科技博物馆中的创客式学习

鲍贤清

科技博物馆中的创客式学习

鲍贤清①

创客空间和相对应的教育活动越来越受到科技博物馆的关注。国内的科技类博物馆也开始建设创客空间或引入相关的教育活动。这类学习活动有什么特点，如何设计创客空间中的学习活动?本文通过对美国科技博物馆创客空间及其教育活动的分析，探讨创客式学习的特征和活动的设计方法。

科技博物馆；创客式学习；学习设计

一、创客空间正走进科技博物馆

创客空间(Maker Space)是指配备有一定科技含量的软硬件工具、材料，便于创客们一起协作以实现他们创意的开放性场所。它通常立足于社区，是技术爱好者经常聚会、分享和探讨电子硬件、制造工具、编程技术和技巧的地方。近年来，中小学、校外教育机构纷纷建设创客空间，引进相关的课程，开展教学。科技博物馆对创客空间同样表现出持续的关注。一些决策者开始在博物馆中增加创客空间，为参观者开辟一个专属区域，使他们可以实践自己的创意。在过去几年发布的美国 《地平线报告(博物馆版)》，创客空间均位列其预测即将普及的发展趋势之中。[1]在2016年最新发布的版本中，创客空间已成为近年来普及进入到科技博物馆中的热门项目。[2]美国越来越多的科技博物馆正在设法把创客教育和STEM教育整合到自己的教育内容和体系中。美国国家科学基金会(NSF)自2013年起先后资助了旧金山探索馆、明尼苏达科学馆、纽约科学馆等科技博物馆进行有关创客活动对STEM学习的影响。美国博物馆及图书馆服务中心(IMLS)也在近几年资助了匹兹堡儿童博物馆、纽约科学馆、俄勒冈科学与工业博物馆等开展创客的教育项目。

国内科技博物馆也纷纷打造创客空间，引入相关的教育项目。科技博物馆作为一个经过精心设计的学习环境已成为连接家庭、学校的纽带，并在教育生态体系中扮演越来越重要的角色。对于科技博物馆而言，引入创客空间是一次新的契机。参观者可以在看展览之余，动手制作，参与到科学和工程的实践中。

二、美国科技博物馆创客空间案例分析

案例1:纽约科学馆的设计实验室(Design Lab)

设计实验室是纽约科学馆2014年新建成的一个开放式区域，由五个活动空间构成。设计实验室中的学习活动大多是以日常生活中接触到的材料为载体，让参观者自主创意、设计和建造。

“快乐城市”是其中一个面向亲子的活动项目。该项目为学习者提出的问题是:在模拟城市中，使用简单的电路元器件可以建造出什么让人快乐的事物?活动所提供的材料包括:纽扣电池、胶带、发光二极管、马达、导电贴纸、硬纸板等。孩子们用这些材料制作亮灯的房子、带有风扇的小屋、一段音乐人行道等。参与者可以把制作完的作品作为一部分放入到模拟城市中。快乐城市项目在制作的过程中促进参与者对自己生活城市、街区的思考。几乎每个参与者都能创想出让城市更快乐的“装置”。

案例2:旧金山探索馆的摆弄工作室(Tinkering Studio)

摆弄工作室是面向所有年龄段参观者的一个专用“创作”空间。其中的创作活动包括了电路、联动装置、动画制作、玩具拆解等。工作室的周边布置了一些展品或艺术品。这些展品所用到的材料和涉及的现象就是工作室里所提供和要探究的。比如，其中有个展品是艺术家Scott Weaver用牙签制作的弹珠下落减速装置，[3]非常精美和震撼。而在工作室里，参观者可以自己动手用洞洞板、竹片、硬板纸搭建自己的下落减速装置。

旧金山探索馆还以他们原创的科学探究装置展品而闻名。在摆弄工作室，参观者可以自己动手来尝试这个过程。利用电扇、聚脂薄膜、胶带等材料，参与者先制作出风管的原型，然后开始实验，设法让物体悬浮在风管中。而往往在一开始，放进风管的物体要么飞出去，要么沉下去。这时，参与者就需要思考背后的原理，并不断调试、摆弄，直到试验成功。

案例3:匹兹堡儿童博物馆的创作工坊(Makeshop)

匹兹堡儿童博物馆的创作工坊是为8～12岁的孩子创造一个能使用数字媒体和物质材料做实验并创造的工场空间。该博物馆奉行的设计思路之一是“使用真材实料”。创作工坊自然成为了让参观者体验用真材实料制作的最佳场所。创作工坊设置了电工车间、缝纫工作间、木工工作间。

