基于创客教育模式的液压与气压传动课程改革研究

王晓晶 陈帅 周德繁 韩桂华 张艳芹

[摘 要]为增强学生的液压与气压传动课程实践能力，培养国家需要的专门型人才，哈尔滨理工大学开展了基于创客教育模式的液压与气压传动课程改革探索。根据液压与气压传动课程的内容与培养目标，基于创客教育模式，以理论联系实践为出发点，将创客思维融入教学环节，重点培养学生的实践能力和创新思维，并构建了多元化的学习环境和创新灵活的教学方式，搭建了广阔的实践平台，还对课程考核制度进行了改革。

[关键词]创客教育模式;液压与气压传动;课程改革

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2020）09-0081-03

液压与气压传动课程是完成基本工程素质教育和高等工科院校人才培养目标的重要专业技术基础课程，是流体传动与控制专业学习内容的重要组成部分，与其课程相关的知识与能力在航空航天、船舶工程、机械工程和自动化生产线中得到了广泛应用。液压与气压传动课程中液压与气动元件种类繁多、功能各异，流体力学的原理比较抽象，液压与气压传动系统设计与元件选型中需要依靠实际工程经验的成分较多，对于缺乏实际工程经验，并且还未熟悉常用的液压与气动元件的学生来说学习起来比较抽象，对该课程知识点的消化吸收非常困难。创客理念具有DIY导向、开放共享、创新和创作等特点[1]，既注重创新理念又注重创新实践，对于高校液压与气压传动课程改革具有较大的借鉴作用。为了让学生能够打好液压与气压传动课程基础，提升对流体专业的学习兴趣，并且能够很好地将理论知识运用到实践当中去，我们基于创客教育模式对液压与气压传动课程进行了改革探索。

一、創客的简介

“创客”这一概念由Dale Dougherty提出，他把通过创造和分享将想法变为现实的人或群体统一称为“创客”[2]。随着创客的不断发展壮大，其影响力逐渐扩大，以创客为主题的创新创业活动也随之增加，之后创客活动逐渐演变成影响巨大的全球范围的创客运动[3]。随着创新创业活动不断聚集，创客运动的载体创客空间应运而生。麻省理工学院比特与原子研究中心在2001年发起的Fab Lab创新项目，标志着创客空间的兴起[4]。2012年，美国宣布在学校引入1000个创客空间，并在2014年将6月18日定为“国家创客日”。随着创客空间在全球影响范围的不断扩大，中国第一家创客空间“新车间”于2010年在上海诞生。2015年，李克强总理在政府工作报告中引用了“创客”一词，并提出了“大众创业，万众创新”的新理念，随后，创客文化在大学中掀起一股热潮，同时引起了国内外学者的广泛关注。在我国，国务院和科技部将“创客空间”定义为顺应网络时代创新创业的特点和需求，通过市场化机制、专业化服务和资本化途径构建的低成本、便利化、全要素和开放式的新型创业服务平台。“创客空间”应当顺应新一轮科技革命的趋势，有效地满足网络时代大众创新创业的需求[5]。

创客教育模式能够推动大学科技园向企业治理模式转型，促进大学生的全面发展，并激发学生的创造力和实践能力[6]。将创客教育与高校学生创新能力培养工作相结合，对推动高校创新教育的发展、丰富创新教育理论与实践具有很大的研究价值。培养创新型人才是高校人才培养的重要任务，创客教育作为培养学生创新能力的新平台，能够在一定程度上打破原来固化的教学模式，以点带面，助推校园成为一个更具创造力的重要载体，塑造高校创新型人才。

二、液压与气压传动课程教学现状

高校液压与气压传动课程的教学任务是能够让学生明确课程中有关液压与气压传动的基本概念，掌握常见的液压和气压传动元件的工作原理、性能特点、结构特征和应用方法;了解并且能够灵活运用常见系统的基本回路，独立完成简单系统的设计与元件选型，为以后的学习生活和生产实践打下坚实的专业基础，同时能够在现有基础上进行创新。

