做一個靈小可復制的校園創(chuàng)客空間

——以溫州中學為例

謝作如 劉正云

內(nèi)容摘要：

校園創(chuàng)客空間是學校實施創(chuàng)客教育的重要陣地。溫州中學早在2013年建立了一個面向全體學生的“造物空間”，在創(chuàng)客空間建設(shè)和運營方面積累了豐富的經(jīng)驗。本文以溫州中學校園創(chuàng)客空間的建設(shè)為例，介紹如何在學校既有的條件下，建設(shè)一個靈小且可復制的創(chuàng)客空間，并有效開展創(chuàng)客教育的一些做法，對國內(nèi)創(chuàng)客教育的普及具有一定的借鑒價值。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)客教育創(chuàng)客空間 校園創(chuàng)客空間 選修課程

【作者簡介】謝作如，浙江省溫州中學（浙江溫州 325014）；劉正云，南京師范大學教育科學學院教育技術(shù)碩士研究生（江蘇南京 210024）。

本文發(fā)表于國家級期刊《教育與裝備研究》2016年第3期。

一、實施背景

基礎(chǔ)教育的課改進入改革的深水區(qū)，新一輪基礎(chǔ)教育課程改革雖然秉承很好的教育理念，可是在教育教學實踐上卻未能帶來顛覆性的影響。全球創(chuàng)客運動的蓬勃發(fā)展為教育的創(chuàng)新改革提供了新的契機。創(chuàng)客教育為新課程理念的落地，提供了新的“抓手”與“路徑”，通過協(xié)同探究、項目合作等多種學習方式，激發(fā)學生的創(chuàng)造潛能，有助于徹底解決傳統(tǒng)教育的課程內(nèi)容陳舊、與社會脫節(jié)及授課方式單一等諸多問題，從而帶動整個課程體系的有效變革。但相比國外而言，關(guān)于創(chuàng)客教育在政府和政策層面缺少針對性的措施與文件，溫州中學作為國內(nèi)創(chuàng)客教育的先行者，于2013年8月舉辦了第一屆中小學STEM教育創(chuàng)新論壇，隨后籌建了創(chuàng)客空間，探索如何在既有的條件下建設(shè)創(chuàng)客空間及開展創(chuàng)客教育，并在全國范圍內(nèi)積極尋求支持與發(fā)展。

二、實踐過程

溫州中學創(chuàng)客空間的前身是學生社團科技制作社的活動室，建立于2008年。場地并不大，約30平方米。2013年8月，在上海新車間李大維博士的建議下，學校添置了一些材料加工工具，將這一場所開放出來供所有學生使用，正式宣布成立溫州中學創(chuàng)客空間。

溫州中學創(chuàng)客空間是一個具有加工車間、工作室功能的開放實驗室。空間并不用于平時的上課，而是在課余時間向所有學生開放。指導師通過各種創(chuàng)客分享活動，鼓勵不同年級、不同班級的學生觀察生活、發(fā)現(xiàn)問題,研究跨學科的綜合性項目，提升技術(shù)并交流創(chuàng)意。圖1為學生在溫州中學創(chuàng)客空間中活動的場景。

圖1 學生在創(chuàng)客空間活動

創(chuàng)建創(chuàng)客空間容易，持續(xù)運營創(chuàng)客空間不易。面向社會的創(chuàng)客空間一般要滿足以下三個條件：固定的場所、必要的設(shè)備、有共同興趣愛好的人。中小學的創(chuàng)客空間要做到可持續(xù)發(fā)展，也需要滿足這三大條件。經(jīng)過兩年的努力，創(chuàng)客空間基本上已經(jīng)能夠穩(wěn)定運營了。如何讓這一空間的建設(shè)和運營更具可復制性？下面從空間選址、設(shè)備配置、指導師隊伍等方面進行介紹。

1.空間選址

面向中小學的創(chuàng)客空間并不是越大越好，應(yīng)該根據(jù)學校學生人數(shù)、跨學科師資力量以及現(xiàn)有的場地資源等多種因素綜合決定。一般來說，創(chuàng)客空間只要擁有一個普通教室大小的房間即可，里面能容納4～6張工作臺，能容納一些體積較大的加工工具，如激光切割機、3D打印機等，同時還有一定的空間來存放學生的創(chuàng)客作品和半成品。如果是高中，創(chuàng)客空間最好和原有的通用技術(shù)實驗室合并，避免器材的浪費。

創(chuàng)客空間需要經(jīng)常組織各種規(guī)模不一的創(chuàng)客分享活動，而且還要存放選修課程的教學器材。溫州中學的創(chuàng)客空間在選址上進行了綜合考慮。場地在科技樓四樓最邊上，該場地下方三樓是學生上選修課的機房，場地旁邊自帶一個小型會議室可供項目研究小組同學進行分享交流；旁邊是一個大型的多媒體教室，可用來展開面向全校或者全市的創(chuàng)客演講、學生作品展示等。多媒體教室的旁邊，是原先的機器人教室，這個教室可供創(chuàng)客空間的學生進行基本技能訓練，比如焊接、電子電路接線等，以后逐年添置的大型加工工具都將放在這里，便于管理。總體布局如下圖2。

