科技博物館中的創(chuàng)客式學(xué)習(xí)

鮑賢清

科技博物館中的創(chuàng)客式學(xué)習(xí)

鮑賢清①

創(chuàng)客空間和相對應(yīng)的教育活動越來越受到科技博物館的關(guān)注。國內(nèi)的科技類博物館也開始建設(shè)創(chuàng)客空間或引入相關(guān)的教育活動。這類學(xué)習(xí)活動有什么特點，如何設(shè)計創(chuàng)客空間中的學(xué)習(xí)活動?本文通過對美國科技博物館創(chuàng)客空間及其教育活動的分析，探討創(chuàng)客式學(xué)習(xí)的特征和活動的設(shè)計方法。

科技博物館；創(chuàng)客式學(xué)習(xí)；學(xué)習(xí)設(shè)計

一、創(chuàng)客空間正走進科技博物館

創(chuàng)客空間(Maker Space)是指配備有一定科技含量的軟硬件工具、材料，便于創(chuàng)客們一起協(xié)作以實現(xiàn)他們創(chuàng)意的開放性場所。它通常立足于社區(qū)，是技術(shù)愛好者經(jīng)常聚會、分享和探討電子硬件、制造工具、編程技術(shù)和技巧的地方。近年來，中小學(xué)、校外教育機構(gòu)紛紛建設(shè)創(chuàng)客空間，引進相關(guān)的課程，開展教學(xué)?？萍疾┪镳^對創(chuàng)客空間同樣表現(xiàn)出持續(xù)的關(guān)注。一些決策者開始在博物館中增加創(chuàng)客空間，為參觀者開辟一個專屬區(qū)域，使他們可以實踐自己的創(chuàng)意。在過去幾年發(fā)布的美國 《地平線報告(博物館版)》，創(chuàng)客空間均位列其預(yù)測即將普及的發(fā)展趨勢之中。[1]在2016年最新發(fā)布的版本中，創(chuàng)客空間已成為近年來普及進入到科技博物館中的熱門項目。[2]美國越來越多的科技博物館正在設(shè)法把創(chuàng)客教育和STEM教育整合到自己的教育內(nèi)容和體系中。美國國家科學(xué)基金會(NSF)自2013年起先后資助了舊金山探索館、明尼蘇達科學(xué)館、紐約科學(xué)館等科技博物館進行有關(guān)創(chuàng)客活動對STEM學(xué)習(xí)的影響。美國博物館及圖書館服務(wù)中心(IMLS)也在近幾年資助了匹茲堡兒童博物館、紐約科學(xué)館、俄勒岡科學(xué)與工業(yè)博物館等開展創(chuàng)客的教育項目。

國內(nèi)科技博物館也紛紛打造創(chuàng)客空間，引入相關(guān)的教育項目?？萍疾┪镳^作為一個經(jīng)過精心設(shè)計的學(xué)習(xí)環(huán)境已成為連接家庭、學(xué)校的紐帶，并在教育生態(tài)體系中扮演越來越重要的角色。對于科技博物館而言，引入創(chuàng)客空間是一次新的契機。參觀者可以在看展覽之余，動手制作，參與到科學(xué)和工程的實踐中。

二、美國科技博物館創(chuàng)客空間案例分析

案例1:紐約科學(xué)館的設(shè)計實驗室(Design Lab)

設(shè)計實驗室是紐約科學(xué)館2014年新建成的一個開放式區(qū)域，由五個活動空間構(gòu)成。設(shè)計實驗室中的學(xué)習(xí)活動大多是以日常生活中接觸到的材料為載體，讓參觀者自主創(chuàng)意、設(shè)計和建造。

“快樂城市”是其中一個面向親子的活動項目。該項目為學(xué)習(xí)者提出的問題是:在模擬城市中，使用簡單的電路元器件可以建造出什么讓人快樂的事物?活動所提供的材料包括:紐扣電池、膠帶、發(fā)光二極管、馬達、導(dǎo)電貼紙、硬紙板等。孩子們用這些材料制作亮燈的房子、帶有風(fēng)扇的小屋、一段音樂人行道等。參與者可以把制作完的作品作為一部分放入到模擬城市中?？鞓烦鞘许椖吭谥谱鞯倪^程中促進參與者對自己生活城市、街區(qū)的思考。幾乎每個參與者都能創(chuàng)想出讓城市更快樂的“裝置”。

案例2:舊金山探索館的擺弄工作室(Tinkering Studio)

擺弄工作室是面向所有年齡段參觀者的一個專用“創(chuàng)作”空間。其中的創(chuàng)作活動包括了電路、聯(lián)動裝置、動畫制作、玩具拆解等。工作室的周邊布置了一些展品或藝術(shù)品。這些展品所用到的材料和涉及的現(xiàn)象就是工作室里所提供和要探究的。比如，其中有個展品是藝術(shù)家Scott Weaver用牙簽制作的彈珠下落減速裝置，[3]非常精美和震撼。而在工作室里，參觀者可以自己動手用洞洞板、竹片、硬板紙搭建自己的下落減速裝置。

