面向大学生创客的网络学习空间构建*

曾明星，宁小浩，周清平，徐洪智，粟 娟

(吉首大学 软件服务外包学院，湖南 张家界 427000)

面向大学生创客的网络学习空间构建*

曾明星，宁小浩，周清平，徐洪智，粟 娟

(吉首大学 软件服务外包学院，湖南 张家界 427000)

网络学习空间旨在促进教与学方式的变革及学习环境的个性化应用，是我国“三通两平台”工程的重要内容。创客教育的核心理念在于通过“做中学”培养人的实践能力、创新能力和创新精神，迎合了国家对创新创业人才的战略需求。面向大学生创客的网络学习空间是以云计算中心平台为技术基础，以在线创课、虚拟实践、创客资源、创客社交、在线服务、展示分享和学习管理等“七空间”服务为支撑的虚拟网络学习环境，其中，在线创课和虚拟实践空间是核心空间，其他“五空间”主要服务于这两个核心空间。除了具有传统网络学习空间的资源共享、成果分享、交流互动和学习管理等功能以外，还具有自主创课学习和虚拟实验、虚拟开发等实践功能，为学生提供不受时空限制的虚拟学习与创造环境，有效促进知识内化，培养学生的高阶思维能力。

创客教育；网络学习空间；在线创课；虚拟体验；虚拟开发

一、问题的提出

“三通两平台”于2012年正式提出，并成为我国“十二五”教育信息化建设的核心目标与标志工程。“十三五”期间，国家将深入推进“三通两平台”的建设，全面提升教育信息化事业发展水平。网络学习空间人人通是“三通两平台”的重要内容，旨在促进教学方式与学习方式的变革[1]。2015年9月，教育部出台了《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见(征求意见稿)》，提出要创新网络学习空间的建设和应用模式。2016年2月，教育部又出台了《2016年教育信息化工作要点》，指出要重点推动网络学习空间人人通，进一步扩大覆盖面[2]。由于政府高度重视，网络学习空间的建设取得了快速发展与广泛应用，截止2015年11月，全国超过30%的学校已开通了网络学习空间，数量从2012年的60万增加到4200万，空间应用从职业教育拓展到其他各级各类教育[3]。但网络学习空间存在功能单一、学生参与度较低、学习效果不佳等问题[4]，并且网络学习空间主要是面向大众(包括学生、教师与管理机构等)的公共服务平台，而针对某一专业领域或特殊群体(如面向学生创客)的较少。因不同受众群体或专业领域具有其特殊性，对网络学习空间的功能要求差异较大，难以满足他(她)们的特殊学习需求。

创客运动正席卷全球，我国政府相继出台了一系列关于创客空间的政策文件与措施，如2015年3月11日，国务院办公厅发布了《关于发展众创空间推进大众创新创业的指导意见》，首次从国家战略层面部署众创空间的建设；2016年2月14日，国务院办公厅又发布了《关于加快众创空间发展服务实体经济转型升级的指导意见》，鼓励各科研院所、高等学校围绕优势专业与领域创建创客空间。这些政策的出台为众创空间与创客教育的发展创造了良好的外部环境。清华大学、同济大学、西南交通大学、温州大学、深圳大学等高校相继创建了创客空间[5]，其中，清华大学建有约1.65万平方米的创客空间，是全球高校之最[6]。创客空间是工作空间、网络空间、社交空间和资源共享空间[7]，其中，工作空间主要是为创客提供场地、设备、工具等的实体空间，社交空间和资源共享空间大多可以通过虚拟网络实现，因此，网络空间是创客空间的重要组成部分。但当今创客空间的建设更为注重实体空间，对于虚拟空间的建设重视不够，尤其是高校针对大学生创客构建专门的网络学习空间的实践成果较少，并且传统网络学习空间一般不具备创课学习、虚拟体验与实践的功能，因此，对于大学生创客来说，难以实现充分利用碎片化的时间学习创课知识和进行创新创造训练。

二、大学生创客与网络学习空间研究

(一)创客与创客空间

创客(Maker)的原意是指“制造者”或“做东西的人”，这一概念的流行始于2012年初《创客杂志》(Maker Magazine)的创办和发行[8]。Chris Anderson认为，创客一般是指不以营利为目的，出于自身的兴趣和爱好，借助各种数字化、智能化和开源化的工具努力把各种设想与创意转变为现实产品的人[9]。Maker Magzine主编Dale Dougherty认为，创客空间是具有创意的不同职业的人或社群彼此分享，结交志同道合的朋友，将想法变为现实的场所[10]。雒亮、祝智庭认为，创客空间是创客聚集、交流和协作创造的场所，是开放共享的实验室、机械加工室与工作坊[11]。典型的创客空间为创客提供3D打印机、雕刻机、数控机床、焊接设备、激光切割机、乐高玩具、电路装置等数字化制造设备、原材料、高速无线网络和Arduino开源软硬件平台[12]及创意、研发、制作与投资等智力资源服务。

