周萍 韋偉

（江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 211170）

一、問(wèn)題的提出

為了引領(lǐng)智能制造時(shí)代，歐美國(guó)家提出了“工業(yè)4.0”“重返制造業(yè)”等一系列戰(zhàn)略，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造升級(jí)。在國(guó)內(nèi)，2015年3月，李克強(qiáng)總理在《政府工作報(bào)告》中首次提出“中國(guó)制造2025”，以推動(dòng)中國(guó)在先進(jìn)制造領(lǐng)域的發(fā)展。美國(guó)在2012年《贏得國(guó)內(nèi)先進(jìn)制造競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)勢(shì)》中提出了制造業(yè)核心力量的創(chuàng)新，發(fā)起了美國(guó)先進(jìn)制造發(fā)展戰(zhàn)略，確定了新的政策以支撐美國(guó)創(chuàng)新生態(tài)體系。2013年12月，德國(guó)政府確定“工業(yè)4.0”的國(guó)家戰(zhàn)略。德國(guó)工商業(yè)公會(huì)提出了培養(yǎng)具備多元技術(shù)的人才將是對(duì)未來(lái)職業(yè)教育的最大挑戰(zhàn)的觀點(diǎn)。新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在全球范圍內(nèi)孕育興起，這也對(duì)技術(shù)人才培養(yǎng)提出了全新的要求［1］。

可以預(yù)計(jì)在未來(lái)的智能制造系統(tǒng)中，生產(chǎn)模式將發(fā)生巨大的改變，面對(duì)制造系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的巨大挑戰(zhàn)，人才是最重要的因素。智能制造時(shí)代需要跨專業(yè)、跨領(lǐng)域的復(fù)合型人才，因?yàn)樵谥悄苤圃祗w系中，各個(gè)流程是相互交叉進(jìn)行協(xié)同發(fā)展，這要求員工不僅要有熟練處理生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的能力，而且要具備協(xié)調(diào)管理生產(chǎn)過(guò)程的能力。綜合分析，智能制造時(shí)代需求的是基礎(chǔ)寬厚、能適應(yīng)變化、具備創(chuàng)新能力的通才。

工程制造類專業(yè)在大部分高職院校都有設(shè)置。高職院校是實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的主力軍之一，然而目前我國(guó)職業(yè)院校對(duì)工程制造人才的培養(yǎng)模式都較為單一，學(xué)生將專業(yè)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中并進(jìn)行創(chuàng)新的能力普遍不高，專業(yè)的界定過(guò)于狹窄，課程體系中專業(yè)課程比例偏高，偏重強(qiáng)調(diào)對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握，弱化了通識(shí)知識(shí)的學(xué)習(xí)、工程能力的培養(yǎng)。這樣很難幫助學(xué)生培養(yǎng)廣博的知識(shí)體系和工程能力。在我國(guó)制造業(yè)面臨結(jié)構(gòu)重組和轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要時(shí)期，改革工程制造類專業(yè)人才的培養(yǎng)模式就顯得尤為急迫。

二、Fablab創(chuàng)客教育模式應(yīng)用的可行性分析

如何培養(yǎng)智能制造時(shí)代所需求的工程制造人才是未來(lái)我國(guó)能否引領(lǐng)智能制造時(shí)代的關(guān)鍵之一。針對(duì)工程制造創(chuàng)新人才培養(yǎng)筆者提出了一種基于制造硬件設(shè)備實(shí)驗(yàn)室（Fablab）的三中心（以學(xué)生為中心、以專業(yè)為中心、以項(xiàng)目為中心）模式，見(jiàn)圖1。