舊金山探索館還以他們原創(chuàng)的科學(xué)探究裝置展品而聞名。在擺弄工作室，參觀者可以自己動手來嘗試這個過程。利用電扇、聚脂薄膜、膠帶等材料，參與者先制作出風(fēng)管的原型，然后開始實驗，設(shè)法讓物體懸浮在風(fēng)管中。而往往在一開始，放進風(fēng)管的物體要么飛出去，要么沉下去。這時，參與者就需要思考背后的原理，并不斷調(diào)試、擺弄，直到試驗成功。

案例3:匹茲堡兒童博物館的創(chuàng)作工坊(Makeshop)

匹茲堡兒童博物館的創(chuàng)作工坊是為8～12歲的孩子創(chuàng)造一個能使用數(shù)字媒體和物質(zhì)材料做實驗并創(chuàng)造的工場空間。該博物館奉行的設(shè)計思路之一是“使用真材實料”。創(chuàng)作工坊自然成為了讓參觀者體驗用真材實料制作的最佳場所。創(chuàng)作工坊設(shè)置了電工車間、縫紉工作間、木工工作間。

以電工車間為例，科技博物館提供了滿滿一桌家用電路器材。孩子和父母可以用鱷魚夾和導(dǎo)線把各種器材連接到一起?？萍疾┪镳^的教育工作者會幫助參與者了解、識別相關(guān)的電路概念。對于一些參觀者，這種組裝是接下來進行電子產(chǎn)品創(chuàng)造的入門體驗，對于一些參觀者，連接成一個電路本身就是一次有意義的創(chuàng)造體驗。[4]在后續(xù)的活動中，參觀者開始可以拆裝老式的電子設(shè)備，從外到里探索其工作原理。

而在木工工作間，科技博物館教育者會問參與者希望創(chuàng)作什么產(chǎn)品，然后完成一個草圖設(shè)計。草圖完成后，協(xié)助人員會和孩子、家長一起制作并給與指導(dǎo)。比如，如何選擇木材和五金工具，如何使用專業(yè)工具，操作程序是什么樣的。通過這個個性化的過程。參與者了解了工具、制造的流程，并做出了獨一無二的個性化的木工作品。

三、科技博物館中的創(chuàng)客式學(xué)習(xí)及其特征

目前學(xué)者們對于創(chuàng)客教育有兩種理解。一種是“創(chuàng)客的教育”，旨在培養(yǎng)創(chuàng)客人才；另一種是“創(chuàng)客式教育”，旨在應(yīng)用創(chuàng)客的理念與方式去改造教育。對于“創(chuàng)客的教育”，可以通過開設(shè)專門的創(chuàng)客課程，建立創(chuàng)客空間，配備專業(yè)化的指導(dǎo)教師進行實施；對于“創(chuàng)客式教育”，則需要將創(chuàng)客運動倡導(dǎo)的“動手操作、實踐體驗”理念融入各學(xué)科教學(xué)過程，開展創(chuàng)新性學(xué)習(xí)。[5，6]從這兩種劃分看，科技博物館中的創(chuàng)客式學(xué)習(xí)應(yīng)更接近于后者?；趶慕痰綄W(xué)的思考點轉(zhuǎn)變，本文選擇用創(chuàng)客式學(xué)習(xí)的表述。

科技博物館引入創(chuàng)客空間帶來的不止是物理空間上的變化，也讓我們對科技博物館學(xué)習(xí)再一次思考。從上述的案例中會發(fā)現(xiàn)，它和原有的科技博物館學(xué)習(xí)或?qū)W校里的課堂學(xué)習(xí)都不太一樣?？瓷先ナ锹o目的的敲敲打打、玩耍，學(xué)習(xí)是否真的在這個過程中發(fā)生了呢?國內(nèi)很多科技博物館也開設(shè)有這類的動手做的活動，是否已經(jīng)是創(chuàng)客學(xué)習(xí)呢?這就涉及到我們對這種學(xué)習(xí)方式獨特性的理解。

以搭建樂高積木為例。如果我們給孩子套材，讓他們按照說明書逐步搭建出最后的成品，這是否是創(chuàng)客式的學(xué)習(xí)呢?即使是搭建非常復(fù)雜的帶有機械傳動的模型，如果只是按照說明書搭建出來，孩子所體驗到的和學(xué)習(xí)到的內(nèi)容是有限的。而如果換一個方式，如果用同樣的器材，讓孩子制作出一個模型來解決生活中的問題，那么學(xué)習(xí)的結(jié)果則可能完全不同。試想，如果有孩子利用樂高的部件制作出一個戈德堡連動裝置，那么他(她)對材料、原理的理解和照書搭建是不一樣的。