圖2 溫州中學創(chuàng)客空間總體位置布局

2.設(shè)備配置

創(chuàng)客空間鼓勵學生動手使用各種金屬、木質(zhì)、塑料甚至電子工具進行創(chuàng)作，將想法轉(zhuǎn)變成現(xiàn)實。所以3D打印機、小型車床、焊臺等工具應(yīng)該是標配。智能化作為創(chuàng)客研究的主要方向，使Arduino也成為創(chuàng)客空間不可或缺的基礎(chǔ)器材。

溫州中學創(chuàng)客空間主要配備了如下資源（見表1）。其中，Arduino作為創(chuàng)客課程的主要實施平臺，配制的相關(guān)套件數(shù)量可供大班教學；Raspberry Pi、Banana Pi、pcDuino等多種硬件平臺，用于學生的項目研究、實際開發(fā)創(chuàng)造或者教師演示；小型激光雕刻機、胸章制作機、3D打印機等加工工具，方便學生將電子世界與實際物理世界連接起來；同時，各類創(chuàng)客成品、電子類書籍、設(shè)計創(chuàng)造類書籍給學生提供了很好的自學支撐。

表1 溫州中學創(chuàng)客空間的器材清單

按照規(guī)劃，創(chuàng)客空間接下來還要購買激光切割機和小型車床，這些機器具有一定的危險性，所以要另外放置在隔壁獨立的專用工具室，具有一定的操作能力的學生才能進入。創(chuàng)客空間的細節(jié)圖片如下圖3-4。

圖3 溫州中學創(chuàng)客空間內(nèi)部總體圖

圖4 溫州中學創(chuàng)客空間內(nèi)部細節(jié)圖

3.指導師隊伍

溫州中學創(chuàng)客空間指導師隊伍來源不同、專業(yè)不一，這與創(chuàng)客教育的跨學科特性相符合。創(chuàng)客教育作為一種典型的跨學科教育，融合了STEAM教育的內(nèi)涵，需要多個專業(yè)的師資共同支持，傳統(tǒng)的單一學科教師作為指導師，已遠不能滿足支撐空間正常運轉(zhuǎn)、指導學生項目學習的需要。創(chuàng)客空間常駐指導師包括溫州中學技術(shù)組的信息技術(shù)老師以及通用技術(shù)老師；流動指導師有大學教育信息工程研究所研究生、有科技館實習經(jīng)驗的科學教育專業(yè)研究生等；同時，國內(nèi)經(jīng)營開源硬件的知名創(chuàng)客類公司會不定期派遣專業(yè)創(chuàng)客來校做講座以及Workshop活動；已經(jīng)畢業(yè)的學生創(chuàng)客和精通電子電焊方面的學生家長偶爾也會出現(xiàn)在創(chuàng)客空間客串指導師。

創(chuàng)客空間指導師會根據(jù)自己的跨學科研究方向，開設(shè)選修課程、開設(shè)講座、發(fā)起與學生興趣相符的項目研究。在基礎(chǔ)知識與研究性學習相結(jié)合的的學習與教學中，通過不斷豐富的教學實踐培養(yǎng)學生開放性思維以及發(fā)現(xiàn)問題并動手解決問題的能力。

4.課程設(shè)置

創(chuàng)客空間作為學生進行項目研究、交流、分享、創(chuàng)造的場所，在物理空間、硬件配備以及師資上給學生以莫大的幫助。但是這種幫助有其局限性，為了更好地發(fā)揮創(chuàng)客空間的作用，給學生提供有效的跨學科支持，學校開設(shè)了一系列STEAM課程。

在現(xiàn)有師資以及個人特長相結(jié)合的基礎(chǔ)上，將STEAM課程建設(shè)分為控制、互動以及設(shè)計三個方向，其中控制類課程有：《跟我學App Inventor》、《Arduino創(chuàng)意機器人》、《基于Arduino的電子控制技術(shù)》；互動類課程有：《S4A互動媒體技術(shù)》、《物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)》；設(shè)計類主要包含《數(shù)學視界下的3D模型》、《3D打印與SketchUp》等。課程結(jié)構(gòu)如下圖5。

圖5 溫州中學STEAM課程列表

這些課程緊緊圍繞科學、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學展開，以設(shè)計、控制，互動為主線來組織課程內(nèi)容。課程以選修課的形式開展，以18課時的容量進行設(shè)計，并供全校學生選擇。這些課程的實施雖然不在創(chuàng)客空間，但是課程涉及到的工具和器材，在創(chuàng)客空間都能找到。創(chuàng)客空間相當于選修課程的課堂之外的學生訓練基地。

三、實施效果

目前每個學期約有三十多位學生在創(chuàng)客空間展開各種創(chuàng)客實踐活動，也產(chǎn)生了許多優(yōu)秀的作品（詳見表2）。這些作品或是在省市級比賽中得到一定獎項、或是在創(chuàng)客嘉年華上得到師生、家長的一致好評、或是在全校文藝晚會上獲得同學老師的喜歡，讓人不得不感嘆學生的奇思妙想和創(chuàng)造力。

