基于加工实验车间的科技博物馆创客空间创建探讨

王 阳

（中国科学技术馆，北京 100020）

1 创客、创客空间、创客运动与科技博物馆

创客（maker）原意为“制造者”，起源于美国并在全球产生巨大影响力[1]。他们具有高度的创新、实践以及分享精神，涵盖一种文化、态度、理念以及学习方式。创客空间的概念出自《创客杂志》，是指配备有一定科技含量的设备、工具及材料，便于创客聚会、活动和协作以实现创意的开放性工作场所，是创客进行创意分享、转化与实现的物理空间载体[2]。根据创客空间的功能和定位，创客空间可以分为原始的DIY爱好者聚集场所“Hackerspace”、创新2.0 模式的创客空间“FabLab”、盈利性空间“TechShop”、人人皆可用来设计和工作的地方“MakerSpace”等类型[3]。关于创客运动，一般认为最早源于美国麻省理工学院的比特及原子研究中心在2001 年发起的FabLab 创新项目[4]，借助于公众自身的创造力，推动社会的创新和创造，甚至在世界各地引发积极的社会变革。目前，创客、创客空间与创客运动虽然没有一个标准的学术性界定，但是创客所具有的特质作为一种新思维、新理念、新驱动力，逐步影响教育系统，有效推动了课堂外教育，使之成为当前世界科学教育改革的一个重要领域。

科技博物馆通过科普展览（展品）结合各式各样的教育活动，引导青少年进行体验式学习从而获得直接经验，这是其他任何教育机构都难以具备、难以取代的。2016 年新媒体联盟地平线报告（博物馆版）指出“创客空间”将是推动博物馆发展与变革的关键技术之一[5]。科技博物馆等非正规教育机构纷纷引入创客文化，建设创客空间或创新实验室来开展教育活动，促使青少年参与探索性实验、发明和创造等实践活动。创客文化与科技博物馆的碰撞、结合，对构建创新型国家、培养创新型人才具有重大的战略意义[6]。

2 科技博物馆创客空间现状

美国是创客运动的发源地，也是最兴盛的地方。美国旧金山探索馆的展品研发车间置于主展厅的“黄金地段”并面向公众开放，青少年可以深度参与关于科学相关的探究与实践[7-8]。纽约科学馆创客空间是一个典型的学习场所，鼓励青少年展开奇思妙想，把日常物品重新利用、设计并创造。爱荷华州锡达拉皮兹科学中心创客空间也积极为愿意与他人分享的个人和群体服务，通过开设继续教育课程和提供社交网络服务，营造出开放、友好和包容的实践环境。匹兹堡儿童博物馆的创造车间鼓励孩子和家人使用“实物”一起创造和玩耍，深受观众喜爱[9]。

经过近40 年的快速发展，我国的科技馆数量大大增加，全民科学素质水平也不断提高。国内科技馆的创客空间大多是借助已有的科普设施和资源，对工作坊、活动室进行改造并升级为创客空间。例如，中国科技馆在常设展厅内搭建了“探索驿站”“创客工坊”“创客梦工厂”等多个创客活动空间；台湾科学教育馆建造了“原型工厂”；上海科技馆融合最新3D 打印、三维立体扫描、多媒体互动展示技术创建了“3D 打印世界”；广东科学中心以创新形式将创客空间融入“技术与创新”常设展厅；浙江省科技馆也建设了 AST space 开展创客教育[9]。

注重培养青少年的动手能力、创新意识和创新能力的创客教育在我国蓬勃发展，但是作为创客教育核心载体的创客空间仍存在如下问题：①建设投入巨大，动辄花费几十万元甚至上百万元；由工作坊、活动室改建的创客空间最多只能容纳十多个学生开展活动，这种相对固定的、简单的、小型团体式的科学教育活动对青少年的吸引力和影响力是极其有限的。②现有的创客活动实践通常是 3D 打印活动、动手小制作之类，所开设的教育活动形式单一、内容浮于表面，不能从根本上有效培养青少年的创新能力；③创客教育虽然强调在创造中学习，在实践中成长，但是学生在实践过程中却普遍透露出缺乏耐心、遇到困难容易过早放弃、缺乏新时代青少年应有的责任感及精益求精和敬业奉献精神。

3 科技博物馆创客空间新模式的探索

科技博物馆以科普展览（展品）为基础，基于科学与工程实践的跨学科探究式学习理念在展厅研发出各式各样的教育活动[10]。加工实验车间是科技博物馆最重要的场所之一，它是展品研发的“发源地”，是展览展品运行维护的“保障站”。