经过多年的教学实践，我们发现在液压与气压传动课程的教学中存在以下问题。

其一，液压与气压传动元件结构复杂，理论知识相对抽象，学生对基本概念的理解比较模糊。教师在讲授课程内容时比较刻板，没有合理利用网络资源，拓展教学内容，提高学生的学习兴趣，从而造成学生课堂参与程度不够，在课上出现睡觉和逃课现象。

其二，液压与气压传动技术的应用在日常生活中并不常见，再加上这种技术发展速度快，而课本内容比较陈旧，不能及时反映国内外的最新技术成果，这就容易使学生不了解液压与气压传动技术能够解决什么实际工程问题，从而导致学生学习兴趣下降，对已经掌握的理论知识也逐渐淡忘。

其三，受传统教学方式的影响，教师的教学模式单一，使学生的学习兴趣不断下降，教学效果不理想。由于学生缺乏学习热情，学习积极性不高，因此出现考前突击复习现象。学生只是为了能够顺利通过课程考核而学习，并没有培养出学生的学习自觉性和学习热情，这就严重偏离了教学目标。

随着信息技术的不断进步，云计算、大数据、物联网等技术也逐渐深入到教育教学领域。为了应对实践平台短缺，教学质量下滑，学生学习热情不高、主动性不强等问题，我们将创客教育模式引入教学实践中，丰富了学生学习的内容与方式。教育活动也由书本知识传授变成面向科学、技术、工程、艺术和数学相结合的STEAM多学科教育，开展以学生为中心的教学互动和项目合作。强化问题意识、目标导向，推动“以教为主”向“以学为主”的转变。

三、液压与气压传动课程教学改革

基于创客教育模式的液压与气压传动课程改革，主要包含正式课堂教学、非正式学习和开放式创新活动三个方面。正式课堂教学是基于课本、创客空间和实验室而开展的教学活动;相对于正式课堂教学而言，非正式学习是一种自发、自主和灵活的学习活动;而创新活动是在课堂教学与自主学习的基础上注重实践，由学生自主设计、自主创新、自主实现完成的学习活动。以下是基于创客教育模式对液压与气压传动课程进行改革的具体内容。

（一）营造多元化的学习环境

其一，建设包含与液压与气压传动课程有关的学习资料、论坛讲座和科技新闻等内容的学习库。这样学生能够在课前学习课程相关的基础知识，提高课堂的学习效率;在课上可以和老师讨论在学习中遇到的困惑;在课下进行知识拓展，强化知识点，增强自主学习的原动力。

其二，建设网络试题库与项目库。将液压与气压传动课程的考试试题，国内外先进技术项目，全国相关竞赛题目和学生参赛作品以及教师的有关基金项目放入网络试题库，供学生课下学习，激发学生学习兴趣，避免出现学生考前突击复习现象。网络学习库和网络试题库也是学生创新活动项目的数据库，由教师分配课程设计任务，学生自主选择、自主创新、自主实现，使学生能够掌握液压与气压传动课程的相关知识技能，并激发创新能力。

（二）创新灵活有效的教学方式

在液压与气压传动课程开始上课之时，由学生自由组成学习小组并选出组长，以小组的形式参与课程学习，让小组成员之间能够互帮互助，小组之间能够相互交流，加强学生自我管理，提高学生的课堂参与程度，调动学生的学习积极性。

在课堂上，任课教师将最新的科研动态恰当引入液压与气压传动课程的教学中，使学生了解液压与气压传动知识可以应用在哪，能够解决什么实际问题，以提高学生学习热情。同时可将典型的液压与气动回路制作成二维动画，运用丰富的色彩和动态演示，再结合与课程配套的实验，有效地改善课堂教学效果。

课后由任课教师指定相关论文期刊，分配学习任务，学生进行自主学习。学生完成规定的学习任务后，以小组的形式通过PPT在课堂上分享，并与同学们进行讨论。通过以上方式对液压与气压传动课程教学方式进行改革，如图1所示。

