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清华大学教师推动建立“群体创新空间”模型
2015-07-07 16:51   审核人:

    作为DIY运动的延伸,在过去的十年里,创新活动开始发生巨大的改变。众多的创新者开始走出独立的工作坊,聚集到一个全新的空间:那里有网络、有各种设备和交流平台。创新者在这里交流各种想法、实现各种创意,最后分享各种成果。

  清华大学高云峰教授和ICT教育专家高震发现,越来越多有着类似功能的不同名称的空间出现在我们周围,因此创造了GIS(集思)这个术语,全称是“群体创新空间”(Group Innovation Space)。这是他们创建的一种学习模型,旨在网络时代背景下,培养海量具备出众能力的学习者和创新者。

  他们的教育理念,如同GIS的自我介绍:“为全球网络时代里出生、成长的学生提供一种全新的创造力实践体验。对网络化已成自身属性延伸的学生群体进行重新定义,并为其提供创造性的教学课程、精细完善的成长体系和可感知的真实创新体验……

  该学习模型作为清华大学的创新成果正在各地大中小学推行与实践。

  一、群体创新空间(Group Innovation Space)的定义与设计原则

  群体创新空间(以下简称GIS)是联通主义学习理论的物理化学习模型,是一个以松散群体参与创新活动为特征,提供想法到实现所需的材料、设备和设施,并具备社交功能的物理空间。

  此外,一个完美的可持续发展的GIS还应包括合理的空间布局、给初学者设计的课程、鼓励创新的制度、丰富的项目、各类项目导师、有分享和协作精神的创新者、负责任的管理者和专业的设备设施操作者等要素。

  如何让空间为创新服务,GIS提出三大具体设计原则:

  1.        去中心和去结构化的设计原则。

  2.        空间是活的。

  3.        为想法视觉化和触摸化提供支持。

  二、GIS的生态系统

  1、导师、管理者和设备操作者

  学生、导师、管理者和设备操作者有序的交互活动,是GIS这个生态系统发展的最重要的一环。

  根据职能和学习阶段的不同,GIS里的交互活动可概括如下:

  2、“玩中学”的创新者路径

  基于游戏的学习,反映出了学校希望学生发展的重要技能,包括:合作能力、问题解决能力、沟通能力、批判性思维和数字素养。繁多的游戏类型和游戏应用程序使基于游戏的学习在今天格外引人注目。从角色扮演游戏让学生从别人的角度认识世界,到在线社交游戏呈现真实世界的问题并提高全球意识,再到游戏设计整合到计算机课程中,都说明在基础教育的不同阶段,游戏都可以与课程进行整合。虽然大多数游戏对玩家都有明确的奖励制度(升级,给予徽章或加点数等),但最为吸引教育者的是,基于游戏的学习为学生提供了从失败中成长的安全空间。在游戏中,探索是必须的,但一般都无须承担高风险的后果。孩子们能够在寻找解决方案的过程中尝试并承担风险,而且不会有做错事的感觉。游戏鼓励学生在试错中学习,这在GIS中是一个特别重要的理念。

  升级路径:

  新生----消费者----制造者----创新者----小导师

  新生----消费者(DBL):需完成三大核心课程,具备机械、工程、力学、空间现象、软件、电子等基础能力

  消费者----制造者(PBL):需完成导师指定的最少两个项目,可以独立完成,可以协作完成,可以在导师的指导下完成。

  制造者----创新者(DIT):这是一个飞跃,当学生有了自己的想法,通过招募团队,完成从想法到实现全部工作后,我们可以为学生颁发创新者的胸卡。

  创新者----小导师():这将是最高阶段的工作,学生不但可以自己完成任务,还可以指导和支援其他团队完成任务,从而完成“反哺”这个环节,促进自身最大的提升。

3、GIS五级培养模式之“工程教育”

  STEM代表科学(Science),技术(Technology),工程(Engineering),数学(Mathematics)。STEM教育就是科学,技术,工程,数学的教育。在国家实力的比较中,获得STEM学位的人数成为一个重要的指标。美国政府STEM计划是一项鼓励学生主修科学、技术、工程和数学(STEM)领域的计划,并不断加大科学、技术、工程和数学教育的投入,培养学生的科技理工素养。

  汤莫斯·弗瑞德曼在《世界是平的》中写到,2003年世界上共授予二百八十万个科学和工程的学士学位。其中一百二十万个学位被授予在亚洲大学里的亚洲学生。八十三万个学位授予给欧洲的学生。 四十万个学位授予美国的学生。在中国百分之六十的学士学位是授予科学和工程专业的学生,而美国只有百分之三十一。这一支训练有素的科学与工程队伍正在加强一个国家的竞争力。在一个科学和技术占主导地位的世界里,这是一个国家竞争力的重要因素。

  STEM中,工程是将技术、数学和科学紧密连接的一条应用性主线。但在基础教育阶段,并没有专门的课程用来培养学生的工程素养和工程知识。原因之一是工程是和实践紧密联系的,很难通过课堂来展现和训练。