传统加工实验车间一般情况下具有车床、钻床、铣床等专业设备和工具，能够满足博物馆日常展品维修的专业需求。以展品为中心的传统加工实验车间具备比较扎实的物质基础，这就为具有中国特色的科技博物馆创客空间提供了潜在条件。创客空间在快速成型技术、虚拟现实仿真、开源硬件的普及，以及整合设备资源等方面已远远超过了传统加工实验车间。传统加工实验车间引入创客理念，增强教育属性，激发青少年的创新热情，围绕展览（展品）提供丰富的创客活动资源，联合常设展厅活动室、实验室开展教育实践，将有利于推动创客精神在博物馆的弘扬。在这个过程中，青少年在加工实验车间和常设展厅中深度体验、拓展思路，获得直接经验，从而达到教育目的。

3.1 适时开放加工实验车间，加强常设展厅联动

加工实验车间的对外开放是发挥自身特色开展创客教育的基本前提[11]。在此之前，只有专业技术人员才能进入加工实验车间，青少年或者其他创客人员无权自由出入。通常情况下，在没有加工任务情况下，加工实验车间的设备、人员往往处于闲置状态，这无疑是一种浪费。在不影响正常加工生产的前提下，免费开放加工实验车间设备等资源，为青少年提供各项创新服务，使得加工实验车间不再是关起门来只做生产加工的地方，而是可以帮助追梦者实现创意的梦工厂，最大成效地发挥加工实验车间的功能。既满足了以轻度体验为主的大批量观众参观交流的需求，又能够满足深度体验创客或者专业团体的高层次需要。

创客空间的师资和技术配置离不开资源的高效整合。常设展厅的科技辅导员具有丰富的教育经验和教学案例，传统加工实验车间具有专业的设备和技术储备。不过金属与非金属激光切割机、五轴加工中心等大型设备不适合放置于常设展厅，一方面是由于常设展厅活动室的物理空间有限，另一方面是由于专业设备本身在加工生产过程中可能会产生噪音或气体等污染展厅环境。鉴于此，常设展厅与加工实验车间强强联合，实现教育资源和大型加工设备的共享，共同提升创客空间实践教学能力、设计加工能力，并且还能有效节约成本。

3.2 打造创新实践环境，加快软硬设施升级

好的教育不仅仅是如何让教师教得更好，更重要的是如何提供良好的环境与工具让学习者去构建自己的知识结构。克里斯·安德森在《创客：新工业革命》指出创客空间必备 3D 打印机、激光切割机、微型机床等设备和工具[12]。尽管利用普通台式机床设备和工具就可以制造出一些物件，但是很多情况下创客还需要更专业的生产加工设备。加工实验车间通过分析科普展览展品研发制作工艺及创客空间项目活动需求，对设备进行高中低档多种组合，既能满足日常研发制作的需求，又能满足不同层次创客进行实践的需要，顺应时代发展需求。加工实验车间高中低档机床设备的多种组合，可以形成多层次多种类人才合作的运行架构，充分发挥加工实验车间潜在的教育价值，助力创客运动。加工实验车间主要区域的设备见表 1。开源硬件不仅在节约成本、促进共享方面有明显的优势，还能够搭建信息开放的共享环境，以及创客之间相互学习的有效机制[13]。此外 AR/VR 应用于创客教育也较为常见，青少年可充分利用 AR/VR 进行零部件设计、模拟装配、作品展示互动等实践操作。

表1 加工实验车间主要区域的设备

3.3 搭建交流研讨平台，头脑风暴激发活力

创客是创客空间发展的主体，具有“尚技重工”的鲜明特征，主张敢于把想法变为现实。通过创客空间将创客集聚在一起，交流协调、互相启发、融合共享，或可激发出巨大的创新活力。科技辅导员和车间技术人员在加工实验车间围绕不同的主题活动为项目的交流共享以及动手实践提供服务。交流研讨区配备专门的讨论桌椅、投影仪以及打印机等配套办公用品，为讨论交流提供良好的物质环境基础。加工实验车间和常设展厅规划出创客作品展柜，创客研发成果通过特色教育活动的方式向青少年进行分享与展示。

随着创客空间创建探索的不断深入，逐步建立和完善线上虚拟空间，采取多种灵活便捷的方式为创客提供支持服务。在未来将进一步利用中国数字科技馆官网、微博、微信公众号和快手等新媒体平台宣传创客空间的相关项目及活动。通过网络社区开展创意分享、技术交流和成员招募等活动；依托官方微信号进行创客作品的线上展示；在特定时间远程连线专家给予指导；还可以利用QQ 群、微信群等方式进行即时交流。线上虚拟空间的交流平台很好地支持创客空间定期开展的基础实验、沙龙或讲座、各类学科竞赛研讨等活动。以加工实验车间为纽带，青少年和博物馆可以建立更深层次的关系，认识创新内涵，感受创客文化，体验创新创造带来的乐趣，从而加入创客的队伍中来。

