高校“創客”實驗室開放的內涵與誤區

蘇佩堯

(福建師范大學 教育學院, 福建 福州 350117)

高校“創客”實驗室開放的內涵與誤區

蘇佩堯

(福建師范大學 教育學院, 福建 福州 350117)

高校人才培養的關鍵在于創新,學生創新能力培養的重要途徑之一是在開放高校“創客”實驗室。該文比較了“創客”、“創客”空間和高校“創客”實驗室的概念；闡述了高校“創客”實驗室開放性的基本內涵；分析了“創客”實驗室開放上的若干誤區；提出了高校“創客”實驗室開放的建議與措施。

“創客”實驗室； 內涵與誤區； 創新能力培養

1 創客、創客空間和高校創客實驗室

創客一詞源自英文“maker”,意為“創造者”。2012年美國著名網絡雜志《連線》主編克里斯·安德森在《創客:新工業革命》一書中首次對創客進行了闡述:不以營利為目標,利用3D打印技術以及各種開源硬件,努力把各種創意轉變為現實的人。在各界引起了強烈反響。此后關于創客的定義和標準在不斷地討論修正,但其基本內涵卻是保持一致的:利用開源的硬件平臺和軟件平臺,進行創意和創新,然后利用3D打印技術,數字制造技術或傳統制造技術,制作出原型樣機,并進一步利用互聯網(例如眾籌平臺)將原型樣機轉化成產品。現今創客的定義已不局限于上述內涵,通過融合各行各業和各學科,已逐漸成為富有創意理念、具有創新能力的制造群體的代名詞。創客與教育的結合既為教育改革提供了新的機遇，又提出了巨大的挑戰[1]

創客空間是指人們基于共同的興趣,如科學、工程、數字或者電子等進行交流、合作、創造新事物的工作空間、廠房、實驗室等[2]。包括3D打印技術在內的開源軟件平臺、網絡社區等交流平臺的開發和成熟極大地拓展了創客空間,促進了創客教育的發展。當前在中國,以北京創客空間、上海新車間和深圳柴火為代表的3大創客空間逐漸形成生態圈并延伸至高校,形成了以清華、西南交通大學和同濟大學等為代表的高校創客空間,致力于中國高校創客教育的發展。

高校創客實驗室作為高校創客教育發展的3大場所之一,是培養高校青年創客者的搖籃。學生是最活躍和最具創意的高校群體,也是成為創客的最大可能者。以學校為基地,自上而下在全校形成廣闊的創客空間,是培養新時期創新創業人才,推動創新教育發展的有效舉措。近期發布的《國務院關于印發統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案的通知》里指出，國家將廢除“985工程”和“211工程”,對新時期高等教育重點建設做出新部署,統一納入世界一流大學和一流學科建設并擬于今年啟動新一輪建設。一流大學和學科的出發點和立足點都在于人才培養,只有富有創新創意的人才才能成為高校教育發展的動力。因此,牢牢占領高校創客實驗室這一領地,全面鋪開創客教育,實施創客實驗,為富有創意的學生提供平臺,形成“大眾創業,萬眾創新”的局面,是高校專業和學科發展的不竭動力,是決定能否在“新部署”中成為佼佼者的關鍵因素。高校實驗室是培養學生創新實踐能力的重要場所,而開放式實驗教學要求有效利用實驗室的資源提升開放率和擴展開放內涵，發揮實驗教學的延伸性和長效性。[3]。

2 高校創客實驗室開放性的基本內涵

2.1 時空開放性是高校創客實驗室開放的基礎

高校創客實驗室是學生創意的實踐地,與傳統實驗課程所要求的實驗時間和空間固定不同,創客實驗室要求時空是開放的，時間上不受學生興趣產生即時性的約束,空間上則要求實驗室儀器設備等硬件資源的互補共享。除此以外,開放實驗室也意味著資源開放、對象開放和各類科技活動開放[4]。高校創客實驗室獨立性的特質決定了其必須采取靈活的管理方式,實驗室可以結合新型指紋24 h進出自動識別或紅外線身份感應技術,有效整合各種實驗儀器設備以及開發升級各種交流軟件等方式提高創客實驗室管理的效率。進入實驗室后，學生可通過操作軟件的管理系統實操各種儀器設備,進而實現實驗室自動開放和學生自我管理的雙向結合。

