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摘要：创客教育所蕴含的创新教学理念，对软件工程专业培养创新人才和教育教学改革具有重要的借鉴意义。论文中构建了基于创客教育理念培养软件工程专业创新人才的教学新模式，在专业课程教学中，基于创客理念引导学生在实践中内化专业知识，在探究实践项目的过程中进行创新意识、创新思维和创新能力的培养，最终实现创新人才培养的目标。
关键词：创客教育；创新人才；软件工程；教学模式；编程教育
本文引用格式：曾碧卿,等.基于创客教育理念培养软件创新人才模式研究[J].教育现代化,2019,6(13):1-5.
随着大数据、物联网、人工智能等新技术的快速发展以及“互联网+”教育的兴起和国家对创新创业教育的重视，新时代的发展对教育提出了新的要求，2015年3月，李克强总理在政府工作报告中提出“大众创业，万众创新”[1,2],指出了新时代人才的需求和人才培养的新目标，即培养具有创新创业能力的人才[3]。2017年7月国务院印发《新一代人工智能发展规划》提出了“人工智能成为国际竞争的新焦点，应逐步开展全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育、建设人工智能学科，培养复合型人才，形成我国人工智能人才高地”等。人工智能时代的到来，进一步丰富了创客教育的内涵，也为创客教育开启了创新之门，创客教育秉承“开放、分享、实践、创新和探究”的教育理念[4,5]，也逐步融入到高等教育教学实践中。创客教育是一种结合互联网信息技术,融合“开放创新、探究体验”的新型教育理念,它对软件工程专业创新型人才培养和教学改革将产生重大影响[6]。华南师范大学软件学院结合软件工程专业人才培养目标,融合创客教育理念，构建了软件工程专业创新人才培养的教学新模式，并应用于软件工程专业教学，实践证明，该模式能够较显著地提升学生的专业实践能力、创新能力和创业素质，为软件工程专业培养具有创新思维、创新意识和创新能力的复合型创新人才开辟了一条新路径。
一 创客教育对创新人才培养的作用
（一）创客概念与内涵
“创客”一词来源于英文单词“Maker”[7]，是指那些基于兴趣和爱好，努力把各种创意转变为现实的人[8]。“创”的含义是开始做，创造，首创，开创，创立等。它体现了一种积极向上的生活态度，同时有一种通过行动和实践去发现问题和需求，并努力找到解决方案[9]。“客”体现的是一种理性思维，一种人与人之间是一种良性互动关系，一种开放、包容与乐于分享的精神[10]。
创客教育强调项目学习，问题学习和跨学科学习，鼓励学生进行实践和探究，注重动手，注重实践，注重过程，强调“玩中做、做中学、学中做、做中创”，最终实现“玩、做、学、创”合一。创客教育是在深化项目能力的同时，更加注重学生创新能力的培养，创客教育以增强学生的创新能力为最终目标[2]。创客教育不但强调“造”物，更需要创客们去“智”造，引导和鼓励创客们在“智”造的过程中不断激发创新思维。因此，创客教育能够把学生的学习重点由基于项目的学习转移到创新创造能力的培养上[10]。
（二）新时代“创新人才”创新素养及培养需求
在“互联网+”、大数据、人工智能等新技术迅猛发展的新时代，“创新人才”是要做机器人不能做的事，那就是具有创造性的事[11]，而能够成为与机器互补的那些工作，恰恰需要依赖于批判性思维和创造性思维，而这正是目前高等教育的短板[12]。因此，必须在创新人才培养中推动批判性思维与创造性思维教育。
教育部部长陈宝生谈及高等教育质量的问题时，称要办好“四件事”。其一是提升培养能力；其二是改革创新人才培养模式。创客教育理念能够加快推动人才培养模式、教学方法改革，构建包含创新性学习、交互式学习等新型教育体系[13]。基于创客教育理念将会深入到人才培养的全流程。
2015年1月李克强总理在深圳考察柴火创客空间时开始关注“创客”，3月全国“两会”上“创客”第一次被写入政府工作报告，由此看来，创客教育适应当今人才培养模式。创客教育旨在培养学生的创造能力和创新能力。它通过创客的项目进行创意，并进行设计和实施的全过程，鼓励学生把自己的新颖想法付诸创造性的实践，以“创造中学”为主要学习方式和培养创新创业人才为根本目标的新型教育模式，能推动批判性思维与创造性思维教育[1,5,6]。因此已经受到了全国教育行业的广泛关注，并迅速成为目前培养学生创造、创新能力的一个强有力的手段。