（三）搭建广阔的实践平臺

一方面，在液压与气压传动课程教学任务中增加三级项目设计。三级项目类似于传统的课程设计，与课程设计的主要区别是学生自主选题、自主设计、自主完成，必须以实物或者模型的形式呈现设计成果。课程的基本知识讲解完成后，由任课教师给定项目范围，学生根据网络学习库和网络试题库自主选择三级项目任务书，然后由教师审核。项目任务书通过后，学生便可以进行自主学习与自主创新。如果遇到技术难题可以在网络查找解决办法或者请教老师。项目设计完成后进行实物制作，并在课堂汇报，任课教师给予评分，作为综合成绩的一部分，其具体评价方式如图2所示。

建立学生创客工作室，开放教学实验室，组织相关的知识技能比赛，为学生提供能够完成三级项目并进行自主创新的平台。让学生自由组合学习伙伴，自主创新，自己解决问题。最后选择优秀的项目参加省级以及全国性比赛，调动学生的积极性，训练学生的合作和创新等能力。

另一方面，加强学校与企业之间的合作交流，将学生的理论联系实际落到实处。通过对企业的参观学习，学生可以看到液压与气压传动技术的具体应用，激发学习兴趣。同时，加强企业与学校的项目合作交流，让学生能够接触到企业的技术难题，给学生的技术创新提供机会。

通过搭建广阔的实践平台，以液压与气压传动技术为主体，结合机械设计、电气控制等相关课程设计，将传统单一的液压与气压传动课程实验转变为由项目设计、企业实习和毕业设计组成的多层次的实践教学体系。

（四）实施课程考核制度的改革

目前高校主要在机械类和自动化专业开设液压与气压传动课程，其综合考核方式主要由以下三部分构成：（1）平时成绩（占10%），主要包括课堂出勤、课上表现和课下作业。（2）考试成绩（占70%），主要包括对课本基础知识和课上教学内容的考核。（3）实验成绩（占20%），主要包括与课程配套的简单实验考核。

在传统的考核方式中，学生在课上的参与度不高，学习热情下降;课下作业和实验完成质量不高，存在大面积抄袭现象;闭卷考试存在考前死记硬背、突击复习的现象。针对传统考试中出现的诸多弊病，我们对液压与气压传动课程考核制度进行了改革，改革后的考核制度主要包含以下三部分：（1）平时成绩（占10%），主要包括平时作业、课堂表现和出勤率。课后作业以小组的形式发放，每组的作业内容不统一，可有效避免大面积抄袭现象，改善学生的学习态度。（2）小组项目汇报成绩（占30%）。在正常教学课时中，学生以小组的形式完成一次三级项目作业，另外根据老师布置的期刊论文学习任务进行一次课堂分享交流，然后由教师统一进行评估，给予相应的分数。（3）考试成绩（占60%），包括课程基本概念、理论知识、元件工作原理和课程配套实验的考核，再次强化课本的基础知识，使学生能够理论联系实践，在实践中深刻领会理论知识。

改革后的考核制度注重强化学生对基础知识的理解，培养学生的创新能力，鼓励学生去参与、去合作，提高学习过程表现在课程学习评价中的比例，让学生提升知识应用能力，体会到液压与气压传动技术的作用与魅力。

四、结语

基于创客教育模式的液压与气压传动课程改革实践，以理论联系实践为出发点，丰富了教师的教学内容与教学方式，增强了学生的实践能力，培养了学生自主学习、合作和创新能力。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 李燕萍，陈武.中国众创空间研究现状与展望[J].中国科技论坛， 2017（5）：12-18+56.

[2] DOUGHERTY D. We are makers [EB/OL].https//www.ted.com/talks/dale dougherty we are makers.

[3] 胡贝贝，王胜光，任静静.互联网时代创业活动的新特点：基于创客创业活动的探索性研究[J].科技创业月刊，2016（18）：27-32.

[4] 郝思思，范乃强，李恩普.基于创客空间的创客教育课程体系研究：以西北工业大学创客空间为例[J].现代教育技术， 2017（5）：109-114.

[5] 王子威.众创空间的核心价值在于提供辅助创业服务[N].中国经济导报， 2015-06-11（B07）.

[6] GRANOVETTER M. Economic action and social structure： the problem of embeddedness[J]. America Journal  of Sociology， 1985（3）：481-510.

[责任编辑：庞丹丹]