圖1 Fablab創(chuàng)客教育模式

（一）Fablab概述

Fablab（微觀裝配實(shí)驗(yàn)室）最早起源于美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）的比特與原子研究中心，其創(chuàng)始人尼爾科申菲爾德教授在專著《課桌革命：從個(gè)人電腦到個(gè)人制造》中搭建了一個(gè)由3D打印機(jī)、切割機(jī)、銑床等“計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備”與一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)共同構(gòu)成的桌面小工廠，來(lái)實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)直接作用于制造材料，即從“數(shù)據(jù)”到“物品”的飛躍，這也預(yù)示著一種新的生產(chǎn)方式。Fablab創(chuàng)始理念是建造一個(gè)擁有幾乎可以制造任何產(chǎn)品和工具的小型工廠。通過(guò)這樣的空間，可以給使用者一個(gè)面向應(yīng)用的，融合從設(shè)計(jì)、制造到調(diào)試、分析等各個(gè)環(huán)節(jié)的創(chuàng)新制造環(huán)境［2］。麻省理工學(xué)院還依托FabLab在校內(nèi)實(shí)施創(chuàng)客教育，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)客精神。創(chuàng)客空間Fablab也成為世界其他大學(xué)爭(zhēng)相效仿的典范。創(chuàng)客教育也已經(jīng)成為美國(guó)大學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造與創(chuàng)新能力的一個(gè)重要途徑。

美國(guó)《創(chuàng)客》雜志從三個(gè)方面對(duì)創(chuàng)客空間進(jìn)行了定義：具有工具的物理化制造空間，具有機(jī)制的社會(huì)化服務(wù)空間和具有群體的人際化共享空間［3］。Fablab定位更加側(cè)重物理化制造空間，一般由創(chuàng)造者主導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)的是作品的制造。Fablab教育模式體現(xiàn)了自主學(xué)習(xí)的理念、創(chuàng)新精神的培養(yǎng)和動(dòng)手操作能力的踐行［4］。

創(chuàng)客教育是實(shí)驗(yàn)室提供一個(gè)自主、開(kāi)放的空間，以技術(shù)支撐和導(dǎo)師支持為輔助，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和應(yīng)用能力，充分發(fā)揮創(chuàng)意。此外，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和解決問(wèn)題的能力［5］。

這種教育模式以學(xué)生最終的成果作品為目標(biāo)的衡量標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)的是國(guó)際工程認(rèn)證的成果導(dǎo)向教育（Outcome based education，簡(jiǎn)稱OBE）理念［6］。

（二）Fablab創(chuàng)客教育模式的應(yīng)用

創(chuàng)客教育的核心理念是支持學(xué)生開(kāi)展基于創(chuàng)造的學(xué)習(xí)。學(xué)生通過(guò)完成從規(guī)劃到設(shè)計(jì)再到產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)制作的過(guò)程，在學(xué)習(xí)過(guò)程中培養(yǎng)主動(dòng)發(fā)現(xiàn)、自主探究的能力，通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程，提升自身的學(xué)習(xí)能力。

下圖2為應(yīng)用Fablab模式培養(yǎng)的創(chuàng)客能力與美國(guó)國(guó)家工程院（NAE）對(duì)2020年工程師的能力要求比對(duì)分析，通過(guò)該圖可以看出，F(xiàn)ablab模式的能力培養(yǎng)與對(duì)未來(lái)的工程制造人才要求是一致的。2014年的白宮創(chuàng)客大會(huì)尤其強(qiáng)調(diào)鼓勵(lì)制造業(yè)及信息技術(shù)類專業(yè)積極參與創(chuàng)客教育。

圖2 工程制造人才能力要求對(duì)比圖

將Fablab創(chuàng)客教育模式應(yīng)用于高職工程制造專業(yè)人才培養(yǎng)具有如下優(yōu)勢(shì)。

1.專業(yè)知識(shí)與工程實(shí)踐的完美契合

工程制造的專業(yè)學(xué)習(xí)涵蓋了Fablab模式物理化制造空間所需要應(yīng)用的機(jī)械加工、CAD/CAM、3D打印等技能的課程學(xué)習(xí)，將工程項(xiàng)目與專業(yè)知識(shí)完美契合。

2.實(shí)現(xiàn)專業(yè)化跨界融合

圍繞工程制造領(lǐng)域通用知識(shí)，融入信息技術(shù)，打破專業(yè)壁壘，讓任何專業(yè)任何學(xué)生都能夠?qū)W習(xí)創(chuàng)客知識(shí)，進(jìn)行多學(xué)科、跨專業(yè)的創(chuàng)新研究，建設(shè)“跨界融合、集成創(chuàng)新”的專業(yè)化創(chuàng)客空間。