表2 溫州中學創(chuàng)客空間部分作品列表

例如，語音互動藍牙機器人的制作：學生將遙控器與手機合為一體，用更多的方式（如語音）去控制小車，根據(jù)手機發(fā)出的不同指令，小車實現(xiàn)相應(yīng)效果，制作出會跑、會發(fā)光、會唱歌、會講故事的智能小車；又如，F(xiàn)laperon遠程實驗平臺：該平臺基于網(wǎng)絡(luò)，利用RTMP流媒體、Flash、JavaScript、PHP等技術(shù)，以MySQL為服務(wù)器數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，通過平臺提供的API與實驗端設(shè)備連接實現(xiàn)遠程實驗的開放平臺，可擴展性強、簡單易用、可實現(xiàn)實時實驗操作、數(shù)據(jù)共享分析，可應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測、萌寵養(yǎng)殖等方面；再如，基于物聯(lián)網(wǎng)平臺的小雞孵化實驗：學生以Arduino為平臺控制加熱器設(shè)計出小雞孵化器，將溫度、濕度傳感器的數(shù)值上傳到Y(jié)eelink平臺，以WEB圖表的形式展示出來，供學生進行深入研究。同時，通過電子設(shè)備的攝錄觀察到小雞破殼出蛋的全過程。學生在該實驗中將課本上的物理、生物知識靈活地運用到具體情境中，既增添了對學科的學習興趣，又真正地體會到了“做中學、玩中學”。這些學生由于在“造物”方面的科技特長而在國內(nèi)各大高校的自主招生中脫穎而出。尤其值得高興的是，這些常?！芭荨痹趧?chuàng)客空間的學生對自己的愛好有了明確的認識，在高考選擇志愿時也有明確的職業(yè)規(guī)劃和為之努力的奮斗目標。

四、反思體會

自創(chuàng)辦以來，溫州中學創(chuàng)客空間在跨學科項目研究、創(chuàng)客指導師資源配置、軟硬件設(shè)施配備等多方面進行了不斷的探索，也逐步形成了自己的運營模式。作為國內(nèi)中小學最早的創(chuàng)客空間之一，我們接待過數(shù)十次來自國內(nèi)外教育界的參觀訪問。溫州中學創(chuàng)客空間雖然小巧，但是“五臟俱全”，是一個非常具有“復制”價值的創(chuàng)客空間范例。而且，創(chuàng)客空間本來就要秉承創(chuàng)客文化的開源精神， “可復制”、“去精英化”是創(chuàng)客教育的最重要的特點。

從2013年到現(xiàn)在，這兩年多的創(chuàng)客空間運行經(jīng)歷為中小學創(chuàng)客教育的實施積累了大量經(jīng)驗：

1.創(chuàng)客空間的建設(shè)不需要高投入。溫州中學的創(chuàng)客空間其實很簡陋，在裝修方面幾乎沒有花錢。初期投入僅數(shù)萬元，其中大部分用于購買各種開源硬件的控制板和模塊。如果剔除選修課程的教學器材，創(chuàng)客空間投入就更少了。現(xiàn)在國內(nèi)很多學校動輒要上百萬投入做高大上的創(chuàng)客空間，其實是很浪費的。

2.創(chuàng)客空間的運營需要維護成本。創(chuàng)客空間應(yīng)該像圖書館、籃球場一樣，堅持在課余時間開放。作為學生“造物”的場所，創(chuàng)客空間需要不斷購買一些耗材，供學生研究使用，還要根據(jù)學生的研究需要，購買一些個性化的器材。另外，創(chuàng)客空間一定需要指導師，而不是打開門即可，尤其是大型的加工工具，一定要在專人指導下使用。

3.創(chuàng)客教育的實施需要三位一體。所謂三位一體指的是創(chuàng)客空間、創(chuàng)客活動和創(chuàng)客課程。創(chuàng)客教育是一項系統(tǒng)工程，這三者缺一不可。創(chuàng)客課程教學生如何使用工具去“造物”，產(chǎn)生“造物”的意愿；創(chuàng)客空間提供了“造物”的工具和場所，提供了交流平臺，結(jié)識一批的志同道合的學生創(chuàng)客；創(chuàng)客活動則和創(chuàng)客空間密切結(jié)合，在活動中分享，在活動中提升。

我們很欣喜的看到，創(chuàng)客空間對學生融合各學科知識實現(xiàn)自己的創(chuàng)意與想法上提供了有利的支撐；同時也給學生提供了有利的平臺，參加全國科普日、上海創(chuàng)客嘉年華等多項活動，展示自己的作品，獲得創(chuàng)造分享的樂趣，營造了積極向上的造物氛圍。2015年9月，教育部《“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見（征求意見稿）》中也提出，有條件的地區(qū)要建設(shè)眾創(chuàng)空間，探索STEAM教育和創(chuàng)客教育?？梢哉雇痪玫膶恚@創(chuàng)客空間將在全國各地生根發(fā)芽，而溫州中學這個“靈小可復制”的創(chuàng)客空間建設(shè)案例則具有一定的推廣意義。