高校“创客”实验室开放的内涵与误区

苏佩尧

(福建师范大学 教育学院, 福建 福州 350117)

高校“创客”实验室开放的内涵与误区

苏佩尧

(福建师范大学 教育学院, 福建 福州 350117)

高校人才培养的关键在于创新,学生创新能力培养的重要途径之一是在开放高校“创客”实验室。该文比较了“创客”、“创客”空间和高校“创客”实验室的概念；阐述了高校“创客”实验室开放性的基本内涵；分析了“创客”实验室开放上的若干误区；提出了高校“创客”实验室开放的建议与措施。

“创客”实验室； 内涵与误区； 创新能力培养

1 创客、创客空间和高校创客实验室

创客一词源自英文“maker”,意为“创造者”。2012年美国著名网络杂志《连线》主编克里斯·安德森在《创客:新工业革命》一书中首次对创客进行了阐述:不以营利为目标,利用3D打印技术以及各种开源硬件,努力把各种创意转变为现实的人。在各界引起了强烈反响。此后关于创客的定义和标准在不断地讨论修正,但其基本内涵却是保持一致的:利用开源的硬件平台和软件平台,进行创意和创新,然后利用3D打印技术,数字制造技术或传统制造技术,制作出原型样机,并进一步利用互联网(例如众筹平台)将原型样机转化成产品。现今创客的定义已不局限于上述内涵,通过融合各行各业和各学科,已逐渐成为富有创意理念、具有创新能力的制造群体的代名词。创客与教育的结合既为教育改革提供了新的机遇，又提出了巨大的挑战[1]

创客空间是指人们基于共同的兴趣,如科学、工程、数字或者电子等进行交流、合作、创造新事物的工作空间、厂房、实验室等[2]。包括3D打印技术在内的开源软件平台、网络社区等交流平台的开发和成熟极大地拓展了创客空间,促进了创客教育的发展。当前在中国,以北京创客空间、上海新车间和深圳柴火为代表的3大创客空间逐渐形成生态圈并延伸至高校,形成了以清华、西南交通大学和同济大学等为代表的高校创客空间,致力于中国高校创客教育的发展。

高校创客实验室作为高校创客教育发展的3大场所之一,是培养高校青年创客者的摇篮。学生是最活跃和最具创意的高校群体,也是成为创客的最大可能者。以学校为基地,自上而下在全校形成广阔的创客空间,是培养新时期创新创业人才,推动创新教育发展的有效举措。近期发布的《国务院关于印发统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案的通知》里指出，国家将废除“985工程”和“211工程”,对新时期高等教育重点建设做出新部署,统一纳入世界一流大学和一流学科建设并拟于今年启动新一轮建设。一流大学和学科的出发点和立足点都在于人才培养,只有富有创新创意的人才才能成为高校教育发展的动力。因此,牢牢占领高校创客实验室这一领地,全面铺开创客教育,实施创客实验,为富有创意的学生提供平台,形成“大众创业,万众创新”的局面,是高校专业和学科发展的不竭动力,是决定能否在“新部署”中成为佼佼者的关键因素。高校实验室是培养学生创新实践能力的重要场所,而开放式实验教学要求有效利用实验室的资源提升开放率和扩展开放内涵，发挥实验教学的延伸性和长效性。[3]。

2 高校创客实验室开放性的基本内涵

2.1 时空开放性是高校创客实验室开放的基础

高校创客实验室是学生创意的实践地,与传统实验课程所要求的实验时间和空间固定不同,创客实验室要求时空是开放的，时间上不受学生兴趣产生即时性的约束,空间上则要求实验室仪器设备等硬件资源的互补共享。除此以外,开放实验室也意味着资源开放、对象开放和各类科技活动开放[4]。高校创客实验室独立性的特质决定了其必须采取灵活的管理方式,实验室可以结合新型指纹24 h进出自动识别或红外线身份感应技术,有效整合各种实验仪器设备以及开发升级各种交流软件等方式提高创客实验室管理的效率。进入实验室后，学生可通过操作软件的管理系统实操各种仪器设备,进而实现实验室自动开放和学生自我管理的双向结合。

2.2 以学生为中心是高校创客实验室开放的根本

以学生为中心,强调“做中学”的创客教育和“创新性人才”培养，虽然在培养目标上是一致的,但前者与后者相比,更符合现代工业革命的要求,也更能体现创客教育的优势所在。创客教育强调的是师生双方基于教学平等的原则,在创客课题的框架下进行探讨研究,共同将想法通过原型机进行转化,并对结果进行评价的过程,在这一过程中学生可以根据自己的想法对过程进行修正,对无用的实验设计进行调整并对样机进行选择,进而产生最理想的实验产品,激发学生的学习兴趣和创造能力。

