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浙大附中施永忠:依托创客式教育,建构产业互联网


近年兴起的3D打印技术,对很多老师来说还是时髦的概念,但一些中小学生已经在通过3D打印探索具体的科学问题。


今天的中国,正站在一个更高的起点上,思考着如何更高质量地奔跑。创客文化正在蓬勃发展,“创客”所代表的创新与创造力,正在向世界展现一个充满梦想和创新能力的中国。中小学创客教育呈星火燎原之势,这将为“中国制造”转变为“中国创造”奠定坚实的基础。万事开头难,当前在中小学中开展创客教育面临诸多挑战:创客硬件设备组合,学习空间与环境建设,创客课程引入与开发,师资培训,评价机制等都属于起步阶段,这些都给校园的创客教育的带来了困难,制约了未来创新人才基数的增长和创新群体的扩展。


为此我们浙大附中准备依托杭州先临三维科技有限公司的3D客和3D造平台,大力推进中小学创客式教育,并寄望建构不同于消费互联网的产业互联网,开拓中国新的发展时代。


一、依托3D打印创新实验室,开创“创客”式学习新时代

根据预测,在未来5年后,技术的发展会直指基础教育内涵发展的核心,从而引起“核变”。一个已经被预见到的趋势是,今后的孩子将要进入“创客”式学习的新时代。 

 

所谓“创客”,来源于英文单词“Maker”,原指不以盈利为目标,努力把创意转变为现实的人。当计算机全面介入个人学习后,学生们将会运用教师之前都未曾接触过的新技术。 

 

学生将以“创客”方式在学习过程中实现跨领域的融合,并不断地在设计中创造。在“做”中学习的过程,学生们还可以作出具体的设计,综合运用不同学科的理论,然后得出新的结论,再应用于探索创造中。“创客”会极大地改变孩子的学习方式甚至是圈子。

  

目前教育界对于“创客”式学习的预测是:它以学生的兴趣为起始点。假设一个孩子主动对一个内容感兴趣,他可以在网上阅读、转发文章,继而再通过博客、论坛等,接近这个行业领域和人物。他会像发烧友一样收集一切资源,然后进行整理、对海量信息做出预判。而与此同时,孩子的学习伙伴也是网络上的“小圈子”,他们年龄、学历多元化,互相学习,乐于帮助别人,分享自己的学习成果……  


另外,人机相互学习将在今后5年崛起。在一些特定领域,机器的功能已强于人类。机器不仅代替了人类处理重复的体力劳动,并逐步超越人类在不同领域的脑力劳动。技术与教育的相互渗透,正呈现8大结构性特征—— 

 

特征一:教材多媒化,利用多媒体,特别是超媒体技术,使教学内容的表现变得结构化、动态化、形象化。

  

特征二:资源全球化,因特网已成为全球最大的信息资源库,其中蕴藏着丰富的教育资源,无论教育者还是学习者都可方便地享用。 

 

特征三:教学个性化,利用人工智能技术构建的智能导师系统能够根据学生的不同特点和需求进行教学和提供帮助。 

 

特征四:学习自主化,利用信息技术支持自主学习成为必然发展趋势。事实上,超文本、超媒体之类的电子教材等网络学习资源已经为自主学习提供了极其便利的条件。  


特征五:任务合作化,当前国际教育的发展方向,就是要求学生通过合作方式完成学习任务。通过计算机合作的网上合作学习,在计算机面前合作的小组作业和计算机扮演同伴角色等形式,信息技术在支持合作学习方面起着极其重要的作用。 

 

特征六:环境虚拟化,教学活动可以在很大程度上脱离物理空间时间的限制。现在已经涌现出一系列虚拟化的教育环境,包括虚拟教室、虚拟实验室、虚拟校园、虚拟学社、虚拟图书馆等,由此带来的必然是虚拟教育。

  

特征七:管理自动化,计算机管理教学包括计算机化测试与评分、学习问题诊断、学习任务分配等功能。最近的发展趋向是在网络上建立电子学档,利用电子学档可以支持教学评价的改革,实现面向学习过程的评价。

  