简言之，创客空间是创客实践、聚集、交流、分享和协作创造的场所与工作坊。学者们关于创客空间的概念与构成、起源与发展、价值与意义、典型案例等研究较多，并且较为注重物理空间的研究，而针对网络空间的研究相对较少，尤其是针对大学生创客如何构建网络空间提升学生实践与创新能力的研究成果更少。

(二)网络学习空间

牛津在线词典将空间(Space)一词解释为，一定数量的空的或可以利用的区域或地方[13]。学习空间是一种能让学习者获取资源、参与协作、开放互动的环境[14]。美国学者Brown认为，学习空间是指学习发生的各种场所，包含从真实到虚拟空间，或从教室到聊天室[15]。虚拟空间又称为网络空间，是一种“去中心化”的社会交往新模式[16]。网络学习空间是一种以互联网为基础的虚拟学习环境[17]，即运用信息技术构建的正式与非正式学习、教与教、教与学、学与学全面互动的学习环境[18]。吴忠良等认为，网络学习空间是教师和学生的一块虚拟专属领地，既像博客，能创建、收藏、传递、分享学习资源和自我学习管理，又像Moodle、Sakai等平台，能协作学习、及时提供或获得他人的帮助[19]。杨现民等则从广义与狭义的角度分别解释了网络学习空间，前者是指运行在任何平台(MOOC平台、名师空间、QQ空间、微信平台等)之上，支持教与学活动的虚拟空间；后者特指运行在专门的服务平台(国家教育资源云服务平台、世界大学城网络服务平台等)之上，支持教与学活动的虚拟空间[20]。尽管空间主要以学生为中心构建，但其服务对象不限于学生，还包括教师、家长以及管理者等。

总之，网络学习空间是指利用现代信息技术构建的支持教与学活动的分享、协作、互动和自我管理的虚拟空间。目前，学者对网络学习空间的研究主要集中于基础教育及传统的专业教育，而针对创客教育，如何构建网络学习空间的专门研究较少。

(三)大学生创客对网络学习空间的价值诉求

2015年，我国大学毕业生人数达749万，其中，创业或参与创业的总人数为42.3万，占全部毕业生的5.65%，比2014年增长6.8个百分点[21]，且大学生创业者占全部青年创业者群体的比为15.9%[22]。可见，大学生是一支重要的创新创业生力军。大学生创客与相对于中小学生创客，身体、心理和思维等较为成熟，知识面较广，能力较强，素质较高，并且掌握了相关专业技术，已具备基本的信息技术应用与数字化处理能力，创新创造愿望更为强烈。相对于社会创客，大学生创客缺少社会实践与锻炼，缺乏竞争意识、市场意识和创新意识，并且受所学专业的限制等，在创意获取、生产制造尤其市场开拓等方面劣势明显，更需要跨专业、跨学科素养培养与创新实践。大学生创客群体有其特殊性，决定了他(她)们对网络学习空间的价值诉求：

1.创新创造能力培养

创客的共有特质是创新、实践与分享。大学生创客群体相对于社会创客，最主要的问题是缺乏社会实践经验。尽管线下实体空间是提供各种实践活动的主要场所，而线上虚拟空间主要是提供资源的共享、成果分享与交流互动等的场所[23]。但诸多高校受物理场所条件的限制，难以为各专业大学生创客提供个性化的实践条件，并且提供的实践与体验条件也可能与真实企业的产品开发与制造环境相差较远，同时，物理场所还会受到时空条件的限制，不利于大学生充分利用碎片化的时间学习与训练。而针对大学生创客设计专门的网络学习空间，并具备“真实”实践与体验的功能，能很好地弥补上述不足，如，构建仿真实验、虚拟实验、游戏化实验、计算机建模、虚拟开发、3D在线打印等网络环境，让大学生创客有机会在网络中“做中学”，体验完整的产品开发过程，塑造良好的心智模式和身心图式，实现对知识的建构、理解与内化，最终培养创新思维与创造能力。

