“兩融合、三轉化”創客訓練營課程設計與實踐

吳 葛， 尹 仕， 馮學玲

（華中科技大學電氣與電子工程學院，武漢 430074）

0 引 言

創新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力，而建設創新型國家的關鍵在于培養具有創新創業能力的人才。《中華人民共和國國民經濟和社會法陣第十四個五年規劃和2035 年遠景目標綱要》中提到“堅持創新驅動發展”“激發人才創新活力”，可見國家對應用型本科高校深化創新創業教育有了新的要求［1-3］。目前，我國正在實施創新驅動發展戰略，加快新舊動能接續轉換，這對高校創新創業教育發展提出了新的挑戰和時代訴求［4］。

現階段國內很多高校已經開設了創新創業類課程，但在不同程度上均存在一定的問題：創新創業課程與專業課程缺少融合或者融合度不高；創新創業課程之間缺少關聯和銜接；課內與課外創新創業教育缺乏互動［5］。

為了引導學生積極地、廣泛地、有遠見地追尋有意義的創新創業教育經歷，我校電氣與電子工程學院開設了創新創業教育實踐類通識課程“創客訓練營”，實施“兩融合”，推行“三轉化”。探索將創新創業教育理論及方法的學習與創意項目的構思、設計、實施、運行（CDIO）融為一體；將創新創業教育理論及方法的課內學習和體驗與課前創意的提出、課后作品的成果化融為一體，推行課前創意項目化，課中項目作品化，課后作品成果化的新途徑。即將創新創業概念的闡釋、設計思維與創新方法的體驗，創客技能的學習，創意項目的實現，集中于暑期在一門課程中貫徹落實；將創意項目成果與創客競賽，與大學生創新創業訓練計劃項目，與大學生學科競賽以及后續課程的學習結合起來。將創新創業教育元素融入專業課程，培養學生“能做”的信心，幫助學生能夠確認并找到新的機會，在事業上有更高的抱負、有堅韌性、更好地適應社會變化。

1 “創客訓練營”課程

1.1 課程的性質及目標

“創客訓練營”課程是我校電氣與電子工程學院針對本院以及電工科技創新中心大學一年級本科生（暑期）開設的一門創新實踐類選修課程，共32 學時。在課程目標的設置上分為知識能力目標和課程思政目標。

（1）知識能力目標。培養學生形成想法并使想法變成現實的能力。學生能描述創新、創新思維、設計思維、創新方法及創新行動力的定義；能結合競賽主題，在真實的情境中通過借助思維工具和開源平臺，并以團隊合作形式完成創客競賽作品的選題、設計、制作及展示；能利用項目管理的工具，管理創意想法實現的全過程；能評價想法的創新性及想法實現的可行性，能完整地體驗想法形成、變現及價值呈現的全過程。

（2）課程思政目標。保持好奇心，不畏困難，注重可持續發展，能評估創意對社會影響；具有一定的創新行動力，“勇闖會創”，接受挑戰，勇于探索，能將所學理論知識、技能、方法學以致用，開拓創新。

1.2 課程內容

（1）創新創業教育與創意項目的CDIO 相融合。CDIO 工程教育理念包含構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運行（Operate），它以產品研發到產品運行的整個生命周期為載體，讓學生以主動、實踐、課程之間有機聯系的方式學習［6-8］。“創客訓練營”作為一門創新類實踐課程，課程內容設計遵循創新型、綜合化、全周期工程教育理念，即圍繞創意項目全生命周期所需的共性知識與技能設計教學內容，將創新創業教育與創意項目的CDIO相融合。“創客訓練營”課程教學設計及策略如圖1 所示。

圖1 “創客訓練營”教學設計及策略

課程內容設置上分為8 講，每講4 學時。其中第1、2 講為設計思維、創新方法工作坊，旨在幫助學生進行思維訓練，遵循創新的思維與章法，完善自我創意，完成項目構思；第3 講為立項答辯，師生共同討論、質疑，提煉每組項目的創新性以及可行性；第4 ～6 講為開源電子平臺Arduino，訓練使用電子套件的基本技能，幫助學生設計各自項目的實施方案；第7 講為中期答辯，重點把控項目進度以及問題，第8 講為結題答辯，學生展示快速原型或樣機的實現，至此課程結束。在課后階段為學生提供平臺，鼓勵學生將作品繼續完善推廣，將想法創造價值，包括撰寫論文、專利，將項目轉化成大創作品，參加其他競賽等。

（2）創新創業教育的課內學習和體驗，與課前創意的提出、課后作品的成果化相融合。將課前創意的提出、課內創新創業教育的學習體驗以及課后作品成果化相結合。即課前發布注重可持續發展的競賽主題以及資料，要求學生充分調研，形成想法，撰寫創意項目策劃書；課中學生帶著創意進課堂，結合課堂學習的內容，不斷迭代完善各自的創意，并且利用Arduino 平臺，將想法變成現實，完成樣機的設計實施；課后鼓勵學生進行成果最大化，將作品進一步推廣。