特征八:系统开放化,系统开放化主要体现在内容开放、结构开放和功能开放这三方面。其中,内容开放是指能通过超链实现本地资源与远程资源无缝连接,内容空间可无限扩展扩张;结构开放是指可利用构件化技术,允许随时更新教育内容和扩充教育系统的能力;功能开放是提供全面的教育服务,能够支持按需学习,适时学习与弹性学习。


2004年,加拿大教授、连通主义学习理论的创立者乔治·西蒙斯提出了一个观点——在数字时代,人们的学习将逐渐从对知识的消费转变成对知识的分享和创造。而在随即到来的互联网的web2.0时代,在博客、微博、图片和视频网站上,用户们创造和分享了大量的内容。时隔十年,在新媒体联盟发布的2014年地平线报告(高等教育版)中,再次提到了“学生从作为消费者到创造者的转变”。这次提出的背景则是逐渐兴起的创客运动。


在地平线报告中,关于加速高等教育技术采用的关键趋势的中期趋势条目中论述到“全球各地大学校园教学实践的重心正在发生转移,各个学科的学生正在通过制作和创造的方式进行学习,而不再是课程内容的单纯消费者。...大学各个专业的学生都越来越多地进行内容的创造和设计。越来越多的高效和图书馆正在创建各种环境,为学生们开辟一起学习和创造的物理空间,并整合到以内容为中心和以产品为中心的教学活动中去,从而为学生的创新提供方便。这个趋势会越来越强,预计在三到五年内会达到最大影响。”


而2014年基础教育版地平线报告中,“创客空间”作为促进基础教育学习变革的数字策略之一,被选进了未来五年内影响基础教育的关键技术的12项大名单中。在2014年基础教育版地平线报告的工作wiki中,人们对创客空间是否能入选公开发布版的6项技术名单进行了激励的讨论。最终,创客空间没能入选。不过在入选的6大关键趋势的近期趋势中,“转向真实世界的学习”赫然在列。专家们认为,当前的学校教育最迫切的趋势之一是回归到真实世界的学习。而创客空间或者创客教育,是真实世界学习活动之一。


回归真实世界的学习是杜威的教育思想。奉行创造即学习的创客教育,实际上是“做中学”的升级版。在数字化时代,数字技术和工具的快速发展让“做中学”焕发了新的生命力。主要得益于以下两个条件:


首先是开源硬件、3D打印机以及易于学会的编程语言让学生们动手创造更加简便。


其次是在线教育的发展,让课堂不再是教师讲授知识的场所。幕课正在改变着教育的走向,学校正从知识传授的中心,逐渐转变成实践应用和创造为中心的场所。创客教育正是这一趋势的探索。而远在欧洲的英国,注重创作和实践的工作室学校也受到越来越多学生的喜爱。


在孩提时代,儿童们就喜欢在纸上涂鸦,用橡皮泥捏出各种形状,以及用乐高积木堆叠成房屋。但是,一路走来,学校教育变得越来越僵化,大量的作业和考试,造成了学生对知识的死记硬背。学生的创造力和创新精神正在丧失。


毫无疑问,创客运动将改变我们在学校的学习。它能减少标准化教学和测试对学生个性化发展带来的损害,用一种新的方法鼓励创造和创新——利用新的数字技术来设计、制作、分享和跨时空的学习。


一些年轻人已经通过创客运动展露出惊人的天赋。除了文章开头介绍的凯恩外,11岁的西尔维娅(Sylvia)拥有一个网络直播节目,叫做“西尔维娅的超级无敌创客秀”。她在父亲的帮助下,通过唱、玩、教的方式向数百万的观众介绍电子学、开源硬件Arduino开发,以及其它有趣的项目,非常受欢迎。14 的乔伊·哈迪(Joey Hudy),一个年轻的创客和企业家。在白宫,用他自己设计制作的棉花糖大炮让奥巴马惊叹不已。


创客教育的关键点是,如何把创客空间整合到现有的教育项目中。创客空间是创客们制作、交流、共享知识和资源,以及项目协作的场所。对于学校来说创客空间不仅如此,还是课程实施的环境。教师要学会把课堂变成一个充满活力的创客空间,鼓励学生创建物品、发明工艺、分享创意点子。创客课程主要有以下一些要素:动手做是最重要的,开放和分享,大胆尝试,迭代设计,注重美学,打破年龄歧视,强烈的个性化学习,技术是基本要素,学生自己掌控学习等。


