将创客教育融入高校工程训练的教学探索与实践

刘美华， 傅彩明， 刘伟成， 康 眺

(湖南工程学院 工程训练中心，湖南 湘潭 411101)

国务院办公厅《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》(国办发〔2015〕36号)中指出创新创业改革的总体目标：2015年起全面深化高校创新创业教育改革；2017年实现新一轮大学生创业引领计划预期目标；到2020年建立健全高校创新创业教育体系。因此，创新创业改革是当今高等教育教学改革的重要任务之一。创新创业教育离不开实践，各高校要加强专业实验室、虚拟仿真实验室、创业实验室和工程训练中心建设，促进实验教学平台共享。

一 工程训练中心与创客教育

湖南工程学院工程训练中心于2006年7月在原校办实习工厂基础上组建而成，是学校直属教学单位。近年来，工程训练中心在实践教学场地、教学仪器设备、师资培育等软硬件环境方面不断提升和发展：中心现有实习场地8 000多平方米，现有仪器设备1 026台套，工作台位232个，包含传统金工、数控加工、3D打印、先进制造、激光切割、电子、电工、智能家居、自动控制等实训室。中心承担全校工、理、艺术、管理各学科各个专业学生的工程训练教学，开设实习模块24个，年接纳校内实习学生人数4000多人/次，是面向全校学生的“工业生产认知平台”“技术实践平台”和“综合创新平台”。

随着创新创业教育改革不断推进，以及“中国制造2025”对人才培养的需求，现有的工程训练日益显得与之不相适应，主要存在以下问题：(1)训练内容陈旧，与工程实际脱节；(2)训练模式过时，通常以各工种为单位开展，各工种相互独立，缺乏系统性、综合性，学生按照给定的图纸和工艺进行操作，没有自主学习的机会，学习积极性不高；(3)缺乏创新平台。这些问题导致学生存在主体地位欠缺、自主学习劲头不足、创新意识薄弱、工程综合能力不强，严重影响了工程训练实践教学质量，工程训练教学改革势在必行。

创客教育是创客文化与教育的结合，是一种融合信息技术，秉承“开放、创新、探究、体验”的教学理念，以学生为中心，以项目为载体，让学生在实践中把想法变为现实的新型教学模式。[1]创客教育提倡创新，强调“做中学”，鼓励创客按自身兴趣爱好和需求自由探索，其本质是一种创新教育、能力教育、素质教育。

创客教育理念与高校大学生工程训练所强调的实践、创新、创造能力的培养目标一致，而创客教育实践活动所需的一系列软硬件设备，如机床加工设备、3D打印机、开源硬件、数字资源等又是工程训练中心现有资源。因此，将创客教育理念融入工程训练中，促进工程训练现有教学体系改革和创新平台搭建，或许能有效破解工程训练实践教学困境，又为创客教育发展提供一片新天地。

二 融入创客教育理念，激发工程训练活力

将创客教育理念融入工程训练中，改革和完善工程训练教学体系、教学模式和考核方式等，激发工程训练活力，强化创新教育，拓展创业教育。

(一)构建模块化层次化工程训练实践教学体系

按照“精简传统实习，增加先进制造实习，探索创新项目实习”指导思想，并依据不同学习对象，不同专业以及不同实习时间对工程训练内容分层分类，将工程训练分成模块化、多层次、递进式的实践教学体系，以满足不同群体的需求。[2]

1.工程训练内容模块化(见图1)。构建3个一级模块：传统金工、先进制造和电工电子等实习模块。构建12个二级模块：传统金工实习模块按工种分为6个二级模块；先进制造实习模块按类别分为4个二级模块；电工电子模块按工种分为2个二级模块。构建24个三级模块：各二级模块按难易程度分为2个三级模块，其中1个三级模块为基本训练模块，另一个模块为工程综合/拓展训练模块，工程综合/拓展训练模块和先进制造模块的各级模块均需具备一定的科技创新含量。

图1 工程训练内容模块化图

2.工程训练层次化(见图2)。将工程训练分为4个层次。第一层工程认知层和第二层工程基础动手能力层，面向所有理工科专业；第三层工程综合能力层，针对不同专业，有不同的实习时间；第四层工程拓展层，针对学科竞赛、职业技能培训、毕业设计等。同时，将学科竞赛的经验和做法移置到常规工程训练中，做到以赛促训。

图2 工程训练层次化图

(二)探索线上学习、线下实践的创客教学模式[3]

打破传统工程训练必须在固定的时间、固定的地点进行指定内容培训的常态，紧跟“互联网+”“大数据”时代潮流，探索线上学习、线下实践的创客教育模式，提高实训效率和效果。

1.搭建了微课在线学习平台。对传统金工实习和先进制造实习教学内容进行了模块化、碎片化、情境化改革，建成了由20个小片段组成的现代金工实习微课学习平台，学生可以在工程训练中心网页的微课平台上自主选学。

2.搭建了超星精品在线开放课程平台。对“电工电子实习”课程的教学内容按项目递进归类，由简单到综合组建了7大类实习项目、40多个小单元的视频在线课程，学生可以通过手机在学习通中随时随地学习该课程相关知识和技能、师生互动交流等。

3.组建了创新设计室、作品制作室，建立了湖南工程学院应用技术学院大学生创新创业基地，基地常年开放，学生可自由预约，为大学生课内外创新设计、科技作品制作和创业训练提供实践平台。