2 “創客訓練營”課程實施過程

2.1 課前創意項目化

在課程選課階段，秉承源于生活的真實性、創新空間的開放性、知識覆蓋的完整性準則，在能夠統籌知識結構與教學目標的前提下，結合當前社會熱點問題，擬定競賽主題及要求并向學生公布，撰寫創意項目化指南以及創意項目策劃書模板，下發給學生，幫助學生進行市場調研，提出自己的創意，并將創意演變成項目。

設計思維最早發源于設計界，是一套科學的提升創造力的訓練方法，具有廣泛的適用性。斯坦福大學設計學院把它歸納成一套科學方法論后，迅速風靡全球，它將設計思維分為5 個步驟，引導人們以“人的需求”為中心，通過團隊合作解決問題，獲得創新。具體分為：①同理心，收集對象的真實需求。②定義，分析收集到的各種需求，提煉要解決的問題。③創想，打開腦洞，創意點子越多越好。④原型制作，把腦子中的想法動手制作出來。⑤測試，優化解決方案［9-10］。

創意項目化指南，是將設計思維方法論與CDIO相結合進行設計，具體來說就是：基于設計思維方法論的五個步驟同理心、定義、創想、原型、測試進行構思、設計、實現，在此基礎上實施項目規劃。要求學生：①基于競賽主題選擇合適的場景通過觀察法、訪談法、體驗法等進行市場調查，站在用戶的角度搜集問題；②通過具象化描述用戶、洞察用戶痛點、結構化描述問題、評估篩選問題等工具分析搜集到的需求，確定最終要解決的問題；③通過先發散后聚合的方式確定解決方案；④利用最小的代價進行樣機制作以及原型測試，優化方案，完成策劃書；⑤對項目實現要有實施計劃、宣傳以及預算。課前創意項目化框架如圖2 所示。

圖2 課前創意項目化指南設計框架

2.2 課中項目作品化

課中項目作品化，學生帶著創意進課堂，教師圍繞項目的共性需求組織教學，包括思維工具以及技能工具。

（1）設計思維與創新方法。設計思維及創新方法工作坊作為思維訓練課程其主要教學方法是案例教學、小組討論以及講授法相結合，注重培養學生的思維習慣。思維訓練課程對于學生來講，相對比較陌生，基礎較少，教學過程中選擇學生身邊的案例進行分析、討論，有助于激發學生的興趣以及主動學習的熱情，同時也有助于緩解學生后續參加創客競賽的畏難情緒。

設計思維工作坊，通過抽簽隨機分組組隊，各小組成員組內分享課前撰寫的創意及方案（創意項目化結合了設計思維理論及工具），組內討論推選優秀案例進行班級分享，教師結合學生案例分享，串講創新與創新思維的定義與區別，解釋設計思維與創新設計思維的定義與區別，概述創新行動力與創新行動力教育的定義與區別，闡述斯坦福大學設計思維的理念及步驟，并對學生的案例進行剖析，幫助學生對創意方案進行完善。

創新方法工作坊，教師講授奧斯本檢核表法的基本內容、實施步驟以及七何分析法的內容及應用程序，選取往屆創客競賽優秀作品，讓學生小組討論并應用講授的創新方法來提出改進意見，教師做點評的方式，幫助學生消化吸收創新方法的知識，并進一步利用創新方法對各組項目進行優化［11-12］。

（2）開源MCU。開設開源MCU模塊的目的是為了幫助學生構建實現自己創意的能力。該模塊選擇的是Arduino，它是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，與傳統的電類專業課相比，它對先修課程基本沒有要求，適合沒有專業基礎的大學一年級的學生［13］。

為幫助學生構建產品生命周期的認知，在開源MCU單元教學時選用項目式教學法，教師根據基于Arduino套件，融合了Arduino 基礎、擴展模塊、傳感器等知識設計開發了多套具有實際工程背景的項目案例，供學生選取，如智能門禁系統、CPU 降溫系統等。學生根據教師提的需求，在本課程單元能夠體會到一個電子作品從需求分析、方案設計、器件選型、程序編寫、軟硬件調試的完整制作過程，不僅提高了學生對知識汲取的興趣，同時也幫助學生建立利用開源Arduino平臺打造電子產品原型的認知，為后面創客競賽及其他課程的學習打下了堅實的基礎。

（3）創客團隊項目答辯。創客團隊項目答辯分3次，即選題答辯、中期答辯以及結題答辯，每次答辯都設計有評價量表，答辯完成后教師和其他同學結合量表觀測點進行提問。

選題答辯安排在設計思維及創新方法工作坊之后，答辯內容側重結合設計思維及創新方法的應用包括選題背景的描述、作品功能及創新性概述、作品方案設計、團隊成員分工及時間規劃、項目經費預算。教師重點對項目的方案進行指導。

中期答辯安排在開源MCU模塊結束后第6 天，由于是暑期，每個小組有5 天完整時間基于開源MCU進行項目功能開發，做“樣機”。中期答辯內容包括：項目功能或特色增減說明，項目完成程度的描述，團隊合作情況的匯報，項目經費執行情況的匯報，項目后期規劃。