我们可以为各级各类学校提供一些创客课程的基本思路:


小学——发明制作一个有趣的玩具;用Scratch简单编程;学习定格动画制作等。


中学——制作组装电动玩具;用3D One等简单图形软件绘制个人头像;学会简单的电子元件的焊接;学会用MaKey MaKey套件组装触控设备等。


高中——用树莓派、Arduino或其他开源硬件解决日常问题;制作自己的机器人;学会编制一个游戏展示你的数学才能等。


数字技术与教育的融合,带来了的不仅是幕课,还有创客教育。在学习的个性化时代,二者需要结合互补。学生不但可通过在线学习获得知识,而且还能在学校的创客空间设计制作,发挥创造才能。从这个意义上看,创客运动将成为学习变革的下一个支点。


中小学3D打印创新实验室,其宗旨是帮助中小学校建设“创客教育”平台,为学校提供多元的创客教育课程,使学生的成长与社会进步和科技发展同步,为创新人才早期培育奠基。具体来说,就是以互联智能、创意创造为设计理念,以涵盖科学、艺术、工程、技术、数学、人文等多学科交叉的多元优质创客教育课程为内容,建设成标准化的中小学校创客教育实践室。主要分为:创客教室、创客课程、创客导师培训三大模块(具体另附)。


这是一个以创客教育为核心,集互联网、多媒体、智能设备、优质课程为一体的标准化中小学校创客教育实践室;其教育目标是培养学生的国际视野、社会责任感、创新精神和实践能力,形成人人是创客的校园创新环境,促进教师和学生的学习能力和创新能力提升。在这里,小创客们尽情发挥自己的想象力,在创客导师的指导下,与真实的世界特别是个性化的3D打印中心联系起来,以学生兴趣为导引,创新实践活动为手段,将学生的奇思妙想变为现实。标准化建设流程:


第一步:学校申请。学校根据我们所提供的创客教室配置清单与课程清单,选择符合自身特色发展的组合配置与课程,并提供学校教室平面图。


第二步:教室装修。我们根据学校需求进行装修设计,并配置设备耗材包、课程包等发送到学校,学校依据设计图和标准施工手册进行装饰即可。


第三步:课程引入。根据学校选择的特色课程,我们安排课程提供服务机构开展创客导师培训服务。

第四步:项目评审。组织教科院教研专家、创客教育专家、学校领导入校听课评课,开研讨会总结评审项目落地工作,评审通过后,筑梦空间就完整交给学校自主管理。


二、依托3D客与3D造平台,建构产业互联网

过去20年,以消费为主线,互联网迅速渗透百姓生活的各个领域,极大的影响了人们的生活和消费习惯。但随着产业发展的不断深入,一方面,受到消费互联网公司的巨大冲击,传统企业欲借力于互联网思维与手段求变转型;另一方面,随着云计算、大数据、移动互联等新兴技术与我国网络基础设施的逐步发展与完善,产业互联网在我国已经具备了进一步发展的驱动力。


产业互联网区别于消费互联网,泛指以生产者为用户,以生产活动为应用场景的互联网应用。体现在互联网对各产业的生产、交易、融资、流通等各个环节的改造。有专家将“消费型互联网”时期比喻为眼球经济、流量经济,那么,产业互联网将体现出更强的价值创造特征。


从硬件环境来说,消费互联网的普及是由个人电脑、智能终端、网络连接成本的下降所推动的,产业互联网的突破是由更低成本的传感器、数据存储和更快的数据分析能力所推动的。


从推动因素来说,消费互联网得以迅速发展是因为个人生活体验借助互联网得到了极大大提升,购物、阅读、娱乐、出行等方面因为互联网的出现变得更加方便、快捷。而产业互联网将会因为更高的生产、资源配置、交易效率而得到快速推进。


虽然,互联网在产业领域的拓展尚属于初步阶段,但是市场巨大。需求的信息和计算量亟需互联网的支持,根据GE白皮书测算,仅在航空,电力,医疗保健,铁路,油气这五个领域如果引入互联网支持,假设只提高1%的效率,那么在未来15年中预计可节省近3000亿美元。


