高等教育進入不斷深化高等教育體制改革，促進規模發展的道路[5]。高校實踐教學改革也正是高校通過提升實踐教學質量達到促進高校辦學品質提升進而解決高校畢業生就業難的主要途徑。

近年來，許多文理專業需要對工程實踐有所了解，這一類需求催生了高校工程訓練中心的誕生，絕大部分高校依托原有的金工實習廠設立了工程訓練中心，以提供面向全校大部分專業開設的工程訓練和工程認識等系列課程，以期達到“暢想”的發展理念和“實踐”的工程目標。

國內高校工程訓練的變革 目前高校工程訓練中心功能目標有工程教育、創新教育、通識教育和社會服務等，教學體系包含資源整合挖潛的工程訓練系列、資源開放的創新創業系列以及資源拓展的工程文化教育系列等。其創新工程訓練模式從教學理念與模式到教學的內容、體系、方法、對象、環境、手段、功能及管理等均較以往的金工實習發生根本顛覆式的變化[6]。從以往的知識傳授、技能培養，過渡到系統集成、工程能力訓練，到以學生為主體的創新驅動培養，對教學的師資和軟硬件配備都提出極高的要求。

清華大學定位“助力學生夢想變成現實”的i·Center，引領國內的工程訓練中心在創客空間的隊伍構架、基礎設施、教學內容、運作機制、空間規劃和過程度量等方面的全面建設與發展。

4 工程訓練與創客實踐

南通大學工程訓練中心成立于2011年，占地近10 000平方米，總建筑面積約18 800平方米。它以“大工程教育”思想為指導，以貼近現代工程實際的實踐訓練為手段，堅持以學生為主體、以教師為主導，以工程師能力培養為目標，知識、能力和素質協調發展，構筑以現代產業需求為導向、產學研緊密結合為載體、實踐能力培養為核心的人才培養模式，培養適應現代企業文化、適應現代企業崗位要求的工程技術人才。在教學模式上以專業、學科交叉的綜合工程訓練為出發點，打破院系壁壘，集成和優化機械制造、電子電氣、現代交通運輸、計算機應用、系統工程和經營管理等學科的工程實踐教學資源，建立包括工程基礎訓練、現代制造技術訓練，對接產業需求、學科復合的工程訓練平臺。

在工程訓練中心構建創客空間的過程中，以創客空間建設為載體，以大學生創意創新創業能力和實踐動手能力培養為目標，整合教學資源，在現有工程訓練條件與課程體系的基礎上，向融合科技孵化、先進加工制造、創意創新創業實踐等多元化發展的創新實踐教學平臺進行轉型升級。近年來培訓課內學生約2萬人次，課外逾600人次；接待國內外人員來訪逾50次，近千人。

平臺條件 利用工程訓練中心在創客教育中的天然優勢和平臺條件，在工程訓練中心實踐教學平臺的基礎上構建高校創客空間，其中平臺條件主要包括實踐創新理念、物理空間、材料設備等方面。

南通大學創客空間依托工程訓練中心在創客教育中的優越平臺條件，在較短的時間內實現從無到有、從有到優的長足發展。作為實踐教學基地，工程訓練中心始終堅持通過實踐教學平臺培養和訓練學生的創新意識、創新思維和創新精神，幫助他們提高動手實踐能力和創造性地解決問題的能力，這與創客空間實踐創意的精神內涵是一致的。

其次，工程訓練中心為創客教育提供了寬敞的物理空間和優良的工作平臺。近年來，工程訓練中心（以下簡稱“中心”）十分重視創客空間建設與發展，相繼建成大學生創新創業工作室、陶藝社團、3D打印創客空間等不同功能的創客活動場所。創新創業工作室面向全校大學生社團提供創新創業平臺和服務，包括場地、設備工具和研究經費等。僅2015年，中心大學生創新創業工作室入駐接受競賽培訓和指導的學生92隊、224人；2016年，中心立項資助大學生創新訓練項目9項。

