基于CDIO教育模式的創(chuàng)客培育探究

孫 偉，劉迪昱，向澤熙

（1．四川廣播電視大學(xué)，四川 成都 610073；2．阿壩廣播電視大學(xué)，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(xué)，四川 成都 610073；2．阿壩廣播電視大學(xué)，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(xué)科專才培養(yǎng)模式，在創(chuàng)客培育中“翻轉(zhuǎn)”現(xiàn)行的教學(xué)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(dǎo)向式學(xué)習(xí)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(yīng)用。

CDIO教育模式；創(chuàng)客培育；項目導(dǎo)向；教學(xué)設(shè)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(dāng)代的創(chuàng)客須具備創(chuàng)意設(shè)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(xué)模式大多為教師單向授課，學(xué)習(xí)者只能學(xué)習(xí)老師規(guī)劃好的內(nèi)容，學(xué)習(xí)內(nèi)容單一。除此之外，在學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)者之間也缺乏有效的互動來進行同伴學(xué)習(xí)。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(fù)雜化，亟需具備跨領(lǐng)域復(fù)合的人才投入，因此跨領(lǐng)域?qū)W習(xí)的教育逐漸在大學(xué)教育中盛行起來。在此前提下，大學(xué)教育的思維已逐漸從以往的教師為主體，轉(zhuǎn)變成以學(xué)生為主體的“學(xué)習(xí)者中心”教學(xué)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(xué)習(xí)者為中心，根據(jù)每位學(xué)生的特性做調(diào)整而因材施教，給予學(xué)習(xí)者彈性的空間與時間去學(xué)習(xí)。而學(xué)校也不再完全以知識傳授作為唯一的核心價值，而是將學(xué)校視為一個提供學(xué)習(xí)者間共同學(xué)習(xí)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(dǎo)向?qū)W習(xí)（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(chǔ)，而形成一套“創(chuàng)客培育法”。

一、創(chuàng)客培育模式和教學(xué)設(shè)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(xué)老師喬納森·伯爾曼和亞綸·薩姆斯提出。[3]翻轉(zhuǎn)教學(xué)建立了一個讓學(xué)習(xí)者可以獲得適應(yīng)性且個人化教育的架構(gòu)，這種創(chuàng)新教學(xué)模式已有許多國內(nèi)外研究指出確實能有效提升學(xué)習(xí)效果。翻轉(zhuǎn)教學(xué)可提高學(xué)習(xí)專注力和批判思考能力，并改進學(xué)習(xí)態(tài)度。翻轉(zhuǎn)教育打破傳統(tǒng)以教師為中心的教學(xué)模式，將中心轉(zhuǎn)換到學(xué)習(xí)者身上，根據(jù)每位學(xué)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(xué)習(xí)機會，因此學(xué)習(xí)者的知識建構(gòu)是主動的。翻轉(zhuǎn)教育給予學(xué)習(xí)者更多彈性的空間與時間去學(xué)習(xí)，能夠讓學(xué)習(xí)者自行建構(gòu)知識且達到自學(xué)的目的，將知識轉(zhuǎn)化為能力。在翻轉(zhuǎn)教學(xué)中如何應(yīng)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(yīng)用于“創(chuàng)客培育法”。

1．PBL教學(xué)原理與應(yīng)用

學(xué)校教育的目標除了著重于專業(yè)知識的獲得外，也更應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生具備創(chuàng)意、批判、思考、合作和應(yīng)用等特質(zhì)。將項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)（project-based learning，簡稱PBL）應(yīng)用于學(xué)習(xí)歷程中，學(xué)習(xí)者以小組方式被置于專案實務(wù)的情境中，探究真實世界問題及挑戰(zhàn)，由問題引起學(xué)習(xí)者對知識的好奇并啟發(fā)其使用先前知識，讓學(xué)習(xí)者應(yīng)用各種訊息資源來建構(gòu)項目，并通過教師引導(dǎo)與設(shè)計學(xué)習(xí)環(huán)境來啟發(fā)學(xué)生的問題解決能力，以幫助學(xué)習(xí)者對于該項目有更深入的實作應(yīng)用成效。PBL教學(xué)法以小組方式進行，通過項目實務(wù)小組討論，探究并形成結(jié)果，改進學(xué)習(xí)策略和思維技巧，以引發(fā)問題、發(fā)現(xiàn)需求、以學(xué)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(dǎo)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(shè)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(shè)計”以使用者導(dǎo)向來進行需求設(shè)計，尋求跨領(lǐng)域的設(shè)計解決方案；“實現(xiàn)”系指將設(shè)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(fù)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(xué)、實驗教學(xué)、企業(yè)實訓(xùn)和科技創(chuàng)新活動中，使學(xué)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(xué)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(xué)目標，強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生掌握扎實的工程基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，并應(yīng)用于實際環(huán)境中。CDIO教育理念提倡在基礎(chǔ)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(xué)模式，使之能夠成為符合企業(yè)實際需要的人才，是“做中學(xué)”（learning by doing） 和“項目式的教育和學(xué)習(xí)”概念的詮釋，通過主動解決真實問題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)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(chǔ)。