2.跨学科专业科学素养培养

尽管各高校越来越重视创客教育，有些高校开设了相关科学素养课程，如北京师范大学的创意电子创客课程等[24]。但诸多产品的开发需要跨多个学科专业(如冶金、机械、陶瓷、电子、艺术、控制、计算机科学和人文等)，需要创客具备多种技能，了解多种技术，若将过多的跨学科专业课程直接纳入第一课堂会严重增加学生的负担，并且真正具备创客潜力的学生只占全体学生的一小部分。因此，大部分跨学科专业的科学素养课程宜安排在第二课堂完成，即网络学习空间要具有高效学习跨学科专业知识的功能。

3.资源获取与个性化创客导师服务

大学生创客的学习与训练过程充满着复杂性、非线性和不确定性，需要有良好的跨学科学习资源与产品开发过程所需的资源，如开发工具、计算工具、虚拟技术等，还需要从新需求识别开始，到新技术运用、开发设计、虚拟仿真、成本分析、原型制作、试制生产与销售等全过程的适时的个性化创客导师服务，并且通过学习空间能与他人开展大量的交流沟通，建立各种社会关系(强关系与弱关系)或虚拟社群，弥补大学生创客受所学专业的限制与社会经验的先天不足，实现产品开发与市场需求的无缝对接，最终实现高质量创业。

三、面向大学生创客的网络学习空间模型

在“互联网+”时代，学生从知识的消费者转化为知识的创造者[25]，高校创客空间建设的根本目的是为了提高大学生的实践能力、创新能力与创新精神。如图1所示，创客在经历问题与需求获取、创意形成、开发设计、原型制作、试制生产和产品销售等开发创新训练过程中，不断实现从知识获取到知识内化再到知识创造的螺旋式演进。面向大学生创客的网络学习空间可以是运行于云计算中心平台之上的虚拟空间，服务于实体产品开发创新全过程，或可以高度模拟真实企业产品开发全过程创建虚拟开发环境与资源，进行产品虚拟开发，学生体验与实践的真实感与沉浸度不亚于实体产品开发训练。创客通过登陆网络学习空间，学习创新创造新知识，进行虚拟产品开发与训练，并与同伴或创客导师进行交流，展示学习成果并进行反思等；创客导师设计并向网络学习空间推送教学资源，参与学生的训练过程，为学生答疑解惑。面向大学生创客的网络学习空间主要有在线创课、虚拟实践、创客资源、创客社交、在线服务、展示分享和学习管理等(简称“七空间”)云服务空间功能。其中，在线创课与虚拟实践为核心空间，其他空间主要服务于这两个核心空间。

图1 面向大学生创客的网络学习空间模型

(一)网络学习空间云计算中心平台

云计算中心平台是一种综合运用云计算、移动互联等多种新技术形成的技术架构与商业模式，是信息交换、存储与管理、教学资源开发与应用的中心，也是个性化服务功能实现的技术基础平台，如，国家教育资源云服务平台等。学者张世明、徐和祥、武峥、郝文清等认为，网络学习空间云计算中心平台总体架构通常由基础平台层(IAAS)、平台服务层(PAAS)、软件服务层(SAAS)、资源服务层(RAAS)等四个层次构成，具有个人空间、云存储、云管理、云邮件、云沟通、云课堂、云超市等云服务功能[26][27]，其中，个人空间是一个桌面应用与终端表现，可运行于PC机、平板电脑和手机终端等多平台；云存储服务位于IAAS；云管理服务位于PAAS；云超市服务是为师生等用户提供免费与收费的电子课本、电子试题等教学资源的消费平台和结算机制，部分服务功能位于RAAS，云邮件、云沟通、云课堂及部分云超市服务则位于SAAS。面向大学生创客的网络学习空间云计算中心平台主要依托云计算、大数据、物联网、人工智能、虚拟现实(VR)、增强虚拟现实(AR)、移动互联等现代信息技术，其总体架构与上述架构类似，在此不必赘述。可以将“七空间”(或功能模块)部署于云计算中心平台并封装成“云服务”向师生提供，共享教学资源。

