平台化创客教育实践

徐季旻 陈江平 仝月荣 金晔 钟兴军

[摘 要]针对创客教育这种国内外高校都在摸索实践的新型教育模式，基于创客空间平台、校企课程平台、共享共建平台三个方面，介绍了上海交通大学学生创新中心创客式教育实践的探索。总结了在教学改革中发现的一些规律和特点，以供借鉴和讨论。

[关键词]创客教育;创客空间;教育改革

[作者简介]徐季旻（1978—），男，浙江宁波人，硕士，上海交通大学学生创新中心工程师，主要从事创客中心与校企联合课程建设教研工作。

[中图分类号] G642.4[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324（2020）47-0-03[收稿日期] 2020-09-16

创客运动近年来在全球蓬勃发展，创客教育作为一种新型的教育模式，也越来越受到教育界的重视。一般对“创客”的解读来源于英文单词“Maker”，是指出于兴趣与爱好，努力把各种创意转变为现实的人[1]。美国是全球创客运动的发源地，创客教育得到政府部门的高度重视和社会力量的大力支持，与美国重振制造业战略的推进息息相关。包括麻省理工学院、斯坦福大学、加州大学在内的众多美国著名高校都建立了专供大学生创客使用的场地，提供创客专业化的指导服务和必要的帮助。2011年起创客教育在中国逐步成为一个热词。涌现了一批创客空间，成为创客聚集的工作坊。国内创客运动又是和创新创业紧密结合的。2014年李克强总理提出要形成“大众创业、万众创新”的新态势。随着从中央到地方政府一系列优惠政策的陆续出台，全国范围内掀起了一股创新创业的风潮[2]。在这样的新形势下，秉承“开放创新”“探究体验”“创造中学”等教育理念，国内各高校进行了各具特色的创客教育实践。上海交通大学学生创新中心通过创客空间平台、校企课程平台、共享共建平台，积极开展创客式教育实践，取得了良好的效果。

一、创客空间平台

（一）国内外创客空间的发展

2012年美国《连线》杂志主编克里斯·安德森在《创客：新工业革命》一书中，指出了“创客运动”具有变革性的共同点：使用数字桌面工具，形成开源共享的文件规范，使用通用的设计标准促进分享和产品的更新迭代[3]。创客们普遍喜爱使用的3D打印机、三维扫描仪、开源软硬件、数控机器、技术性资源、各种加工材料，需要一个综合性的运维实体，这个实体就是创客空间。美国高校存在着不同规模不同类型的创客空间，在建设理念、运行机制、课程体系和物理空间方面的配置不尽相同。麻省理工学院比特与原子研究中心的Neil Gershenfeld教授于2001年建立的全球首家FabLab（Fabrication Laboratory），即微观装配实验室，一个几乎可以制造任何产品和工具的小型工厂，就是众多创客空间的蓝本。至今全球范围内已经建立超过600家类似理念和原则的FabLab实验室，形成了庞大的全球创客创新网络和新的校园文化。在国内高校，一般有两种情况：一种是高校依托专业学院或者实验室提供的设计制作空间，往往场地有限，设备也不全，只能针对本专业的学生，受益面很窄。另一种是国内工科院校大都具备的工程实践教学基地，虽然面积不小，设备不少，但是在空间开放、原型开发、专用软硬件和信息化服务方面还没有建立起完善的机制体制。

（二）上海交大创客空间建设

上海交通大学着力营造平台化的创客环境，以学生创新中心为主要承载单位，建设了面向全校的开放式创新实践平台。打造了专属FabLab物理空间，具备了讨论区、加工区、装配区、焊接区、测试测量区，常用工具与耗材等FabLab主要元素。同时考虑到满足不同专业加工试制的共性需求，利用原有大型机床设备打造了加工服务中心;配备了50多台各种类型的3D打印机，建设了3D打印服务中心;配置了激光切割机，打造了切割服务中心。建设了设备图书馆，在这里学生可以借用到开源硬件，专业的示波器、信号源、稳压电源，还有各类开发板卡、手工工具、五金标准件等。以开放服务的形式向全校学子免费提供。将上万平方米旧厂房改建成集教学、阅读、讨论、制作、测试于一体的复合式空间，24小时开放并可预约使用。这样的平台既满足基础实践课程的教学要求，又满足了全校青年创客创作活动的需要，有效提高了设备使用率和空间利用率。通过公共服务的形式满足共性需求，提高了教学经费的使用效率，是目前国内高校盘活现有固定资产和教学资源，做好创客教育支撑的一种有效形式。

