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摘要：跨学科创意设计课程来源于中山大学新华学院新华创客实验室（FabLabXH），是一门跨学科，引导同学认识各种材料，结构，掌握各种制作方法，利用数字化设备制作任何尺寸任何东西的课程。整个课程就是学生在学习中制作，在制作中学习的“试错”过程。跨学科创意挑战课程辐射作用有以下几个点：为新华创客实验室提供学生创客设计课程教学的教材；突破传统教学模式，为传统教学模式提供改革借鉴。
关键词：跨学科；数字化；创客实验室
本文引用格式：李国城,等.基于STEAM教育理念下的跨学科教育模式研究——以中山大学新华学院新华创客（FabLabXH）为例[J].教育现代化,2019,6(68):98-100.
Research on Interdisciplinary Education Model Based on STEM Education Idea
--Take FabLabXH,Xinhua College,Sun Yat-sen University as an Example
LI Guo-cheng,LI Wei-lin
(Xinhua College of Sun Yat-sen University,Guangzhou Guangdong,China)
Abstract:The course of interdisciplinary creative design originates from FabLabXH,Xinhua College,Sun Yat-sen University.It is an interdisciplinary course that guides students to understand various materials,structures,master various production methods,and use digital equipment to make anything of any size.The whole course is a“trial and error”process in which students make and learn in the process of learning.The radiation effect of the interdisciplinary creative challenge curriculum includes the following points:providing the teaching materials for the course of student creative design for Xinhua Creator Laboratory;breaking through the traditional teaching mode and providing reference for the reform of the traditional teaching mode.
Key words:Interdisciplinary;Digital;Creator laboratory
一 引言
利用现代化的教学手段进行课程内容的讲授，是我们再精品课程建设中进行的一项重要改革[1]。传统传授型为书本加黑板加粉笔的模式为主的教学方式使得学生感觉枯燥难学，对学习积极性和实践动手能力有所影响。作为一门跨学科创意设计全校公选课程，摒弃以往传统的教学模式，不依赖书本进行教学，而是通过互联网资源，并结合我们自建网络教学网站平台的方式进行启发式的教学。我们的课程理念则是把“想法变成现实才有意义”，鼓励学生结合各自学科研究方向，亲自发现问题、亲手解决问题或是在这个过程中找到自己的欠缺，从而更主动、更有针对性地去学习，目标是让学生学会如何利用数字化设备制造自己想要制作的东西，实现个人制造[2]。充分做到学生在学习过程中做到主体地位，教师做到引导指导的辅导作用，增强课堂教学的生动性和启发性，提高学生的自学能力和创造能力，从而提高教学质量和教学效果。
二跨学科创意设计的课程本质
教学网站平台实现教学管理、教学信息传递，仅用一台可上网设备就可以随时访问网络教学网站平台。除了自建的网络教学网站平台，我们还在教学过程通过互联网技术，访问国内外多家科研教学机构或者论坛等网上资源，既可以查看教学内容，又可以下载相关的教学软件并查找学习过程中所遇到的问题的解决方式，实现课程资源的共享[3]。
主动学：一般的课程往往是比较被动地被老师“导学”，我们的课程理念则是把“想法变成现实才有意义”鼓励同学结合各自学科研究方向，亲自发现问题、亲手解决问题或是在这个过程中找到自己的欠缺，从而更主动、更有针对性地去学习[4]。
跨专业学：同学不仅是创客活动的主体，也是积极的传播者和“联络者”。不同专业、学科背景的学生通过创客项目合作，同时推动老师和实验室的密切联系，实现了更高层面的“学科交叉”。
一起学：我们课程的变化不仅是从“要我学”到“我要学”甚至还有“我们一起学”和“我们互相学”。通过课程的创意项目，他们互相学习、一起成长，还锻炼了产品开发甚至经营的能力[5]。
三 跨学科教育实践—以中山大学新华学院创客实验室为例
（一）实验室与课前准备（1课时）
1.课程内容
（1）创客空间：创客定义；创客空间定义；创客空间的发展历史。
（2）FAB LAB：FAB LAB定义；FAB LAB的发展历史。
（3）数字化革命：数字化革命的定义；工业革命的发展历史。
（4）数字化制造技术：数字化制造技术定义；新华创客实验室主要的数字化设备有哪些，可以用来做什么。
（5）跨学科创意设计挑战课程:课程运行模式；课程对学生要求。
2.知识点要求
（1）了解新华创客实验室的发展历史。
（2）了解实验室的使用规定，安全管理制度。
（3）了解创客空间核心价值观和自己所处角色以及应该履行责任。
（二）设备认识和基础理论（1课时）
1.课程内容
（1）数字化设备：介绍新华创客实验室的数字化设备可实现什么设计。
（2）教育体系：了解这门跨学科创意设计挑战课程知识的基本结构，框架，教学内容，教学方法，教学过程和结果评价。层次性的课程知识组合方式，课程知识分基础知识普及，专业化知识巩固与专项化训练三个阶段。第一个阶段主要普及关联的知识与技能。第二个阶段主要巩固专业化知识，按照主攻方向设立专题，训练难度提升。第三个阶段主要做学科联结，项目驱动协助。让学生学会如何利用数字化设备制造自己想要制作的东西，实现个人制造[6]。
