摘要：高校專業(yè)實(shí)驗(yàn)室擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新思維和科研素質(zhì)的使命，高效優(yōu)質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行機(jī)制保障，對培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析和判斷能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情具有重要的作用。作者所在學(xué)校的創(chuàng)客空間基于STEAM教育理念，引入跨學(xué)科課程體系，從STEAM教育輔修專業(yè)、主題小學(xué)期、在職教師培訓(xùn)等三個(gè)方面共同助力教師教學(xué)能力提升和學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展，在人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、社會服務(wù)等方面均取得不錯(cuò)的成效。

關(guān)鍵詞：STEAM；創(chuàng)客空間；創(chuàng)新能力；實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

中圖分類號：G642? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）12-0104-04

創(chuàng)新教育是培養(yǎng)學(xué)生好奇心、靈敏性和創(chuàng)造性的活動(dòng)，重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探索、主動(dòng)獲取知識的習(xí)慣和能力。創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室是根據(jù)學(xué)科建設(shè)需要和人才培養(yǎng)的要求，為適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展和社會對人才培養(yǎng)的要求而建立，其依托創(chuàng)新性的軟硬件環(huán)境開展實(shí)踐活動(dòng)，將科研、創(chuàng)新的思維融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，探索新型實(shí)踐機(jī)制和實(shí)驗(yàn)室管理機(jī)制，注重“做中學(xué)”，突破傳統(tǒng)教師演示、學(xué)生模仿的教學(xué)模式，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為最終目標(biāo)，推進(jìn)研究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。下面，筆者以所在學(xué)校的犀牛創(chuàng)客空間為例，探索創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行新機(jī)制。

創(chuàng)客空間建設(shè)及運(yùn)行

1.創(chuàng)客空間建設(shè)背景

筆者所在學(xué)校為師范類高校，始終以培養(yǎng)優(yōu)秀教師為己任，同時(shí)結(jié)合自身學(xué)科特點(diǎn)，依托教育部數(shù)學(xué)教育技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新研究中心建立以“STEAM”教育理論為基礎(chǔ)的犀牛創(chuàng)客空間，發(fā)展創(chuàng)客教育，為中小學(xué)培養(yǎng)掌握創(chuàng)客技能的合格教師。

2.創(chuàng)客空間基本信息

犀牛創(chuàng)客空間主要包括設(shè)計(jì)區(qū)、制造區(qū)、研討與展示區(qū)。設(shè)計(jì)區(qū)擁有設(shè)計(jì)終端60余臺，可以支持多個(gè)小組同時(shí)進(jìn)行活動(dòng)。制造區(qū)以3D打印機(jī)、激光切割機(jī)等設(shè)備為主，配備數(shù)控車床和銑床、小型打磨機(jī)、曲線鋸、機(jī)床等，用于支持制造過程，同時(shí)，配套有各類手工工具、木工工具和智能硬件，提供配套輔材和工具，能夠滿足豐富的創(chuàng)客活動(dòng)所需。研討展示區(qū)配有可移動(dòng)多功能課桌椅和液晶黑板一體屏幕，集研討、教學(xué)、展示、培訓(xùn)于一體。實(shí)驗(yàn)室人才培養(yǎng)以STEAM教育理念為指導(dǎo)，重在培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科思維模式，提倡學(xué)科交叉融合，通過創(chuàng)客實(shí)踐項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意、創(chuàng)物、創(chuàng)造，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神。具體路徑如下頁圖1所示。

創(chuàng)客空間課程體系建立

1.指向創(chuàng)客教育的活動(dòng)設(shè)計(jì)

犀牛創(chuàng)客空間以STEAM跨學(xué)科教育理念為引領(lǐng)，圍繞創(chuàng)客教育活動(dòng)設(shè)計(jì)和開展課程活動(dòng)?；顒?dòng)形式包含理論和課程學(xué)習(xí)、專家講座、項(xiàng)目實(shí)踐、設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)等，旨在使學(xué)員掌握綜合實(shí)踐活動(dòng)、創(chuàng)客教育和STEAM教育理論知識體系、基本技能和方法，使其具備項(xiàng)目式教學(xué)能力、跨學(xué)科課程設(shè)計(jì)能力、綜合實(shí)踐能力和教育評價(jià)能力，培養(yǎng)一專多能的人才。

2.創(chuàng)建跨學(xué)科課程群

為培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，犀牛創(chuàng)客空間將課程設(shè)置為八大課程群。每個(gè)課程群包括2～3門課程，覆蓋了學(xué)生能力培養(yǎng)三大領(lǐng)域，即理論基礎(chǔ)和思維模式、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、工具使用能力等，綜合提升學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力。