创客活动的设计具有很强的灵活性。每个能力的培养都有相应形式的创客活动，还可以根据现存的形式进行移植、嫁接、整合，创造出新型的创客活动[14]。因此，可以基于创客教育灵活的活动形式，建构软件工程专业教学新模式，推动软件工程专业人才的批判性思维与创造性思维教育的开展，以期培养出满足人工智能时代软件工程专业的创新人才。
二 软件工程专业教学的特征
软件工程专业是一门研究用工程化方法构建和维护有效的、实用的和高质量的软件的学科。它涉及到程序设计语言、数据库、软件开发工具、系统平台、标准、设计模式等方面，课程学习的实践性很强[15]。软件的应用渗透到各行各业，因此，软件开发知识涵盖面非常广泛，涉及多个学科知识，其知识与技术更新快捷，具有超前性。因此，创客新时代对软件工程专业的创新人才提出了新要求，如何培养好软件工程专业创新人才也是教育工作者面临的新挑战。
2018年8月，教育部下发了《教育部关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》，明确要求各高校全面梳理各门课程的教学内容，淘汰“水课”、打造“金课”，合理提升学业挑战度、增加课程难度、拓展课程深度，切实提高课程教学质量[16]。以生为本，根在课程。
华南师范大学软件学院扎根于课程建设与教学，以推动培养学生的批判性思维和创造性思维，提高其创新能力为导向，融合创客教育理念，改造现有的课程教学设计，形成新的课程教学模式，开展基于创客教育理念的软件工程专业教育教学模式研究与实践，以期达到有效地培养创新人才的目标。
三 软件工程专业教育与创客教育的关系
创客教育以“创中学”为主要学习方式，以培养具有创新创业素质的人才为根本目标，这种新的教育理念决定了其与工程类专业教育的高度融合、相互补充、相互促进的关系。
（一）软件工程专业教育与创客教育的关系
软件工程专业知识涵盖面广，融合了多个学科，创客教育具有交叉学科知识应用特征；软件工程专业实践成果具有首创性或二次创造性，创客教育成果也具有首创性，创造创新性；软件工程专业教学实践性很强，一般都是基于项目的实践活动，创客教育也是基于问题解决或项目创造创新的实践活动，一样具有积极互动、实践探究的共同特点；软件工程专业要求教师知识素养要及时更新，具有前瞻性，创客教育对教师的创造创新能力也提出更高更新的要求。
（二）软件工程专业教育与创客教育之间的异同
创新能力的培养首先是从知识到思维的培养。传统的教学模式中存在重知识学习，轻思维培养；重技术能力培养，轻知识建构能力培养；重单一专业发展，轻融合其他学科知识能力的培养；重培育项目,轻培育人才。而创客教育注重思维和技能培养，轻知识系统的学习；重活动形式多样性，轻严谨的科学精神培养。因此二者的结合有利于互相补充促进，达到共同发展的效果，有利于推进创新人才的培养。
软件工程专业和创客教育在多方面具有共同性，能在教学中起到相互促进的作用。另外，软件工程专业学习更注重专业性知识的教育，创客教育更注重实践创新环节，多学科知识融会贯通的培养；软件工程专业教育能够把学生学习重点由知识学习转向项目学习，创客教育能够把学生的学习重点由基于项目的学习转移到思维培养、创新创造能力的培养上。这二者之间既能够互相互补，又能够相互促进。
四基于创客教育培养创新人才教学模式构建
面对以移动互联网、云计算、大数据、物联网、人工智能等为代表的新一代信息技术的快速发展，软件工程专业人才培养的核心素养模式，逐渐清晰，它主要包括三块：文化基础、自主发展和社会参与。其中文化基础又涵盖了文化底蕴和科学精神，而科学素养主要是批判性思维、创造性思维的培养。美国人认为核心素养模式包括创新、批判、沟通、合作，总之，有应对复杂情景的能力，有面对高速发展的信息社会的能力。具体到软件工程专业，需要培养的创新人才必须具备的核心素养应该包括：具有较强的批判性思维能力和创造性思维能力；把大量碎片化知识整合重构的能力；在理解、应用知识的基础上，能积极分析、评价和创造知识的能力；在专业知识实践中，能应用跨学科知识和新科技解决问题的能力；开放分享、协作创新的精神；深度学习与探究的意识。因此，华南师范大学软件学院在设计教学模式时，首先要达到能够满足以上几项人才素养的培养，教学模式的设计要细化到专业相关的必修、选修或通识等课程教学中，以达到全方位无缝对接式人才培养教学模式。