（三）上海交大创客空间使用效果

上海交大的创客空间投入使用以后，每年要完成3000多人的本科基础实践教学任务，这些实践课程大部分都安排在工作日。而每天16點以后的时段，包括双休日，都有几百名不同专业的学生聚集在创客空间，发起头脑风暴，设计自己的作品，开展机器人、无人机、虚拟现实、无人驾驶等各种主题的活动。创客空间深受学生欢迎，被称为“让创意变成现实的魔法学校”。人们常说美国有车库文化，才诞生了乔布斯。其实国内的学生也是很有创新潜力和创作激情的，只不过平时缺少动手的环境。或者专注于学业课程，没有充足的动手时间。只要提供条件，还是有很大一部分学生愿意在创客空间里享受实践的乐趣;只要合理引导，创新实践是能有效提升学生综合素质的。

二、校企课程平台

（一）国外创客课程

麻省理工学院FabLab的渊源是Neil教授开设的一门课程“How to Make Almost Anything”。在这个课堂上，任何一位缺乏技术经验和科学实验背景的学生都可以创造出令人印象深刻的作品。美国高校在创客运动的发展中发挥着举足轻重的作用，溯源是绕不开美国高等工程教育历史变革的。美国高等工程教育始于19世纪初叶，经历了工程经验到工程科学再到工程实践的发展进程[4]。麻省理工学院在20世纪90年代提出“回归（工程）实践”的革命口号，即面向全球化时代的工程实践，将科学与技术、技术与非技术融为一体，还工程以本来面目，强调工程的实践性、综合性和创新性[5]。麻省理工的创客课程并不简单，2019年课程教学安排包括：项目管理，计算机辅助设计，计算机控制加工、切割，3D扫描和打印，成型和铸造，电子设计，电子产品生成，嵌入式编程，接口和应用程序编程，项目开发等众多内容，对学生的要求很高。斯坦福大学则通过一整套设计思维（Design Thinking）方法论，强调从用户需求出发，让来自工程、医学、商业、科学等学院的学生，借鉴工程和设计方法，结合艺术与创意、社会科学和商业定义问题，想出尽可能多的解决方案，再根据反馈快速迭代，从而找打最好的解决方案。纽约大学的ITP创客空间课程分为基础课和专业课，其中基础课程有7门，包括新媒体应用技术、视频与声音、可计算媒体和物理计算等，专业课程上百门，其实是一个研究生教育项目。

（二）国内创客课程建设

国内高校的设计类学科往往新技术的融入度不高。工科学科虽然越来越注重设计方面的教学，但与专业课程之间没有形成有机的整体。创客教育与各学院专业教学之间是一种相辅相成的关系，希望尽早把学生放到社会和行业的实际环境中去历练。引导学生关注当今社会面临的重大问题和挑战，激发学生的创新潜力为人类的发展做出贡献。让学生和业界的高手交流，才能帮助学生提升创造意识。上海交大学生创新中心立足于打造工业界与大学的握手区，创客教育课程以校企课程作为主要抓手。邀请国内外著名科技类企业，如华为、腾讯、INTEL、Honeywell等公司的优秀工程师担当学生的企业导师，在校内开设各种类型前沿技术课程。引入业界最新的开发平台、编程环境、芯片板卡等企业资源，弥补学科验证性实验环境与业界开发环境脱节的情况。校企课程在平台上统一规划，课程的发布和选课不限制年级和专业，打破了学科界限，受到校内学生的热烈追捧和一致好评。

（三）上海交大校企课程的建设经验

校企课程平台根本上是要解决好上什么、何时上、怎么上和如何持续的问题。校企课程的技术方向选择技术成熟度曲线中处于上升期的技术，学生关注度高，同时具备未来发展潜力。近三年来，上海交大学生创新中心累计开设校企联合课程80多门，课程覆盖了人工智能、物联网、大数据、虚拟现实、绿色生态等多个前沿方向，成为专业课程的有益补充。这些校企课程基本上都是安排在晚上或周末。32课时的一门课程，一般1—2个月的时间就能紧凑地上完。企业工程师一般没有高校任教经验，习惯做技术培训。所以每门校企课程都配备了专职教师与企业工程师一起推进。开课前校企双方共同确定教学内容，平衡理论知识与实践操作的教学时间占比，偏重于动手实操;合理规划教学安排，避免堆积过多的知识点，保证边学边做。授课由企业工程师主讲、校内教师辅助。课后企业工程师与专职教师在线上线下建立起畅通的答疑通道。很多校企课程都会安排开放性的结课项目，鼓励学生做一些创新应用，检验班级的学习效果。课程结束后，还可以通过课题、竞赛等多种形式，鼓励学生利用业界最新的技术平台，持续进行创作。学生的反馈也能不断帮助课程迭代。比如与华为联合组织的人工智能教育专项课程，既满足了传统工科非计算机专业学生学习人工智能技术的热情和需求，又引导这些专业的学生利用人工智能平台化工具，结合自己专业的数据，在科研中尝试新方式新方法。与华为的深度合作，形成了创新创客类的系列课程，打造了创客课程的微闭环，推动了新科技与不同专业的结合，促进了课程的持续改进。

