孫 偉，劉迪昱，向澤熙

（1．四川廣播電視大學，四川 成都 610073；2．阿壩廣播電視大學，四川 阿壩 623000）

基于CDIO教育模式的創(chuàng)客培育探究

孫 偉1，劉迪昱1，向澤熙2

（1．四川廣播電視大學，四川 成都 610073；2．阿壩廣播電視大學，四川 阿壩 623000）

近年來興起的“創(chuàng)客教育”將創(chuàng)新與實踐結(jié)合視為人才培育的核心目標。相較于傳統(tǒng)教育的單一學科專才培養(yǎng)模式，在創(chuàng)客培育中“翻轉(zhuǎn)”現(xiàn)行的教學法，培育具有創(chuàng)客思維的跨領(lǐng)域人才尤為重要。以項目導向式學習PBL為主軸，融合MIT工程CDIO教育模式，以及Stanford的D-School跨領(lǐng)域合作思維的“創(chuàng)客培育法”，有利于推動創(chuàng)客教育實踐、應用。

CDIO教育模式；創(chuàng)客培育；項目導向；教學設計

近年來，高等職業(yè)教育蓬勃發(fā)展，而“中國制造2025”“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”“互聯(lián)網(wǎng)+”“一帶一路”等重大國家戰(zhàn)略為高等職業(yè)教育培育技術(shù)技能人才提出了更新要求。在此形勢下，與社會接軌的職業(yè)教育該如何培育社會目前所需用的人才以提升國家競爭力，便成為世界各國爭相探討的重要課題。創(chuàng)客教育除了重新定義了產(chǎn)業(yè)環(huán)境與制造模式外，同時也逐漸地反推回到教育人才培育的變革，培養(yǎng)具有創(chuàng)客思維的跨領(lǐng)域人才儼然成為世界教育發(fā)展的重點趨勢。[1]然而創(chuàng)客文化與過去的DIY有著本質(zhì)上的區(qū)別，當代的創(chuàng)客須具備創(chuàng)意設計善用科技、創(chuàng)新思維動手實踐、跨領(lǐng)域合作開源共享、開創(chuàng)生活社會關(guān)懷等四大特質(zhì)。

傳統(tǒng)高等教學模式大多為教師單向授課，學習者只能學習老師規(guī)劃好的內(nèi)容，學習內(nèi)容單一。除此之外，在學習過程中學習者之間也缺乏有效的互動來進行同伴學習。近年來由于產(chǎn)業(yè)之間的橫向交流頻繁，所產(chǎn)生的問題也逐漸復雜化，亟需具備跨領(lǐng)域復合的人才投入，因此跨領(lǐng)域?qū)W習的教育逐漸在大學教育中盛行起來。在此前提下，大學教育的思維已逐漸從以往的教師為主體，轉(zhuǎn)變成以學生為主體的“學習者中心”教學模式，并且強調(diào)能夠向多元領(lǐng)域伸出觸手的T型人才培育，形成有別于傳統(tǒng)培育模式的翻轉(zhuǎn)教育。翻轉(zhuǎn)教育其特質(zhì)在于以學習者為中心，根據(jù)每位學生的特性做調(diào)整而因材施教，給予學習者彈性的空間與時間去學習。而學校也不再完全以知識傳授作為唯一的核心價值，而是將學校視為一個提供學習者間共同學習與合作的場所，塑造出跨領(lǐng)域合作解決問題與行動實踐能力的氛圍與環(huán)境。[2]本研究以項目導向?qū)W習（PBL，project-based learning）、MIT工程教育CDIO教育模式及Stanford的D-School跨領(lǐng)域合作思維的相關(guān)文獻作為研究基礎，而形成一套“創(chuàng)客培育法”。

一、創(chuàng)客培育模式和教學設計

翻轉(zhuǎn)課堂由英語“flipped classroom”翻譯而來，由來自美國科羅拉多州落基山林地公園高中的兩位化學老師喬納森·伯爾曼和亞綸·薩姆斯提出。[3]翻轉(zhuǎn)教學建立了一個讓學習者可以獲得適應性且個人化教育的架構(gòu)，這種創(chuàng)新教學模式已有許多國內(nèi)外研究指出確實能有效提升學習效果。翻轉(zhuǎn)教學可提高學習專注力和批判思考能力，并改進學習態(tài)度。翻轉(zhuǎn)教育打破傳統(tǒng)以教師為中心的教學模式，將中心轉(zhuǎn)換到學習者身上，根據(jù)每位學生的特性做調(diào)整，讓課堂致力于探索更深度的主題、創(chuàng)造更多元的學習機會，因此學習者的知識建構(gòu)是主動的。翻轉(zhuǎn)教育給予學習者更多彈性的空間與時間去學習，能夠讓學習者自行建構(gòu)知識且達到自學的目的，將知識轉(zhuǎn)化為能力。在翻轉(zhuǎn)教學中如何應用此思維培育具有創(chuàng)客思維的創(chuàng)客？我們探索了PBL、CDIO工程教育模式及Stanford D-School的跨領(lǐng)域合作思維，應用于“創(chuàng)客培育法”。

