“两融合、三转化”创客训练营课程设计与实践

吴 葛， 尹 仕， 冯学玲

（华中科技大学电气与电子工程学院，武汉 430074）

0 引 言

创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，而建设创新型国家的关键在于培养具有创新创业能力的人才。《中华人民共和国国民经济和社会法阵第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》中提到“坚持创新驱动发展”“激发人才创新活力”，可见国家对应用型本科高校深化创新创业教育有了新的要求［1-3］。目前，我国正在实施创新驱动发展战略，加快新旧动能接续转换，这对高校创新创业教育发展提出了新的挑战和时代诉求［4］。

现阶段国内很多高校已经开设了创新创业类课程，但在不同程度上均存在一定的问题：创新创业课程与专业课程缺少融合或者融合度不高；创新创业课程之间缺少关联和衔接；课内与课外创新创业教育缺乏互动［5］。

为了引导学生积极地、广泛地、有远见地追寻有意义的创新创业教育经历，我校电气与电子工程学院开设了创新创业教育实践类通识课程“创客训练营”，实施“两融合”，推行“三转化”。探索将创新创业教育理论及方法的学习与创意项目的构思、设计、实施、运行（CDIO）融为一体；将创新创业教育理论及方法的课内学习和体验与课前创意的提出、课后作品的成果化融为一体，推行课前创意项目化，课中项目作品化，课后作品成果化的新途径。即将创新创业概念的阐释、设计思维与创新方法的体验，创客技能的学习，创意项目的实现，集中于暑期在一门课程中贯彻落实；将创意项目成果与创客竞赛，与大学生创新创业训练计划项目，与大学生学科竞赛以及后续课程的学习结合起来。将创新创业教育元素融入专业课程，培养学生“能做”的信心，帮助学生能够确认并找到新的机会，在事业上有更高的抱负、有坚韧性、更好地适应社会变化。

1 “创客训练营”课程

1.1 课程的性质及目标

“创客训练营”课程是我校电气与电子工程学院针对本院以及电工科技创新中心大学一年级本科生（暑期）开设的一门创新实践类选修课程，共32 学时。在课程目标的设置上分为知识能力目标和课程思政目标。

（1）知识能力目标。培养学生形成想法并使想法变成现实的能力。学生能描述创新、创新思维、设计思维、创新方法及创新行动力的定义；能结合竞赛主题，在真实的情境中通过借助思维工具和开源平台，并以团队合作形式完成创客竞赛作品的选题、设计、制作及展示；能利用项目管理的工具，管理创意想法实现的全过程；能评价想法的创新性及想法实现的可行性，能完整地体验想法形成、变现及价值呈现的全过程。

（2）课程思政目标。保持好奇心，不畏困难，注重可持续发展，能评估创意对社会影响；具有一定的创新行动力，“勇闯会创”，接受挑战，勇于探索，能将所学理论知识、技能、方法学以致用，开拓创新。

1.2 课程内容

（1）创新创业教育与创意项目的CDIO 相融合。CDIO 工程教育理念包含构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运行（Operate），它以产品研发到产品运行的整个生命周期为载体，让学生以主动、实践、课程之间有机联系的方式学习［6-8］。“创客训练营”作为一门创新类实践课程，课程内容设计遵循创新型、综合化、全周期工程教育理念，即围绕创意项目全生命周期所需的共性知识与技能设计教学内容，将创新创业教育与创意项目的CDIO相融合。“创客训练营”课程教学设计及策略如图1 所示。

图1 “创客训练营”教学设计及策略

课程内容设置上分为8 讲，每讲4 学时。其中第1、2 讲为设计思维、创新方法工作坊，旨在帮助学生进行思维训练，遵循创新的思维与章法，完善自我创意，完成项目构思；第3 讲为立项答辩，师生共同讨论、质疑，提炼每组项目的创新性以及可行性；第4 ～6 讲为开源电子平台Arduino，训练使用电子套件的基本技能，帮助学生设计各自项目的实施方案；第7 讲为中期答辩，重点把控项目进度以及问题，第8 讲为结题答辩，学生展示快速原型或样机的实现，至此课程结束。在课后阶段为学生提供平台，鼓励学生将作品继续完善推广，将想法创造价值，包括撰写论文、专利，将项目转化成大创作品，参加其他竞赛等。

（2）创新创业教育的课内学习和体验，与课前创意的提出、课后作品的成果化相融合。将课前创意的提出、课内创新创业教育的学习体验以及课后作品成果化相结合。即课前发布注重可持续发展的竞赛主题以及资料，要求学生充分调研，形成想法，撰写创意项目策划书；课中学生带着创意进课堂，结合课堂学习的内容，不断迭代完善各自的创意，并且利用Arduino 平台，将想法变成现实，完成样机的设计实施；课后鼓励学生进行成果最大化，将作品进一步推广。