2.2 以學生為中心是高校創客實驗室開放的根本

以學生為中心,強調“做中學”的創客教育和“創新性人才”培養，雖然在培養目標上是一致的,但前者與后者相比,更符合現代工業革命的要求,也更能體現創客教育的優勢所在。創客教育強調的是師生雙方基于教學平等的原則,在創客課題的框架下進行探討研究,共同將想法通過原型機進行轉化,并對結果進行評價的過程,在這一過程中學生可以根據自己的想法對過程進行修正,對無用的實驗設計進行調整并對樣機進行選擇,進而產生最理想的實驗產品,激發學生的學習興趣和創造能力。

創客時代“學生從知識的消費者轉變為創造者”,他們富有創新創意,所選擇的課題更有針對性,最能契合他們的研究能力和實際，并有可能轉化為生產力,是當代新型的制造者。為了有效地實現和完成實驗過程,學生需要突破專業限制,不斷融合其他專業和學科的前沿技術,逐步實現專業拼圖,與新工業時代培養全面發展人才的目標日趨一致。以學生為中心強調了學生的自主學習方式,融合了信息技術,傳承了體驗教育、項目學習法和DIY理念等教學理念,有效地推進了高校創客實驗室的信息化進程。

2.3 技術前沿性是高校創客實驗室開放的支持

以3D打印技術、數字化制造技術、機器人技術、智能硬件、物聯網等新技術蓬勃應用為標志的新工業革命已經到來,云計算、大數據等為代表的“互聯網+”技術有力地支撐了高校創客實驗室的發展,為大眾創業、萬眾創新提供了技術環境,優化了實驗進程和管理過程,尤其是隨著物聯網技術的發展,基于無線射頻和傳感器等技術的成熟應用[5],探索其與固定資產管理系統的對接，實現資產信息共享[6],優化、簡化了固定資產的管理,有力地支撐了創客實驗室的運行。此外，除了硬件設備,互聯網社區和各種網上交流平臺等軟件系統的研發也實時解答了實驗者的困惑,“這些網絡社區把在現實生活中分散在各地的創客聯合起來”,創客通過網絡分享自己的經驗和資源進行交流學習,取長補短,有效地推進了實驗進程,極大地滿足了網絡爆炸式增長的需求,推動了高校創客文化的發展，從而構建起社會化學習和分享的文化[7]。

3 高校創客實驗室開放性的若干誤區

高校創客實驗的開放一方面有效地促進了實驗教學的創新發展,另一方面也會產生以下誤區。

3.1 開放實驗靈活,不需要事先進行教學設計

創客實驗室在時空上突破了傳統實驗室,具有獨立性,為創客實驗的實施提供了保證。此外與傳統實驗室相比,高校創客實驗室沒有固定的課程設置和安排,在這里學生完全根據自己的需求和興趣進行創作,所進行的創新創作不納入學分,也不計入成績。同時,因為創客實驗室沒有特定的授課對象,不受學科和年級的限制,完全由學生主動決定,因而容易產生實驗靈活,無需教學設計的誤區。創客實驗室的目的是為學生和教師提供一個相對寬松的創新環境,充分鼓勵他們的科研意識和精神。在這一過程中受制于學生有限的知識儲備和解決問題的能力,創意和想法固然重要,但是若所研究的內容難度遠高于學生能力之上,拋棄教學設計和指導則會陷入“做中學”的誤區。相反為了保證創客實驗的付諸實踐,在實驗實施前教師和學生需要針對實驗課題進行詳細嚴謹的系統分析和教學設計,解析實驗過程,預估可能產生的實驗疑點,并針對重點難點問題提供可能的解決辦法,以幫助學生順利完成實驗。

3.2 只有高、新、全的硬件設備才能完成開放實驗

以Arduino,Beagle,Board和Edison等為開源硬件代表的發展也推進了創客實驗室的發展進程。實驗者可以針對自身實驗的特征,結合各種平臺的優劣進行選擇。高校由于學科和專業相對獨立,傳統的實驗室管理各自為政難以形成全校共享的融合,而學生的實驗并不是僅依賴于某一器材即能完成,往往A實驗需要在B、C實驗室同時實踐,如果B、C實驗室不對學生開放,則學生的實驗過程將受阻。因而，在硬件市場相對成熟的今天實現全校實驗室融合和無障礙實驗成為重中之重,這就需要高校自上而下制定有效的管理措施,真正實現相同的創客實驗室以滿足不同學生個體性實驗的需求。國內外相關教學案例顯示,引入良好的硬件平臺不僅對教學過程有所幫助,同時還能幫助學生獲得成功,體驗創造的魅力[8-9]。

