基于I-Plus的高校创客教育与实验室建设

温卫敏，王玉亮2，陈桂林

(1.滁州学院 计算机与信息工程学院,安徽 滁州 239000;2.滁州学院 教务处,安徽 滁州 239000)

2015年9月2日教育部出台了《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作指导意见(征求意见稿)》，指出有效利用信息技术推进“众创空间”建设，探索包括创客教育在内的新型创新创业教育模式，不断提高学生的创新意识[1]。国内高校以“众创空间”建设为背景，探索了高校创客教育模式，但由于不同层次高等学校对人才培养定位的差异，创客教育开展情况参差不齐，在教育模式、课程体系、创客空间、实验室建设等方面存在发展不平衡和开展不合理等一系列挑战。 本文综合分析国内高校创客教育、创客实验室建设现状，剖析了创客教育过程中存在的问题，根据创客教育基本理念和特征，提出基于I-Plus的创客教育体系和创客实验室建设架构方案，为高校进一步提高创客教育质量，优化创客实验室架构建设提供思路。

1 高校创客教育、创客空间、创客实验室

创客教育思想最早源于美国政府提出的STEAM(Science，Technology，Engineering，Arts，Mathematics)教育理念[2]，重在通过实践教学培养学生的创新能力、实践能力和综合素质，为此以斯坦福大学为代表的美国60多所高校成立创客空间，创客运动得到前所未有发展，创客运动把操作实践、探索创新、开发共享和实现应用等创客理念逐步形成创客文化，促使了创客教育的产生。国内创客教育始于2011年，以深圳、北京、上海、温州等城市为代表，如深圳火柴创客空间在全国47所中小学开展了创客教育计划，深圳大学创客实验室“FabLab”开展“Fab Academy”课程体系教学；清华大学创立的“i.Center创客空间”和“M.Lab”创客实验室等为中国创客教育探索，创客空间、创客实验室建设奠定了坚实的基础，提供了发展思路。

1.1 创客教育

创客教育是创造性地运用各种技术和方法，通过团队协作、知识共享和探索创造，发现并解决问题，以培养创新思维、创业能力和创客精神为导向的教育形态[3]。创客教育源于兴趣，勤于发现，勇于探索，忠于实践，乐于分享，终于实现，创客教育目标是培养具有创新思维和创业能力的实践者，培养过程侧重实践育人和知识的应用，充分发掘创客学习的自主性、协作性和目标性。创客教育内容设计上符合学生自然接受规律，具有一定的趣味性，可有效激发学生的学习探索欲望，吸引学生勇于发现，积极实践，努力实现，分享成果；在学习形式上多源自于自发学习，逐渐发展为自觉学习和协作学习；在课程设计上体现出灵活性、项目化的特点，但又不同于传统意义上的实践教学，创客教育的课程设计的灵活性体现在教学内容、教学方法、教学手段符合创客的个性化特点，更好地诠释了因材施教，分类指导教学理念。但由于国内高校发展基础、发展理念、发展定位和发展目标的不同，创客教育多处于探索期，还面临着诸多挑战和困难。

(1)部分高校对创客教育的重视不够，对创客教育的内涵理会不深，发展思路不清，管理机构不合理，管理制度执行不力，任务分工不明确，将创客教育片面理解为单独的创新教育或创业教育。

(2)创客教育师资队伍缺乏。现有的指导教师存在知识结构不完善、不系统、不专业等问题，没有形成创客教育指导教师选拔、培训、考核、评价系统机制，部分高校停留在学科竞赛指导的层面上，缺乏专业的创新与创业教育指导经验。

(3)创客教育基础资源配套没有保障。部分高校由于学校经费紧张，没有足够的经费投入到创客教育开展中，往往出现激励措施不能落实，挫伤指导教师的积极性和主动性；场地、设备不能保障到位，严重阻碍了创客教育的正常开展。