  为了鼓励和引导学生学习工程和技术,GIS在五级培养模式里嵌入了一套完整的STEM相关课程,并将该课程和GIS的交互学习环境结合,以期培养出成功、自信并兴趣广泛的学生。

  课程包括以设计为导向的技术学习课程,也包括以项目为导向的工程学习课程。相关的科学和数学教育也紧密的融合到这两类课程中。是GIS创新教育培养体系的一个组成部分,也是单独培养STEM人才的专门课程。

  4、GIS五级培养模式之中小学科技创新设计

  Extreme Programming(极限编程,简称XP)是由Kent Beck在1996年提出的。XP是一个轻量级的、灵巧的软件开发方法;同时它也是一个非常严谨和周密的方法。它的基础和价值观是交流、朴素、反馈和勇气;即,任何一个软件项目都可以从四个方面入手进行改善:加强交流;从简单做起;寻求反馈;勇于实事求是。XP是一种近螺旋式的开发方法,它将复杂的开发过程分解为一个个相对比较简单的小周期;通过积极的交流、反馈以及其它一系列的方法,开发人员和客户可以非常清楚开发进度、变化、待解决的问题和潜在的困难等,并根据实际情况及时地调整开发过程。

  在XP的基础上,根据青少年创新和科技活动的特点,例如没有真实的客户,团队人数极少,开发时间极短(一般不超过一学期)等情况,GIS探索出一套新的开发方法,使得开发过程更加简单有效。

  其主要特性有:

  1.        将复杂细致的需求分析阶段用用户故事和计划游戏的方法替代,符合该年龄段学生的特点和能力。

  2.        删除复杂的测试环节,只要达到特定情形下功能的满足即可。

  3.        借助数字化设备和小团队的优势,在开发阶段和整个生命周期都可以随时迭代循环。

三、GIS的完整实现:卡魅(CAME)

  CAME(Computer Aided Manufacturing for Education)的核心是把CAM(计算机辅助制造)技术和设备创造性地引入校内教育,帮助每个学生释放创意并形成作品。

  CAME以学生为主体,教授数字化绘图平台软件,艺术相关的基础理论知识,体会数字化设计思想,根据学生认知发展水平设定每节课所要完成的具备某种功能的结构或装置;发散地讲解该结构或装置所利用的科学原理及技术;激发学生以预设的功能为目的,通过利用手绘扫描仪、激光切割机等经过改进的配套硬件设施,自由发挥,创新再造,最终把自己的想法变为现实。这个过程包含了目标设定、特定目标的知识学习、动手尝试、经验总结到目标实现。所想即所得的授课模式让学生充满成就感,建立自信心,唤醒学生探索科技的求知欲,最大限度地激发学生的创造能力,锻炼动手能力,培养探究精神,平衡团队合作精神与竞争意识,既能深入学习科学知识,又能获得艺术与美的熏陶。

实例

  (1)        购置设备和材料

(2)引进课程 三大核心课程(卡魅科技制作课、卡魅3D打印课和卡魅怪物机器人)

  我们知道,创新能力的进步不仅依赖于购置多少新设备,更多应该体现在“软件”上,包括教育理念、师资、课程和社会资源等。

  初学者学习的三门基础课程,卡魅科技制作课、卡魅3D打印课和卡魅怪物机器人课涵盖材料、工程、物理、机械、空间建模、软件和电子等基础知识,并将激光切割机、3D打印机、手绘扫描仪、开源硬件平台、刻字机、雕刻机和UV打印机等所有数字化设备的使用全部融入课程中。

  (3)项目推送

  依托清华大学平台优势,GIS定期推送新颖创新的项目。同时,GIS提供三门经典的项目课程,以期让学生通过项目导向式的学习方式,获得工程项目开发的生命周期知识,为以后的各类创新实践活动提供最有力的支撑。

  项目A 平衡大师

  项目B 手机吊冰箱

  项目C 月球战车

  作为GIS学习模式的见证者,聂先虎博士,早年毕业于清华大学,同时也是两个孩子的父亲。在谈及创造力培养和教育的时候,他指出:“每个家长都深知创造力和创新能力将给孩子带来更广阔的未来。并且,我们国家科技教育的灵魂就是创新。然而令人遗憾的是,既然我们抱有良好的愿望,但现行诸多的方法,在我努力尝试后发现,依然不够目标明确,学校的培养计划或社会的创新氛围并不能让孩子直到获得所需的技能。”

  他深有体会地指出,“是时候降低创造力学习的门槛了。”除了可执行的培养方式不奏效外,他认为成本高也是抑制创新和教育发展的因素。“基于教育界、整个社会、家庭等各种原因,在过去几十年,培养下一代的费用的增长远远超过于通货膨胀率,中国人重视子女的教育,觉得这笔支出必须要花,但又对培养的方式和效果不满意。其实费用是不需要那么贵的离谱的。”

  聂先虎说,“没有经验的家长,如果他们经历过这个阶段,再回过头来看,就会发现支出的费用和效果完全不成比例。透过国外的先进做法和我们正在形成的氛围发现,享受真正高质量的创造力和创新能力培养,并不需要花那么多钱。”

来源:中国教育网

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