1．PBL教學原理與應用

學校教育的目標除了著重于專業(yè)知識的獲得外，也更應該培養(yǎng)學生具備創(chuàng)意、批判、思考、合作和應用等特質(zhì)。將項目導向?qū)W習（project-based learning，簡稱PBL）應用于學習歷程中，學習者以小組方式被置于專案實務的情境中，探究真實世界問題及挑戰(zhàn)，由問題引起學習者對知識的好奇并啟發(fā)其使用先前知識，讓學習者應用各種訊息資源來建構(gòu)項目，并通過教師引導與設計學習環(huán)境來啟發(fā)學生的問題解決能力，以幫助學習者對于該項目有更深入的實作應用成效。PBL教學法以小組方式進行，通過項目實務小組討論，探究并形成結(jié)果，改進學習策略和思維技巧，以引發(fā)問題、發(fā)現(xiàn)需求、以學生中心、必備技能、深入調(diào)查、回饋與修正、原型發(fā)表、關(guān)鍵知識建構(gòu)為核心架構(gòu)。我們以PBL為核心，并更進一步導入CDIO的教育模式做為課程操作的流程。

2．CDIO工程教育模式

CDIO分別代表構(gòu)思（conceive）、設計（design）、實現(xiàn)（implement）、運作（operate）。其中：“構(gòu)思”階段分析顧客需求，以發(fā)散性思維考慮所面臨的問題與需求；“設計”以使用者導向來進行需求設計，尋求跨領(lǐng)域的設計解決方案；“實現(xiàn)”系指將設計轉(zhuǎn)換為原型的過程，包括方案確認與原型制作；“運作”階段根據(jù)實際運作的考驗，改進所遭遇的實際問題，并不斷修正及反復測試，使該項目達到最佳狀態(tài)。CDIO工程教育模式就是將工程教育理念潛移默化地植入理論教學、實驗教學、企業(yè)實訓和科技創(chuàng)新活動中，使學生在獲得知識的同時，其工程理念、工程素質(zhì)和工程實踐能力都得到不同程度的鍛煉和提高。[4]在PBL的核心架構(gòu)下，以CDIO工程教育模式作為人才培育的操作流程，使教學與項目實踐的流程能更為聚焦與系統(tǒng)化。

CDIO通過實施一個完整的項目來達到教學目標，強調(diào)培養(yǎng)學生掌握扎實的工程基礎理論和專業(yè)知識，并應用于實際環(huán)境中。CDIO教育理念提倡在基礎知識、個人能力、團隊溝通能力和系統(tǒng)能力四個層面上進行綜合培養(yǎng)的教學模式，使之能夠成為符合企業(yè)實際需要的人才，是“做中學”（learning by doing） 和“項目式的教育和學習”概念的詮釋，通過主動解決真實問題為導向的學習方法，把理論與實踐結(jié)合。然而CDIO不是一個固定的模式，而是一個開放性的系統(tǒng)，CDIO提供一個普遍適用于人才培育的基準，是工程教育的系統(tǒng)化發(fā)展基礎。

3．Stanford D-School的跨領(lǐng)域合作思維

本研究除以CDIO教育模式為流程的規(guī)劃外，更納入stanford D-School的跨領(lǐng)域合作思維，使小組成員能將各自專業(yè)相互結(jié)合，形成有效的跨域同伴學習與合作，強調(diào)realProject、realDesign、realCompany，找出真實存在的問題，進行真實設計，并實作出成品或服務模式，再接受運作測試及使用者回饋?？珙I(lǐng)域合作思維分為五個階段（如圖 1所示）：共鳴 （empathy）、定義 （define）、創(chuàng)造（ideate）、原型制作（prototype）、測試（test）。