對于非應用型高校,基于自身實驗器材購買的有限力,需要摒棄一味追求高校實驗器材更新換代的理念,避免走入實驗設備越先進、越高級越好，并為此大量購入實驗硬件設備的誤區。相反由于學生創客實驗具有特殊性,難以全面滿足學生個性需求,耗費在設備上的大量經費著實不必。最理想的狀態是基于當前高校現有的硬件設備,首先考慮設備的升級和共享,其次在綜合考慮性價比的情況下,適時地調整課題實驗目標,優先使用已有的硬件設置,在可能的情況下嘗試建立多校、多院共享平臺。即使目前本實驗室沒有現成的儀器設備可以使用,但是通過資源共享或者組裝、改造也能達到同樣的實驗目的,也從另一方面盤活了自身創客實驗室,提高了設備的利用率。與此同時,高校實驗室要建立科學的管理體系,推進高校實驗室的綜合改革[10],在硬件設施管理上遵循科學、綠色的發展原則,全面推進“雙流”背景下高校創客實驗室的宏觀環境建設。

3.3 只要有先進硬件設備足以完成開放實驗

創客實驗的實施過程雖然需要極大地依賴于硬件平臺,但日益興起的社區交流等軟件平臺的支持也必不可少的。創客實驗離不開和互聯網環境下的實時交流,這種創客環境無法在圖書館中建立,也無法在滿是桌椅板凳的教室中建立[11],軟件平臺不僅用于實驗者的經驗分享、資源共享和溝通交流,更是彌補教師能力不足、為實踐者提供間接經驗的必然產物。在創客實驗室,教師能提供的指導和精力畢竟有限,為了能實時解答學生實驗過程中的疑難困惑,一款適宜的交流軟件可以解決燃眉之急,而這不是通過多次嘗試硬件設備所能解決的。因此在創客實驗室,不能固守硬件至上的觀念,在儀器設備暫時無法解決問題的情況下，嘗試應用軟件平臺,通過開展組間討論、協作交流和校企合作等方式引入技術支持，促進實驗完成。此外通過發揮軟件平臺的共享優勢,實驗者能將自己的作品進行分享推廣,獲得中肯的改進意見和評價,以用于后期產品的改進設計。因此,成熟的軟件平臺是實驗者在互聯網環境下所不可離棄的根基。

3.4 開放實驗中教師的作用可以忽視甚至替代

創客實驗基于學生的需求,創意是學生的實驗使能,在實驗過程中以學生的主動性為主,實驗問題的解決也主要依賴于學生的能力,充分發揮了學生的創新性,體現了多種體驗教學的實踐融合,因此有人片面認為“創客實驗中不如不要教師”,無需教師的指導。在互聯網環境下的高校創客實驗室中,雖然學生轉為實踐主體,教師退居二線,但是由于學生所掌握的知識和能力有限,不再占據主導地位的教師角色依然不可忽略或是被替代。相反在網絡背景下，雖然各種軟硬件資源較易獲得,但為了讓實驗達到預期的效果,在嚴格遵循實驗設計的前提下,整個創客實驗還是需要教師的引導和幫助,在具體實施創客課題的過程中仍需要教師輔導力量的介入。

創客實驗室的實驗是學生的興趣實驗,不納入統一的教學計劃,對教師的實驗課程要求并不做強制規定,教師對學生的指導多是基于興趣或者是受學生所托,時間基本是利用教學外時間開展指導,未能量化成教師的個人工作量。因而對于教師而言,創客實驗無疑額外加重了教師的工作負擔,增加了教師的工作量。目前,學生的創新創造能力培養在很大程度上依賴于教師的指導,而現實中,除了擔有管理責任的實驗技術人員外,創客實驗室的教師指導力量趨于薄弱。由于實驗管理人員的專業水平普遍偏弱,長此以往必然影響創客實驗的推廣,不利于營造大眾創業、萬眾創新的創客文化氛圍,使創客實驗室流于形式。在國外,為了促進創客運動的發展,部分知名高校還特別為此設置了獎學金。因此,高校首先可以從工作量量化、職稱評定認同和獎勵等方面出臺相關措施,鼓勵廣大青年教師積極投身創客實驗,讓教師指導學生一起探索和創造；其次為教師提供新興的信息技術培訓,幫助教師解決新挑戰。如美國巴爾的摩市建立的電子港科技中心既為學生提供了創客空間,又為教師開設了培訓課程,激勵廣大教育者與學生共同學習、共同進步[12],引導教師轉化角色,主動轉變為課程的設計者和學習共同體的建立者。