(4)创客教育课程体系不健全。课程选择存在随意性，课程间的衔接不紧密，知识结构不能形成层次的递进，课程内容较陈旧，缺乏交叉学科内容的设计；在课程设计上缺乏整体性、趣味性和体验性，缺少对课程体系的整体把握，未能形成创客教育课程建设体系。

(5)对不同层次的创客学生没有进行分类分层教学、渐进指导，而采用“一刀切”的教学模式，导致部分学生创客由于知识跨度较大，丧失兴趣，知难而退。创客学生个性化特点比较明显，按照因材施教，分类指导才能更好地发挥学生创客创造潜力。

1.2 创客空间

创客空间最早源自于《制作》杂志注册的网络域名(makerspace.com，2011)，逐渐发展为开发共享的设计、制作场所[4]。2015年3月2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》，政府、企业、行业及高校大力创建众创空间，为创客提供了前所未有的服务平台，在“众创空间”的带动下，国内创客空间建设得到蓬勃的发展，并配置了传统手工制作工具、简单机械装备，搭建了现代化的软硬件环境，如激光切割机、木工加工中心，钣金设备、焊接设备等。国内比较有影响力的创客空间有南京创客空间，主要擅长新材料，消费电子与智能家居、节能环保领域；温州创客空间，主要擅长新材料、先进制造、汽车零部件与车辆网领域；清华大学学生创客空间，主要擅长新材料、消费电子与智能家居移动互联网与物联网；江西省大学生双创基地，配备创客工位、创客咖啡、创客工场等。这些创客空间为创客提供了实现梦想的舞台。

创客空间是创客通过实践行为探索兴趣发现，采用一系列开源的软件、硬件与相关工具，实现自我价值，分享创造成果的实体空间[5]。创客空间在我国高校探索创新创业教育及创新型人才培养方面提供了发展空间，并取得了一系列成绩，但还存在照抄照搬、体系不完善等一些挑战。

(1) 部分高校创客空间利用率较低，未能充分发挥创客空间在创新性人才培养的作用，学生参与度低，兴趣未能调动起来，有些学生在加入创客空间时是满腔热血，但由于缺乏有效的引导，导致中途退出。

(2)部分高校现有学生创客在创客空间所使用学习资源比较单一，资源信息化程度较低，学生一般使用互联网平台较多，而多媒体、网络新媒体(微课平台、Mooc平台、客户端)工具较少，资源查询受现有条件限制，不能形成线上和线下资源的互动，降低了学生创客自主学习效率。

(3)部分高校创客空间布局不合理，缺少整体性考虑，只注重创造区域的建设，往往缺少专门的讨论区、成果展示区域和成果孵化转化区域。

(4)创客空间的管理落后，管理的信息化程度不高，开放时间不能按照创客自由选择；对社区创客开放程度不够，创客在空间管理的自管自制化有待提高。

(5)创客空间与创客教育的联系度不强，未能形成以创客教育为主线的创客空间建设架构。

1.3 创客实验室

创客实验室是高校借鉴创客空间建设的特点，多利用现有创新实验室的基础，经改造升级为创客实验室，也有部分企业与高校、地方政府共同创建的创客实验室，其特性和创客空间基本一致，都是一个兼顾探索创新、开放共享、协作实践的创客孵化平台，创客实验室有利于充分利用高校、企业、地方政府的优势资源，充分发挥各自的功能，建立产学研深度融合的创新创业实践服务平台。如青岛海尔创客实验室与160多所高校合作，将企业需求与高校创新创业教育(创客教育)和科研创新实现对接，形式企业为高校学生创客提高项目来源、系统培训、创新实践、企业创投、营销渠道等资源服务平台。