其中，科學(xué)教育原理與實(shí)踐課程、人工智能課程系列課程幫助學(xué)生構(gòu)建科學(xué)教育的理論知識體系，了解其基本技能和評價(jià)方法，為開展創(chuàng)新思維訓(xùn)練和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力提升奠定理論基礎(chǔ)。

設(shè)計(jì)思維方法與實(shí)踐類、智能硬件設(shè)計(jì)與開發(fā)、圖形化編程與應(yīng)用課程引導(dǎo)學(xué)員建立科學(xué)的觀念體系，學(xué)會理性分析問題、解決問題的創(chuàng)新方法。以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為起點(diǎn)，通過發(fā)現(xiàn)問題、問題定義、方案構(gòu)思、模型制作、測試優(yōu)化、展示交流的過程完成創(chuàng)意設(shè)計(jì)與實(shí)踐、智能硬件設(shè)計(jì)與開發(fā)，提升學(xué)員創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

手工課程群、二維設(shè)計(jì)與激光切割、三維設(shè)計(jì)與3D打印等數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造課程從動(dòng)手實(shí)踐能力、數(shù)控設(shè)計(jì)與制造能力等角度，綜合提升學(xué)員工具使用和實(shí)踐操作能力。

綜合設(shè)計(jì)使學(xué)員綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識和實(shí)踐操作技能，應(yīng)用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方法，發(fā)揮小組合作和創(chuàng)新精神，完成綜合實(shí)踐作品。

創(chuàng)客空間運(yùn)行機(jī)制探索

犀牛創(chuàng)客空間的運(yùn)行是基于STEAM教師教育課程體系，圍繞創(chuàng)客空間教學(xué)空間設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容整合、教學(xué)方法創(chuàng)新等方面開展教學(xué)活動(dòng)。在教學(xué)過程中，創(chuàng)客空間重視項(xiàng)目學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)、基于問題/設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)以及與真實(shí)情境的聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)所學(xué)知識的應(yīng)用性和實(shí)踐性，努力創(chuàng)設(shè)適合創(chuàng)造性思維培養(yǎng)的非正式化學(xué)習(xí)環(huán)境。[1]

1.創(chuàng)客空間建立全方位培養(yǎng)模式

在人才培養(yǎng)模式方面，實(shí)驗(yàn)室通過STEAM教育輔修專業(yè)、主題小學(xué)期、在職教師培訓(xùn)等三種方式（如圖2），助力教師教學(xué)能力提升和學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展。

在教學(xué)空間方面，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)和專業(yè)特色，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新硬環(huán)境和軟環(huán)境。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部所有墻面均采用金屬洞洞板覆蓋，輔以掛盒和掛鉤，大大增加了墻面的使用面積和多樣化功能，墻面設(shè)計(jì)有手工和電子材料區(qū)、電動(dòng)工具區(qū)、手工工具區(qū)、作品展示區(qū)等。實(shí)驗(yàn)室桌面采用自動(dòng)升降顯示器，臺面集計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、手工臺面、面對面討論等多種功能于一體，使教學(xué)空間得到充分運(yùn)用。創(chuàng)客空間內(nèi)同時(shí)布置文化宣傳墻，采用創(chuàng)客空間自有的制造方式以及文字創(chuàng)意表達(dá)創(chuàng)新含義，如使用激光切割機(jī)切割磁性文字的方式將宣傳文字貼在金屬墻中。創(chuàng)客空間展示區(qū)通過展示學(xué)員優(yōu)秀的手工作品、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造作品、綜合實(shí)踐項(xiàng)目作品等，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供靈感和啟發(fā)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和動(dòng)力。

2.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式學(xué)習(xí)調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性

在教學(xué)內(nèi)容方面，創(chuàng)客空間各課程群之間形成統(tǒng)一的STEAM創(chuàng)新教育教學(xué)體系，同時(shí)，模塊化的課程設(shè)計(jì)保證各課程群又相對獨(dú)立，能夠單獨(dú)開展活動(dòng)，滿足不同場景、不同環(huán)節(jié)的教學(xué)或培訓(xùn)項(xiàng)目需求，支持實(shí)驗(yàn)室更靈活、更開放地發(fā)展。