3.培養(yǎng)創(chuàng)新能力，踐行工匠精神

Fablab創(chuàng)客教育模式能深度訓(xùn)練工程制造類專業(yè)學(xué)生工程思維，通過(guò)認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)逐步深入學(xué)習(xí)的方式鍛煉動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，符合高職應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，通過(guò)不斷地完善作品的工藝、理念和創(chuàng)新性，踐行工匠精神［7］，從而培養(yǎng)出未來(lái)真正需要的卓越工程師。

4.打通創(chuàng)業(yè)通道

Fablab模式激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，強(qiáng)化了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)從學(xué)生到創(chuàng)客的角色轉(zhuǎn)變。

相對(duì)于傳統(tǒng)以教師為中心的授課方式，F(xiàn)ablab創(chuàng)客教育模式以學(xué)生為中心，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮優(yōu)勢(shì)和特長(zhǎng)，在學(xué)習(xí)中找到最適合自己的學(xué)習(xí)方式，更加尊重個(gè)體差異性。信息技術(shù)的發(fā)展為Fablab的創(chuàng)客教育提供了良好的外部環(huán)境，學(xué)生能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)交流，獲取資源。相對(duì)于傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)方式，F(xiàn)ablab模式更注重發(fā)展學(xué)生的動(dòng)手能力，在一定程度上提高學(xué)生的實(shí)踐技能?？梢酝ㄟ^(guò)企業(yè)合作的方式將學(xué)生作品打造成工程產(chǎn)品，深化產(chǎn)教融合，聯(lián)合借助新一代信息技術(shù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”的模式，賦予創(chuàng)客教育一定的科技內(nèi)涵，打通基于專業(yè)創(chuàng)新的創(chuàng)業(yè)通道。

三、Fablab創(chuàng)客教育模式實(shí)踐研究

文章研究基于某高職院船舶與海洋工程制造專業(yè)應(yīng)用Fablab創(chuàng)客教育模式的實(shí)踐案例進(jìn)行分析。根據(jù)科技部《發(fā)展眾創(chuàng)空間工作指引》文件中對(duì)推動(dòng)企業(yè)、高校、創(chuàng)客多方協(xié)同創(chuàng)新合辦專業(yè)化眾創(chuàng)空間的要求，建設(shè)針對(duì)船舶智能制造產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)化眾創(chuàng)空間——船舶智·造空間創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，并完成配套雙創(chuàng)教育課程體系建設(shè)。擬通過(guò)空間的建設(shè)，達(dá)到如圖3的培養(yǎng)目標(biāo)。

（一）實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

建設(shè)模式是在一個(gè)開(kāi)放式的空間內(nèi)，在導(dǎo)師的指引下，以所學(xué)專業(yè)工程知識(shí)為基礎(chǔ)，依靠圖形設(shè)計(jì)軟件、激光切割機(jī)、3D打印機(jī)及開(kāi)源硬件等設(shè)備進(jìn)行專業(yè)范圍內(nèi)的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)及創(chuàng)新，并制作出模型樣品。

船舶智·造空間利用大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)基地的空間，將實(shí)驗(yàn)室劃分為教學(xué)體驗(yàn)區(qū)、創(chuàng)意設(shè)計(jì)區(qū)、開(kāi)發(fā)制作區(qū)、作品展示區(qū)等五個(gè)區(qū)域，采用STEAM創(chuàng)新教學(xué)方法，依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、3D打印技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)、借助開(kāi)源硬件、數(shù)字化硬件設(shè)備、桌面操作工具等建立，見(jiàn)圖4。

圖3 船舶智·造空間創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室人才培養(yǎng)目標(biāo)圖

圖4 船舶智·造空間平面圖

船舶智·造空間為學(xué)生實(shí)踐教學(xué)提供了這樣一種模式：當(dāng)學(xué)生對(duì)某些學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生興趣時(shí)，他可以在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室里，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室提供的案例作品和案例教材，自主地收集資料、查找文獻(xiàn)，咨詢教師、在線行業(yè)專家及合作伙伴，通過(guò)集體學(xué)習(xí)、研究、跨界交流等手段，完成產(chǎn)品原型的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)作品也可參加各類大賽及成果展示?？臻g在本質(zhì)上更深程度地強(qiáng)化工程思維的運(yùn)用，并培養(yǎng)一種長(zhǎng)效機(jī)制，為科技創(chuàng)新和制造業(yè)服務(wù)。