4.线下实践中，学生在项目驱动下自主分组、选题，再由老师审查而确定实习项目，老师审定的重要依据是学生选题是否具有一定的科技创新含量，并以学生对完成选题的贡献大小为依据进行成绩评定。

(三)推广“全面考核、综合评价、注重过程”的考核机制

推广“全面考核、综合评价、注重过程”的考核机制，以学生完成具体项目情况为主进行成绩评定，评定注重过程，强调创新，鼓励交流分享。成绩评定主要分为学生自评和互评、教师评定、实习报告评定等。学生完成项目后，将作品进行展示与自我评价，同时对组内其他同学提出问题，互相交流心得。这一部分占总成绩的20%，主要考察学生的课堂表现能力、团队协作与沟通能力。教师评定占总成绩的60%，其中项目仿制品占40%，创意作品占20%，主要考察学生的观察能力和动手能力以及创新能力。实习报告占总成绩的20%，主要对学生的专业基础知识进行考核，有助于巩固和提高学生获取知识、运用知识的能力。综合考核方式鼓励创新，注重学生运用知识分析、解决问题的能力，可有效破除“高分低能”积弊。

三 依托学科竞赛，打造工程训练创客平台

工程训练中心除负责校内实习实践外，还负责工程训练综合能力竞赛、机械创新设计竞赛、电子设计竞赛等大学生常规赛事的筹备和培训。众所周知，学科竞赛对大学生创新创业能力的培养和提升有直接的作用，其主要功能表现在四个方面：一是培养并激发主动学习的热情及兴趣；二是锻炼和培养创新思维、实践创新能力、创业能力等；三是培养团队意识、团队协作能力；四是竞赛成果转化可为创业提供来源路径。因此，工程训练中心就地取材，在实训项目中融入学科竞赛内容，实现一课堂和二课堂的有效对接，打造工程训练创客平台。[4]

(一)融入竞赛内容的创客项目设计

以工程训练综合能力竞赛项目为例，依照工科学生的成长规律，在不同实习阶段设计不同难度的创客项目。比如，对于机电类专业，参加完传统金工实习的学生可制作自滑四轮小车，参加完传统金工和先进制造实习的学生可制作“S”型或“8”字型三轮无碳小车，参加完金工、电工电子实习的学生才可制作具有赛道障碍识别和轨迹判断功能的自控行走小车。创客项目由简到难，循序渐进，并贯彻整个大学过程。[5]

(二)自愿、择优组建创客团队

创客会员采取“自愿报名、择优选择”原则。学生在完成相应的实习工种后，自愿到指导老师处报名，并通过一些基本的专业测试和面试后，即可成为创客会员。经过一段时间的集训后，会员通过自由组合或老师分组按竞赛要求组建3～5人的小团队，团队人员根据特长、爱好分工合作，优势互补。

(三)提供开放共享的创客空间

工程训练创客室给创客们配备了一些基本的学习工具和部分先进技术装备，比如：电脑、3D打印机、3D雕刻机、小型多功能机床、电焊机、切割机、台钻、电路板雕刻机、示波器、稳压电源等。同时，根据项目需要，创客们可申请使用实训室的大型精加工机床设备、PCB制板设备、3D打印设备等。[5]另外，工程训练中心还制作了创客资源库，共享了竞赛项目的相关课程培训资料、加工视频以及一些往届学子们的优秀案例、经验总结等，供创客们学习参考。创客室面向创客全天候开放，由教师和学生志愿者共同管理。

(四)项目实施有序推进

以笔者所带循迹自控小车项目为例，创客们从构思→ 设计→ 制作→ 组装调试→ 比赛有序推进。构思：确定好小车设计思路，画出结构草图，由电源、驱动、循迹、控制等各模块组成，并确定各模块所需零部件，然后对团队人员进行任务分工。设计：进一步确定设计方案，画出设计流程图，画出小车各个零件图及装配图。制作：包括图纸设计和零件的加工制作。团队根据自己的任务要求在创客室或者实训场地进行零部件现场加工。组装调试：包括零部件的装配和整机调试，并在调试中进一步修正方案。比赛：在规定赛道按比赛要求进行现场调试运行，检验学生创新成果，发掘有热情、肯努力、能钻研、有创新潜质的学生组队参加省级、国家级比赛。整个创客项目实施过程中，创客们都带着自己的任务独立进行各项决策，并独立使用各种工具，团队定期开讨论会进行沟通交流，遇到困难时，通过互联网寻求帮助或者老师的支持。

(五)实践效果显著

通过创客平台培训，学生主持省级及以上大学生研究性学习和创新性实验计划项目21项，结合工程实际问题开展创新设计的作品获省级及以上各类学科竞赛奖80项，获批发明专利1项、实用新型专利28项，每年受益人数近2 000人。

四 结 语

湖南工程学院工程训练中心顺应“中国制造2025”对创新创造人才培养的需求，将创客教育理念融入工程训练中。构建模块化、层次化的实践教学体系，精简传统实习，增加先进制造实习，探索创新项目实习；紧跟“互联网+”“大数据”时代潮流，探索线上学习、线下实践的创客教学模式；推广“全面考核、综合评价、注重过程”的考核机制，鼓励创新，打破“高分低能”怪圈。同时，在工程训练实训项目中融入学科竞赛内容，实现一课堂和二课堂的有效对接，打造工程训练创客平台，营造“自主学习、积极实践、追求卓越、玩出创新、乐于分享”创客氛围，提升了学生的学习热情、合作意识和实践创新能力。