(二)网络学习空间的功能

为了满足大学生创客的创新创造能力提升、跨专业科学素养培养、丰富的资源获取和个性化创客导师服务等价值诉求，网络学习空间应具备的功能：

1. 在线创课空间

(1)创课

孙建锋认为，创课是“综合创新工程”，包含创想法、创设计、创教材、创教学、创反思、创发表等“六创”[28]，即与课程教学相关要素的创造都可称为创课。杨现民则认为，创课是一种新型课程，有广义与狭义之分，前者是指以培养学生创新创造能力为目的的各类课程，既包含电子创意类课程，又包含手工制作、机械加工、陶瓷技艺、绘画艺术等传统创意类课程[29]，也可以是“创业导引课”，如清华大学的“创业名家面对面”等系列创新创业课程[30]；后者特指以智能化信息技术应用为特征的电子创意类课程，如，温州中学的Arduino创意机器人等。创课具有跨界(机械、电工电子、艺术、自动化控制、计算机科学等)、智能化(人工智能、物联网、VR/AR、可穿戴设备、互动媒体等智能技术)和软硬结合(数控加工等)三个核心特征[31]。创课开发的重点，不是单一的知识记忆与理解，而是多学科技术、知识的综合、迁移、应用与实践。创课通常以主题活动、创客项目和创客案例等多种形式呈现，内容涵盖创意、设计、制造、生产、销售等多方面的知识，具有情境化、生活化与趣味化特征。学生通过研讨、协作探究、体验与实验来完成学习过程，激发内在的创造潜能。

(2)在线创课空间

在线创课空间为师生提供网络化、数字化、智能化的云学习环境。创课教师通过在线创课空间不仅可以设计、上传创课资源，还可以布置作业与阶段测试等，系统可以自动评分，并实时记录、统计与分析学生的学习情况，实现差异化教学；学生通过在线创课空间(SPOC创课空间)可以自主观看创课微视频学习创课新知识并进行训练，主要解决跨学科、跨专业科学素养问题，为产品开发训练做好知识储备。

a.SPOC创课空间

将Scratch创意编程、Lego创意机器人、3 D创意打印等创课课程、“Learning by Doing”“Learning by Making”等激发学生创造潜能的创新课程[32]、培养创新创业意识的人文通识课程和融入了创新、创造、创业知识的专业课程等，按MOOC的要求制作成创课微视频，并辅之以微课件、微项目、微案例和微实验等创课微素材训练资源，以及微作业为主，辅之以在线测试、在线讨论、在线留言、在线答疑与在线调查等自主学习活动的学习反馈。创课微视频应设计有内嵌交互、测试交互等教学环节[33]，并采用多种媒体形式展现教学过程，增强视频的交互性与吸引力。创客教师根据创客群体的专业基础与特征设定登陆权限，结合所处创新过程引导创客学习相关创课内容并进行训练、测试与实践，其实质是创课从MOOC向SPOC(Small Private Online Course，小众私密在线课程) 的转变应用。如清华大学通过创客课程在线平台，对挑战式课程、创客马拉松、创业认识与实践等课程资源进行系统化集成开发和整合，进而形成具有不断演进能力的创客课程体系[34]。创客还可结合具体项目，快速迭代开发出挑战式学习课程主题、创客项目主题或实践主题，以提升自身的科技创新素养。

b.虚拟创课课堂

虚拟课堂是一种虚拟的教学环境，是以实体课堂为原型构建的有组织的网络学习空间，方便师生通过网络远距离地开展各种教学活动。学者张丽霞、张立新等根据虚拟课堂与现实课堂的关系将其分为模拟现实课堂(同步直播教学、同步互动讨论)、扩展现实课堂(异步点播教学、异步互动讨论)、创新现实课堂(以数字化资源为主的个性化学习、以在线协作为主的团队学习、以在线团体互动为主的社会化学习)等三种类型[35]。诸多教育网站、空间课程、学习论坛等都可看成是广义的虚拟课堂，其共同点是由数字化资源和在线活动构成的教学环境，能够有效支持教师教和学生学的系统[36]。虚拟创课课堂是指为创课教学提供的虚拟环境，支持创客桌面用户以及手持终端，实现同步和异步交互学习，支持创客的个性化学习与群体协作学习的课堂。这种课堂为创客提供与实体创课教学相类似的学习情境，使创客的网络学习回归“真实”情境，感受创新文化。

