基于創客教育模式的液壓與氣壓傳動課程改革研究

王曉晶 陳帥 周德繁 韓桂華 張艷芹

[摘 要]為增強學生的液壓與氣壓傳動課程實踐能力，培養國家需要的專門型人才，哈爾濱理工大學開展了基于創客教育模式的液壓與氣壓傳動課程改革探索。根據液壓與氣壓傳動課程的內容與培養目標，基于創客教育模式，以理論聯系實踐為出發點，將創客思維融入教學環節，重點培養學生的實踐能力和創新思維，并構建了多元化的學習環境和創新靈活的教學方式，搭建了廣闊的實踐平臺，還對課程考核制度進行了改革。

[關鍵詞]創客教育模式;液壓與氣壓傳動;課程改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2020）09-0081-03

液壓與氣壓傳動課程是完成基本工程素質教育和高等工科院校人才培養目標的重要專業技術基礎課程，是流體傳動與控制專業學習內容的重要組成部分，與其課程相關的知識與能力在航空航天、船舶工程、機械工程和自動化生產線中得到了廣泛應用。液壓與氣壓傳動課程中液壓與氣動元件種類繁多、功能各異，流體力學的原理比較抽象，液壓與氣壓傳動系統設計與元件選型中需要依靠實際工程經驗的成分較多，對于缺乏實際工程經驗，并且還未熟悉常用的液壓與氣動元件的學生來說學習起來比較抽象，對該課程知識點的消化吸收非常困難。創客理念具有DIY導向、開放共享、創新和創作等特點[1]，既注重創新理念又注重創新實踐，對于高校液壓與氣壓傳動課程改革具有較大的借鑒作用。為了讓學生能夠打好液壓與氣壓傳動課程基礎，提升對流體專業的學習興趣，并且能夠很好地將理論知識運用到實踐當中去，我們基于創客教育模式對液壓與氣壓傳動課程進行了改革探索。

一、創客的簡介

“創客”這一概念由Dale Dougherty提出，他把通過創造和分享將想法變為現實的人或群體統一稱為“創客”[2]。隨著創客的不斷發展壯大，其影響力逐漸擴大，以創客為主題的創新創業活動也隨之增加，之后創客活動逐漸演變成影響巨大的全球范圍的創客運動[3]。隨著創新創業活動不斷聚集，創客運動的載體創客空間應運而生。麻省理工學院比特與原子研究中心在2001年發起的Fab Lab創新項目，標志著創客空間的興起[4]。2012年，美國宣布在學校引入1000個創客空間，并在2014年將6月18日定為“國家創客日”。隨著創客空間在全球影響范圍的不斷擴大，中國第一家創客空間“新車間”于2010年在上海誕生。2015年，李克強總理在政府工作報告中引用了“創客”一詞，并提出了“大眾創業，萬眾創新”的新理念，隨后，創客文化在大學中掀起一股熱潮，同時引起了國內外學者的廣泛關注。在我國，國務院和科技部將“創客空間”定義為順應網絡時代創新創業的特點和需求，通過市場化機制、專業化服務和資本化途徑構建的低成本、便利化、全要素和開放式的新型創業服務平臺。“創客空間”應當順應新一輪科技革命的趨勢，有效地滿足網絡時代大眾創新創業的需求[5]。

創客教育模式能夠推動大學科技園向企業治理模式轉型，促進大學生的全面發展，并激發學生的創造力和實踐能力[6]。將創客教育與高校學生創新能力培養工作相結合，對推動高校創新教育的發展、豐富創新教育理論與實踐具有很大的研究價值。培養創新型人才是高校人才培養的重要任務，創客教育作為培養學生創新能力的新平臺，能夠在一定程度上打破原來固化的教學模式，以點帶面，助推校園成為一個更具創造力的重要載體，塑造高校創新型人才。

二、液壓與氣壓傳動課程教學現狀

高校液壓與氣壓傳動課程的教學任務是能夠讓學生明確課程中有關液壓與氣壓傳動的基本概念，掌握常見的液壓和氣壓傳動元件的工作原理、性能特點、結構特征和應用方法;了解并且能夠靈活運用常見系統的基本回路，獨立完成簡單系統的設計與元件選型，為以后的學習生活和生產實踐打下堅實的專業基礎，同時能夠在現有基礎上進行創新。