创客时代“学生从知识的消费者转变为创造者”,他们富有创新创意,所选择的课题更有针对性,最能契合他们的研究能力和实际，并有可能转化为生产力,是当代新型的制造者。为了有效地实现和完成实验过程,学生需要突破专业限制,不断融合其他专业和学科的前沿技术,逐步实现专业拼图,与新工业时代培养全面发展人才的目标日趋一致。以学生为中心强调了学生的自主学习方式,融合了信息技术,传承了体验教育、项目学习法和DIY理念等教学理念,有效地推进了高校创客实验室的信息化进程。

2.3 技术前沿性是高校创客实验室开放的支持

以3D打印技术、数字化制造技术、机器人技术、智能硬件、物联网等新技术蓬勃应用为标志的新工业革命已经到来,云计算、大数据等为代表的“互联网+”技术有力地支撑了高校创客实验室的发展,为大众创业、万众创新提供了技术环境,优化了实验进程和管理过程,尤其是随着物联网技术的发展,基于无线射频和传感器等技术的成熟应用[5],探索其与固定资产管理系统的对接，实现资产信息共享[6],优化、简化了固定资产的管理,有力地支撑了创客实验室的运行。此外，除了硬件设备,互联网社区和各种网上交流平台等软件系统的研发也实时解答了实验者的困惑,“这些网络社区把在现实生活中分散在各地的创客联合起来”,创客通过网络分享自己的经验和资源进行交流学习,取长补短,有效地推进了实验进程,极大地满足了网络爆炸式增长的需求,推动了高校创客文化的发展，从而构建起社会化学习和分享的文化[7]。

3 高校创客实验室开放性的若干误区

高校创客实验的开放一方面有效地促进了实验教学的创新发展,另一方面也会产生以下误区。

3.1 开放实验灵活,不需要事先进行教学设计

创客实验室在时空上突破了传统实验室,具有独立性,为创客实验的实施提供了保证。此外与传统实验室相比,高校创客实验室没有固定的课程设置和安排,在这里学生完全根据自己的需求和兴趣进行创作,所进行的创新创作不纳入学分,也不计入成绩。同时,因为创客实验室没有特定的授课对象,不受学科和年级的限制,完全由学生主动决定,因而容易产生实验灵活,无需教学设计的误区。创客实验室的目的是为学生和教师提供一个相对宽松的创新环境,充分鼓励他们的科研意识和精神。在这一过程中受制于学生有限的知识储备和解决问题的能力,创意和想法固然重要,但是若所研究的内容难度远高于学生能力之上,抛弃教学设计和指导则会陷入“做中学”的误区。相反为了保证创客实验的付诸实践,在实验实施前教师和学生需要针对实验课题进行详细严谨的系统分析和教学设计,解析实验过程,预估可能产生的实验疑点,并针对重点难点问题提供可能的解决办法,以帮助学生顺利完成实验。

3.2 只有高、新、全的硬件设备才能完成开放实验

以Arduino,Beagle,Board和Edison等为开源硬件代表的发展也推进了创客实验室的发展进程。实验者可以针对自身实验的特征,结合各种平台的优劣进行选择。高校由于学科和专业相对独立,传统的实验室管理各自为政难以形成全校共享的融合,而学生的实验并不是仅依赖于某一器材即能完成,往往A实验需要在B、C实验室同时实践,如果B、C实验室不对学生开放,则学生的实验过程将受阻。因而，在硬件市场相对成熟的今天实现全校实验室融合和无障碍实验成为重中之重,这就需要高校自上而下制定有效的管理措施,真正实现相同的创客实验室以满足不同学生个体性实验的需求。国内外相关教学案例显示,引入良好的硬件平台不仅对教学过程有所帮助,同时还能帮助学生获得成功,体验创造的魅力[8-9]。

对于非应用型高校,基于自身实验器材购买的有限力,需要摒弃一味追求高校实验器材更新换代的理念,避免走入实验设备越先进、越高级越好，并为此大量购入实验硬件设备的误区。相反由于学生创客实验具有特殊性,难以全面满足学生个性需求,耗费在设备上的大量经费着实不必。最理想的状态是基于当前高校现有的硬件设备,首先考虑设备的升级和共享,其次在综合考虑性价比的情况下,适时地调整课题实验目标,优先使用已有的硬件设置,在可能的情况下尝试建立多校、多院共享平台。即使目前本实验室没有现成的仪器设备可以使用,但是通过资源共享或者组装、改造也能达到同样的实验目的,也从另一方面盘活了自身创客实验室,提高了设备的利用率。与此同时,高校实验室要建立科学的管理体系,推进高校实验室的综合改革[10],在硬件设施管理上遵循科学、绿色的发展原则,全面推进“双流”背景下高校创客实验室的宏观环境建设。