2015年安徽省人民政府办公厅发布了《安徽省人民政府办公厅关于深化高等学校创新创业改革实施意见》，指出建立以学校为主导、学生为主体、企业、金融机构、风险投资机构、创业导师等多方面参与的大学生创客实验室[6]，为此，安徽省教育厅在省级教学研究项目中增加了大学生创客实验室建设计划项目，并给予了配套的专项经费支持，2015年安徽省大学生创客实验室计划项目立项158项，2016年立项234项，共计投入经费约3 920万元，旨在推进安徽省各高校大学生创客实验室软硬件建设，内容包括线上线下交互平台建设，运行环境建设，创客指导团队建设，创客课程体系建设，创业孵化服务建设等，目标是建设一批服务大学生群体，提供创新、协作、开源、共享的线上交互和线下体验的创客实体实验室，让大学生从创意分享到创意实现，从想法到现实应用得到全面的锻炼，促进人才培养与创新创业教育的高度融合。

2 I-Plus创客教育体系建设

基于I-Plus的创客教育体系主要包括互通性(Inter-community)管理体系建设，创新性(Innovation)师资体系建设，趣味性交叉学科(Interesting Inter-discipline)课程体系建设，信息整合性(Information Integration)评价体系建设，“I-Plus”中的“I”是互通性、创新性、趣味性和整体性单词的首字母，“Plus”理解为附加、优势，意为基于互通性管理、创新性师资、趣味性课程设计和信息整合性评价四位一体的优势创客教育体系(如图1所示)，体现了“1+1>2”的优化思想。

2.1 互通性(Inter-community)管理体系建设

互通性管理系统体现在两个层面的管理互通，一是学校管理层面，建立校园两级的创客教育领导管理体系，各二级学院党政领导直接负责管理创客教育全面工作，落实学校政策、制度，宣传、组织创客教育的开展，并服从校级创客教育领导小组；校级创客教育领导小组由分管校领导任组长，直属机关主要负责人为成员，包括创新创业学院、教务部门、科研管理部门、后勤部门、学生管理部门、团委等，制定创客教育的政策和相关制度，协调资源配置，基础保障，建立互联互通的多部门协调机制，共同为创客教育的顺利开展保驾护航；二是学生创客和指导教师层面，通过互联网、微信、QQ等方式建立学生创客之间，学生创客与指导教师之间的互联互通平台，实现自助学习、协作学习、远程指导、资源共享、实时跟踪等在线服务[7]，增强了学生创客的自我约束和自我管理的能力，减轻了指导教师和校院教学过程管理的工作量，体现了“互联网+”创客教育的思维。

互通性管理体系建设是创客教育的基础保障，体现了学校对创客教育的重视程度和执行力度，反映了新时代背景下创客教育成为大学生创新创业教育改革着力点和突破口，凸显了“互通性”在创新性人才培养过程中的重要特点。

2.2 创新性(Innovation)师资体系建设

创新性师资体系包括了创客教育师资选拔、培训、组建、考核、激励等方面。创客教育与传统教育不同，体现在教学模式、教学内容、课程设计等方面要不断地探索创新，因此，创客教育指导教师要求具备较强的创新思维，创新意识和创新能力，培养符合创客教育的师资队伍要建立较为完备的创客教育师资体系(如图2所示)。

图1基于I-Plus四位一体的创客教育体系架构

图2创客教育师资体系内容架构

(1)师资选拔。师资的选拔主要来源于本校专业基础较好、具有创新精神的教师，选拔流程为：学校领导组织部门制定创客教育指导教师选拔办法，明确选拔条件，包括专业要求，学位要求，指导要求等；明确选拔流程和激励措施；符合条件的教师自愿报名，学校根据教师综合素养，择优选拔。

(2)师资培训。培训形式分为校内培训和校外培训，培训内容包括创新意识训练、典型案例分析、基本工具(软件、硬件)使用、课程设计、教学方法、创业知识培训(创业项目选择、市场分析、风险分析、产品定位、企业注册、团队建设、产品设计与开发、市场营销、财务管理、企业管理)等，培训教师的选择一般为资深的创新创业指导专家、资深企业家、成功创客空间发起人、资深投资人；培训组织形式一般有讲座、面授、实践操作、参观学习、开放资源自学、试讲、课程开发实践等，教学方法一般采用讲授、角色扮演、头脑风暴、案例法、讨论法、游戏法等。