此外，3D創客體驗中心為大學生提供了前沿的、最生動直觀的3D創客空間體驗。體驗室擁有優越的創客活動條件，配備了先進的儀器、設備和材料，推動創業孵化，助力學生項目研究和創新創業。中心相繼引進的設備資源，主要包括五軸加工軟硬件系統、FMS柔性制造生產線和SMT表面貼裝生產線、快速成型系統、桌面型3D打印機、手持式掃描儀、智能機器人等，這些先進的設備最大限度地為創客活動提供了各種便利，并逐漸成為名副其實的“創新工場”。

教育模式 成立創客空間以來，為了在日常實踐教學活動中潛移默化地對學生進行創客教育，中心以原有課程資源為依托，將創新教育與部分實訓環節相結合，與工程綜合創新訓練相結合，積極探索高校創客教育的教學模式，嘗試擴展實踐教育的領域，設計和完善適合大學生創新教育的課程，以適應不同興趣和不同學科、專業、年級的學生開展動手實踐和創意、創新、創業的不同層次需求。

中心針對不同專業的學生采取不同的教育方式，對經、管、理、醫、藝分別開設多模塊組合的菜單式工程認識課程，面向工科專業的學生開放補充工程知識、工程技能、工程素質的菜單式工程訓練A、工程訓練B、工程訓練C三類課程，強化“工程認識”“工程實踐”“工程綜合”和“創新實踐”四層次遞進式實踐教學環節的建設，注重訓練項目的綜合性、實用性和創新性，使得工程實訓成為專業課的最佳補充、優化和提高。

同時，嘗試開設“機器人創新訓練”“陶藝制作”等綜合訓練動手實踐與創新創造能力相結合的公共選修課。近3年，學生對中心所開設課程的總體滿意度均在96%以上。

此外，積極探索項目化教學設計與實踐，研究開設面向全校本科學生的創客公選課。如基于Arduino開源平臺的創客基礎課程，以Arduino軟硬件系統作為實踐平臺，指導學生在體驗、討論、分工協作的基礎上，進行個性化產品的方案設計，再依據實際需求搭建硬件平臺，編寫程序，將想法變為現實。通過項目化教學，引導學生開展基于項目的學習、創造、交流與分享，在項目化的教學過程中培養學生創客的思維品質、動手實踐創意的能力以及樂于分享、團隊協作、科學探索的創客精神。

競賽載體 以競賽活動為重要載體，著力培養學生的創新創業能力。

1）圍繞創新的主題，通過與多個部門協同聯動，積極參與主辦、協辦相關科技創新類競賽活動，逐步積累組織大型競賽經驗，努力為大學生實踐創新創業提供廣闊平臺。開展創新創業活動以來，中心與團委、科協聯合主辦南通大學科技節“自行車拆裝、3D打印、陶藝”大賽等賽事；與教務處、機械工程學院聯合，順利承辦“第四屆南通大學大學生機械創新設計大賽”暨第六屆江蘇省大學生機械創新設計大賽選拔賽等多項賽事活動，受到學生的歡迎和喜愛。

2）積極為學生團隊參與競賽和項目研究提供場地和競賽指導。同時，大力支持中心教師指導學生參加各類創新競賽，不斷提高教師競賽指導水平和參賽隊伍實力。通過上述措施，學生在各級各類創新競賽中均取得優異成績，自2011年中心成立至今，獲獎數量和級別逐年上升。2012年至今，中心教師個人獲獎共42項，中心教師指導的學生參加各級各類學科競賽共獲獎85項，其中特等獎5項、一等獎20項、二等獎35項、三等獎25項。

制度建設 高校創客教育工作想要走向深入，實現創客空間的內涵建設和長足發展，就要積極探索、努力健全創客空間運行機制和管理制度，使創客教育得到制度保障和可持續發展。為此，工程訓練中心專門制定了創客空間運行和管理的一系列規章制度，既規定了入駐創客空間的創新創業團隊的權利、義務，也明確了創客空間為入駐的團隊所提供的場地、設備、資金、管理、科技等資源與服務。