在教學(xué)方法方面，創(chuàng)客空間主要采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)方式，理論與實(shí)踐并重，充分發(fā)揮實(shí)踐課程的實(shí)踐取向，力圖突破傳統(tǒng)實(shí)踐課程依附于理論課程的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)二者并重。實(shí)踐表明，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)對提高學(xué)生創(chuàng)新能力、培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識有重要的意義。以學(xué)期綜合實(shí)踐活動(dòng)為例，在開展的歷次學(xué)期綜合實(shí)踐活動(dòng)中，主題涵蓋綜合實(shí)踐自主創(chuàng)造項(xiàng)目主題、“一帶一路”、“未來學(xué)校”等。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)能夠快速調(diào)動(dòng)學(xué)生動(dòng)手積極性，團(tuán)隊(duì)能夠在較短的時(shí)間內(nèi)運(yùn)用所學(xué)的知識開展討論，形成想法，并付諸實(shí)踐，在要求的時(shí)間內(nèi)完成創(chuàng)意作品。作品在美觀性、實(shí)用性、創(chuàng)新性、學(xué)科綜合性等方面表現(xiàn)優(yōu)異，為學(xué)生進(jìn)入教學(xué)崗位開展實(shí)際教學(xué)工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

3.空間管理主次結(jié)合共同參與

在管理體系方面，犀牛創(chuàng)客空間實(shí)行“校—院—中心”三級管理，師生共同參與。創(chuàng)客空間納入學(xué)校統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)室管理體系，設(shè)置校內(nèi)編號并備案，每年向?qū)W校匯報(bào)實(shí)驗(yàn)室使用情況和成果清單。

創(chuàng)客空間日常運(yùn)行以學(xué)院和學(xué)院實(shí)驗(yàn)室管理中心為主要負(fù)責(zé)單元，以支持教學(xué)、科研為主要職責(zé)，同時(shí)兼顧社會服務(wù)。創(chuàng)客空間面向全校各專業(yè)學(xué)生開設(shè)STEAM教師教育輔修二學(xué)位，提供成體系的STEAM教師教育課程方案，為所有對創(chuàng)客教育感興趣的學(xué)生提供學(xué)習(xí)和活動(dòng)的場所和機(jī)會。同時(shí)，面向相關(guān)專業(yè)本科生開設(shè)手工類必修和選修課程，為學(xué)生進(jìn)入學(xué)校開展通用技術(shù)課程提供實(shí)踐機(jī)會；面向相關(guān)專業(yè)高年級學(xué)生在暑期開展專項(xiàng)創(chuàng)新實(shí)踐，旨在切實(shí)提高學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)水平。創(chuàng)客空間的科研活動(dòng)以研究生培養(yǎng)為主，學(xué)生在導(dǎo)師的指導(dǎo)下圍繞專業(yè)興趣開展創(chuàng)客和STEAM教育研究，以及人工智能教育相關(guān)研究。創(chuàng)客空間的活動(dòng)設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)現(xiàn)科研先行、教學(xué)應(yīng)用的模式，使學(xué)生始終能夠接觸最新的科研成果，助力人才培養(yǎng)。

創(chuàng)客空間的管理以教師管理人員為主，研究生管理作為補(bǔ)充，研究生對各類實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有較為詳盡的了解，能夠有效緩解實(shí)驗(yàn)室教學(xué)人員不足的難題。另外，在開展集中活動(dòng)時(shí)，還會聘請專門的活動(dòng)助教，以應(yīng)對不同的教學(xué)需求。

創(chuàng)客空間人才培養(yǎng)成效

在教學(xué)方面，通過開設(shè)必修課、選修課、輔修課程，為本專業(yè)學(xué)生以及全校學(xué)生開通創(chuàng)新能力培養(yǎng)新渠道，滿足學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求。創(chuàng)客空間自建立以來，已吸引來自11個(gè)專業(yè)類別的學(xué)生修讀STEAM教師教育輔修學(xué)位。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中將自身專業(yè)知識與STEAM思維、創(chuàng)客技能相結(jié)合，產(chǎn)出許多優(yōu)秀的作品。在專業(yè)人才培養(yǎng)方面，實(shí)驗(yàn)室連續(xù)四年面向教育技術(shù)學(xué)專業(yè)大二本科生開設(shè)創(chuàng)客小學(xué)期，以主題設(shè)計(jì)和小組合作的方式開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)方案以STEAM教育理念為引領(lǐng)，通過對STEAM理論、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造、智能硬件、手工等的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)指定科創(chuàng)主題作品，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”，有效鍛煉了學(xué)生創(chuàng)新能力和小組協(xié)作能力。在科學(xué)研究方面，面向研究生開放創(chuàng)客空間開展STEAM研究工作，支持研究生實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，切實(shí)提高研究生的動(dòng)手實(shí)踐能力。在社會服務(wù)方面，與專業(yè)教師培訓(xùn)項(xiàng)目相結(jié)合，以在職教師信息技術(shù)能力為重點(diǎn)，發(fā)揮創(chuàng)客空間的社會服務(wù)功能，為提升中小學(xué)在職教師的綜合素質(zhì)和職后發(fā)展發(fā)揮功能。