(3)团队组建。高校创客教育师资团队一般包括：本校选拔的教师、校外资深专家、企业家、资深投资人等，团队构成比例一般为：博士研究生比例为20%～30%，硕士研究生比例为30%～40%，合作企业研究员或工程师10%，资深创新创业教育专家(投资人、营销专家、设计师、艺术家)10%～15%，管理人员5%左右[8]；教学的主体为校内教师和合作企业研究员或工程师，校外资深专家主要对教学内容、课程设计、产品研发等进行指导，定期给学生创客开展讲座，评价创客教育效果，成果转化指导和提供相关资源服务。

(4)师资考核与激励。师资的考核和激励关乎到每位创客教育指导教师的切身利益，因此考核办法及激励措施一定要体现科学性、公平性和效果性[9]。学校管理层会同相关部门共同起草创客教育考核办法和激励措施，广泛征求修改意见，再通过学校领导小组讨论通过，考核和激励的目标体现在学生创新创业、应用能力等综合素质的提高，目的是激发指导教师的从事创客教育的主动性、积极性和创造性，考核内容一般包括考核指标、指标权值、分值比例等，根据学校对创客教育的侧重点制定；激励措施一般包括工作量的计算办法，获奖等级的认定，教学成果的认定，奖励等级的划分，奖励金额的确定等。

2.3 趣味性交叉学科(Interesting Inter-discipline)课程体系建设

创客教育课程体系包括课程选择、课程目标、课程内容、课程结构和课程设计等，课程的选择上应按照教育的层次分类选择，建议将创客教育按照“四个层次”“三个阶段”划分(如图3所示)，“四个层次”是指兴趣级、探索级、科创级、应用级，对应“三个阶段”为入门阶段、提高阶段和创新阶段。针对不同层次选择不同的课程，制定课程目标和内容，注重学科交叉性搭配，在课程结构上应先易后难，前后衔接得当，成螺旋式上升[10]；课程设计是围绕课程目标和内容采用的教学模式、教学方法、教学手段的集中体现，是课程体系建设的核心，在课程设计上要遵循“五个原则”(如图4所示)，分别是趣味性原则、多元性原则、层次性原则、工程性原则和灵活性原则。

图3 创客教育课程体系“三个阶段”“四个层次”

图4 创客教育课程设计基本原则

(1)趣味性原则。创客教育一般源于学生的兴趣，所以在课程设计上要具有一定的趣味性[11]，课程设计上可采用游戏法教学，增加学生参与度和体验性，在兴趣中体验学习，在学习中寻找兴趣，学生创客在兴趣的引领下将自主学习转变为自觉学习，将被动的接受转变为主动的探索。

(2)多元性原则。创客教育知识点具有一定的跳跃性，一般包含多学科交叉，学生创客对知识把握的程度有差异，课程设计时要注重学生创客对知识的有限需求和个性化需求，在知识点的获取上需采用多元渠道，除了指导教师咨询、团队间的相互协作学习外，还要引导学生充分利用网络平台、客户端平台、微课、慕课、论坛等多元渠道，培养自主学习能力。

(3)层次性原则。创客教育的课程应根据学生创客所在的学习层次进行设计，对不同阶段的学生创客开设不同的阶段的课程，课程设计中采用的教学方法、教学手段根据教学内容而定。层次性课程设计原则体现了因材施教，分层教学的原理。

(4)工程性原则。工程是应用科学知识和技术手段，通过具体的设计和实践将现有实体转化为有价值的产品过程，工程思维就是造物为导向的科学思维，符合创客教育基本思想，课程设计中将内容项目化、工程化，增强学习的目标性。将工程思维贯彻创客教育整个过程，有利于培养学生创客工程化思想，增强对项目整体把握的能力。