以电工车间为例，科技博物馆提供了满满一桌家用电路器材。孩子和父母可以用鳄鱼夹和导线把各种器材连接到一起。科技博物馆的教育工作者会帮助参与者了解、识别相关的电路概念。对于一些参观者，这种组装是接下来进行电子产品创造的入门体验，对于一些参观者，连接成一个电路本身就是一次有意义的创造体验。[4]在后续的活动中，参观者开始可以拆装老式的电子设备，从外到里探索其工作原理。

而在木工工作间，科技博物馆教育者会问参与者希望创作什么产品，然后完成一个草图设计。草图完成后，协助人员会和孩子、家长一起制作并给与指导。比如，如何选择木材和五金工具，如何使用专业工具，操作程序是什么样的。通过这个个性化的过程。参与者了解了工具、制造的流程，并做出了独一无二的个性化的木工作品。

三、科技博物馆中的创客式学习及其特征

目前学者们对于创客教育有两种理解。一种是“创客的教育”，旨在培养创客人才；另一种是“创客式教育”，旨在应用创客的理念与方式去改造教育。对于“创客的教育”，可以通过开设专门的创客课程，建立创客空间，配备专业化的指导教师进行实施；对于“创客式教育”，则需要将创客运动倡导的“动手操作、实践体验”理念融入各学科教学过程，开展创新性学习。[5，6]从这两种划分看，科技博物馆中的创客式学习应更接近于后者。基于从教到学的思考点转变，本文选择用创客式学习的表述。

科技博物馆引入创客空间带来的不止是物理空间上的变化，也让我们对科技博物馆学习再一次思考。从上述的案例中会发现，它和原有的科技博物馆学习或学校里的课堂学习都不太一样。看上去是漫无目的的敲敲打打、玩耍，学习是否真的在这个过程中发生了呢?国内很多科技博物馆也开设有这类的动手做的活动，是否已经是创客学习呢?这就涉及到我们对这种学习方式独特性的理解。

以搭建乐高积木为例。如果我们给孩子套材，让他们按照说明书逐步搭建出最后的成品，这是否是创客式的学习呢?即使是搭建非常复杂的带有机械传动的模型，如果只是按照说明书搭建出来，孩子所体验到的和学习到的内容是有限的。而如果换一个方式，如果用同样的器材，让孩子制作出一个模型来解决生活中的问题，那么学习的结果则可能完全不同。试想，如果有孩子利用乐高的部件制作出一个戈德堡连动装置，那么他(她)对材料、原理的理解和照书搭建是不一样的。

本文认为，创客式学习不是由用了什么样的创客套材、工具来决定其属性的，而是看这样的学习过程中，是否给予了尝试、探索和创新的机会，是否提升了利用技术与方法创造产品与工具以解决实际问题的能力。这里把创客式学习归纳为两个特征:

(一)产生人工制品(artifact)

创客是努力将自己的创意变为现实的人。通常创客最后的产出都是有创意的人工制品。虽然创客式学习的目标不是培养创客，但同样认同人工制品在学习过程中的重要性。

建造主义学习理论(Constructionist Theory)认为，当学习者积极参与到建造具体、可分享的人工制品时，知识的建构是最有效的。[7]在之前的案例中，学习活动的最后往往都能产生“建筑物”“发光电路”“城市模型”等制品。参与者的智慧被物化在了这些物品中。当然，学习的成果不一定都是实体作品。一个三维建模的文件、一段能完成特定任务的程序或者拍摄的一段动画或视频，同样也是人工制品。

(二)带有意图的摆弄(tinkering with intention)

首先，什么是摆弄?摆弄一词来源于英文tinkering。其本意是修补、没有清晰目标的瞎捣鼓。现在理解为不停地探索、试验和尝试新的事物。摆弄和规划是相对的，我们往往认为规划可以使问题解决的过程更有条理、更高效。如果有一个精心规划的方案，找出问题，计划好步骤，然后一步步实施即可。而摆弄呢，其过程可能是混乱的。而带有意图的摆弄指的是有目的性的探究和尝试新想法，不断评估目标，做出调整和不断完善。摆弄者可能一开始没有清晰的目标或者只有一个总目标。此时他们往往会从一个试验性计划入手，持续地根据与材料的互动和与他人合作的过程来调整最初的计划。我们会发现，有些学习过程可以事先清晰的规划，但有些则不能。比如，要编程解决一个问题，过程中会碰到各种意想不到的情况，需要经过不断的调试。期间还可能出现算法思路调整，另起炉灶的情况。[8，9]

为什么说创客式学习是带有意图的摆弄呢?