三、共享共建平台

（一）国外共享合作情况

在美国的教育体系中，团队完成作业或者小组活动都是很常见的，美国学生能比较自信地说出自己的观点。相对而言，国内青年人之间沟通协作明显不足。提高学生的团队协作能力，需要尽可能创造合作的机会。本身创客的一大特点就是分享，从创客教育的角度来说，要积极鼓励青年学生之间的共享与协作。美国高校在2014年就有150余所高校响应政府倡议，开放校园创客空间，促进创客交流。国内高校也在积极推动校内、跨校、跨地域的共享合作。

（二）上海交大共享共建推进

上海交大学生创新中心在创客教育中鼓励学生出于共同的兴趣爱好组成一些科创社团并常态化地开展活动。建设以学生为本的社团运行机制，老师只负责场地、空间、设备的总体协调，学生自己负责社团的管理和发展。随着入驻社团数量不断增加，社员规模的不断壮大，各种讲座、论坛、技术交流、科技竞赛活动的不断开展，带动起了整个学校的创客活动氛围。上海交大还以平台化的方式，把学生创新中心的服务模式，结合学院特色进行推广与复制，已陆续在机动、船建等学院建设了分中心。学生在校园里能选择就近的创客空间，遇到疑难问题还能得到专业老师的指导。作为教育部中美青年创客交流中心，开展了多个高校参与的联合创新课程与设计活动。组织协调上海各高校的学生参与中美青年创客大赛，让他们与美国高校和社区的创客们交流创作经验，共享创造乐趣。作为长三角研究型大学联盟教学实践基地共建共享的牵头单位，组织了针对华东五校的暑期训练营。还组织“中国高校人工智能人才国际培养计划”高校人工智能训练营。有效促进了校内外的共享共建。

（三）共享共建的启示

在所有共享共建活动中，很重要一点就是把来自不同高校或不同专业的学生混合组队，设立一些短期的学习和创作目标。结果发现这样不仅有助于打开同学们的思路，激发他们的热情、提升学习效果，而且还有助于未来的发展。虽然一次课程、活动或竞赛，不一定会产生完美的作品。但是探索过程中成功与失败的经验，知识与技能的积累，小伙伴之间的相互启发与一起奋斗的友情，都是青年创客们的宝贵财富。今后，团队中的任何成员有新的创意，都能依托前期的基础，吸引优秀的小伙伴组成团队，快速地去开发迭代作品。这样既有短期的协同，又有长期的合作，让学生体会到团队合作的重要性，学会在团队中更好地发挥好各自的专长。

四、结束语

创客教育还处在摸索的阶段，很难像学科教育一样有一些量化的考核指标;如何适应技术和社会的大变革，担负起培养创新人才的重任，是当前教育界面临的共性问题。上海交大学生创新中心平台化创客教育实践有效激发了学生的创新活力，为众多学生创客提供了良好的支撑和服务，是一种适合当前中国国情的教学方法。高校創客教育需要不断推动学科交叉，实现产教融合;需要不断地用优质课程提高学生的眼界和能力;需要根据学生的具体情况和个人能力，实施分层教学。目前创客教育实践还处于起步阶段，今后还将在前沿科技的原创性创新方面做更多的探索。也希望这些探索能够给其他高校的教师一些启发，大家一起紧跟时代的发展，发挥各校所长，共同做好高校的教育工作。

参考文献

[1]王婧怡.浅谈创客及创客空间对我校创业教育的启示[J].财讯，2017（8）：91.

[2]张雷.“李克强：推进大众创业万众创新”[EB/OL].https：//china.huanqiu.com/article/9CaKrnJOgcT，2015-08-16.

[3]安德森.创客：新工业革命[M].北京：中信出版社.2012.

[4]谢笑珍.美国高等工程教育模式的嬗变与创新[J].中国成人教育，2009（4）：103-104.

[5]叶民，叶伟巍.美国工程教育演进史初探[J].高等工程教育研究，2013（2）：112.

Abstract： Maker education， as a new type of education， is being explored in colleges and universities both at home and abroad. From the three aspects of maker space platform， school-enterprise course platform， and shared co-construction platform， this article introduces the exploration of the maker education practice at Student Innovation Centre of Shanghai Jiao Tong University and summarizes some of the characteristics and rules found in the educational reform for reference and discussion.

Key words： maker education; maker space; educational reform