經過多年的教學實踐，我們發現在液壓與氣壓傳動課程的教學中存在以下問題。

其一，液壓與氣壓傳動元件結構復雜，理論知識相對抽象，學生對基本概念的理解比較模糊。教師在講授課程內容時比較刻板，沒有合理利用網絡資源，拓展教學內容，提高學生的學習興趣，從而造成學生課堂參與程度不夠，在課上出現睡覺和逃課現象。

其二，液壓與氣壓傳動技術的應用在日常生活中并不常見，再加上這種技術發展速度快，而課本內容比較陳舊，不能及時反映國內外的最新技術成果，這就容易使學生不了解液壓與氣壓傳動技術能夠解決什么實際工程問題，從而導致學生學習興趣下降，對已經掌握的理論知識也逐漸淡忘。

其三，受傳統教學方式的影響，教師的教學模式單一，使學生的學習興趣不斷下降，教學效果不理想。由于學生缺乏學習熱情，學習積極性不高，因此出現考前突擊復習現象。學生只是為了能夠順利通過課程考核而學習，并沒有培養出學生的學習自覺性和學習熱情，這就嚴重偏離了教學目標。

隨著信息技術的不斷進步，云計算、大數據、物聯網等技術也逐漸深入到教育教學領域。為了應對實踐平臺短缺，教學質量下滑，學生學習熱情不高、主動性不強等問題，我們將創客教育模式引入教學實踐中，豐富了學生學習的內容與方式。教育活動也由書本知識傳授變成面向科學、技術、工程、藝術和數學相結合的STEAM多學科教育，開展以學生為中心的教學互動和項目合作。強化問題意識、目標導向，推動“以教為主”向“以學為主”的轉變。

三、液壓與氣壓傳動課程教學改革

基于創客教育模式的液壓與氣壓傳動課程改革，主要包含正式課堂教學、非正式學習和開放式創新活動三個方面。正式課堂教學是基于課本、創客空間和實驗室而開展的教學活動;相對于正式課堂教學而言，非正式學習是一種自發、自主和靈活的學習活動;而創新活動是在課堂教學與自主學習的基礎上注重實踐，由學生自主設計、自主創新、自主實現完成的學習活動。以下是基于創客教育模式對液壓與氣壓傳動課程進行改革的具體內容。

（一）營造多元化的學習環境

其一，建設包含與液壓與氣壓傳動課程有關的學習資料、論壇講座和科技新聞等內容的學習庫。這樣學生能夠在課前學習課程相關的基礎知識，提高課堂的學習效率;在課上可以和老師討論在學習中遇到的困惑;在課下進行知識拓展，強化知識點，增強自主學習的原動力。

其二，建設網絡試題庫與項目庫。將液壓與氣壓傳動課程的考試試題，國內外先進技術項目，全國相關競賽題目和學生參賽作品以及教師的有關基金項目放入網絡試題庫，供學生課下學習，激發學生學習興趣，避免出現學生考前突擊復習現象。網絡學習庫和網絡試題庫也是學生創新活動項目的數據庫，由教師分配課程設計任務，學生自主選擇、自主創新、自主實現，使學生能夠掌握液壓與氣壓傳動課程的相關知識技能，并激發創新能力。

（二）創新靈活有效的教學方式

在液壓與氣壓傳動課程開始上課之時，由學生自由組成學習小組并選出組長，以小組的形式參與課程學習，讓小組成員之間能夠互幫互助，小組之間能夠相互交流，加強學生自我管理，提高學生的課堂參與程度，調動學生的學習積極性。

在課堂上，任課教師將最新的科研動態恰當引入液壓與氣壓傳動課程的教學中，使學生了解液壓與氣壓傳動知識可以應用在哪，能夠解決什么實際問題，以提高學生學習熱情。同時可將典型的液壓與氣動回路制作成二維動畫，運用豐富的色彩和動態演示，再結合與課程配套的實驗，有效地改善課堂教學效果。

課后由任課教師指定相關論文期刊，分配學習任務，學生進行自主學習。學生完成規定的學習任務后，以小組的形式通過PPT在課堂上分享，并與同學們進行討論。通過以上方式對液壓與氣壓傳動課程教學方式進行改革，如圖1所示。

