微觀裝配實驗室在高等職業教育中的重要作用①

譚凌峰，李備，呂利昌

[摘 要] 微觀裝配實驗室又名Fab實驗室（fabrication laboratory），是麻省理工學院比特與原子研究中心的教育延伸，是其在數字制造和計算方面研究的拓展。Fab實驗室不僅對于創新方式重新定義，同時也對創新和知識傳授的融合方式進行了全新的詮釋。目前越來越多的學校使用Fab實驗室來實施基于項目的STEM（Science Technology Engineering Mathematics）實踐教育課。因此，該實驗室必然是一個跨學科、區別于傳統實驗室運作的新型實驗室。分別從高等職業教育的現存問題、創新教育以及創業教育三個方面論述微觀裝配實驗室的重要作用。

[關 鍵 詞] 微觀裝配實驗室；創新創業；高等職業教育

[中圖分類號] G717 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）12-0024-02

一、微觀裝配實驗室介紹

Fab Lab即微觀裝配實驗室（Fabrication Laboratory），是美國MIT比特與原子研究中心發起的一項新穎的實驗——一個擁有幾乎可以制造任何產品和工具的小型工廠。Fab Lab的最初靈感來源于Gershenfeld教授于1998年在MIT開設的一門課程“如何能夠創造任何東西”，使沒有技術經驗的學生在課堂上隨心所欲地創造出滿足個性化需求的產品，這也逐漸成為Fab Lab萌芽的創新研究理念[1]。

Fab實驗室通過一個知識共享網絡將全世界覆蓋30個國家和24個時區的學習者、教育者、技術人員、研究人員、創客和發明者聯系在一起，其建立的理念是通過Fab實驗室中相同的制造工具和處理流程，建立一個基于分布式實驗室的全球化研究和發明網絡。

Fab實驗室不僅對創新方式進行重新定義，同時也對創新和知識傳授的融合方式進行了全新的詮釋。學生創新活動的熱情使Gershenfeld教授認為與其讓人們接受科學知識，不如給他們裝備、相關的知識以及工具讓他們自己來發現科學。目前越來越多的學校使用Fab實驗室來實施基于項目的STEM（Science Technology Engineering Mathematics）實踐教育課。相比于傳統的固定式課程設計，Fab實驗室的教學方法立足于一個真實、可參與的教學環境，在這個環境中，學生通過猜想、設計、樣機研究和思考的迭代過程，尋找問題的解決方法或者將他們的想法變成現實。使用者正是在設計和創造自己感興趣的物品的過程中進行學習。通過制作物件本身的經歷，使用者可以相互指導和學習，獲得對機械、材料、設計流程和創新發明工程更深刻的理解。

二、微觀裝配實驗室對高等職業教育中現存問題的重要作用

目前高等職業教育采用學校自主辦學形式，主要依據學校自身的辦學條件和對市場的判斷來進行課程設置?；谶@種機制的課程設置，存在明顯的缺陷和不足：（1）盲目設置課程，學校自身條件的限制以及對就業市場的預計錯誤或者偏差，都有可能造成不恰當的課程設置甚至脫離實際。（2）課程之間銜接不恰當。由于課程設置缺乏應有的論證，各門課程之間不能形成完整的邏輯結構體系，甚至相互脫節。（3）國內職業院校的學生普遍存在對理論知識不感興趣或者基礎差無法理解的現狀。

上述三點職業教育中的問題，可以歸結為動手能力不足和與社會結合不足。目前傳統的知識體系和其社會應用都正在發生重大變化，正如《創客新工業革命》一書中提到的“比特和原子簡要描述了軟件與硬件或是信息技術與其他一切事物之間的分別。現在，兩者之間的區別逐漸模糊”[2]。但是我國高等職業教育發展不足，專業設置和教學內容與實際需求和就業聯系不夠緊密，技能型人才的培養還不能很好地適應我國經濟社會發展的需要。雖然職業院校外聘企業資深專家或者其他專業人士來增強學生和社會的聯系度，但是始終存在參與度很低的問題，學生無法感同身受。

FabLab對這類傳統高職教育現存問題的貢獻主要在于它從微觀領域出發的實踐主義發展思路為相關理論的思考和應用提供了寶貴的支點。首先在FabLab中進行的項目一般為跨學科項目，從設計的角度包含了工業設計和電子設計，從實現維度的角度包含平面、三維，從實現功能的角度包含機械制造和電子制造。因此，從基于對象的分類方法出發，FabLab實驗室中涉及的課程覆蓋了電子信息類比如電路原理、微機控制等，到工業設計比如工業美術、造型設計等，更為廣泛的還包括計算機專業等。但是這些相關課程只是離散的存在，相互之間沒有有機的聯系。

基于項目運作的FabLab項目則是串聯起這一系列離散課程的業務紐帶。學生在目標明確的項目課程中，有步驟地學習各科的相關知識來完成項目節點中所要求的內容，在實踐中從感性認識入手完成理論知識的學習和傳遞。隨著項目難度的加大，對相關課程中對應理論知識理解的加深也可以循序漸進。這種沉浸式的教學模式很好地解決了職業教育中理論學習和實踐知識脫節的現象，讓學生有針對性、有目的地學習，同時亦改正了學校課程設置中過于死板或者過于隨意的弊病，做到師傅領進門，修行在個人。

三、微觀裝配實驗室對高等職業教育中創新教育的重要作用

高等職業教育對人才的培養主要著眼于技能型人才，而不同于普通高等院校的理論型和學術型人才。同樣，高職教育的創新教育更加重視技術應用層面的創新，包括操作技能和應用方法的創新。但是目前高職院校的創新教育中問題較為突出的兩點分別為：（1）對高等職業教育的創新認識不足；（2）高等職業教育的創新方式單一。