从之前的案例中可以发现，这些科技博物馆中的活动都是一种“利用所提供的材料制成物品”的活动，且是带有目的性的。比如，搭建类的活动，有一个大概的搭建目标。之后的过程往往是摆弄式的。一开始孩子们会把各种材料混在一起，熟悉各种部件。然后，一个大概的目标在这种“漫无目的”的探索中出现。比如，建造一个发光的城堡。之后，随着他们不断和材料、工具及同伴的互动，这个目标可能会不断的调整。当孩子掌握了马达、传感器等器件后，他们所制作的物品可能从发光的城堡变成既能发光还能根据光照强度移动的城堡。而且只要时间允许，这个作品还会不断的完善。

科技博物馆中的创客式学习的价值也恰恰在于这种带有意图的摆弄过程中。是否可以对学习进行规划往往取决于我们对知识领域的了解。当面对一个未知领域的时候，学习往往是摆弄式的，因为我们无法在一开始有清晰的规划。在一个快速变化的、充满不确定性的时代，培养如何面对未知的创客式的学习方式就显得愈发重要。

四、科技博物馆创客式学习的设计

创客空间中的活动看似松散随意，但要促成创客式学习的发生，还需要对学习活动进行精心的设计和安排。根据创客式学习的特征，我们提出如下的设计建议:

(一)把科学概念、技能作为手段而不是目的

学校教学通常都有明确的教学目标和知识点。科技博物馆中的很多教育活动也有清晰的知识传播点。创客式的学习更关注过程，把原本外显的学习目标都内嵌在了制作过程中。通过制作发光贺卡、缝制玩偶或者搭建纸塔等活动载体，学习者在现象中了解材料的物理特性，在反复的设计和测试中，掌握工具的使用，形成对科学概念的认识和转变。

(二)把设计和制作作为一种学习方式

纽约科学馆把他们的教学法归纳为“设计-制作-游戏”三个要素:[10]

设计:通过反复的挑选和对元素的安排形成一个整体。

制作:动手拆解或者制作物品，从中了解工作原理。

游戏:在游戏化、没有压力的状态下进行的探究。学习者在感到有趣的状态下才会长时间地投入。

设计和制作是创客式学习的核心。学习者面对要解决的问题，进行设计、制作原型、验证评估然后再设计直至达到预先设定的目标。这种方法力图用基于探究的体验来培养学习者的问题解决和批判性思考的能力，并且从中发展使用材料、工具的素养。通过设计和制作，教育工作者可以把跨学科的知识带到现实世界问题中。而以设计为导向的学习能最大程度上激发参与者创造实物的动机和了解原理的欲望。

(三)提供具有启发性的工具和资源

如果我们按照所需资金投入和学习难度把工具和材料分为高、中、低三层的话。3D打印机、激光切割机可视作高技术。掌握这些技术需要使用者具备一定的专业知识，有一定的学习周期。占据中层的是类似可编程机器人这样的器材。而导电贴纸、发光二极管、硬纸板等则可归为低技术材料。这些材料基本不需要专门进行学习。

创客空间给人的感觉往往是装备了3D打印、激光切割等高技术层面设备的。对于进行发明创造的创客而言，这些设备是制作原型产品中需要的。但在科技博物馆中，我们面对的往往是零基础的孩子或者有简单工具使用体验的家长。此时，借鉴创客空间的设备布局可以营造出让人跃跃欲试的环境。但创客式学习未必都需要昂贵的设备和耗材。

在前面的案例中，我们可以看到，大多数活动用到的材料并不“高级”。类似搭纸桥、棉花糖塔等教育活动所用的是家家都有的易得材料。而纸电路等活动的器材也很廉价。因此，工具和资源的“高大上”并不是创客式学习的关键因素。

旧金山探索馆在选择材料时有两个标准:一是材料美观、复杂、惊奇，具有可观察性；二是能够给予及时反馈。当学习者更换部件、制造新东西后能快速看到结果。建造主义学习理论的提出者Seymour Papert认为，好的教学器材是能够帮助孩子思考的物体(objectsto think with)。[7]比如 MakeyMakey电路板，它可以通过鳄鱼夹把任何导电的物体作为计算机键盘的触发装置。孩子在看到这个器材后，就可能会思考，如果连上水果、硬币会产生什么效果呢?这样的器材在带来惊奇感的同时又不断启发使用者尝试和思考。