（三）搭建廣闊的實踐平臺

一方面，在液壓與氣壓傳動課程教學任務中增加三級項目設計。三級項目類似于傳統的課程設計，與課程設計的主要區別是學生自主選題、自主設計、自主完成，必須以實物或者模型的形式呈現設計成果。課程的基本知識講解完成后，由任課教師給定項目范圍，學生根據網絡學習庫和網絡試題庫自主選擇三級項目任務書，然后由教師審核。項目任務書通過后，學生便可以進行自主學習與自主創新。如果遇到技術難題可以在網絡查找解決辦法或者請教老師。項目設計完成后進行實物制作，并在課堂匯報，任課教師給予評分，作為綜合成績的一部分，其具體評價方式如圖2所示。

建立學生創客工作室，開放教學實驗室，組織相關的知識技能比賽，為學生提供能夠完成三級項目并進行自主創新的平臺。讓學生自由組合學習伙伴，自主創新，自己解決問題。最后選擇優秀的項目參加省級以及全國性比賽，調動學生的積極性，訓練學生的合作和創新等能力。

另一方面，加強學校與企業之間的合作交流，將學生的理論聯系實際落到實處。通過對企業的參觀學習，學生可以看到液壓與氣壓傳動技術的具體應用，激發學習興趣。同時，加強企業與學校的項目合作交流，讓學生能夠接觸到企業的技術難題，給學生的技術創新提供機會。

通過搭建廣闊的實踐平臺，以液壓與氣壓傳動技術為主體，結合機械設計、電氣控制等相關課程設計，將傳統單一的液壓與氣壓傳動課程實驗轉變為由項目設計、企業實習和畢業設計組成的多層次的實踐教學體系。

（四）實施課程考核制度的改革

目前高校主要在機械類和自動化專業開設液壓與氣壓傳動課程，其綜合考核方式主要由以下三部分構成：（1）平時成績（占10%），主要包括課堂出勤、課上表現和課下作業。（2）考試成績（占70%），主要包括對課本基礎知識和課上教學內容的考核。（3）實驗成績（占20%），主要包括與課程配套的簡單實驗考核。

在傳統的考核方式中，學生在課上的參與度不高，學習熱情下降;課下作業和實驗完成質量不高，存在大面積抄襲現象;閉卷考試存在考前死記硬背、突擊復習的現象。針對傳統考試中出現的諸多弊病，我們對液壓與氣壓傳動課程考核制度進行了改革，改革后的考核制度主要包含以下三部分：（1）平時成績（占10%），主要包括平時作業、課堂表現和出勤率。課后作業以小組的形式發放，每組的作業內容不統一，可有效避免大面積抄襲現象，改善學生的學習態度。（2）小組項目匯報成績（占30%）。在正常教學課時中，學生以小組的形式完成一次三級項目作業，另外根據老師布置的期刊論文學習任務進行一次課堂分享交流，然后由教師統一進行評估，給予相應的分數。（3）考試成績（占60%），包括課程基本概念、理論知識、元件工作原理和課程配套實驗的考核，再次強化課本的基礎知識，使學生能夠理論聯系實踐，在實踐中深刻領會理論知識。

改革后的考核制度注重強化學生對基礎知識的理解，培養學生的創新能力，鼓勵學生去參與、去合作，提高學習過程表現在課程學習評價中的比例，讓學生提升知識應用能力，體會到液壓與氣壓傳動技術的作用與魅力。

四、結語

基于創客教育模式的液壓與氣壓傳動課程改革實踐，以理論聯系實踐為出發點，豐富了教師的教學內容與教學方式，增強了學生的實踐能力，培養了學生自主學習、合作和創新能力。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 李燕萍，陳武.中國眾創空間研究現狀與展望[J].中國科技論壇， 2017（5）：12-18+56.

[2] DOUGHERTY D. We are makers [EB/OL].https//www.ted.com/talks/dale dougherty we are makers.

[3] 胡貝貝，王勝光，任靜靜.互聯網時代創業活動的新特點：基于創客創業活動的探索性研究[J].科技創業月刊，2016（18）：27-32.

[4] 郝思思，范乃強，李恩普.基于創客空間的創客教育課程體系研究：以西北工業大學創客空間為例[J].現代教育技術， 2017（5）：109-114.

[5] 王子威.眾創空間的核心價值在于提供輔助創業服務[N].中國經濟導報， 2015-06-11（B07）.

[6] GRANOVETTER M. Economic action and social structure： the problem of embeddedness[J]. America Journal ?of Sociology， 1985（3）：481-510.

[責任編輯：龐丹丹]