c.网真创课课堂

网真技术被科技界誉为21世纪的十大突破性技术之一[37]，主要有高速通信、空间照明、编码技术、超高清视频编码、人体工程、显示技术、人机交互、目标识别与跟踪、多通道语音编码、网络智能、空间音频、建筑声学等[38]。网真课堂是指运用网真技术把二个或多个异地课堂远程全景实时地呈现在本地并与本地课堂融合为一体的双向可视互动教学情景。网真课堂提供真人大小的实时全景高清视频以及环境匹配等多种沉浸感优化技术，打破了课堂的时空限制，把物理上分割的多个课堂转换成逻辑上、视觉上、感觉上的同一课堂[39]，相对于虚拟课堂更为直观和智能化，能进行即时提问和解答等交互教学活动，可实现“天涯咫尺”的远程面对面体验。网真创课课堂运用网真技术将异地的创客工作坊等实践场所映射到本地并与本地的创课课堂通过宽带网络连接起来，实现创课的理论教学与实践教学、实体教学与虚拟教学的有机融合，如，学生可以在课堂上通过网真课堂入口观察、感受、体验远程创客工作坊的真实产品或项目的开发过程；分享远程创客大讲堂相关创业案例等。

2.虚拟实践空间

虚拟实验与虚拟开发空间，分别为创客提供真实实验和创客工作坊高度相似的功能并且不受时空限制的低成本个性化学习环境。

(1)虚拟实验空间

虚拟实验是指运用多媒体、人工智能、仿真和虚拟现实技术(三维建模、人机交互、数字化控制等)创建虚拟化的实验替代传统实验项目，像真实的实验环境一样体验或操作各实验步骤。虚拟实验具有真实再现物理现象、感知与测量、集成与定位、数据获取与分析、异地协作等实验功能[40]，其实验效果等价于甚至优于真实实验，不但可以降低实验成本，而且可以有效共享实验资源，提高实验效率[41]。将游戏或娱乐因素引入到创新实验中，并将技术与艺术有机结合[42]，构建一个集声音、动画、场景、角色等要素为一体的三维体验式虚拟创新空间。创客教师可在空间进行体验式教学场景设计，学生可进入虚拟空间实时互动、感知和操作虚拟世界中的各种虚拟对象，将知识内化镶嵌在虚拟现实的社会与物理境脉中，获得一种身临其境的感受，并提出自己的创新想法。如Udacity和edX等MOOC平台提供虚拟体验环境与可视化控制工具，供学生完成实验过程，如电子线路实验或程序运行环境实验等[43]；再如，张学军、唐久磊等运用Flash3D等技术开发了三维虚拟化学实验平台，并对实验场景、仪器和物品进行二维与三维混合式建模，学生可在Flash3D环境中对虚拟仪器、物品进行交互操作，还可详细记录学生的实验数据与过程，这样，将实验过程、报告和评价融为一体[44]。创客虚拟实验项目应是富有挑战性的设计性、创新性、研究性(而非验证性)的项目或组件，实验过程与情境也是可变的、可组合的(而非固定程序与模式)，有利于培养创客的发散性思维与创新创造能力。

(2)虚拟开发空间

a.概念界定

产品(项目)虚拟开发，又称面向产品(项目)的虚拟设计和制造，是指运用计算机仿真、虚拟现实等技术(计算机图形学、数据库技术、人工智能、网络技术、并行技术、多媒体和可视化技术等集成[45])实现产品(项目)的虚拟开发设计、加工制造、装配、测试、检验与评价等[46]，在虚拟环境中用数字化的产品原型或软件代替传统的实物产品，待产品各项性能检验合格后再进行实体制造与销售的开发模式。如，美国福特汽车率先采用网络并行设计技术开发赛车；波音公司运用虚拟开发技术研发737客机；美国Coventry School of Art and Design开发了虚拟原型制造系统，在产品开发的初期可以在计算机系统中构造虚拟原型并进行性能评价[47]。虚拟开发是一种在仿真环境下的产品特性不断迭代与演进的过程，具有数字化、集成化、自动化、智能化、并行化、可视化、直觉感受和良好的交互等特点[48]。可以缩短产品的开发周期，降低开发成本，提高开发质量[49]。大学生创客在虚拟开发空间设计数字化的产品原型，进行动态仿真与性能测试，实现开发全过程训练。