結題答辯安排在下學期開學初期。中期答辯完成后，學生利用暑期時間，根據教師中期答辯給出的建議和意見，繼續完成項目。在進行結題答辯之前，學生需要填寫“創意項目作品演示測試表”，演示測試表需參賽團隊根據作品功能自行設計，包括但不限于功能及指標。結題答辯采用PPT匯報＋實物演示的形式，結題答辯中的優秀作品將推選出參加創客競賽。

2.3 課后作品成果化

“課后作品成果化”環節，教師為學生團隊作品成果化提供途徑和舞臺，告知學生項目作品的完成即預示作品轉化為產品的開始。

在這一階段，學院與企業聯合舉辦創客競賽，參賽作品由各班從課程結題答辯推選出來，學生制作學術海報，拍攝宣傳視頻，進行路演投票；鼓勵學生對個人項目進一步打磨，協助學生申報專利作品，撰寫論文；鼓勵學生繼續深入研討，將其轉化成大創項目繼續研究；參加中美創客競賽等。

3 課程評價設計

形成性評價的理念就是教師把從學生課程表現中采集到的一些信息，及時反饋給學生，幫助學生針對反饋信息進行分析，促使學生主動反思構建提高學習效果，同時也幫助教師在后續課程中進行教學調整［14］。

基于評價量表的以觀察、交流等多種途徑對學生課堂表現、創作過程、綜合匯報的進行評價的方式是指根據課程目標擬定各教學模塊可觀察的最低目標和發展目標，結合各單元模塊的教學目標設計考察的維度及評價因子，并以量表的形式呈現給學生，幫助學生明確各教學模塊的目標，并且能夠讓學生由被動的接受評價者變成評價的積極參與者，有利于提升學生學習的主動性［15］。

“創客訓練營”的課程評價是將形成性評價的理念與基于量表評價相結合的方式來進行課程評價。在課程每個教學單元提前下發評價量表，幫助學生了解教學目標，同時在每個階段要對學生進行及時的、關愛的有區分度的反饋，并做到“若表揚并告訴原因；若批評需商討改變”。

此外，在創客團隊項目答辯階段的評價過程中，除了教師評價外，引入學生團隊互評。互評主要體現在學生進行項目匯報時，其他組同學對當前匯報組的項目研究情況進行提問并打分，學生互評可以幫助學生更好地反思項目制作過程中存在的問題，也可以幫助學生之間相互合作，更好地明確改進方向。

表1 是第1 講設計思維工作坊中，創意項目的評價量表。其他教學單元的評價量表由于篇幅的原因，不在此列出。

表1 設計思維工作坊中創意項目評價表

4 教學效果

“兩融合、三轉化”的創客訓練營課程已經開設了3年。學生也創作了很多優秀作品，如2020 年創客競賽的主題是“同心戰‘疫’，以創促學”，學生結合此主題創作的優秀作品節選如圖3 所示。

圖3 創客優秀作品

為了檢驗“創客訓練營”課程的教學效果，以本校電氣與電子工程學院2020 級選修創客訓練營的372名學生（占總數的90%以上）為研究對象，以本課程為研究載體，設計了創新創業實踐能力量表，如表2 所示［16］。在課程開始和結束后分別對參與該課程的372 名學生通過問卷星進行調查，共有366 人參加課程前測，345 人參加后測，有效測試329 個，調查結果如表3 所示。可以看出學生在創新思維、動手實踐、系統思維、團隊合作、項目管理等能力都有明顯的提高。

表2 創新創業實踐能力考核指標

表3 教學效果調查分析

此外，從學生的課后反思也可以看出，學生在本課程的收獲良多：

（1）任何技術知識只有轉化為實際的產品才有價值，所以對潛在用戶的調查，完善產品的實用性等都是需要著重考量的因素。

（2）遇到問題，進行有效團隊溝通交流，尋找解決方案。

（3）以前在書本上只學到了理論內容，而在這次我們需要自己設計目的，并且根據該目的來設計一些程序和其他的東西，在這個過程中，必須把我們的理論知識運用到實際當中。

（4）我覺得最大的收獲就是這次創客是我們自己產生想法，自己設計并且自己實施的一個過程，整個過程非常的快樂并且很有成就感。

（5）我覺得最大的收獲是我們的創新思維得到了提高，作品的大部分內容都是我們自己構思、設想，并不斷地實現、改進、再重建所完成的。

5 結 語

基于“兩融合、三轉化”的創客訓練營課程，通過將創新創業教育理論及方法的學習，與創意項目的CDIO融為一體，將創新創業教育理論及方法的課內學習和體驗，與課前創意的提出、課后作品的成果化融為一體，推行課前創意項目化，課中項目作品化，課后作品成果化的新途徑，培養學生形成想法并使想法變成現實的能力，接受挑戰，勇于探索，能將所學理論知識、技能、方法學以致用，開拓創新。

課程雖然總體效果獲得學生普遍認可，但是仍然存在不足，比如在課后作品成果化階段，雖然每年都會有專利產出，但是數量不多，因此課程組在這一方面還需要繼續改進探索。