創客空間的日常運行采用自主申請、滾動入駐的模式，每年接受一定數量的創新創業社團入駐，為其提供開展創新創業活動、研究跨學科的創新項目、分享知識和交流創意的固定場所。同時，嘗試設立創新訓練項目基金資助，對入駐的創新創業團隊擇優予以扶持；中心定期召集創新創業團隊開展總結、交流和檢查等活動，尤其對創新創業團隊的業績、項目進展以及創客空間工作室日常使用和管理情況進行考察和評價，對業績突出者予以獎勵，對考核不合格者限期整改甚至清退。

此外，注重加強安全管理工作，建立健全安全保障體系。中心專門制定包括45個相關安全管理制度文件在內的安全管理制度，其中《安全管理責任書》由中心、實訓部和個人分別簽訂，通過層層落實安全責任的方式，規范日常管理，強化安全檢查；“門禁安全管理規定”，規定了入駐創客中心的學生和指導教師可通過填報“門禁授權（個人/團隊）申請表及人員登記表”，經本人所在學院、工程訓練中心批準后，由中心對其校園卡予以授權，實行一人一卡，刷卡出入制。通過采用智能化門禁管理系統，為學生的日常出入提供便利和安全保障，使入駐的學生能夠充分利用課余時間來此開展創意創新創業等活動。

在充分發揮創客空間創新創業工作室平臺的服務作用的同時，系統規范了工作室的運行管理，也營造了安全、有序的創客空間環境，保障了創客空間朝著科學、優質、可持續的方向發展。

師資隊伍 教師隊伍是開展創新教育的主力軍，然而高校教師普遍存在創新創業教育意識和能力欠缺，教學方式、方法單一，針對性、實效性不強等現狀。因此，建設一支覆蓋多學科方向、多學歷層次，擅長創新創業指導，擁有管理和實踐經驗的師資隊伍就尤為重要[7]。針對這一問題，中心勵精圖治、開拓創新，相繼推行“走出去，請進來”“師資培訓”“企業掛職”“一人多崗”“教學比武”和“項目式教學課程改革”等一系列重要舉措，狠抓隊伍建設，提升教師教學科研水平。

1）注重加強交流學習。作為清華創客聯盟首批成員，積極組織教師參加清華大學、深圳職業科技學院和浙江大學創客日高端論壇以及市內發明創造學會論壇，與國內外創客進行面對面交流，開闊眼界，創新理念。

2）多途徑多渠道加強師資培訓。2015年中心參加校外交流培訓的教師共有13批次、51人次；2016年的教師培訓計劃則涵蓋了微課、慕課、翻轉課堂等現代教育技術培訓，3D打印、三維掃描、機器人、五軸機床操作等操作技術類培訓，以及創新創業導師、國際焊接工程師等職業資格類培訓等各級各類培訓，在全面加強教師創新教育與實踐教學技能的同時，也為更好地推行“一人多崗”創造條件。

3）以校企合作為支撐，有計劃、有步驟地安排青年教師赴企業掛職鍛煉，通過在企業參加四軸機床操作等生產實踐，學習企業先進理念，提升實踐操作技能。

4）以教學比武為舉措，提升教學質量和水平。2015年中心組織開展“微課比賽”“優秀教學作品評選”“項目化教學方案設計評比”“教師教學質量綜合考核”四大教學比武活動，展示了教師風采，提升了教學能力，成效明顯。2015年，中心教師在“南通大學第二屆微課教學比賽”中獲一、二、三等獎各1項，在“江蘇省高校微課教學比賽”中獲一等獎1項、三等獎2項，在“第一屆全國高等院校工程應用教師大賽”中獲一等獎、二等獎各1項，在“第五屆江蘇省大學生機械創新設計大賽”中獲2個優秀指導教師獎。