圖1 跨領(lǐng)域設計思考流程

“共鳴”階段以人為本思考，發(fā)散思考各種問題；“定義”階段收斂前一階段的問題，找出使用者的核心需求，定義核心問題；“創(chuàng)造”階段以不同背景的學習者，發(fā)散各種不同專業(yè)可能解決問題的方法，幫助使用者解決問題；“原型制作”時以現(xiàn)有資源來收斂及開始制作產(chǎn)品原型或方案；“測試”階段實際尋找受試者來體驗并完成項目。整個過程并不是一個以跨領(lǐng)域無限發(fā)散的過程，是以縮放的方式來進行整個項目，跨領(lǐng)域主要發(fā)散于兩個部分：“共鳴”階段由各個不同領(lǐng)域的人去思考發(fā)散探討不同面向的問題；“創(chuàng)造構(gòu)想”階段，各領(lǐng)域發(fā)散可能解決的方法，提出各種可能解決方案。將不同的技術(shù)整合收斂，最后得出最合適該專案的方式去呈現(xiàn)原型。

D-school的跨領(lǐng)域合作思維通過跨領(lǐng)域設計思考流程創(chuàng)造出不同領(lǐng)域?qū)W習者皆能相互交流與腦力激蕩的學習環(huán)境，并通過發(fā)散與收斂的操作模式來管理專案發(fā)展的過程，增加跨領(lǐng)域團隊創(chuàng)新開發(fā)時合作的密合度。[5]

二、創(chuàng)客培育方法與應用

新工業(yè)革命要求工程人才具有全球視野、工程倫理意識、創(chuàng)新意識、合作意識、發(fā)展意識和服務意識，特別需要具備跨界創(chuàng)新能力。[6]本研究以PBL的教學方式進行教學，強調(diào)項目導向做為學習主軸，在實踐過程中直接找到對應的知識應用面，形成“創(chuàng)客培育法”。在執(zhí)行上，通過CDIO為流程安排整個架構(gòu)，由構(gòu)思、設計、實踐、運轉(zhuǎn)的流程操作。在執(zhí)行過程中，以D-School跨域合作的方式來做發(fā)散與收斂，使不同領(lǐng)域的學習者相互合作與學習，最后培育出具有創(chuàng)客精神的跨域合作型人才。

創(chuàng)客精神最重要的核心價值在于動手實踐的過程，并通過團隊實際的進行跨域合作。為培育具有這些特質(zhì)的學習者，我們以PBL為整體架構(gòu)，導入CDIO工程教育模式與D-School的跨域合作思維，形成“創(chuàng)客培育四大階段”（如圖2所示）。

圖2 創(chuàng)客培育法應用于課程規(guī)劃設計

1．發(fā)散性流程找出多元需求

導論階段對應CDIO的構(gòu)思（conceive）部分，通過使用者模擬訪談找出需求。在開始時，教師首先明確題目，詳細解說題目，以確保學員都能對題目有共同的認知與理解，避免因題目認知的誤解而產(chǎn)生后續(xù)操作上的偏差。再建立學習者創(chuàng)客及設計的基本概念，激發(fā)學習者對工作坊的好奇與相關(guān)知識。隨后引導學習者分組并發(fā)題，要求各小組對于該項目主題以分組仿真用戶訪談的方式查找需求。模擬使用者訪談時，組員輪流分別以受訪者及訪談者的角色相互進行訪談，分享生活中有關(guān)的想法、意象或生活經(jīng)驗，并將訪談內(nèi)容記錄下來。完成分組模擬后，整理各訪談內(nèi)容最后歸納出待解決的問題與潛力的需求。

2．設計理解與思考

將構(gòu)思（conceive） 及設計（design） 對應于發(fā)展設計理解與思考階段，引導學習者通過使用者需求分析、腦力激蕩創(chuàng)意發(fā)散與收斂，規(guī)劃以人為中心的設計與服務。將CDIO實現(xiàn)（implement）階段，利用數(shù)字制造機具將設計轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品原型、過程或系統(tǒng)整合與測試，發(fā)現(xiàn)并解決問題。將運作（operate）階段通過商業(yè)畫布的實際應用，思考商業(yè)模式中的元素相互作用，滿足市場需求。最終以簡報發(fā)表、攤位擺設的方式讓學習者實際演練產(chǎn)品呈現(xiàn)與營銷。各階段的發(fā)展流程是在操作上的收放屬性。