(四)提供多种途径，给予充分的体验时间

带有意图的摆弄意味着每个参与者的学习路径可能是不一样的。比如，旧金山探索馆的滚珠装置，参与者可以设计各种方式延长滚珠下落的时间。而能否实现，取决于他们对材料的熟悉程度，对动能、势能、摩擦力等原理的理解。参与者会根据自己的兴趣点和知识储备来开展制作。这种提供多种途径的活动设计有助于学习者依据自身特点来观察现象、充分探索材料的特性。

值得提醒的是，摆弄是非常花费时间的。在一些观众调查中发现，小学阶段及以上年龄段的孩子喜欢有一定持续时间的探索性项目。这类学习通常会花费一小时以上，甚至半天的时间。在设计活动时，要预留出足够的时间。或者把活动做成开放式的，参观者可以随时进入。在我们开展创客式学习的实践中发现，很多学习是发生在“设计—再设计”这个过程中的。

(五)注重合作和分享

创客式的学习看重学习者之间的分享与交流。科技博物馆创客空间的来访对象多以亲子家庭为主。活动设计中设法让家长也一起参与进来，并调动家长与孩子之间的互动。在环境布置上，也尽可能促成成员间的交流。在本文所述的这几个创客空间里，都设计有陈列展示他人的作品的区域。这样，参与者可以从他人的作品中获得启发，促进分享。

五、结语

创客式学习并不以使用的器材高低区分，重在学习活动的内在设计。同样的器材和差不多的环境布置，可能因为教育者的引导方式而产生不同的学习体验和结果。案例中提到学习活动在一些教育机构中也有实施，但形相似而神不同。

此外，站在科技博物馆的角度，我们还需要思考，开设在科技博物馆中的创客空间，所实施的创客学习活动和学校的创客空间有何不同?科技博物馆中的创客学习活动是否和馆内的展品、特色活动进行结合?

[1]鲍贤清，陈安琪.从2015新媒体联盟地平线报告解读博物馆教育趋势[J].科学教育与博物馆，2015(5):377－382.

[2]NMC.(2016).Horizon Report:2016 Museum Edition[OL].〈http://cdn.nmc.org/media/ 2016-nmc-horizon-report-museum-EN.pdf〉.

[3]Weaver，S.Rolling through the bay[OL].〈http://www.rollingthroughthebay.com〉.

[4]Brahms，L.＆Werner，J.Design Makerspaces for family Learning in Museums and Science Centers. In Honey，M.，＆Kanter，D.E.(Eds.).Design，Make，Play:Growing the Next Generation of STEM Innovators[M].Routledge，2013:71－94.

[5]何克抗.论创客教育与创新教育[J].教育研究，2016(04):12－24，40.

[6]杨现民，李冀红.创客教育的价值潜能及其争议[J].现代远程教育研究，2015(02):23－34.

[7]Martinez，S.＆ Stager，G.Invent to Learning: Making，Tinkering，and Engineering the Classroom [M].California:Constructing Modern Knowledge Press，2013.

[8]Resnick，M.＆ Rosenbaum，E.Designing for tinkerability.In Honey，M.，＆Kanter，D.E.(Eds.).Design，Make，Play:Growing the Next Generation of STEM Innovators[M].Routledge，2013:163－181.

[9]王旭卿.在创意计算中培育学生的摆弄能力——兼评2013年上海LEAD创意教育研讨会暨教师工作坊培训活动[J].现代教育技术，2014(10):107－113.

[10]Bennett，D.＆Monahan，P..NYSCI Design Lab:No Bored Kids!.In Honey，M.，＆Kanter，D.E.(Eds.).Design，Make，Play: Growing the Next Generation of STEM Innovators[M].Routledge，2013:50－70.

Learning by Maker Style in the Science and Technology Museum

Bao Xianqing

Makerspace and educational activities have been introduced to museum.Our science and technology museums began to build makerspace along with educational programs.What is the characteristics of learning by making and tinkering?How to design the learning in makerspace?This paper analyzed three makerspaces in the science and technology museums in US.Based on the case studies，we discussed the characteristics of learning by making and tinkering and the design methods.

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① 鲍贤清:上海师范大学副教授，博士；研究方向:场馆学习，教育技术；通信地址:上海市桂林路100号上海师范大学15号楼；邮编:200234；Email:bao＠shnu.edu.cn。