3.4 传承工匠精神，培育创新核心素质

博物馆教育资源本身就具有跨学科内容，基于科学与工程实践的跨学科探究式学习的教育理念能够促进多维度教学目标的实现。加工实验车间组织专门力量整合多学科知识，嵌入各种技术和工具，编撰一些符合博物馆特色、应用性强、操作性高的活动项目。将工匠精神和创客文化融入项目活动中，鼓励青少年破旧立新，通过实践和创造来表达创新思维和批判意识。

目前，中国科技馆加工实验车间正逐步为各层次创客提供相关课程和技术支持服务。一类是关于设备和工具使用的基本知识和技能课程，旨在培养青少年基础实践能力和工程能力；另一类是专门开发专业设备类拓展课程，提升专业实践和设计能力；第三类是根据设定主题进行创新创造课程，旨在培养青少年的研究能力与创新能力。利用先进的创客教育理念以及加工实验车间的设备和技术服务进行创新创造。将灵感、发明、创意转化为产品，完成“构思—设计—制造—改进—运作”全反馈链式的创造之路，其中设计阶段包含“三维建模—交互仿真—设计优化—虚拟现实展示”等过程。通过虚实结合的方式构建创客创新实践环境，使学生经历由最初所遇到的实际问题，通过分析后提出创新创意方案，继而虚拟仿真验证，再将创新作品（实物）呈现，最后到虚拟运作的过程，探索产品全生命周期各个环节的创新创造，高度真实地还原产品研发设计的流程。除此之外，还提供面向专业创客和教师的技能培训课程，形成以基础课程为中心、以拓展课程为辅助、以创新课程为提高、以技能培训为保障的创客课程体系。

培养青少年不应局限于能够把创意转化成实体作品的创造者，还应该包括职业道德、社会责任、职业理想与职业担当的培养。在实践过程中注重训练青少年像工匠一样对工作精益求精、追求产品和技艺极致完美、对所做事情和产品精细雕琢。青少年在进行设备实操和作品制作的过程当中，关注他们的实操细节，发掘他们的潜能，不断培养他们动手解决问题的能力。在教学设计的每一个环节当中，科技辅导员和车间技术人员应以实际行动传承爱岗敬业、守正创新、精益求精、踏实认真的职业态度，做好践行“工匠精神”和传承创客文化的榜样，从而内化为青少年的自身素养，激发他们不断钻研和探索知识的兴趣。

3.5 注重安全管理教育，提供细致高效服务

3D 打印机、小功率非金属激光切割机等设备是创客空间中最常用的机器。这些设备操作难度较小，专业程度较低，伤害风险也小。加工实验车间的创客空间配备了各式各样的加工设备以满足各层次创客的需求，但与此同时也带来了安全管理的难题。如何提高安全意识、责任意识和担当意识来促进创客空间安全、高效、稳定地运行，是一个亟待解决的问题，也是一项长期艰巨的任务。通过加强顶层设计，细化安全管理，坚持“自上而下、预防为主、全员参与”的安全管理运行方针。我馆制定了由车间技术人员作为技术负责者，科技辅导员作为教育主导者，青少年作为重要参与者，全员联合起来进行安全监督的创客空间创新管理方法。

安全意识的形成源于同伴互相监督、互相帮助以及完备的规章制度，以保证生产和参观学习活动的有序进行。当青少年要使用创客空间设备或参观访问时，车间技术人员会为青少年进行设备使用安全培训或者安全参观指导，促使青少年切身感受加工实验车间的安全文化。对于危险性高、操作难度大、价值高的设备，例如五轴加工中心、数控车床、数控铣床、金属激光切割机，需要单独放置在设有门禁的区域内并进行身份认证，禁止未有使用资格的创客独自操作使用。健全安全生产例会制度，每周总结各设备安全生产的内容，定期分析安全运行状况，对重大安全生产问题制定对策，并组织实施。除了万全的安全管理制度，还要求深度体验的创客购买相应的商业保险。

4 结语

创客教育是一项复杂的系统工程，创新教育发展并非朝夕能至。在我们倡导创客教育时，也更应该强调工匠精神。既要有敢于打破常规、一丝不苟的创造精神，又要有严谨细致、知行合一的实践精神。只有在这个前提条件下，充分发挥青少年的创新思维，注重提高创造能力和协作能力，才能更好地达到创客教育的目的。将传统加工实验车间以创客空间的模式推广普及，通过主题活动式的创客活动，成为青少年参与体验博物馆展览展品的创新平台，秉承“工匠精神”和“创客文化”，为社会输送具有创新能力的高技能人才。