創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室建設(shè)優(yōu)化路徑

當(dāng)前，犀牛創(chuàng)客空間運(yùn)行仍以管理人員為主導(dǎo)，以教學(xué)科研為主要內(nèi)容，運(yùn)行相對封閉，空間利用率較低，使用靈活性較差。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容相對固化，缺乏有效的更新機(jī)制，且資源短缺。因此，要想加強(qiáng)創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，充分發(fā)揮其多方面的作用，必須轉(zhuǎn)變觀念，以學(xué)生為本，改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理、運(yùn)行模式，開放實(shí)踐平臺，實(shí)現(xiàn)資源共享，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。

首先，創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)處理好實(shí)驗(yàn)室與教研室、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)的關(guān)系。教師應(yīng)探索實(shí)驗(yàn)室與教研室的配合，結(jié)合理論課程，開設(shè)同類實(shí)驗(yàn)實(shí)踐類課程項(xiàng)目，指向共同的培養(yǎng)目標(biāo)。[2]同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)既要相對獨(dú)立，又要緊密結(jié)合，要建立定期溝通機(jī)制，以保持教學(xué)的一致性和連貫性。

其次，創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室應(yīng)從當(dāng)前的有條件開放過渡到全面開放，建設(shè)環(huán)境和諧、設(shè)備相對先進(jìn)的能給學(xué)生提供創(chuàng)新實(shí)踐機(jī)會的平臺，并建立完善的管理制度。利用課內(nèi)外、學(xué)院內(nèi)外、校內(nèi)外多種形式實(shí)現(xiàn)開放，吸引更多的學(xué)生到開放實(shí)驗(yàn)室從事實(shí)驗(yàn)和科研活動(dòng)，不斷提高學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力。[3]創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室應(yīng)建立與全面開放機(jī)制相匹配的規(guī)章制度和實(shí)驗(yàn)室規(guī)則，在吸引更多學(xué)生參與到創(chuàng)新活動(dòng)中的同時(shí)，保證創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室管理有序化、制度化，可采取預(yù)約制、學(xué)時(shí)學(xué)分制、遠(yuǎn)程管理、信息化管理等手段保證創(chuàng)客空間活動(dòng)順利進(jìn)行。

再次，高校應(yīng)增加投入，加強(qiáng)學(xué)校創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)空間的建設(shè)，如配備更多活動(dòng)室、創(chuàng)客工作坊、工程建設(shè)室等特色功能教室等，為學(xué)生提供動(dòng)手實(shí)踐的物理場所和硬件設(shè)施，支持學(xué)生自主開展基于興趣的跨學(xué)科探究活動(dòng)，以此培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作能力。[4]

最后，創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室應(yīng)建設(shè)一支結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)較高、具有創(chuàng)新意識和奉獻(xiàn)精神的專職實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍。實(shí)驗(yàn)室逐漸增加的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目越來越多涉及新理論知識、交叉學(xué)科知識、新實(shí)驗(yàn)手段等，必須加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍建設(shè)和培訓(xùn)，不斷將新知識、新技術(shù)和新方法充實(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。

綜上所述，創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室必須注重機(jī)制保障，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容創(chuàng)新、隊(duì)伍建設(shè)、激勵(lì)機(jī)制等多方面實(shí)現(xiàn)突破，才能更好地助力創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏亞麗，宋秋前.STEM教育研究：熱點(diǎn)、分布及趨勢[J].外國中小學(xué)教育，2019（01）：10-19.

[2]王益玲. 改革實(shí)驗(yàn)室管理體制 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J].遼寧教育研究，2003（07）：61-62.

[3]廖慶敏，秦鋼年.建立開放實(shí)驗(yàn)室 提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29（04）：162-165.

[4]陳婷，胡雪涵，高鑫.西部中小學(xué)STEAM教育發(fā)展的現(xiàn)實(shí)問題與應(yīng)對策略—基于教師視角的調(diào)查[J].中國電化教育，2021（03）：111-116.

作者簡介：劉文龍（1987—），男，碩士，實(shí)驗(yàn)師，主要從事實(shí)驗(yàn)室管理與實(shí)驗(yàn)教學(xué)、創(chuàng)客與STEM教育教學(xué)等方面的工作。