以创新实践能力培养为导向的创客空间建设

2020-01-05涂文婕郭乐江

科技创业月刊 2020年6期

涂文婕郭乐江陈新黄俊

(空军预警学院预警情报系，湖北武汉 430019)

0 引言

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》明确提出着力提高学生的实践能力和创新能力。2015年政府工作报告提出“大众创业、万众创新”。教育部印发的《教育信息化十三五规划》提出探索众创空间、创客教育模式，着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力[1]。目前，创客教育呈现出繁荣景象，创客运动越来越普及，这也为高等院校创新型人才的培养提供了一种新的途径[2]。探索创客空间的建设模式，切实提高学生的创新实践能力，不仅对深化课堂教学，而且对高校教育改革具有重大意义。

1 创客空间与创客教育内涵

创客一词源于英文单词“Maker”，原意是指生产者、制造者。现在将创客定义为积极尝试，不以营利为目的，用现代技术手段把想法变成现实的人。创客抱有执着的信念，乐于用现有资源创造出新的物品。他们注重在实践中学习，并加以创造性的使用。

创客空间(Maker Space)是指具有加工车间、工作室功能的开放实验室，是创客们共享资源和知识、产品发明和实现的场所[3]。创客空间是拓展大学课堂，培养大学生实践能力和创新能力的平台，它对学生融合各学科知识实现自己的创意与想法提供了有力的支撑。创客是创客活动的主体，是创客空间的管理者和使用者。

创客教育是创客文化和教育的结合，基于学生兴趣，以项目学习的方式，使用数字化工具，倡导创造，鼓励分享，培养跨学科解决问题的能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育。创客教育是唤醒创新意识的教育，是新技术、新媒体革命发展的要求，是解决信息时代需要创造性人才问题的一种新的教育模式。创客教育既不是单纯的技术教育，也不是单纯的学科教育，从它的组织形式来看，是更贴近综合的实践课。创客教育是当前“万众创新”的重要渠道。

2 国内外创客空间现状

经过数十年的发展，国外各种形式的创客空间已经进入到比较成熟的阶段，并对大众教育、科技创新产生了深刻影响。美国已将创客发展项目上升为国家战略，推动创客教育与日常教学融合。麻省理工学院的Fab Lab微观装配实验室是一个拥有几乎可以制造任何产品和工具的小型工厂。Fab Lab的核心理念是发明创造将不只发生在拥有昂贵实验设备的大学或研究机构，也将不仅仅属于少数专业科研人员，而有机会在任何地方由任何人完成。日本将机器人作为发展创客教育的手段。加拿大把创客教育融入日常生活，现在约有50个创客空间，大部分分布在大学和图书馆。

我国对创客教育的研究还处于初步探索阶段,但这种新的教学模式已经受到教育工作者的高度关注[4]。目前比较有名的有上海新车间、深圳柴火创客空间和清华大学的创客空间iCenter等。2013年清华大学成立了“清华创客空间”，专注于创客的培养。iCenter旨在为学生提供学习和实践的场所。

中国军校首家接轨国际的创客空间“创客堂”落户于装甲兵工程学院。它不仅设置有工作、实践和交流的场所，还组建了一支由专业“高手”组成的师资队伍。在“创客堂”中学生们能学习科学创作的基本流程和方法。

这些创客空间有一个共同的特点就是“工匠精神”，强调在做中学。一方面本着精益求精的精神理念，不断改善自己的工艺技术；另一方对细节完美和极致的追求，锲而不舍。

3 基于创新能力培养的创客空间建设

3.1 创客空间环境

没有固定场所的创客活动多半是零散、偶发的，不具备连贯性。创客空间的建设首先需要一定的空间，空间的运行维护需要教育经费的投入，将创客空间的建设与现有的教育项目相结合是最切实可行的方法。而实验室是培养学生实践能力与综合素质的主要场所，不仅可以为相关课程提供实践平台和数字工具，而且可以为学生竞赛和毕业设计提供实验环境。在高等院校的建设过程中，实验室建设的资金投入量和固定资产额占有相当大的比例。实验室集中了学校主要的技术装备与教学资源。将高校实验室与创客空间结合起来，探索实验室建设和学生实践的新模式，不仅能提高实验室建设效益、充分发挥实验室平台和工具的使用效率，探索出实验室建设的新理念和新途径，而且可以扩大学生参与实验室建设的范围，全方位提升学生动手能力和创新能力。

3.2 以学员为主的管理

创客空间主要吸纳对科技活动感兴趣的同学，采用以学生为主、教师为辅的管理方式。学生负责创客空间运行的日常事务，如仪器设备的使用、科技活动组织、安全卫生等；教师主要负责设备购置维护、技术指导和活动协调等。采取这种管理方式，可极大增加学生对创客空间的参与度和创客空间的利用率。