巨大的市场需求,造就了产业互联网发展的无限机遇。今后的20年,将有力量正在改变和塑造所有的产业,银行、医院、教育、交通等,这些所谓关键领域都要被互联网化。如果说过去20年,消费互联网改变了人们的生活与消费方式,那么,未来20年,消费互联网的增长将逐渐放缓,产业互联网将异军突起,创造下一个20年的辉煌。


中国工业化信息化进程与互联网化浪潮叠加的独特节奏、经济结构的调整进程、以及互联网基础设施的完善和BAT等互联网巨头虎视眈眈的威胁都为产业互联网的发展提供了良好的机遇。由于BAT(百度、阿里巴巴、腾讯)的客户积累和运营经验主要集中在个人客户,其向产业互联网拓展过程中优势将不再明显。消费互联网巨头在向产业互联网领域拓展的时候原来的优势已经不在,产业互联网仍是一片蓝海。


我们看到诸如中望软件、用友软件、软控股份、广联达、瑞茂通、汉得信息、保税科技、农产品、康美药业等诸多公司在各自领域的产业互联网都有一定的应用尝试。


其实,转型不难,关键在于是否将互联网思维真正融入到企业文化当中,用真正互联网的方式去做传统企业。互联网对产业的影响是全面而深入的,从细分领域来说可以从生产、销售流通、融资、交付四个大的领域进行分析。


互联网本身的高效实时、跨区域、普惠等特性与生产活动中各环节的结合将有效提升生产效率。而互联网更是产业优势平台价值的催化剂,拥有线下优势资源的产业平台,借助互联网可以实现信息平台、交易平台、定价平台等多重功能,进一步增强对产业链的掌控能力。


例如,海尔的全套定制家电,瞄准个性化需求,采用在线定制,F2C的模式,为客户量身打造合适的家电产品,是一个有力的尝试。在产品制造过程中高智能可联网通讯的制造装备在柔性化、个性化的制造业发展趋势中将尤为重要。德国提出的工业4.0与美国GE所倡导的工业互联网主要强调就是对制造过程的互联网改造。


产业化基本流程:

第一步:创客(个人或群体)申请。创客(个人或群体)根据我们3D客网站的入住及运作的基本需求与操作程序,选择符合自身特色发展的组合配置与产业,并提供自身现有条件及需要网站帮助的清单。


第二步:空间建设。我们根据创客(个人或群体)需求进行空间架构设计,并配置相关3D打印资讯以及创意指导师,创客(个人或群体)据此进行咨询与选择,并开展创意设计和3D打印验证。


第三步:产业引入。根据创客(个人或群体)选择的特色产业或产品,我们提供相关的产业服务机构,进行产品评估及产业对接,并开展产权转让或产业化推广服务。这里当然也就要在各地建设相应的3D打印服务中心。


第四步:项目评估。组织行业专家、创意专家、创客(个人或群体)开研讨会,总结创意项目的社会价值与成功经验,形成完整的个案,推荐给所有的“3D客”。


我预言,3D产业互联网的迅速发展及未来达到预期目标,将给电商帝国带来颠覆性的影响。


作者简介

施永忠,高级教师,2015年中国十佳好教师。2009年指导学生开展“青少年科技创新大奖赛”,至今先后指导七个学生课题组获得浙江省一等奖,三个全国一等奖,三个二等奖;2010年开设高中“创意与发明”,指导学生获得两项发明专利;2014年接触3D打印,参加人社部3D打印材料高级研修班,并编辑中小学3D打印教师培训用书《3D打印新未来》;2015年设计申报的《3D打印与微创意》选修课程被评为杭州市精品课程并入选全国首届教育创新成果展博会,同时在浙大附中设计建成杭州市第一个3D打印创新实验室。
文章介绍
  • 依托创客式教育,建构产业互联网浙大附中 施永忠近年兴起的3D打印技术,对很多老师来说还是时髦的概念,但一些中小学生已经在通过3D打印探索具体的科学问题。今天的中国,正站在一个更高的起点上,思考着如何更高质量地奔跑。创客文化正在蓬勃发展,“创客”所代表的创新与创造力,正在向世界展现一个充满梦想和创新能力的中国。中小学创客教育呈星火燎原之势,这将为“中国制造”转变为“中国创造”奠定坚实的基础。万事开头难,...
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  • 更新时间:2016-10-26
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