第一階段導論是屬于逐步發(fā)散的過程，有利于找出多元的使用者需求；第二階段則是從眾多的需求中逐步的收斂成具體的設計方案，有利于最適方案的產(chǎn)生；第三階段則側(cè)重于通過跨領(lǐng)域的知識與技術(shù)尋求復雜問題的解決，因此建議要進行多向度的原型初步實作；最后一階段則是正式收斂到最適切的可運行原型（workable prototype)，并對該具體成果進行使用者測試和營銷策略。

在設計理解與思考中，教師應盡量退居成輔助與引導的角色，并將主軸放在小組導向（team-based）的學習與合作上。操作手法應從第一階段的需求中找出最適于進行設計的方向，通過小組討論尋求創(chuàng)新解決方案，并借助合作學習的方式，以實踐智能生活。小組討論的過程可運用腦力激蕩法、5W1H分析法及情境故事法。運用腦力激蕩法（brainstorming）結(jié)合討論，將小組成員聚集在一起并選出小組領(lǐng)頭人，以開放式的討論將腦中和研討主題有關(guān)的見解提出來寫在“便利貼”上。在整個過程中，小組領(lǐng)頭人盡量維持不打斷發(fā)言和不進行批評的原則，務求成員都能夠表達立場與想法。最后，再將大家的想法重新分類整理，從而產(chǎn)生新觀點和問題解決方法，幫助學習者進行討論，并通過5W1H法及情境故事法分析其討論出的項目設計。

3．設計制作與應用

為了能協(xié)助學習者將設計方案轉(zhuǎn)換成可制作的原型，故融入計算機輔助設計 （CAD） 與計算機輔助制造（CAM），主要內(nèi)容為3DsMax與3Dprinter的應用。學習者可以有效的設計作品的原型，尤其是3Dprinter的應用有效的縮短了過去從設計到原型之間的成本花費與原型制造上的門坎，使學習者可以大量且多元的測試不同的原型，從中逐漸找出最適合的解決方案。故本階段的特色在于應用多元的工具形成多套的解決方案與原型，使得跨領(lǐng)域的專業(yè)能發(fā)揮所長進行互補與整合，找出解決復雜問題的策略。

4．設計呈現(xiàn)與營銷

本階段應用SWOT及商業(yè)畫布分析法引導學員思考商業(yè)模式，并通過簡報與作品展覽的方式讓學員習得呈現(xiàn)與營銷的知識和技巧。對于SWOT分析所設計的作品內(nèi)外部優(yōu)勢及劣勢、機會與威脅，在分析時，將所有的內(nèi)部因素（即優(yōu)劣勢）集中在一起，爾后用外部的力量來對這些因素進行評估。另外，也可應用商業(yè)畫布分析法，切入客群與其主要問題，據(jù)此設計獨特價值主張，規(guī)劃解決方案，將之產(chǎn)品化，并根據(jù)質(zhì)化與量化依據(jù)進行決策。通過模塊元素組合，辨識出新創(chuàng)事業(yè)的三大風險。除思考如何設計及制作之外，設計產(chǎn)品特色、價格、通路等也要考慮。過程不僅可應用于商品與服務，包括理念、事件及個人皆可作為營銷的對象，并能確認市場機會及迎合現(xiàn)有或潛在顧客的需求。以設計營銷作為如何以人為本的設計思考，能夠更完善思考整個設計的生命周期。

三、成效影響的關(guān)鍵要素

創(chuàng)客教育不是舊式的科技制作課，而是培育學生從初學者，逐漸成為消費者、制造者和創(chuàng)新者，最后培育成為具備創(chuàng)新能力的人。[7]面對與過去學習模式不同的創(chuàng)客培育法，以CDIO的構(gòu)思、設計、實現(xiàn)、運作的流程融入到PBL的教學，學習者普遍能夠接受并給予正面的肯定。而課程的分組實做特色以及跨域?qū)W習模式亦能刺激學員的創(chuàng)意并幫助整體的學習成效，學習者能將技能與知識的獲得實際轉(zhuǎn)化應用到項目的發(fā)展。在以PBL作為操作核心的課程類型當中，階段性實作是影響學習成效的關(guān)鍵要素之一。同時，還需更進一步輔導學員進行深入的創(chuàng)客課程，甚至輔助其就業(yè)或創(chuàng)業(yè)，并進行長期性的追蹤，以觀察此項能力是否能夠有效的提升。創(chuàng)客培育教學法改變了學習者原先的學習方式，使學習者體驗跨域合作的概念也經(jīng)歷其優(yōu)勢，協(xié)助學習者初步建立了多元競爭力、跨領(lǐng)域?qū)W習、團隊溝通合作等能力。