從創新教育者自身的角度來看，創新認識不足大概來自兩個方面：技術門檻，對現有科學知識和技術沒有真正看懂和融會貫通；思維保守，思維不開放。前者是客觀的門檻，也是技術爆炸性發展的現狀，后者是主觀上的門檻，不少人認為創新是本科院校和某些領域專家的事情，與自身關系不大，這種情況在一定程度上也受到前者制約。在科學知識深度細化和發展的今天，一種產品中涉及的知識領域和實現技術越來越多，這是社會分工高度細化的結果，也是社會合作的發展趨勢。

另一方面，高職教育中創新教育方式的單一可以歸咎于教學活動環境不夠開放。目前的高職類教學活動主要體現為課堂板書式的理論知識傳授和傳統實驗課中針對某個特定知識點的實操訓練。這兩種傳統授課方式的共同點在于學生始終是被動接受某一限定范圍內的離散知識點。學生的創新欲望和創新意識匱乏，同時其也很難被激發。

而FabLab在功能定位上區別于傳統實驗室，為職業教育的實踐教育提供場地和內容，使學生在實現的過程中實現創新，在場景式和項目式的學習環境中，加深對知識的理解和強化動手能力。Fab實驗室選擇了技術基礎迥然不同的院系和專業展開實驗，卻將與不同學科、環境、特定需求的融合主旨貫穿始終，通過使用者和開發者角色的統一，不但打破了創新和應用間的壁壘，使用戶創新有了實現的基礎，而且在以項目運作的STEM相關教學實踐活動中，強化了學生的主觀感受，也加強了學生的參與意愿。

四、微觀裝配實驗室對于高等職業教育中創業教育的重要作用

國家領導人在2014年夏季達沃斯論壇開幕式上提到：借改革創新的東風，在中國960萬平方公里的大地上掀起一個大眾創業、草根創業的新浪潮，中國人民勤勞智慧的自然稟賦就會充分發揮，中國經濟持續發展的發動機就會更新、換代、升級。高職類院校建立Fab實驗室的目的不同于社會力量建設的Fab實驗室，亦不同于普通高等院校。除了前面提到的新型職業教育的實踐場地外，創業實踐是一個更為重要的著眼點，意在強化職業教育和職業技能應用的無縫銜接，而創業是這一銜接的良好實現途徑。真正的創業實踐開始于創業意識萌發之時，大學生的創業實踐是學習創業知識的最好途徑。

Fab實驗室體現的教育觀點是與其讓人們接受科學知識，不如給他們裝備、相關的知識以及工具讓他們自己來發現科學，這同時強化了知識素質和能力素質。具體體現為Fab實驗室一定是完全本地化的機構，是學生在完全沉浸式的環境中通過實踐來深化對知識的學習和理解，而在這期間將學會合作、決策和如何管理一個小型的團隊（也許沒有明確的職位，但是團隊管理的雛形必定存在）?？梢钥闯龌陧椖康腇ab實驗室的實踐課程是一個綜合性的學習過程，可以讓學生在實踐中學會所需要的知識以及完善和提高所要具備的素質。另外，對創業機會的發現與把握，社會環境的變化，比如產業結構的變化、科技進步、通信革新、政府放松管制、經濟信息化、服務化、價值觀與生活形態化的變化等都會導致市場需求、市場結構的變化，這個時候會帶來很多的創業機會。從可參與性的角度，Fab實驗室圍繞個人制造和草根創新的理論與實踐鼓勵更廣大的群體（當然包括學生）參與到創新創業的過程中來。從市場的角度，Fab實驗室屬于個體式制造，其個性化定制和小批量制造的生產方式，極大地降低了創業初期對資金的需求和市場的判斷。因為在初期屬于個人行為，在Fab實驗室完成的產品原型可直接委托產品孵化平臺進行設計優化和小批量生產，依據市場反應的程度，可以決定后續的投入和發展。這個過程相比于傳統的創業方式，準入門檻低、快速實現、鼓勵個體創新，允許更多學生加入創業的行列中。Fab實驗室的實踐和經驗為用戶參與創新、成為創新主體提供了切實可行的支撐環境，促進了知識與創新的激蕩、傳播和分享，也將為高等職業院校建設以用戶為中心、需求為驅動的就業創新園區以及構建就業創新體系提供重要借鑒。

五、結論

本文從微觀裝配實驗室的概念出發，分別論述了該實驗室對高等職業教育的現存問題、創新教育以及創業教育的重要作用。由于Fab實驗室實際上提出了一種新的生產方式即個人制造，配合各種實驗設備比如3D打印機、3D掃描儀等，構造一種沉浸式的教學環境和向導性的教學方式即項目化教學。這兩種方式很好地解決了我國高等職業教育中理論知識與實踐脫節的問題，使學生始終有目標地縱向系統學習知識。很好地兼顧了職業教育的實戰型與理論知識深度的平衡。同時該實驗室亦可作為高校對外合作的窗口，有效地吸引社會資源來加強校企合作使學生可以較為全面和及時地了解本專業的社會應用情況，同時也實現了社會創新和高校創新的社會責任，使高校資源在滿足自身教學需求的前提下，提供更好的社會服務，實現學校和社會的雙贏。因此，微觀裝配實驗室不僅對我國的職業高等教育有著重要的作用，同時也是我們解決就業實現自主創新的重要途徑。

參考文獻：

[1]宋剛，陳凱亮，張楠，等.Fab Lab創新模式及其啟示[J].科學管理研究，2008，26（6）.

[2]姜奇平.創客：新工業革命[M].北京：中信出版社，2012：16-17.