基于创客教育的工程训练教学改革与实践

杨毅+刘赞+唐如龙

摘 要 创客教育由于注重学生实践能力、解决问题能力和创新能力的发展，得到教育界的高度关注。工程训练作为大学生工程素养提升的重要教学环节，依托其优良的创造环境、设备资源，通过一系列的改革举措，探索出一条基于创客教育的工程训练教学新体系和新平台，着力培养学生的“创新、创造、创业”意识，实现全面发展。

关键词 创客教育；工程训练；教学改革；创新能力

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）22-0115-03

Engineering Training Teaching Reform and Practice based on Maker Education//YANG Yi， LIU Zan， TANG Rulong

Abstract Maker education is paid great attention due to development

of students practical ability， problem solving ability and innovation ability. Engineering training is an important teaching link for promo-

tion of college students engineering quality. Relying on the creation environment and equipment resources， we explored a new teaching system and new platform based on maker education， striving to cul-

tivate the students consciousness of innovation， creation and entre-preneurship.

Key words maker education； engineering training； teaching reform； innovation ability

1 前言

國务院办公厅2015年发布的《关于发展众创空间推进大众创新创业的指导意见》指出：“积极倡导敢为人先、宽容失败的创新文化，树立崇尚创新、创业致富的价值导向，大力培育企业家精神和创客文化，将奇思妙想、创新创意转化为实实在在的创业活动。”创业成功的基础和前提是培养大批具有创新意识和创业能力的人才。作为我国技术创新体系的一个重要组成部分，高等学校应主动适应“大众创业、万众创新”的要求，通过构建新的创新创业教育体系和平台，引导大学生实现创业的梦想。

工程训练中心是高校为培养高素质创新型人才而建立的一个面向全校学生的工程实践教学平台，是大学生工程素质教育和创新创业教育的实践性教学基地。学生通过基础训练和项目训练，获得生产工艺技术及组织管理能力的基本训练，提升解决问题能力、实践能力和创新能力。工程训练是开展创客教育的理想平台[1]。

2 创客教育与工程训练

创客是指基于兴趣与爱好，在个人制造实验室里利用开源硬件，把创意转变为现实的人。当一个创意的雏形在创客脑海中形成后，随即借助CAD软件、三维扫描仪、3D打印机等工具快速地把设计变为产品。创客具备的共同特质是实践、创新和分享。创客教育是把创客精神融入教育而产生的一种全新的教育方式，秉承“开放创新、探究体验”教育理念，以“学生实践来架构课程，获得直接经验为核心旨趣”为原则，以“创造中学”为主要学习方式，以培养各类创新人才为目的。创客教育旨在提供合适的用于创造的环境、资源与机遇，通过自我探索，协同伙伴或教师的支助，培养自己的批判性思维、创新性思维与问题解决能力，实现全面发展[2]。

工程训练是高等工程实践教育的重要环节，起源于传统的金工实习，并随着高等工程教育改革发展逐渐形成的具有中国特色的一种工程实践教学模式，内容覆盖机械、电子、电工、信息、自动控制、工业管理等学科。工程训练是集知识、能力、素质培养于一体的工程实践教学方式，通过制造工程实践，传授制造工程知识，训练工程实践能力和创新思维，培养工程素质[3]。工程训练涉及的学生专业众多，年级层次不同，在高质量、高层次工程技术人才培养方面，起着其他课程所不可替代的作用。

创客教育所倡导的培养具有创新意识、创新思维和创造能力的高素质人才，与高校工程训练的目标和宗旨基本一致，依托工程训练平台的设备、场地和师资的优势，搭建高校创客教育基地，将创客教育与工程训练紧密结合、有机融合，会极大地促进工程技术人才培养质量的提升。

3 创客背景下工程训练平台的改革

构建分层次、多模块的渐进式教学体系 按照“基础训练普及化，专业训练复合化，创新训练个性化”的指导思想，通过优化整合现有教学资源，加强内涵建设，构建“三能力、四层次、六模块”的个性化分类培养渐进式创新创业教学体系（图1）[4]。该体系根据全校现有50多个工科专业的不同学科背景、不同训练需求，为培养学生的基本创新能力、综合创新能力和创新创业能力，将工程实践教学划分为4个层次，即工程认知基础训练、基本创新技能训练、专业创新实践训练和创新创业综合训练。每个层次配置6个实践教学模块，每个模块中包含本领域的若干训练项目，每个项目针对不同年级不同层次的学生又设置不同的内容与深度，供全校各专业实训时使用，也供全校学生根据自己的兴趣爱好和自身发展的需求进行选修。基地根据教学体系建设的需要，近年来新增了数控铣床、数控车床、电火花线切割、3D打印机、万能摇臂铣、平面磨床等实训设备，建成了拥有100台计算机的CAD/CAM实训室和PCB制版流水生产线。

设立开放性创新训练项目 依照工科学生的成长规律，设计基于项目驱动的金字塔型结构创新训练新方法，在不同年级设计不同难度的项目。比如对于机电类专业，各年级分别制作自滑四轮小车→避障三轮小车→单片机自控小车，循序渐进，贯彻整个大学过程。

第一级别的项目训练在二年级进行，通过金工实习、电工电子实习，完成一个单一的机械制作项目或电子设计项目，如自滑小车或电子猫，让学生了解“简易产品”的设计思路、制作方式。