b.整体框架

一个完整的产品(项目)虚拟开发系统较为复杂，从体系结构来看，通常包含人机交互接口、框架、环境、应用、数据、协议、软件、硬件等多方面因素。综合吴群波、陈定方等学者[50][51]的观点，设计了产品虚拟开发整体框架，如下页图2所示。产品(项目)虚拟开发空间主要具有产品创意空间、虚拟设计空间、虚拟制造空间、虚拟营销空间等功能。产品创意空间从市场需求调研与发现问题开始，再进行市场细分与市场定位，提出产品概念，形成产品创意并进行筛选，这一过程是设计与市场对接的关键。虚拟设计空间是在前一阶段形成的产品轮廓的基础上建模，再对产品进行仿真—优化—性能评价—工艺验证—加工评价—再优化，通过迭代设计提高产品设计质量；虚拟制造空间主要完成工艺规划、工具、模具、设备的选择与设计、虚拟加工与仿真、质量检验，并不断优化制造工艺；虚拟营销空间完成销售全过程，并进行物流仿真、成本与利润分析。这种产品开发模式从市场分析出发，在整个生命周期内以一个协同的产品数据管理(PDM，Product Data Management)为基础，集成各开发、设计、制造单元成果，并将多个应用软件集成到CAD/CAM /CAE系统，提供完整的虚拟设计和动态仿真过程。可以避免产品参数、几何模型、计算数据等多份复制与不一致现象，有利于团队成员之间的共享和交流，减少浪费，解决信息不对称带来的系列问题。

图2 产品虚拟开发整体框架

c.开发环境

产品(项目)虚拟开发环境的创建可以运用CAD、CAM、CAE等工具与工程知识库、产品库和模型库，应用计算机仿真与虚拟现实等技术将新产品概念原型虚拟地生成出来，并通过交互仿真来进行全方位展示和评价，再优化虚拟产品的加工制造、生产工艺及费用。如图3所示，产品的虚拟开发环境主要包括虚拟设计环境、虚拟仿真环境和PDM系统[52]。

图3 产品虚拟开发环境

虚拟设计环境为创客提供设计全过程的虚拟环境，主要功能有：一是把市场需求转换为设计要求、产品特性、零部件特性、工艺要求、生产要求(称为质量功能展开：Quality Function Deployment，QFD)，定义产品设计问题并求解，形成新产品创意与轮廓；二是进行产品开发分析，包括分解产品功能、设计产品结构与评价产品性能；三是产品CAD设计，主要包括零件设计、部件设计、装配设计和制造工艺设计；四是原型化，将零部件制造工艺过程模型、产品总装配模型通过原型化技术形成产品数据模型，再通过系统仿真来模拟全部制造过程。

虚拟仿真环境为创客定义新产品概念和制造过程，集成产品原型与制造活动直接辅助设计、制造决策提供仿真平台。主要功能有：一是基于产品几何模型和制造环境约束实现面向加工制造过程的仿真；二是通过设计产品装配线可以仿真其装配过程；三是通过虚拟的人物动画仿真人的手工装配过程；四是通过产品工作分解结构(BOM)仿真零件、部件的规格、数量与公差；五是对制造系统运行时间与费用进行仿真，自动计算出成本与交货周期。

PDM系统主要对产品CAD模型数据与开发过程进行集成管理与转换。PDM系统提供面向不同开发阶段、状态与版本的数据控制，PDM数据库是PDM系统的核心，主要功能有：一是管理全部CAD设计数据；二是管理开发过程，包括工作流程、文档管理、版本管理、产品配置与项目管理等；三是为CAD/CAM/CAE、动态仿真等系统提供接口并转换；四是及时获取、存储和提取零部件、装配体和设计说明书等信息的功能。

对于软件类产品的开发，可以在云计算中心平台上直接部署软件开发环境与工具，大学生创客可以直接在“云”中协同完成需求分析、架构设计、详细设计、编码与系统测试等产品开发全过程，创客教师可以在“云”中进行一对一指导，并对学生进行管理。

3.创客资源空间

学习资源是学习空间的重要组成部分，创客资源空间主要为在线创课空间、虚拟实验与虚拟开发空间提供资源服务的场所。主要包括：

(1)学习内容空间。学习内容可分为两类：一类是指学习前经过预先设计的在线资源，如，与创新、创造、创业相关的教材、教辅、课件、讲稿、项目库、案例库、试题库等在线学习内容；另一类是指在学习过程中动态生成的在线资源，如创课课堂实录、成果分享、远程协同学习、虚拟社区、话题讨论、专题论坛、在线作业、个性学案、在线答疑、在线评价等[53]。

(2)学习工具空间。主要为创客学习创新、创造、创业知识提供支持的工具，包括导航工具、信息搜索工具、交互工具、实时记录工具、在线词典、仿真工具、学习软件、电子书包和个人学习空间等[54]。如，天闻数媒开发的Ai School云课堂，是电子书包终端产品代表，通过运用多种在线学科工具、测评工具、统计工具等，实现与课堂教学活动的深度融合[55]。