目前，华南师范大学软件学院软件工程专业各类课程都已经在“互联网+”教育的基础上进行了教学模式的改革，开展了“线上线下混合式教学”模式，“基于SPOC的翻转课堂教学”模式等，取得了不错的成效。但是，面对新时代对高校培养人才提出的新要求、新标准，还需要继续在“创新培养”环节上加强和推进改革。近几年，国内不少省市的中小学顶着应试压力，已经把创客教育做得风生水起，培养了一批拔尖人才，收获了许多出自中小学生的创造性成果。但是在高校创客教育才刚刚起步，越来越多的高校开始重视创客教育，并已经相继创建了创客空间，以促进创新创业人才的培养。美国创客教育已纳入国民教育体系，正逐步形成一个完整的教学研究与实施体系。如何将创客教育有效地融入高校专业教育，已成为欧美高校教学改革的一个重要方向[1,6]。显然，创客教育将成为未来创新教育的一种新型教育模式。
由于创客教育刚起步，还没有形成一整套可操作的教学模式。创客学习没有固定的学习内容和形式，也没有固定的学习时间和空间，本质上是一种学习主体持久性的能力改变的过程，是一种全视角学习[14]。全视角学习认为所有学习都包括“互动与获得”两个过程以及“内容、动机、互动”三个维度。按照全视角学习构建的学校创客活动，内容维度需要考虑各知识间的有效性连接以及学生系统性思维的培养；动机维度应注重学生的迁移应用能力与实际问题的解决能力；互动维度则强调创设真实的学习环境和构建高效的学习共同体[14]。学校创客活动实施时需明确创客学习需求，设计创客教学活动要融合“学、做、创”三项学习活动，注重真实情景创设、优化反馈与评价，真正体现出创客教育培养创新人才的落地实施模式。
华南师范大学软件学院在推行多年的“二+九个一”教学改革实践的基础上，不断推陈出新，近年来，积极研究与探索创客教育理念，依据创客全视角学习模式，“扎根”课程，以推动培养学生的批判性思维和创造性思维，提高其知识整合与建构能力、创新能力为导向，将创客教育理念和专业课程教学相融合，创建新的教学模式，构建了基于创客教育理念的软件工程专业创新人才培养教学模式。在设计过程中，重点针对创客教育与“互联网+”线上线下教学相融合的教学模式，以项目实践（做中学，学中创）的方式，以知识学习转向思维培养、碎片化知识整合建构能力的培养等作为创客教育实践的导向，进行了创客技术与创客素养的融合、创客教育与课内知识学科的融合、多项创客技术的跨域融合、创客教育与各层次实践项目的融合、创客活动与线上线下混合教学模式的融合，构建了基于创客教育理念培养软件工程专业创新人才教学模式，如图1所示。
在课前学习中，教师上传专业基础知识资源，可以是电子资源、视频、测试等形式，设计评价方式，学生在线上独立进行系统基础知识和专业知识学习，在记忆、理解的基础上测试和评价。课堂上是师生面对面的学习时间，主要是基于项目动手实践活动和以体验为主的创造性学习活动，活动方式以小组为单位，开展实践、协作和探究的学习活动。教师提前准备虚实结合的基础实践环境及工具，引导和鼓励学生探究互动，发散学生思维，在争议批判中形成个人见解。通过这样一个探究性的互动过程，促进学生批判性思维、创造性思维和知识建构能力的培养。同时引导学生在实践中内化专业基础知识，自主探究项目涉及到的跨学科知识，以及人工智能、物联网、大数据、VR/AR等新技术，培养学生将专业知识、跨学科知识、新技术融会贯通和整合重构的能力，达到创造创新能力的培养。同时课后学习，教师在线上设计的学习活动主要是作品分享展示、作品中新发现的问题的讨论、师生教学反馈、作品评价，从而推进迭代创新。
创客教育活动中的反馈与评价尤其重要，有效的评价机制可极大地提升学生的学习兴趣。华南师范大学软件学院在如图1所示的教学模式中，课前、课堂和课后三个阶段都有评价维度。创客教育的评价就是对创客活动过程及结果进行测量和价值判断的过程，调控指导整个创客活动的实施。创客教学活动评价应采用多元化评价方式，包括过程性评价和形成性评价。从评价者的角度，评价包括个人评价、小组互评、教师评价。对于学生的评价必须综合多方面来进行，包括设计制作或学习过程的投入程度、对所学内容的掌握程度、与其他成员的互动程度等。因此，应尽量给予学习者中肯的反馈与评价[14]。评价和反馈要具有指导性，并确保评价的公开公正性和科学客观性。
五 教学模式在软件工程教学中的应用