以空军预警学院为例，在日常活动的组织和策划方面，采用学生负责制。即让学生自主进行科技活动的策划、宣传。以大四学生为主，培养大三学生，吸纳少量大二学生，以老带新的原则选拔负责学生。这是因为大一学生刚进校，学习科目较多，自由支配时间较少；大二学生已进入专业课的学习阶段，学习了部分专业课程，部分学生已展现出科技创新方面的兴趣和特长；大三学生已具备一定程度的专业能力，对于参加各类活动和比赛已具备一定基础；大四学生自主学习的时间大大增加，具有强烈的参与社会活动的意愿。

3.3 “三依托”运行模式

(1)依托学科竞赛。随着科技创新受到社会各界越来越多的重视，创新类学科竞赛越来越多。例如全国大学生信息安全竞赛、物联网设计大赛等，它们多侧重于考察参赛选手的实践能力和创新能力。学科竞赛为有兴趣的学生提供了展示的平台，学生通过参加学科竞赛可获得荣誉、奖励和综合加分等激励。准备和参加比赛的过程，也是学生间团队协作、共同学习的过程，不仅能提高学生的自主学习能力，而且促进和检验学生的创新实践能力。

一是依托学科竞赛发掘校内有潜力的学生加入创客空间。通过校内竞赛来选拔和储备人才，为后续参加校外、国家级别甚至更高级别的竞赛做准备。在大学一年级的学生中，组织与所学课程相关的课程创新竞赛，竞赛内容与课程内容紧密相连，又增添部分创新内容。通过课程创新竞赛促进学生对课程知识的理解和掌握，同时增强了自主学习和自主创新的精神。这样不仅让学生将课内知识运用于实践，而且充分发挥了他们的创造力和想象力。学科竞赛的结果可作为课程实践环节成绩的一部分，极大调动学生的参与度。通过比赛，扩大科技创新的影响，吸引更多对科技创新有兴趣、有潜力的同学，作为创客活动的主体。课程教学与学科竞赛相互促进，学生创新意识和实践能力得到提高[5]。

二是将创客活动与学科竞赛过程有机融合。科技创新类学科竞赛过程多包括创意选题、详细设计、创新点、作品实现、报告撰写和答辩陈述等环节。日常的创客活动可按照这样几个方面来组织。可利用往年的科技创新的作品来组织实践活动，并鼓励在此基础之上融入新的创意。在做中学，在做中思考，先模拟再进行小的创新。熟练掌握基本实践技能后，在已有的知识基础之上再进行微创新，逐步提升实践能力，培养创新意识。

(2)依托科研项目。教师承担的科研项目，是能锻炼学生实践能力，培养创新意识的平台。可将学生进行科技创新的内容与教师的科研项目挂钩，教师对学生进行科研指导，学生通过承担部分科研任务，真正体验和学习科学研究的实践过程和方法。在这个过程中，学生接触到更多前沿理论，激发出进行科学研究的极大热情，学生的实践能力、创新意识、创新能力和科研探索精神都得到培养和提高。

定期发布一些科研课题，吸引有兴趣的学生参与进来。允许学生提交有自己创意的项目申请书，通过教师和学生共同讨论的方式确定项目的研究方向。项目团队由学生自行组建，这样可以锻炼他们的沟通和协作意识。项目组在项目的开发过程中，需要定期进行组内内容和进度汇报以及项目组间的交流，这样既可以集思广益，又能够开拓各组学员的眼界。每个项目组需要一名教师进行指导，教师只需给与适当的技术指导和理论支撑，并不需过多地干预项目实施过程。

(3)依托兴趣小组。以“培养学生动手实践能力”为宗旨，成立计算机维护、多媒体制作等兴趣小组。这些小组服务校内组织、活动和个人。通过开展计算机维护，增强学生实际动手解决故障能力。进行多媒体制作，让学生参与到院校活动的宣传和组织中，在组织活动中思考、创新。这些活动通过服务校内组织和个人，提高创客空间影响力，吸引更多学生关注，获得学院的认同，赢得更多的支持力度。

空军预警学院探索依托于竞赛、科研项目和兴趣小组的模式，以培养学生创新实践能力为导向，建设适合于军校的创客空间。创客空间立足于本院的计算机硬件技术实验室，实验室目前有教学所用的计算机、教学实验平台、FPGA开发板及树莓派等实验设备。在保障正常教学的情况下，将部分场所和资源向学生开放，旨在帮助更多学生参与科技实践活动，充分发挥他们的实践能力和创新意识[6]。通过在大学一二年级举办学科竞赛，吸纳部分有潜力的同学加入创客空间。在此基础之上，根据学生意愿从面向竞赛、面向科研或两者混合的模式开展创客活动。其中，有3人指导学生分获校内2019年创新杯二、三等奖，3人指导学生获2018年、2019年全国信息安全大赛三等奖，3人指导学生分获2018年绿色计算大赛二、三等奖。并在创客空间下，组建计算机维护、多媒体制作等小组，为校内单位、个人提供计算机维修保障服务，为多次校内宣传活动制作视频。在这个过程中学生提升实践能力，创客空间也获得认同和支持。