(5)灵活性原则。灵活性原则一方面体现在不同层次不同阶段的课程内容不同，课程设计应随着课程内容变化而变化，另一方面体现在不同团队兴趣方向不同，课程设计应符合个性化的需求。因此，创客教育的课程设计不是一成不变的，充满了灵活性和多变性。

2.4 信息整合性(Information Integration)评价体系建设

评价体系作为创客教育体系中重要环节，不仅关系到创客教育教学效果的评价、教师指导情况的评价、创客教育管理工作的评价，还关系到社会对高等教育(创新创业教育、创客教育)的态度和认可度。合理的评价机制有利于提高指导教师参加的积极性、学生创客的参与度，推进创客教育产生更多的成果服务社会。

评价体系主要因素为评价指标及指标权值，评价指标和权值的设置不仅要体现科学性、公平性、激励性和目标导向性，更重要的是要体现客观信息整合性，以多元信息为数据源建立分析模型[12]，提取对创客教育影响较大的影响因子作为评价指标，根据目标导向性设置每项评价指标权值，建立合理指标权值比例。多元信息整合可以将来自学校、学生、指导教师和社会评价因素综合起来进行综合分析，相对传统的教学评价更科学、更合理，能有效关切到创客教育各主要主体的诉求，更好反馈与服务创客教育。

基于I-Plus四位一体的创客教育体系建设体现了创客教育的本质要求，形成了管理互通化，师资创新化、课程趣味化和评价多元化的创客教育新生态。创客教育开展离不开创客实验室的建设与保障。

3 I-Plus创客实验室建设

基于I-Plus创客实验室建设包括整体性(Integrality)空间布局建设、智慧性(Intelligence)互教平台建设、个性化(Individuation)共享模式建设和首创性(Inititatve)展示平台建设，其中“I”为Integrality、Intelligence、Individuation、Inititatve四个单词的首字母，“Plus”同上文理解为“加”或“优势”，“I-Plus”创客实验室指具备了整体性、智慧型、个性化和首创性四个特点的创客实验室，也可以理解为具备了这四点优势的创客实验室。

3.1 整体性(Integrality)空间布局

在条件允许的情况下，创客实验室空间布局应建立功能齐全、空间明确的整体性创客活动场所，整体性体现在活动区域整体在一个场地内，实验室在功能上应满足创客教育所用环节需求。一般按照创客活动功能将创客实验室划分为六个功能区域：集体面授区、分组讨论区、基础材料区、加工制造区、作品展示区、成果转化区[13]，六个功能区域可按照创客教育的需求安排空间布局，重要的是要根据现有场地空间特点设计功能区域的布局，一般创客实验室空间布局分为线性空间分布、棋盘式空间分布和溶解式空间分布(如图5所示)；线性空间布局可按照所需功能的先后顺序安排，如将作品展示区放在入门的第一空间，重在提高参观的兴趣，点燃学生参与创客教育的激情，也有将加工创造区放在比较显著的空间位置。创客实验室空间整体性设计方案，有利于学生创客集中在一个场地，形成创客共同实践，共享成果的浓厚氛围，有利于团队内部及团队之间的交流学习，有利于创客教育的体系化管理和系统性服务。

