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创客工程教育发展策略

自古到今,科学经历了“统一——分化——综合”的发展轨迹,这一轨迹实际上反映了人类对客观世界认识方式深刻程度的变化,而这直接决定了创客工程教育教学内容的选择:现代工程不仅包括科学技术层面的要求,还需考虑社会、经济、文化、环境、生态、伦理等非科学技术层面的因素,而这需要多主体、多学科、多领域的共同参与、协作与对话。

因此,创客课程理应跨越学科之间的藩篱,打破专业之间的壁垒,适应科学综合化和现代工程技术发展的要求,让学生融合不同学科专业的科学知识、技术知识、工程知识和人文社科知识,系统性与创造性地解决现代工程问题。

创客工程教育的课程是指创客造物的产品开发全生命周期中相关的各类课程,主要有创意构思类课程、创新设计类课程、加工制造类课程和分享传媒类课程。创意构思类课程主要有文化创意、艺术创意、电子创意、机构创意类课程;创新设计类课程主要有三维设计、材料设计、机械设计、电子设计、土木设计、艺术设计类课程;加工制造类课程主要有3D打印、数控加工、机械加工、激光切割、陶艺制作、电子制作、木材加工类课程;分享传媒类课程主要有动画制作、影视编导、平面设计等课程。

创客工程教育的课程观

(一)创客课程的建设需要遵循的原则

一是课程目标以全面发展学生创客核心素养为主旨,注重学生科学素养、技术素养、工程素养、人文素养、艺术素养和信息素养的全面发展,注重科学精神、工匠精神、创业精神和分享精神的协同培养,注重学习能力、设计能力、实践能力、创造能力、独立思考能力和自我管理能力的整体提升。

二是课程内容以超学科知识为核心,打破原有的课程界限和框架,创设综合性的创客课程,使通识教育与专业教育互为支撑,使科学工程技术知识与人文社会科学知识相互交叉、渗透和融合。

三是课程实施以真实且具有挑战性、复杂性的创客项目为载体,开展基于创客项目的学习。四是课程评价以创客学习成效评价为导向,构建基于创客教学过程的形成性评价和基于创客学习成果产出的终结性评价相结合的多元化评价机制。

(二)创客工程教育的教学观

创客教学是指在创客教学过程中,学生在创客型教师的指导下,通过以“自主、探究、设计、创造、合作、对话”为特征的学习方式,对当前教学内容中的主要知识点进行自主性、探究性、创造性和合作性学习,从而完成产品创造的一种“知、行、思、创”教学方式。创客教学的核心特征是回归生活、学无边界、知行合一、学思结合、研创交融和造物致新。

创客教学的基本原则是关注学生个体生命的心灵成长,关注学生创客素养的个性化发展,引导学生在创客文化自觉中发现自我,在回归生活世界的创新实践中发展自我,在回归个体本能的价值创造中实现和超越自我。创客工程教育的教学理念主要体现在以下三个方面:

一是创客工程教育的创客教学从“教会学生建构知识”转向“引导学生创造产品”。创客教学坚持以学生为中心,关注学生的情感体验、人格养成和生命成长。创客教学过程不仅是学生主动完成学科知识意义的建构过程,而且是在引导学生进行产品创造的真实情境中建构知识的同时,进一步激发学生学习兴趣、唤醒学生创造潜能和树立学生创新自信的过程。

二是创客工程教育的创客教学从“促进学生个性化全面发展”转向“发展学生创客核心素养”。创客核心素养使得创客工程教育的目标更加务实和更具指向性,变革创客工程教育的学习方式与教学模式,从学科知识本位、教师教学为中心向创客素养本位、学生创造为中心转型,真正将创客核心素养融入学习内容与教学过程,融入真实问题解决和社会化实践的教学情境之中,以发展学生的工匠精神、设计思维、创造性、批判性思维和实践智慧。

三是创客工程教育的创客教学从“他组织单学科的个人记忆性学习”转向“自组织超学科的团队合作性学习”。基于协作、实践、创造、互动和分享的创客文化,倡导多专业支持、超学科合作、师生深度互动的创客学习。积极引导学生开展自组织超学科的团队学习,给予大学生创客课程选择的自主权、创客学习时空的自由度,使得不同学科与专业、不同学校与年级,甚至不同教育领域(本科院校、高职院校、中小学)的学生,灵活开展基于跨学科专业、跨学校年级以及跨教育领域的创客学习。同时,系统性设计和研发以学生全人发展为中心的成长式创客项目、以学生兴趣发展为中心的融合式创客项目、以学生能力发展为中心的挑战式创客项目。

(三)创客工程教育的环境观

创客教育的环境包括家庭环境、学校环境和社会环境,其主要学习环境是创客空间。创客空间是创客进行产品创新设计与研发的重要平台,是能够让学生积极、主动、有效地在产品设计研发到实施运行的全生命周期中,持续开展创新、实践、共享、协作和对话的开放性个人-集体、线上-线下学习空间(陈鹏,2016b)。

基于创客核心素养建立创客空间一般需要遵循以下原则:

在认知层面,积极创设支持学生解决复杂的社会化真实问题的环境与机会,将设计思维与创造性思维品质融入创客教学的全过程,以全面培养学生的设计思维与创造性问题解决能力。在元认知层面,积极提供动态评价、行动反思和合作学习的环境和机会,以发展学生自我管理与调控能力、批判性思维和团队协作能力。

在社会文化层面,积极创建支持学生发展社会交互与跨领域、跨文化、跨学科、跨专业和跨年级交流的环境与机会,以促进知识有意义建构和产品有挑战性的自由创造。

在生产力层面,基于产品研发的全生命周期设计个性化学习空间,营造契合产品创新工作场域与工作过程的真实学习环境。

在技术层面,积极利用信息技术、增材制造技术、虚拟现实技术、增强现实技术及人工智能技术在内的新兴技术,重构学习环境与建设教学资源,基于学校学习者、教育者和社会泛在学习者共同参与的深度交流与互动,建立物理世界与虚拟世界有机融合的混合式、个性化、定制化、智能化学习环境。

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