(3)开发工具空间。主要为创客开发、设计、制造产品提供虚拟的设备与工具资源及开源软件资源等。如，清华大学i.Center创客空间，除了为学生创客提供实体加工制作资源以外，还将常用的设计工具(CAD、CAM、CAE等)、分析工具、计算工具和素材资源等以云桌面服务的方式提供给学生创客；同时，引导他(她)们通过服务平台获取全球性的在线设计与制造资源，如，共享的问题需求、产品创意、产品结构、性能指标、制造方法、制造工艺、模型素材、在线知识库、在线项目库等，便于学生由浅入深地参与不同难度的创客项目训练[56]。

4.在线服务空间

创客空间的核心价值不在于实践场所的提供，而在于提供的创新创造服务。在线服务空间主要为在线创课空间与虚拟实践空间提供个性化在线导师服务支持，如创课课程辅导、创新创业意识培育、创业氛围营造、市场知识、开发设计、产品知识、制造工艺、生产技术、企业管理、投资融资、知识产权咨询等智力资源服务。从企业选聘具有不同创新、创业经历、专业背景的专家、企业家和创课课程教师等担任创客导师，组成创客导师团队，建立创客导师库。大学生创客在创课学习、产品虚拟开发设计中遇到的疑难问题，根据其所需的知识领域、专业要求和所处产品研发阶段，由不同的创客导师及时提供知识、技术在线指导服务。

5.展示分享空间

展示分享空间为创客所设计的产品创意、制造方案、产品(或成果)等提供展示与分享的平台。如，大学生创客将创新设计电子图样或3D视图等上传至展示分享空间，充分展示产品或成果，相互分享知识、创新思想、实践过程与心得体会，并开展小组交互讨论，促进创客之间互通有无。一方面，能够帮助创客发现自己在创新过程中的问题与不足，同时发现他人的优点并弥补自己的缺点，实现协同创造；另一方面，通过创客之间、创客与创客导师之间的交流与碰撞，产生新知识、新技术、新创意，并通过反复的激发、评价、反思与修正，实现对新知识的建构与创造。

6.创客社交空间

创客空间本身可以被看作一个开源社区，是一种社交空间。创客社交空间是服务于在线创课、虚拟实践、展示分享、在线服务、在线评价、指导与监控等功能的在线交互平台。可以建立专门的网络学习空间内部论坛，或与其他学校整合资源创建“校园微博联盟”“微信公共平台”“校园新媒体联动平台”[57]，或借用其他的交流平台，如百度云、QQ空间、教育微博、教育博客[58]等，其中，学生使用百度云、QQ空间的频率较高。通过在线社交空间开展多种创客活动，如在线分享会、项目在线路演、在线大讲堂、在线挑战赛、在线体验营等，促进不同文化、思想、观点的交流，也促进了开发与市场、创造与投资的对接。一方面有利于形成创客学习共同体(不同专业、不同思维模式、不同价值观的创客组成的强联结)，易于实现异质性知识的“游走”(分享、试错与探索)和耦合，从而生成新知识与知识创造[59]；另一方面，有利于形成创客社群的弱联结，相对强联结来说，更能激发群体的创造性，尤其对于创意来源与创意形成，所起作用更大[60]。

7.学习管理空间

学习管理空间是为上述六空间提供管理服务的平台。通过与相关空间进行交互与同步，可以获得创客学习与创客导师指导的样本数据，从而生成学习过程管理数据库，并且通过自动统计分析，可以帮助创客制定个性化的学习方案。一是创客的自我学习管理，如创客个人的学习目标、学习计划、电子课表、学习过程、活动参与、创客实践及成长过程记录与统计分析等管理功能；二是创课教师或创客导师对创客与教学过程的管理，如创客活动的管理、电子学籍管理、学习过程管理、创课资源的管理等，有利于创客教师精准把握每位创客的学习需求，进而设计个性化的学习路径与最合适的学习资源。

四、结论与讨论

(一)简要结论

1.面向大学生创客的网络学习空间是以云计算中心平台为技术基础，以在线创课、虚拟实践、创客资源、创客社交、在线服务、展示分享和学习管理等“七空间”服务功能为支撑的虚拟网络学习环境。其中，云计算中心平台由IAAS、PAAS、SAAS、RAAS四层构成，在线创课空间与虚拟实践空间是核心空间，其他“五空间”主要服务于这两个核心空间，所有空间部署于云计算中心平台并封装成“云服务”向使用者提供。师、生在“云”中工作与学习，对终端设备的要求低，可以降低学校固定资产投资与更新的成本。