2 “创客训练营”课程实施过程

2.1 课前创意项目化

在课程选课阶段，秉承源于生活的真实性、创新空间的开放性、知识覆盖的完整性准则，在能够统筹知识结构与教学目标的前提下，结合当前社会热点问题，拟定竞赛主题及要求并向学生公布，撰写创意项目化指南以及创意项目策划书模板，下发给学生，帮助学生进行市场调研，提出自己的创意，并将创意演变成项目。

设计思维最早发源于设计界，是一套科学的提升创造力的训练方法，具有广泛的适用性。斯坦福大学设计学院把它归纳成一套科学方法论后，迅速风靡全球，它将设计思维分为5 个步骤，引导人们以“人的需求”为中心，通过团队合作解决问题，获得创新。具体分为：①同理心，收集对象的真实需求。②定义，分析收集到的各种需求，提炼要解决的问题。③创想，打开脑洞，创意点子越多越好。④原型制作，把脑子中的想法动手制作出来。⑤测试，优化解决方案［9-10］。

创意项目化指南，是将设计思维方法论与CDIO相结合进行设计，具体来说就是：基于设计思维方法论的五个步骤同理心、定义、创想、原型、测试进行构思、设计、实现，在此基础上实施项目规划。要求学生：①基于竞赛主题选择合适的场景通过观察法、访谈法、体验法等进行市场调查，站在用户的角度搜集问题；②通过具象化描述用户、洞察用户痛点、结构化描述问题、评估筛选问题等工具分析搜集到的需求，确定最终要解决的问题；③通过先发散后聚合的方式确定解决方案；④利用最小的代价进行样机制作以及原型测试，优化方案，完成策划书；⑤对项目实现要有实施计划、宣传以及预算。课前创意项目化框架如图2 所示。

图2 课前创意项目化指南设计框架

2.2 课中项目作品化

课中项目作品化，学生带着创意进课堂，教师围绕项目的共性需求组织教学，包括思维工具以及技能工具。

（1）设计思维与创新方法。设计思维及创新方法工作坊作为思维训练课程其主要教学方法是案例教学、小组讨论以及讲授法相结合，注重培养学生的思维习惯。思维训练课程对于学生来讲，相对比较陌生，基础较少，教学过程中选择学生身边的案例进行分析、讨论，有助于激发学生的兴趣以及主动学习的热情，同时也有助于缓解学生后续参加创客竞赛的畏难情绪。

设计思维工作坊，通过抽签随机分组组队，各小组成员组内分享课前撰写的创意及方案（创意项目化结合了设计思维理论及工具），组内讨论推选优秀案例进行班级分享，教师结合学生案例分享，串讲创新与创新思维的定义与区别，解释设计思维与创新设计思维的定义与区别，概述创新行动力与创新行动力教育的定义与区别，阐述斯坦福大学设计思维的理念及步骤，并对学生的案例进行剖析，帮助学生对创意方案进行完善。

创新方法工作坊，教师讲授奥斯本检核表法的基本内容、实施步骤以及七何分析法的内容及应用程序，选取往届创客竞赛优秀作品，让学生小组讨论并应用讲授的创新方法来提出改进意见，教师做点评的方式，帮助学生消化吸收创新方法的知识，并进一步利用创新方法对各组项目进行优化［11-12］。

（2）开源MCU。开设开源MCU模块的目的是为了帮助学生构建实现自己创意的能力。该模块选择的是Arduino，它是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，与传统的电类专业课相比，它对先修课程基本没有要求，适合没有专业基础的大学一年级的学生［13］。

为帮助学生构建产品生命周期的认知，在开源MCU单元教学时选用项目式教学法，教师根据基于Arduino套件，融合了Arduino 基础、扩展模块、传感器等知识设计开发了多套具有实际工程背景的项目案例，供学生选取，如智能门禁系统、CPU 降温系统等。学生根据教师提的需求，在本课程单元能够体会到一个电子作品从需求分析、方案设计、器件选型、程序编写、软硬件调试的完整制作过程，不仅提高了学生对知识汲取的兴趣，同时也帮助学生建立利用开源Arduino平台打造电子产品原型的认知，为后面创客竞赛及其他课程的学习打下了坚实的基础。

（3）创客团队项目答辩。创客团队项目答辩分3次，即选题答辩、中期答辩以及结题答辩，每次答辩都设计有评价量表，答辩完成后教师和其他同学结合量表观测点进行提问。

选题答辩安排在设计思维及创新方法工作坊之后，答辩内容侧重结合设计思维及创新方法的应用包括选题背景的描述、作品功能及创新性概述、作品方案设计、团队成员分工及时间规划、项目经费预算。教师重点对项目的方案进行指导。

中期答辩安排在开源MCU模块结束后第6 天，由于是暑期，每个小组有5 天完整时间基于开源MCU进行项目功能开发，做“样机”。中期答辩内容包括：项目功能或特色增减说明，项目完成程度的描述，团队合作情况的汇报，项目经费执行情况的汇报，项目后期规划。