图5 创客实验实验室空间分布结构图

3.2 智慧性(Intelligence)互教平台

创客教育要综合运用现代化技术手段，提高创客教学，学生学习、创造和实现的网络化、智慧化，将知识查询、设备操作、成果展示等利用现代技术真正达到“即想即所得”的目的。

智慧性互教平台是利用物联网技术和云平台技术实现的智能在线互教平台，学生创客下载安装智慧互教平台APP，可以在平台的导引下学习到你想学习的知识，对提出的问题可得到及时回答，也可以将你所掌握的知识发布到平台，分享给其他人；当你要操作不会操作的设备时，你可以扫设备上的二维码或者利用APP查询设备，设备操作的视频就开始播放，也可以选择按步骤引导操作，先有视频一步一步示范教你如何去做，你再模仿操作，你可以将你的熟练操作视频上传云平台，与其他创客探讨设备操作。物联网技术保障了设备与智慧平台、设备与APP终端用户、设备与设备之间的互联，当你走到某间展示的作品前时，展示平台内的灯就会打开，玻璃幕布上开始播放作品制作、结构、功能等展示，你也可以在手机客户端上获得展示视频。智慧互教平台不仅可以使用二维码、触摸方式交互，还可以用语音交互，如同你在银行或酒店中看到的机器人一样，后台有云服务平台做技术支持。

3.3 个性化(Individuation)共享模式

创客教育一个显著的特点是张扬个性化，充分肯定创客的个性创意，并提供分享其创意的空间，组建对自己创意感兴趣的团队，启程探索与实现之旅，团队在创意实施的过程中可将其进程发布在公共的智慧互教创客平台上，分享给其他创客，也可以将创意实现的成果分享出来。个性化共享模式体现了创客教育基本特点，创客实验室智慧互教平台可时时将你的思想、创意、制作、成果分享给你的朋友圈，形成浓厚的创客分享氛围，同时展现了创客个性作品。

3.4 首创性(Inititatve)展示平台

创客实验室中作品展示体现了成果分享的思想，是创客教育的关键特点，一方面，通过创意作品或成果展示，激发更多的创客将创意变成现实，吸引更多的学生加入创客队伍中，放飞创新、创意、创造的梦想，探索自然的真谛，把握改变现状的规律，实现装载着美好愿望的成果，收获成功后的喜悦；另一方面，首创性作品的展示体现了最新作品、产品或新的应用，是创客引以自豪的事情，能促进创客百尺竿头更进一步，更能激发其他创客团队创新创造的干劲，有助于形成创客教育积极向上，相互促进的新生态。

4 I-Plus的高校创客教育实验室建设基本架构

由上述基于I-Plus的创客教育体系建设和实验室建设，我们总结出基于I-Plus的高校创客教育实验室建设基本架构(如图6所示)，包括线上虚拟平台建设和线下实体平台建设，其中线上虚拟平台主要提供学生创客资源学习、个性展现、作品共享、成果展示、互助交流等，平台建设基于物联网、云计算和智慧终端技术，主要功能有个性化共享平台、首创性展示平台、智慧交互平台、社区讨论平台、知识检索平台等；线下实体平台将创客实验室按照功能分为六个区域，各区域模块组成了整体完备的创客空间功能布局；创客实验室是为创客教育提供服务的平台，以创客教育体系为主线，贯彻创客实验室建设和功能发挥整个过程，并随着创客教育的发展而不断完善。

图6 基于I-Plus高校创客教育实验室建设基本架构

5 结束语

我国高校创客教育经过了近几年的探索和实践，虽然存在一系列问题和挑战，但创客教育环境在不断改善，创客教育体系和相应的创客实验室体系正在逐步形成。创客教育体系涵盖了管理体系、师资体系、课程体系和评价体系，依据创客教育的特点，本文探索了基于互通性管理体系，创新性师资体系，趣味性交叉学科课程体系，信息整合性评价体系的四位一体的创客教育体系建设，重点提出了创客教育的“三个阶段、四个层次” 分类教学思想和创客课程设计的五个基本原则，形成了基于I-Plus的高校创客教育体系；同时探索了基于整体性空间布局、智慧性互教平台、个性化共享模式和首创性展示平台的创客实验室体系建设，在此基础上，提出了基于I-Plus的高校创客教育实验室建设基本架构，为高校创客教育体系、创客实验室体系建设提供借鉴。

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