创客教育继承了项目教学法和以学生学为中心的教学思想[17]。创客教育主要以课程为载体，华南师范大学软件学院的课程主讲教师与课程教学伙伴在确定了基于创客教育理念培养专业创新人才的教学模式之后，根据课程的难易度、开课顺序，把创客实践项目从低阶到高阶进行分层。基础项目为低阶层，综设项目为中阶层，创新项目为高阶层。这样，学生在创客实践时，就可以根据自己的兴趣爱好或实践能力选择相应层级的创客实践项目进行实践。初学者可以侧重基础项目的实践，如：C语言程序设计、计算机网络、数据库、初级软件设计实作等；对于已有基础实践经验的学生，可以选择计算机组成原理、人机交互软件工程方法、软件需求工程、软件测试、网络安全、高级编程、中级软件实作等较复杂的综合性设计性实践项目；实践能力比较强的同学，则可以挑战高层级的创新实践项目，进行创新实战，如：人工智能、机器人技术、虚拟现实技术、移动互联网、嵌入式系统、高级软件实作、大学生创新创业训练计划项目、中国软件设计大赛赛题、机器人设计大赛等综合性强创新性高的高层级实践项目。这样，学生既能有效掌握专业知识，又能循序渐进地进行创客实践，项目的分层级实践，能更好地突显创客教育教学模式在培养创新人才方面的优势，达到创客教育与专业教育的无缝融合，有效培养能满足新时代需求的具有创造创新能力的人才。
现在，以软件工程专业中的核心课程《软件系统设计与体系结构》为例，来详细介绍基于创客教育理念的创新人才培养模式的实践应用。《软件系统设计与体系结构》课程的主要培养目标是培养学生的软件设计思维能力，以及软件设计方法与技术的运用能力。课程内容是软件设计以及软件体系结构的相关思想、理论与方法，主要包括：软件设计与软件体系结构在软件工程中的地位和作用、软件设计的基本方法与原则、统一建模语言UML2.0、面向对象的软件设计方法、面向数据流的软件设计方法、人机界面设计、软件体系结构风格与设计模式、基于构件的软件体系结构、软件体系结构评估、软件设计的进化等内容。
（一）课前
教师设计开发课程理论学习资源，把教学内容、教学目标、课件、学习视频、测试题目、评价量规分值都确定好，并上传到在线课程网站，学生线上自主学习、识记和理解理论知识，完成测试和评价。
（二）课堂
教师进行分组实践。教师提供实践项目，或者小组自设实践项目，小组也可以根据自己实践基础选择低阶层、中阶层或高阶层的项目进行实践，基于项目进行探究实践。实践过程中，教师要求项目小组成员进行项目任务分工：软件需求分析、概要设计、详细设计、软件设计方法、用户界面、软件体系风格设计、代码编写、系统测试等任务。小组分工后，开始探究实践，教师鼓励和引导小组成员发散思维，积极发表观点，组员间进行观点争议与碰撞，形成自己的新观点，达到对学生批判性思维、创造性思维和知识整合建构能力的培养。教师引导学生深度探究各个环节的实践方法、观点，鼔励学生运用多学科知识解决问题，通过对跨学科知识的深度融合和加工建构，寻找有创意的解决方法并通过努力使之变成现实。同时，教师要关注小组实践过程，及时点评。因为及时有效的评价能促进评价结果的精确性和科学客观性，有效的评价又能促进学生实践学习动机，积极的学习动机又能促进学生学习主观能动性，激发学习热情，持续的学习热情又能促进学生创造创新的动力和毅力。
（三）课后
教师可以集中在线上进行设计成果的分享展示、成果中发现的问题的讨论、成果问题解决、师生教学反馈、作品评价等活动，推进迭代创新。加强学生创造创新能力的培养。
（四）评价
创客教育以项目为导向，评价机制直接影响到学生的实践动机和动力，影响到整个实践项目的实施过程，影响到学生的创造创新能力的培养。因此，实施创客教学模式的同时，一定要注重设计匹配的创客教学评价。既关注实践过程中的观点、互动频率、解决问题的能力、协作能力、工具和材料的分析与应用，也要关注最终成果的新颖性和创造性。做到公开公正、科学客观的评价。
六 结束语
高校软件工程专业在推进创客教育的过程中，云计算、大数据、物联网、VR/AR、人工智能等将会成为师生学习探究和实践应用的重点。基于创客教育培养创新人才的教学模式在软件工程专业的应用研究，符合新时代创新型人才培养的特点和趋势。新时代的到来，教学方法和教学模式的设计必须与时俱进，适应新时代对创新型人才培养的目标，开拓新渠道，创建新模式，在软件工程专业教学中培养一批具有融合、创新、协作、发展特质的复合型创新人才。
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