高校應將創(chuàng)業(yè)教育以培養(yǎng)自主創(chuàng)業(yè)者為主，轉(zhuǎn)為以培養(yǎng)提高綜合素質(zhì)的創(chuàng)客教育為主。[8]發(fā)展創(chuàng)客培育法進行高等教育翻轉(zhuǎn)，以學習者為中心發(fā)展CDIO工程教育設計課程流程，進行導論、設計理解與思考、設計制作與應用、設計呈現(xiàn)營銷，并以Stanford D-School倡導的realProject、realDesign、realCompany的精神進行跨域?qū)ｎ}實作，培育學習者具備創(chuàng)新實作精神的創(chuàng)客，并能在合作的過程中培養(yǎng)出團隊合作與跨域?qū)W習的軟硬能力。通過實施工作坊、施測、問卷分析、探討問題與建議、修正這樣的循環(huán)，可以幫助創(chuàng)客培育法持續(xù)改善，并變得更加完整與適用。

總之，本研究以CDIO精神所發(fā)展的PBL創(chuàng)客培育法，幫助學生能在接受高等教育期間導入較多的實際團隊操作的機會，并預先演練如何發(fā)揮所學的知識與技能于團隊中，以期能培育學習者在未來進入職場時，成為具備自身專業(yè)又能橫向連結(jié)資源整合能力的人才。現(xiàn)階段創(chuàng)客培育法雖僅為初步驗證對象，但本研究在操作過程中也發(fā)現(xiàn)，短時間并不能夠完全滿足構(gòu)思、設計、實現(xiàn)、運作四大階段所需要的專業(yè)訓練。運作部分是最難以被徹底執(zhí)行之處，但短時間內(nèi)要將所形成的產(chǎn)品原型立即投入市場機制檢驗是有困難的。因此本研究認為未來應進一步與課程結(jié)合，形成體制化的訓練模式。

[1]Halverson E R, Sheridan K. The Maker Movement in Education[J].Harvard Educational Review,2014(4):495-504.

[2]Shen Y T,Lu P W.Engage the PowerofSocial Community in the Lecture-based Learning by Using the Collaborative Tagging System[J].Journal of Convergence Information Technology,2013(11):485-493.

[3]石端銀,張曉鵬.“翻轉(zhuǎn)課堂”在數(shù)學實驗課教學中的應用[J].實驗室研究與探索,2016(1):176-178.

[4]吳寶華,張輝.CDIO工程教育理念內(nèi)化路徑探究[J].黑龍江教育,2016(5):61-62.

[5]Kimbell L.Rethinking Design Thinking:PartI[J].Design and Culture[J].2011(3):285-306.

[6]周緒紅.中國工程教育人才培養(yǎng)模式改革創(chuàng)新的現(xiàn)狀與展望:在2015年國際工程教育論壇上的專題報告[J].高等工程教育研究,2016(1):1-4.

[7]楊曉慧.我國高校創(chuàng)業(yè)教育與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)研究[J].中國高教研究,2015(1):39-44．

[8]王佑鎂,葉愛敏.從創(chuàng)客空間到眾創(chuàng)空間:基于創(chuàng)新2.0的功能模型與服務路徑[J].電化教育研究,2015(11):5-12.

Discussion on Maker Training Based on CDIO Education Mode

SUN Wei1,LIU Di-yu1,XIANG Ze-xi2
(1.Sichuan Radio and TV University，Chengdu 610073,China;2.Aba Radio and TV University,Aba 623000,China)

The emergence of Maker education in recent years views the combination of innovation and practice as the core of talent training.Compared with the mono-discipline training mode of traditional education,it is important to flip the current teaching method and cultivate interdisciplinary talents with creative thinking.Using project-oriented learning PBL as the main axis,integrating MIT engineering CDIO education mode,and Stanford's D-school cross-domain cooperative thinking,the Maker breeding method is conducive to promoting the practice and application of Maker education.

CDIO teaching pattern;Maker training;project orientation;teaching design

G712

A

1009—7600（2017）10—0096—04

2017-08-20

四川省教育廳2015年立項科研課題（15ZB0437）；四川廣播電視大學2016年立項科研課題（KTKYC2016008Y）

孫偉（1979—），男，四川巴中人，副教授、高級工程師；劉迪昱（1977—），女，四川綿陽人，高級工程師；向澤熙（1968—），男，四川遂寧人，高級講師。

[責任編輯，撫順職院：陳 輝]