结题答辩安排在下学期开学初期。中期答辩完成后，学生利用暑期时间，根据教师中期答辩给出的建议和意见，继续完成项目。在进行结题答辩之前，学生需要填写“创意项目作品演示测试表”，演示测试表需参赛团队根据作品功能自行设计，包括但不限于功能及指标。结题答辩采用PPT汇报＋实物演示的形式，结题答辩中的优秀作品将推选出参加创客竞赛。

2.3 课后作品成果化

“课后作品成果化”环节，教师为学生团队作品成果化提供途径和舞台，告知学生项目作品的完成即预示作品转化为产品的开始。

在这一阶段，学院与企业联合举办创客竞赛，参赛作品由各班从课程结题答辩推选出来，学生制作学术海报，拍摄宣传视频，进行路演投票；鼓励学生对个人项目进一步打磨，协助学生申报专利作品，撰写论文；鼓励学生继续深入研讨，将其转化成大创项目继续研究；参加中美创客竞赛等。

3 课程评价设计

形成性评价的理念就是教师把从学生课程表现中采集到的一些信息，及时反馈给学生，帮助学生针对反馈信息进行分析，促使学生主动反思构建提高学习效果，同时也帮助教师在后续课程中进行教学调整［14］。

基于评价量表的以观察、交流等多种途径对学生课堂表现、创作过程、综合汇报的进行评价的方式是指根据课程目标拟定各教学模块可观察的最低目标和发展目标，结合各单元模块的教学目标设计考察的维度及评价因子，并以量表的形式呈现给学生，帮助学生明确各教学模块的目标，并且能够让学生由被动的接受评价者变成评价的积极参与者，有利于提升学生学习的主动性［15］。

“创客训练营”的课程评价是将形成性评价的理念与基于量表评价相结合的方式来进行课程评价。在课程每个教学单元提前下发评价量表，帮助学生了解教学目标，同时在每个阶段要对学生进行及时的、关爱的有区分度的反馈，并做到“若表扬并告诉原因；若批评需商讨改变”。

此外，在创客团队项目答辩阶段的评价过程中，除了教师评价外，引入学生团队互评。互评主要体现在学生进行项目汇报时，其他组同学对当前汇报组的项目研究情况进行提问并打分，学生互评可以帮助学生更好地反思项目制作过程中存在的问题，也可以帮助学生之间相互合作，更好地明确改进方向。

表1 是第1 讲设计思维工作坊中，创意项目的评价量表。其他教学单元的评价量表由于篇幅的原因，不在此列出。

表1 设计思维工作坊中创意项目评价表

4 教学效果

“两融合、三转化”的创客训练营课程已经开设了3年。学生也创作了很多优秀作品，如2020 年创客竞赛的主题是“同心战‘疫’，以创促学”，学生结合此主题创作的优秀作品节选如图3 所示。

图3 创客优秀作品

为了检验“创客训练营”课程的教学效果，以本校电气与电子工程学院2020 级选修创客训练营的372名学生（占总数的90%以上）为研究对象，以本课程为研究载体，设计了创新创业实践能力量表，如表2 所示［16］。在课程开始和结束后分别对参与该课程的372 名学生通过问卷星进行调查，共有366 人参加课程前测，345 人参加后测，有效测试329 个，调查结果如表3 所示。可以看出学生在创新思维、动手实践、系统思维、团队合作、项目管理等能力都有明显的提高。

表2 创新创业实践能力考核指标

表3 教学效果调查分析

此外，从学生的课后反思也可以看出，学生在本课程的收获良多：

（1）任何技术知识只有转化为实际的产品才有价值，所以对潜在用户的调查，完善产品的实用性等都是需要着重考量的因素。

（2）遇到问题，进行有效团队沟通交流，寻找解决方案。

（3）以前在书本上只学到了理论内容，而在这次我们需要自己设计目的，并且根据该目的来设计一些程序和其他的东西，在这个过程中，必须把我们的理论知识运用到实际当中。

（4）我觉得最大的收获就是这次创客是我们自己产生想法，自己设计并且自己实施的一个过程，整个过程非常的快乐并且很有成就感。

（5）我觉得最大的收获是我们的创新思维得到了提高，作品的大部分内容都是我们自己构思、设想，并不断地实现、改进、再重建所完成的。

5 结 语

基于“两融合、三转化”的创客训练营课程，通过将创新创业教育理论及方法的学习，与创意项目的CDIO融为一体，将创新创业教育理论及方法的课内学习和体验，与课前创意的提出、课后作品的成果化融为一体，推行课前创意项目化，课中项目作品化，课后作品成果化的新途径，培养学生形成想法并使想法变成现实的能力，接受挑战，勇于探索，能将所学理论知识、技能、方法学以致用，开拓创新。

课程虽然总体效果获得学生普遍认可，但是仍然存在不足，比如在课后作品成果化阶段，虽然每年都会有专利产出，但是数量不多，因此课程组在这一方面还需要继续改进探索。