（3）工程项目管理：对个人制作项目有时间管理，分为学习—>设计—>制作、装配—>雏形—>完善，在项目的管理上能认知供应与需求方面的调配。
2.知识点要求
（1）项目管理与时间管理有个大概理解。
（2）数字化革命，设备与常用工具的认知与了解。
（3）掌握如何书写，存档课程笔记与记录。
（4）认识“做中学，学中做”的教育方式。
（5）掌握新华创客实验室网络资源寻找与使用方式。
（三）刻字机、激光切割机（3课时）
1.课程内容
（1）2D计算机辅助设计：自行在网络教学网站平台下载并安装自己所需的计算机设计辅助软件。根据网络教学网站平台的操作示例进行自主学习，能够把一个设计理念转换成2D设计图，将位图、像素图或者光栅图形转换成矢量图形。
（2）自行创作：刻字机是一种通过使用电脑控制刀片，把软性材料切割出用矢量图形软件设计出来的形状。主要用于切割标志或贴纸，也可以切割柔性的电子电路。激光切割机是一个25W的CO2激光系统，可以蚀刻和切割成若干差异不同的材料。学生通过自行设计的理念作品通过刻字机或者激光切割机制作出来。
2.知识点要求
（1）对2D软件有个系统的了解与学习。
（2）能够把一个设计理念转成2D设计图。
（3）通过刻字机或者激光切割机设计与制作自己创作的作品。
（4）记录遇到的问题以及解决的方法。
（四）3D打印（3课时）
1.课程内容
（1）3D计算机辅助设计：自行在网络教学网站平台下载并安装自己所需的三维制作软件。根据网络教学网站平台的操作示例进行自主学习，能够把一个设计理念通过虚拟三维空间构建出具有三维数据的模型。
（2）自行创作：3D打印机是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料，逐层打印的方式来构造来制造三维的物体。学生通过自行设计的理念作品进行参数设置，把3D模型数据和原料放进3D打印机中，完成3D模型的打印[7]。
2.知识点要求
（1）对3D软件有个系统的了解与学习。
（2）能够把一个设计理念转成三维数据的模型。
（3）会使用桌面级的3D打印机打印自己创作的作品。
（4）记录遇到的问题以及解决的方法。
（五）数控机床控制（3课时）
1.课程内容
（1）数控机床：了解数控机床（CNC）的工作原理，种类以及作用；认知CNC的加工材料和工作的参数设置。
（2）自行创作：CNC系统是一种位置控制系统，数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数（进给量主轴转速等）和辅助运动等。它是根据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。学生通过自行设计的理念作品进行参数设置，通过CNC铣削出2D或者3D模型，并尝试多种材料雕刻或者铣削模型。
2.知识点要求
（1）了解如何利用CNC把设计的2D或3D文件制作出来。
（2）通过CNC铣削出2D或者3D模型，并记录整个过程制作成文档。
（3）记录遇到的问题以及解决的方法。
（六）电子电路设计与制作（3课时）
1.课程内容
（1）Arduino：了解Arduino，软硬件介绍、使用领域等。自行在网络教学网站平台下载并安装电子电路设计与开发所需的计算机设计辅助软件，搭建好Arduino软硬件开发环境。
（2）自行创作：学生根据网络教学网站平台的Arduino系统设计示例进行自主学习，通过选用合适的硬件元件，自行设计项目作品的功能电路。对设计的电路进行代码的编写、编译、仿真，最后调试、焊接、组装项目作品。
2.知识点要求
（1）了解Arduino，能够搭建好Arduino开发环境，看懂Arduino的硬件构成。
（2）了解Arduino的语言编写设计，按照例程编写代码。
（3）会使用Arduino进行代码编写、编译，并通过真软件进行硬件的搭建并验证实验结果。
（七）项目制作与考核（4课时）
提出创意项目，对项目进行点评，作为本次课程的作业，通过计算机辅助设计软件设计并通过数字化设备制作出。最终的结果评价是由个人最后项目完成的情况和文件整理的情况决定，影响评价的因素为学习记录的情况和学习存档质量情况，要记录得其他同学可查看，同样可以完成该项目。
四结束语
跨学科创意设计挑战课程网络教学网站平台的创新设计，拥有自主、创新、丰富的网络教学网站平台，网络教学网站平台资源包括：课程介绍、规则制度、学生手册、课程目录、视频资源、文档资源等。且视频资源建设随着领域技术进步不断更新讲义课程等；文档资源内容丰富、详实，包括历届优秀学生创意作品课堂实录文档、科研论文等，供学生学习参考。利用网络教学网站平台实现教学管理、教学信息传递，仅用一台可上网设备就可以随时访问网络教学网站平台。除了自建的网络教学网站平台，我们还在教学过程通过互联网技术，访问国内外多家科研教学机构或者论坛等网上资源，既可以查看教学内容，又可以下载相关的教学软件并查找学习过程中所遇到的问题的解决方式，实现课程资源的共享，极大提高了教学过程中的信息量，变革了教学和实验创新的方式方法。
参考文献
[1]李小涛,高海燕,邹佳人,等.“互联网+”背景下的STEAM教育到创客教育之变迁——从基于项目的学习到创新能力的培养[J].远程教育杂志,2016,34(01):28-36.
[2]彭介润,肖慧卉.创客教育区域推进的基本实践与路径探析——基于湖南省中小学创客教育专项调研的思考[J].当代教育论坛,2019(02):88-97.
[3]曾碧卿,丁美荣.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.
[4]陈柯.基于STEAM教育理念的科学教师专业能力培养[J].湖北开放职业学院学报,2019,32(05):21-22.
[5]曾丽颖,任平,曾本友.STEAM教师跨学科集成培养策略与螺旋式发展之路[J].电化教育研究,2019,40(03):42-47.
[6]刘泽良.STEAM教育对学生基本能力的培养要求[J].教育现代化,2019,6(09):113-114.
[7]刘亚娟.3D打印技术在创客实践教学环节中的应用研究[J].信息与电脑(理论版),2018(19):233-234+237.
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