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(xué)習(xí)與合作，強調(diào)realProject、realDesign、realCompany，找出真實存在的問題，進行真實設(shè)計，并實作出成品或服務(wù)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(shè)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(xué)習(xí)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(shè)計思考流程創(chuàng)造出不同領(lǐng)域?qū)W習(xí)者皆能相互交流與腦力激蕩的學(xué)習(xí)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(yīng)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(wù)意識，特別需要具備跨界創(chuàng)新能力。[6]本研究以PBL的教學(xué)方式進行教學(xué)，強調(diào)項目導(dǎo)向做為學(xué)習(xí)主軸，在實踐過程中直接找到對應(yīng)的知識應(yīng)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(shè)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(xué)習(xí)者相互合作與學(xué)習(xí)，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(xué)習(xí)者，我們以PBL為整體架構(gòu)，導(dǎo)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(yīng)用于課程規(guī)劃設(shè)計

1．發(fā)散性流程找出多元需求

導(dǎo)論階段對應(yīng)CDIO的構(gòu)思（conceive）部分，通過使用者模擬訪談?wù)页鲂枨?。在開始時，教師首先明確題目，詳細解說題目，以確保學(xué)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(xué)習(xí)者創(chuàng)客及設(shè)計的基本概念，激發(fā)學(xué)習(xí)者對工作坊的好奇與相關(guān)知識。隨后引導(dǎo)學(xué)習(xí)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?wù)叩慕巧嗷ミM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(shè)計理解與思考

將構(gòu)思（conceive） 及設(shè)計（design） 對應(yīng)于發(fā)展設(shè)計理解與思考階段，引導(dǎo)學(xué)習(xí)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(shè)計與服務(wù)。將CDIO實現(xiàn)（implement）階段，利用數(shù)字制造機具將設(shè)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(yīng)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(shè)的方式讓學(xué)習(xí)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(dǎo)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(shè)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(fù)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(shè)計理解與思考中，教師應(yīng)盡量退居成輔助與引導(dǎo)的角色，并將主軸放在小組導(dǎo)向（team-based）的學(xué)習(xí)與合作上。操作手法應(yīng)從第一階段的需求中找出最適于進行設(shè)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(xué)習(xí)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(wù)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(xué)習(xí)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(shè)計。

3．設(shè)計制作與應(yīng)用

為了能協(xié)助學(xué)習(xí)者將設(shè)計方案轉(zhuǎn)換成可制作的原型，故融入計算機輔助設(shè)計 （CAD） 與計算機輔助制造（CAM），主要內(nèi)容為3DsMax與3Dprinter的應(yīng)用。學(xué)習(xí)者可以有效的設(shè)計作品的原型，尤其是3Dprinter的應(yīng)用有效的縮短了過去從設(shè)計到原型之間的成本花費與原型制造上的門坎，使學(xué)習(xí)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(yīng)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(fù)雜問題的策略。

4．設(shè)計呈現(xiàn)與營銷

本階段應(yīng)用SWOT及商業(yè)畫布分析法引導(dǎo)學(xué)員思考商業(yè)模式，并通過簡報與作品展覽的方式讓學(xué)員習(xí)得呈現(xiàn)與營銷的知識和技巧。對于SWOT分析所設(shè)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(yīng)用商業(yè)畫布分析法，切入客群與其主要問題，據(jù)此設(shè)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(fēng)險。除思考如何設(shè)計及制作之外，設(shè)計產(chǎn)品特色、價格、通路等也要考慮。過程不僅可應(yīng)用于商品與服務(wù)，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(shè)計營銷作為如何以人為本的設(shè)計思考，能夠更完善思考整個設(shè)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(xué)生從初學(xué)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(xué)習(xí)模式不同的創(chuàng)客培育法，以CDIO的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作的流程融入到PBL的教學(xué)，學(xué)習(xí)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(xí)模式亦能刺激學(xué)員的創(chuàng)意并幫助整體的學(xué)習(xí)成效，學(xué)習(xí)者能將技能與知識的獲得實際轉(zhuǎn)化應(yīng)用到項目的發(fā)展。在以PBL作為操作核心的課程類型當(dāng)中，階段性實作是影響學(xué)習(xí)成效的關(guān)鍵要素之一。同時，還需更進一步輔導(dǎo)學(xué)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(xué)法改變了學(xué)習(xí)者原先的學(xué)習(xí)方式，使學(xué)習(xí)者體驗跨域合作的概念也經(jīng)歷其優(yōu)勢，協(xié)助學(xué)習(xí)者初步建立了多元競爭力、跨領(lǐng)域?qū)W習(xí)、團隊溝通合作等能力。

高校應(yīng)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(xué)習(xí)者為中心發(fā)展CDIO工程教育設(shè)計課程流程，進行導(dǎo)論、設(shè)計理解與思考、設(shè)計制作與應(yīng)用、設(shè)計呈現(xiàn)營銷，并以Stanford D-School倡導(dǎo)的realProject、realDesign、realCompany的精神進行跨域?qū)ｎ}實作，培育學(xué)習(xí)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(xí)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(xué)生能在接受高等教育期間導(dǎo)入較多的實際團隊操作的機會，并預(yù)先演練如何發(fā)揮所學(xué)的知識與技能于團隊中，以期能培育學(xué)習(xí)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(shè)計、實現(xiàn)、運作四大階段所需要的專業(yè)訓(xùn)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(yīng)進一步與課程結(jié)合，形成體制化的訓(xùn)練模式。

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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(xué)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(zé)任編輯，撫順職院：陳 輝]