（二）課程體系

課程體系建設(shè)是重中之重，只有通過(guò)完善的課程體系建設(shè)，才能將Fablab創(chuàng)客教育的理念開(kāi)枝散葉，將實(shí)驗(yàn)室成功的方法普及到更多高校。船舶智·造空間在創(chuàng)新人才培養(yǎng)課程中適當(dāng)融入產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，通過(guò)實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)業(yè)生態(tài)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等工程行業(yè)的專業(yè)啟蒙。這既滿足了未來(lái)工程制造對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的需求，也從教育層面助推了政府的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)政策要求，是一種開(kāi)創(chuàng)性的課程改革。

依據(jù)學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，空間課程體系構(gòu)建如圖5所示。

圖5 空間課程體系圖

（三）組織管理

1.成立Fablab創(chuàng)新教育教研組。由船舶、電氣、信息等專業(yè)領(lǐng)域的教師聯(lián)合成立Fablab創(chuàng)新教育教研組，負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)、課程開(kāi)發(fā)等工作。

2.配置專職導(dǎo)師。選派1-2名具有扎實(shí)的專業(yè)理論及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理論知識(shí)，素養(yǎng)綜合素質(zhì)強(qiáng)，對(duì)先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備有較強(qiáng)的應(yīng)用能力的教師作為專門(mén)的導(dǎo)師。

3.配置實(shí)驗(yàn)室器材管理員。落實(shí)專職人員負(fù)責(zé)器材室的管理，制定實(shí)踐室的管理制度和儀器使用規(guī)定。

（四）成效分析

課題依托船舶智·造空間，隨機(jī)選取2015級(jí)船舶班學(xué)生樣本進(jìn)行試點(diǎn)研究，通過(guò)對(duì)同一班級(jí)（入學(xué)基礎(chǔ)相似）隨機(jī)選取的工作站樣本學(xué)生和按原培養(yǎng)方案正常進(jìn)行教學(xué)的樣本學(xué)生對(duì)比分析，對(duì)其價(jià)值和可行性進(jìn)行了初步研究。

研究從專業(yè)課成績(jī)、完成課題數(shù)目、完成個(gè)人專利數(shù)目及創(chuàng)新賽事獲獎(jiǎng)數(shù)幾個(gè)方面對(duì)兩組學(xué)生進(jìn)行對(duì)比分析（見(jiàn)圖6），數(shù)據(jù)顯示Fablab創(chuàng)客教育模式下學(xué)生的專業(yè)水平、創(chuàng)新能力都有顯著提高。樣本班級(jí)學(xué)生在該培養(yǎng)模式下完成多項(xiàng)實(shí)際工程項(xiàng)目，并取得豐碩成果。在短短三年的培養(yǎng)周期里，獲得多項(xiàng)國(guó)家級(jí)競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)，包括全國(guó)挑戰(zhàn)杯一等獎(jiǎng)、發(fā)明杯一等獎(jiǎng)等，學(xué)生參與多項(xiàng)實(shí)用新型和發(fā)明專利的編寫(xiě)和申報(bào)，已有很多專利授權(quán)?？梢宰C明在這種培養(yǎng)模式下，學(xué)生的創(chuàng)新能力和專業(yè)能力都有了明顯提高。

圖6 成果對(duì)比分析圖

通過(guò)船舶智·造空間的建設(shè)可以讓學(xué)生在知識(shí)、能力、素質(zhì)層面得到綜合提升，達(dá)到其培養(yǎng)目標(biāo)，真正地鍛煉了動(dòng)手能力、培養(yǎng)了創(chuàng)新能力、踐行了工匠精神、習(xí)練了創(chuàng)客能力、啟蒙了產(chǎn)業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)出智能制造時(shí)代所真正需要的卓越工程師。

四、結(jié)語(yǔ)

創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式是未來(lái)工程制造業(yè)能否引領(lǐng)智能制造時(shí)代的關(guān)鍵之一，學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力也是衡量應(yīng)用型院校人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要指標(biāo)。創(chuàng)新教育的核心是支持學(xué)生進(jìn)行基于創(chuàng)造的學(xué)習(xí)，其關(guān)鍵是體現(xiàn)學(xué)生的主體性，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性（學(xué)生完成工程項(xiàng)目或產(chǎn)品的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)制作全過(guò)程）［8］。