第二级别的项目，结合各专业实际产品，以相关核心课程和相关能力要求为基础，进行专业的综合能力训练，如避障小车转向机构中涉及机械原理课程中的连杆机构、凸轮机构、不完全齿轮机构等。

第三级别设立综合性或与企业相结合的中小型创新实践项目，如机电类专业要求完成“具有赛道障碍识别和轨迹判断功能的重力势能驱动自控行走小车”，目的在于拓展学生的专业知识，训练学生的实际应用与综合创新能力。

学校注重大学生科技团队建设，每年划拨专项经费扶持团队并设立机电类大学生创新项目，鼓励在校本科生以团队形式申报。在项目开展中以学生为中心，项目执行中遇到的各种问题，鼓励学生自寻解决方式，让学生在项目开展过程中提高分析和解决问题的能力，掌握对多学科知识进行融会贯通，发挥他们自主学习的能力，真正意义上营造一个开放、宽松、批判性的创新创业实践教学环境。

竞赛与训练的融合 基于各种竞赛，设计“自行设计→自编工艺→自购材料→自己加工→自我评价”五段运行模式，实行从概念→设计→产品的全开放学习过程，向学生提供自主学习、交互学习和研究学习的创新实践平台（图2）[5]。学生在学习过程中积累了丰富经验，再积极参加各类竞赛活动，如大学生机械创新大赛、电子设计竞赛、工程训练综合能力竞赛、“挑战杯”等，增加对新知识的渴望与探索，再有针对性、有方向性地学习，以浓厚的兴趣驱动学习，增强学习效果的同时增强团队协作意识。实践证明，通过各类竞赛，学生运用了已有的知识，理解了边缘知识，探索、发现、获得了新的知识，这对他们来说是一个不断进步的过程。

创客空间的建立 创客空间是一个为培养学生创新能力、动手实践能力和问题解决能力而建立的创新服务平台和创业教育载体[6]。创客物理空间配备了3D打印机、3D扫描仪、3D雕刻机、小型多功能机床、电焊机、切割机、台钻、钳工台、电路板雕刻机、示波器、稳压电源等满足不同需求的学习工具及先进的技术装备。虚拟空间通过提供各种应用软件、数字化资源、学习平台、学习支持服务等，为学习者提供学习、交流和知识共享的平台。空间面向创客全天候开放，由教师和学生志愿者共同管理。

空间定期开展各种技能培训和创新实训，保证工具和器材使用的安全性。为保证创客空间训练项目的教学效果，从创新课程开设、创新信息发布、学生动员、材料准备，到设备调度、协助加工、经费使用、成绩评定、优秀作品的评奖等，都建立一整套运行模式，使项目在各个环节都有章可循。

为帮助大学生创业，创客空间每季度举办一次“创业青年面对面”大讲堂活动，邀请成功青年企业家、优秀校友等走进校园，开展讲述创业故事、分享创业感悟等教育引导活动。定期开展免费创业培训、创业实训和仿真训练等，通过创业沙龙、创客咖啡等活动，促进大学生创客之间的交流，帮助他们积累创业经验和资源。另外，利用学校创业园给学生提供真正的创业实训，经过选拔进入创业园的项目，学生可获得一个实体空间和一笔创业资金，去面对一个充满竞争的市场，让“准创客”品尝到创业“滋味”，从而明确和调整创业思路。

4 实践效果

工程训练平台现面向南华大学10个学院51个本科专业开展不同层次不同需求的实训教学服务，每年服务学生数超过5000人，年训练人天数达6万。平台上开设训练项目近80项，其中综合性、设计性、创新性项目占50%以上。

近年来，平台新增设备400余万元，面向全校大学生立项创新训练项目200余项，承担各类教学研究项目20项，获省级教学成果奖2项，校级教学成果奖5项，发表教学研究论文20余篇，出版实训教材2部，编写创新训练讲义30多种。

学生通过平台训练，获得省级以上研究性学习与创新性实验计划项目20项，完成的创新作品获国家级奖励10余项，省级一等奖近20项，省级其他奖励50多项，创业园入住项目百余项，受益学生近万人。

目前，平台教学资源面向全校师生开放，教学体系及其管理模式对其他实践课程的建设发展起到较强的示范和推进作用，成为全校学生进行社团活动、科技创新、学术讲座、创新大赛和实训教学的多元化综合训练基地。

5 结束语

创客教育激发了大学生的学习积极性，践行了“主动学习”和“实践中学习”的理念，有效提升了学生的自主学习能力和创新思维能力，顺应了社会创新人才的培养需求。工程训练作为大学生的一门必修公共基础课，通过对各教学要素进行一系列的改革与创新实践，与创客教育深度融合，不断培养学生的“创新、创造、创业”意识，造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高素质创新型工程技术人才。

参考文献

[1]贾杰.创客教育与高等院校工程训练的融合[J].实验技术与管理，2015，3（12）：31-35.

[2]杨现民，李冀红.创客教育的价值潜能及其争议[J].现代远程教育研究，2015（2）：23-34.

[3]梁延德.我国高校工程训练中心的建设与发展[J].实验技术与管理，2013，30（6）：6-8.

[4]居里锴，徐建成.“大工程观”下工程實践教学改革的探索与实践[J].实验技术与管理，2013，30（10）：68-70.

[5]王德宇，杨建新，李双寿，等.国内创客空间运行模式浅析[J].现代教育技术，2015，25（5）：15-18.

[6]吴卓平，王松婵，杨连生.高校工程训练创新发展探析[J].实验技术与管理，2014，31（10）：51-54.