2.面向大学生创客的网络学习空间不同于传统的网络学习空间，除了具有资源的共享、成果分享、交流互动、学习管理等传统功能以外，还具有在线创课学习、虚拟实验与体验、产品虚拟开发等功能。不但是一个创课自主学习空间，而且是一个虚拟实践空间，是创客开发训练、知识内化与创造的场所。

3.面向大学生创客的网络学习空间能为创客提供不受时空限制的虚拟学习、虚拟实践与创造环境，有利于创客充分利用碎片化的时间学习与训练。既是创客工作坊向网络空间的延伸，又是网络空间向实践领域的拓展，也是高校物理实践条件滞后的有利补充。

4.产品虚拟开发是在虚拟环境中开发数字化的产品原型代替传统的实物产品，是一个在仿真环境下产品特性不断迭代与演进的过程，从根本上改变设计、试制、修改和规模生产、维护的传统开发模式。不但可以缩短产品的开发周期，降低开发成本，提高开发质量，而且可以在虚拟环境中很好地培养大学生创客的实践能力、创造能力与跨学科科学素养。

(二)讨论

尽管产品虚拟开发具有诸多优点，在技术实力较强的制造企业已有较多成功案例，是现代制造业进行产品开发的一种新趋势，但因系统涉及人机交互接口、框架、环境、数据、协议、软件等各个方面，系统架构较为复杂，前期投入较大。高校要建立具有与真实产品开发过程高度相似的虚拟开发环境，用于大学生创客的实践训练，还存在一些困难：一是高校传统的教学科研与企业实际产品开发结合程度不高，导致所建立的虚拟开发系统容易脱离企业实际；二是不同专业领域对虚拟开发系统的技术要求差异较大，增加了系统建设的难度；三是虚拟开发系统本身较复杂，不是所有的高校掌握了相关核心技术；四是系统的应用也较为复杂，对大学生创客的信息技术应用水平要求较高。建议：一是高校高层领导要高度重视网络学习空间的建设，增大投入力度；二是采取校企深度合作的方式研发虚拟开发系统，降低开发的技术障碍，提高系统的实用性；三是从多方面提高学生的信息技术应用能力与水平，如加强创课学习；四是高校应根据自身条件，总体规划，分步分期实施，如可以先运用数字桌面工具或虚拟系统设计数字产品模型(数字DIY)，并在开源社区中分享设计成果[61]，待条件成熟时再进行制造与装配等过程的仿真；选择成功实施虚拟开发的企业进行合作，结合成功案例开发相关专业领域的虚拟系统，再逐渐拓展到其他专业。

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Research on Construction of Network Learning Space for College Student Makers

Zeng Mingxing, Ning Xiaohao, Zhou Qingping, Xu Hongzhi, Su Juan

(School of Software and Service Outsourcing, Jishou University, Zhangjiajie Hunan 427000)

Construction of network learning space aims to promote the reform of teaching and learning methods, as well as application of personalized learning environment. It is an important part of “three access and two platforms” project. The core concept of maker education is to cultivate people's practical ability, innovation ability and innovation spirit through the training of"learning by doing". which caters to the national strategic needs of innovative entrepreneurial talent. Based on cloud computing center platform, network learning space for college student makers is made up of online maker course, virtual practice, maker resources, social network, online services, displaying and sharing, and learning management. Among them, the online maker course and virtual practice space are core spaces, for which the other five provides services. In addition to the functions of traditional network learning space such as resource sharing, result sharing, communication and interaction and learning management, it’s also a place for independent maker class study, virtual experiment and virtual product development, which provides a virtual learning and creation environment unlimited by space and time. Hence can promote e ff ectively the internalization of knowledge and develop the students' higher thinking ability.

Maker Education; Network Learning Space; Online Maker Course; Virtual Experience; Virtual Development

G434

A

曾明星：副教授，在读博士，研究方向为现代教育技术与学习环境。

2016年8月17日

责任编辑：赵云建

1006—9860(2016)11—0030—09

* 本文系2015年度教育部人文社会科学研究项目“MOOC时期翻转课堂教育场域建构研究”(编号：15YJA880099)；2014年湖南省普通高等学校教学改革研究项目“地方高校内部教育质量评价体系构建与评价实施研究：基于 NSSE-CHINA的新视角”(编号：湘教通〔2014〕247号)；2016年吉首大学实验教学改革研究项目“MOOC时期高校创客空间构建研究”(2016SYJG018)的研究成果。