3.3 只要有先进硬件设备足以完成开放实验

创客实验的实施过程虽然需要极大地依赖于硬件平台,但日益兴起的社区交流等软件平台的支持也必不可少的。创客实验离不开和互联网环境下的实时交流,这种创客环境无法在图书馆中建立,也无法在满是桌椅板凳的教室中建立[11],软件平台不仅用于实验者的经验分享、资源共享和沟通交流,更是弥补教师能力不足、为实践者提供间接经验的必然产物。在创客实验室,教师能提供的指导和精力毕竟有限,为了能实时解答学生实验过程中的疑难困惑,一款适宜的交流软件可以解决燃眉之急,而这不是通过多次尝试硬件设备所能解决的。因此在创客实验室,不能固守硬件至上的观念,在仪器设备暂时无法解决问题的情况下，尝试应用软件平台,通过开展组间讨论、协作交流和校企合作等方式引入技术支持，促进实验完成。此外通过发挥软件平台的共享优势,实验者能将自己的作品进行分享推广,获得中肯的改进意见和评价,以用于后期产品的改进设计。因此,成熟的软件平台是实验者在互联网环境下所不可离弃的根基。

3.4 开放实验中教师的作用可以忽视甚至替代

创客实验基于学生的需求,创意是学生的实验使能,在实验过程中以学生的主动性为主,实验问题的解决也主要依赖于学生的能力,充分发挥了学生的创新性,体现了多种体验教学的实践融合,因此有人片面认为“创客实验中不如不要教师”,无需教师的指导。在互联网环境下的高校创客实验室中,虽然学生转为实践主体,教师退居二线,但是由于学生所掌握的知识和能力有限,不再占据主导地位的教师角色依然不可忽略或是被替代。相反在网络背景下，虽然各种软硬件资源较易获得,但为了让实验达到预期的效果,在严格遵循实验设计的前提下,整个创客实验还是需要教师的引导和帮助,在具体实施创客课题的过程中仍需要教师辅导力量的介入。

创客实验室的实验是学生的兴趣实验,不纳入统一的教学计划,对教师的实验课程要求并不做强制规定,教师对学生的指导多是基于兴趣或者是受学生所托,时间基本是利用教学外时间开展指导,未能量化成教师的个人工作量。因而对于教师而言,创客实验无疑额外加重了教师的工作负担,增加了教师的工作量。目前,学生的创新创造能力培养在很大程度上依赖于教师的指导,而现实中,除了担有管理责任的实验技术人员外,创客实验室的教师指导力量趋于薄弱。由于实验管理人员的专业水平普遍偏弱,长此以往必然影响创客实验的推广,不利于营造大众创业、万众创新的创客文化氛围,使创客实验室流于形式。在国外,为了促进创客运动的发展,部分知名高校还特别为此设置了奖学金。因此,高校首先可以从工作量量化、职称评定认同和奖励等方面出台相关措施,鼓励广大青年教师积极投身创客实验,让教师指导学生一起探索和创造；其次为教师提供新兴的信息技术培训,帮助教师解决新挑战。如美国巴尔的摩市建立的电子港科技中心既为学生提供了创客空间,又为教师开设了培训课程,激励广大教育者与学生共同学习、共同进步[12],引导教师转化角色,主动转变为课程的设计者和学习共同体的建立者。

3.5 传统的学习方式足以应付开放实验

2015年5月8日,国务院公布了《中国制造2025》,将创新摆在制造业发展全局的核心位置,对高等教育发展提出了新要求。创新是学科驱动发展的动力所在,而创新的关键在于人才,因此强调学生的主体地位,提高学生的创造力,推动跨学科的发展根本在于转变学生的学习方式,改变现有的教材和教室的学习形式,将学生的学习内容转变为“基于创造的学习”,在创客环境下扩展了杜威“做中学”理论的外延。

4 结语

创客技术对学生提出了更高的要求,“他们是知识的制造者而并非仅为消费者”,学生具有无限的创造激情和潜力,是新工业时代和制造业的后备力量。但仅有一番兴趣和热情还不够。由于创客课题可能涉及到的多学科背景,学生还需要有足够的知识储备,需要针对实验做足功课。否则学生单枪匹马或者单靠个别团队进行实验可能无法完成既定的实验目标,从而对学生产生一定的心理打击。因而高校实验实践教育应有效地保护学生的创新、创业想法,帮助学生从被动学习转为主动研究学习,并在学习中综合应用各学科、融合各专业,真正实现创客课程、创客实验室、创客空间和创客文化的协同发展,进而达到培养创客人才的目的。

References)

[1] 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,2015,134(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] 肖红霞.开放式实验教学对创新型应用人才培养的内在机理[J].实验室研究与探索,2011,30(8):326-335.

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[11] 胡福文,徐宏海,张超英,等.基于创客文化的实验室开放平台建设研究与探索[J].实验技术与管理,2015,32(7):244-248.

[12] 黄兆信,赵国靖,洪玉管.高校创客教育发展模式探析[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年福建省中青年教师教育科研项目(JBS14057)

苏佩尧(1983—),男,福建泉州,硕士,实验师,研究方向为实验管理及教育信息化.

E-mail：supeiyao@163.com

G434

A

1002-4956(2017)1-0250-04