3.5 傳統的學習方式足以應付開放實驗

2015年5月8日,國務院公布了《中國制造2025》,將創新擺在制造業發展全局的核心位置,對高等教育發展提出了新要求。創新是學科驅動發展的動力所在,而創新的關鍵在于人才,因此強調學生的主體地位,提高學生的創造力,推動跨學科的發展根本在于轉變學生的學習方式,改變現有的教材和教室的學習形式,將學生的學習內容轉變為“基于創造的學習”,在創客環境下擴展了杜威“做中學”理論的外延。

4 結語

創客技術對學生提出了更高的要求,“他們是知識的制造者而并非僅為消費者”,學生具有無限的創造激情和潛力,是新工業時代和制造業的后備力量。但僅有一番興趣和熱情還不夠。由于創客課題可能涉及到的多學科背景,學生還需要有足夠的知識儲備,需要針對實驗做足功課。否則學生單槍匹馬或者單靠個別團隊進行實驗可能無法完成既定的實驗目標,從而對學生產生一定的心理打擊。因而高校實驗實踐教育應有效地保護學生的創新、創業想法,幫助學生從被動學習轉為主動研究學習,并在學習中綜合應用各學科、融合各專業,真正實現創客課程、創客實驗室、創客空間和創客文化的協同發展,進而達到培養創客人才的目的。

References)

[1] 楊現民，李冀紅.創客教育的價值潛能及其爭議[J].現代遠程教育研究,2015,134(2):23-34.

[2] Wikipedia. List of All Hacker Spaces[EB/OL].(2015-04-20)[2016-06-08]. https://en.wikipedia.org/wi-ki/Hackerspace.

[3] 肖紅霞.開放式實驗教學對創新型應用人才培養的內在機理[J].實驗室研究與探索,2011,30(8):326-335.

[4] 楊威,尚海茹,馮國奇,等.高校開放實驗室建設與管理體制探究[J].實驗技術與管理,2016,33(3):255-257.

[5] 國務院.國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年): 國發[2006]6號 [Z].2006.

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[8] 祝智庭,孫妍妍.創客教育—信息技術使能的創新教育實踐場[J].中國電化教育,2015(1):14-21.

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[10] 史天貴,彭紹春,蘭山,等.高校實驗室綜合改革的思考[J].實驗技術與管理,2016,33(2):1-3.

[11] 胡福文,徐宏海,張超英,等.基于創客文化的實驗室開放平臺建設研究與探索[J].實驗技術與管理,2015,32(7):244-248.

[12] 黃兆信,趙國靖,洪玉管.高校創客教育發展模式探析[J].高等工程教育研究,2015(4):14-21.

Connotation and misunderstanding about opening of Maker laboratory in colleges and universities

Su Peiyao

(College of Education, Fujian Normal University, Fuzhou 350117, China)

Innovation is the key to the cultivation of talents in colleges and universities, and the opening of university Maker laboratories is one of the important approaches for the cultivation of the students’ innovative ability. This paper compares the concepts of Maker, Maker space, and university Maker laboratory, expounds on the fundamental connotation of the opening of university Maker laboratories, analyzes some misunderstanding about the opening of such laboratories, and puts forward the suggestions and measures for the opening of the Maker laboratories in colleges and universities.

Maker laboratory; connotation and misunderstanding; cultivation of innovative ability

10.16791/j.cnki.sjg.2017.01.062

2016-07-14 修改日期：2016-08-16

2014年福建省中青年教師教育科研項目(JBS14057)

蘇佩堯(1983—),男,福建泉州,碩士,實驗師,研究方向為實驗管理及教育信息化.

E-mail：supeiyao@163.com

G434

A

1002-4956(2017)1-0250-04