5 高校創客發展之趨勢

創客教育在全球范圍內蓬勃發展，高校工程訓練中心創客空間在其建設發展過程中體現出一系列優勢，代表著未來創新教育改革的發展趨勢。

開放性 高校創客空間有別于傳統的科學實驗室，它并不隸屬于任何院系，而是獨立向廣大師生開放，不同學科、專業、年級的學生都可以自由地開展知識的學習、創意設計、觀念碰撞、項目開發、產品制作等活動。高校創客空間作為一個開放系統，既體現了制度上和組織形式上的開放，又體現了資源的開放、知識獲取的開放，還兼具課堂教學、實踐操作、課外活動、生產實習、科技孵化、創新創業多種功能，將創新人才與地方經濟、產業結構和企業需求緊密地聯系起來。

顛覆性 創客教育徹底顛覆了傳統教育理念，通過動手實踐、協作探究、項目合作等多種富有創造性的學習方式，激發學生的興趣和創造潛能，有助于徹底解決傳統教育授課方法單一、課程內容陳舊、課程結構不夠靈活、與社會實踐脫節等諸多問題，帶動整個課程體系的有效變革[8]。

實踐性和創新性 創客空間以強化學生的實踐能力為目標，關注學生在實踐中解決問題的態度、能力，使其充分地在實踐中獲得直接經驗。同時，創客空間致力于培養學生的創新思維，為其提供先進的設備和自由開放的環境，鼓勵學生以創造性的思維進行天馬行空的創作與實驗，從而提升學生的創新思維和創新能力[9]。

融合性 創客空間體現了信息技術的融合，通過引入相關技術工具、軟件平臺、媒體素材等，有利于學生與前沿科技的近距離接觸，可以普及科技前沿知識，開拓學生視野，激發創造性思維，培養學生綜合運用多種先進科技將創意變為現實的實踐能力。高校創客空間依托多學科專業背景，有助于學生對知識融會貫通和整合，靈活地發現問題、解決問題。同時，通過項目和小組學習等活動，積極融入團隊，開展分工協作，培養團隊精神。

協同性 創客教育的發展，將有助于推動我國整個教育系統關鍵要素（課程體系、教學方法和手段、師資隊伍、評價機制、技術條件等）的資源優化和轉型升級。隨著創客運動的蓬勃發展，教育環境將被重構，即學校、家庭、社區、企業和政府等相關社會力量和資源將被全面、充分地調動起來，通過多元協同聯動，推動正規教育和非正規教育的有效銜接，建設無處不在的創客空間，實現真正的創新教育。

高校創新教育應基于創客空間建設開展高校實踐教學改革；設計基于創意、基于項目和基于產品為導向的創意、創新、創業的螺旋上升式的多層次實踐創新訓練課程體系；結合前沿科技、地方經濟發展和企業需求，設計豐富的創客教育實踐活動，培養大學生的知識運用、實踐動手和創新創業能力，注重創業項目孵化，服務創客課程教學、大眾創業和地方經濟[10]；對實施創客教育的教師所需要具備的教學方法和學科知識素養與能力進行探索；依托綜合性大學多學科交叉融合的優勢，探索地方高校創客空間建設方案和運行發展模式，研究構建校內、校際、企業、政府等多元協同聯動的可持續發展的創客教育生態環境，推動地方高校創客空間內涵建設和可持續發展。

6 結語

高校工程訓練中心創客實踐包括：搭建實踐創意創新創業的創客環境；建設創客教育課程體系；變革學習方式和策略；組織創客活動，培育創客文化；打造創客教師隊伍，提供專業指導；成立高校大學生創客社團；建立健全創客空間相關的制度文件，保障創客教育工作有序發展；吸引多方力量參與，形成協同效應和可持續發展。通過多元協同聯動，共同帶動整個教育生態的系統變革，營造良好的創客教育生態環境，實現創客空間的可持續發展。■

參考文獻

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