目前，國(guó)內(nèi)的創(chuàng)客教育在中小學(xué)興起較快，但其教學(xué)目標(biāo)僅限于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)啟蒙理念的傳輸，很難產(chǎn)生實(shí)際的創(chuàng)新成果。國(guó)內(nèi)的大學(xué)更偏重理論研究，對(duì)于動(dòng)手實(shí)踐能力要求不高。高職及應(yīng)用型本科院校學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力較強(qiáng)且具有一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，因此更適合于這種創(chuàng)客教育模式。

本文主要分析了將Fablab創(chuàng)客教育模式應(yīng)用于工程制造專業(yè)教育中的可行性，并在此基礎(chǔ)上對(duì)船舶與海洋工程制造專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)進(jìn)行了實(shí)踐探索。目前國(guó)內(nèi)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育還處于起步階段，很少能將創(chuàng)新理念融入專業(yè)課程的教學(xué)，這種模式的普及還需要探索更為適宜的路徑進(jìn)行推進(jìn)。在實(shí)際推進(jìn)過(guò)程中，從培養(yǎng)模式的確定、課程體系整體設(shè)計(jì)、支持體系建設(shè)、推廣計(jì)劃等方面都需要精心的規(guī)劃設(shè)計(jì)。要將這種創(chuàng)客教育模式應(yīng)用于創(chuàng)新人才培養(yǎng)，還存在很多亟待完善的問(wèn)題。

第一，轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)觀念與學(xué)習(xí)方式，以促進(jìn)其適應(yīng)“基于創(chuàng)造的學(xué)習(xí)”，支持學(xué)生深度卷入基于創(chuàng)造的學(xué)習(xí)過(guò)程，真正實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”。在長(zhǎng)期的灌輸式教育環(huán)境下，我國(guó)學(xué)生相較于歐美國(guó)家的學(xué)生在一定程度上更不容易適應(yīng)這種學(xué)習(xí)方式。因此，學(xué)校如何提供環(huán)境支持學(xué)生的創(chuàng)造體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造的意識(shí)與基本能力，是值得每一個(gè)高校探究的。

第二，F(xiàn)ablab創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的實(shí)施離不開(kāi)軟硬件資源的支持，而在其具體應(yīng)用過(guò)程中所借助的技術(shù)工具也根據(jù)專業(yè)的不同體現(xiàn)出個(gè)性化差異，這也需要每個(gè)高校充分結(jié)合自身發(fā)展需求與資源多方位、多層面進(jìn)行針對(duì)性的建設(shè)，避免千篇一律。

第三，國(guó)內(nèi)高校目前具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念的專業(yè)教師較少，但有規(guī)劃的創(chuàng)客教育模式離不開(kāi)教師的設(shè)計(jì)與指導(dǎo)。這就需要學(xué)校投入大量的人力、物力與財(cái)力去加強(qiáng)師資培養(yǎng)與相關(guān)課程的開(kāi)發(fā)。

第四，引導(dǎo)企業(yè)介入創(chuàng)客教育的人才培養(yǎng)，使學(xué)生的創(chuàng)造成果能真正應(yīng)用于工程實(shí)踐、服務(wù)產(chǎn)業(yè)?？梢酝ㄟ^(guò)引入有經(jīng)驗(yàn)的創(chuàng)造與制作導(dǎo)師參與到培養(yǎng)方案的制定及實(shí)踐教學(xué)中來(lái)。完善在線社區(qū)建設(shè)，使行業(yè)專家和企業(yè)導(dǎo)師真正實(shí)現(xiàn)與學(xué)生“零距離”溝通、指導(dǎo)。

第五，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的建立、評(píng)價(jià)方法的選擇。Fablab創(chuàng)客教育模式是一種結(jié)果導(dǎo)向型的培養(yǎng)方式，如何建立對(duì)其過(guò)程與結(jié)果的綜合性評(píng)價(jià)指標(biāo)，科學(xué)地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，仍需完善。