本文認(rèn)為，創(chuàng)客式學(xué)習(xí)不是由用了什么樣的創(chuàng)客套材、工具來決定其屬性的，而是看這樣的學(xué)習(xí)過程中，是否給予了嘗試、探索和創(chuàng)新的機會，是否提升了利用技術(shù)與方法創(chuàng)造產(chǎn)品與工具以解決實際問題的能力。這里把創(chuàng)客式學(xué)習(xí)歸納為兩個特征:

(一)產(chǎn)生人工制品(artifact)

創(chuàng)客是努力將自己的創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實的人。通常創(chuàng)客最后的產(chǎn)出都是有創(chuàng)意的人工制品。雖然創(chuàng)客式學(xué)習(xí)的目標(biāo)不是培養(yǎng)創(chuàng)客，但同樣認(rèn)同人工制品在學(xué)習(xí)過程中的重要性。

建造主義學(xué)習(xí)理論(Constructionist Theory)認(rèn)為，當(dāng)學(xué)習(xí)者積極參與到建造具體、可分享的人工制品時，知識的建構(gòu)是最有效的。[7]在之前的案例中，學(xué)習(xí)活動的最后往往都能產(chǎn)生“建筑物”“發(fā)光電路”“城市模型”等制品。參與者的智慧被物化在了這些物品中。當(dāng)然，學(xué)習(xí)的成果不一定都是實體作品。一個三維建模的文件、一段能完成特定任務(wù)的程序或者拍攝的一段動畫或視頻，同樣也是人工制品。

(二)帶有意圖的擺弄(tinkering with intention)

首先，什么是擺弄?擺弄一詞來源于英文tinkering。其本意是修補、沒有清晰目標(biāo)的瞎搗鼓?，F(xiàn)在理解為不停地探索、試驗和嘗試新的事物。擺弄和規(guī)劃是相對的，我們往往認(rèn)為規(guī)劃可以使問題解決的過程更有條理、更高效。如果有一個精心規(guī)劃的方案，找出問題，計劃好步驟，然后一步步實施即可。而擺弄呢，其過程可能是混亂的。而帶有意圖的擺弄指的是有目的性的探究和嘗試新想法，不斷評估目標(biāo)，做出調(diào)整和不斷完善。擺弄者可能一開始沒有清晰的目標(biāo)或者只有一個總目標(biāo)。此時他們往往會從一個試驗性計劃入手，持續(xù)地根據(jù)與材料的互動和與他人合作的過程來調(diào)整最初的計劃。我們會發(fā)現(xiàn)，有些學(xué)習(xí)過程可以事先清晰的規(guī)劃，但有些則不能。比如，要編程解決一個問題，過程中會碰到各種意想不到的情況，需要經(jīng)過不斷的調(diào)試。期間還可能出現(xiàn)算法思路調(diào)整，另起爐灶的情況。[8，9]

為什么說創(chuàng)客式學(xué)習(xí)是帶有意圖的擺弄呢?

從之前的案例中可以發(fā)現(xiàn)，這些科技博物館中的活動都是一種“利用所提供的材料制成物品”的活動，且是帶有目的性的。比如，搭建類的活動，有一個大概的搭建目標(biāo)。之后的過程往往是擺弄式的。一開始孩子們會把各種材料混在一起，熟悉各種部件。然后，一個大概的目標(biāo)在這種“漫無目的”的探索中出現(xiàn)。比如，建造一個發(fā)光的城堡。之后，隨著他們不斷和材料、工具及同伴的互動，這個目標(biāo)可能會不斷的調(diào)整。當(dāng)孩子掌握了馬達、傳感器等器件后，他們所制作的物品可能從發(fā)光的城堡變成既能發(fā)光還能根據(jù)光照強度移動的城堡。而且只要時間允許，這個作品還會不斷的完善。

科技博物館中的創(chuàng)客式學(xué)習(xí)的價值也恰恰在于這種帶有意圖的擺弄過程中。是否可以對學(xué)習(xí)進行規(guī)劃往往取決于我們對知識領(lǐng)域的了解。當(dāng)面對一個未知領(lǐng)域的時候，學(xué)習(xí)往往是擺弄式的，因為我們無法在一開始有清晰的規(guī)劃。在一個快速變化的、充滿不確定性的時代，培養(yǎng)如何面對未知的創(chuàng)客式的學(xué)習(xí)方式就顯得愈發(fā)重要。

四、科技博物館創(chuàng)客式學(xué)習(xí)的設(shè)計

創(chuàng)客空間中的活動看似松散隨意，但要促成創(chuàng)客式學(xué)習(xí)的發(fā)生，還需要對學(xué)習(xí)活動進行精心的設(shè)計和安排。根據(jù)創(chuàng)客式學(xué)習(xí)的特征，我們提出如下的設(shè)計建議:

(一)把科學(xué)概念、技能作為手段而不是目的

學(xué)校教學(xué)通常都有明確的教學(xué)目標(biāo)和知識點?？萍疾┪镳^中的很多教育活動也有清晰的知識傳播點。創(chuàng)客式的學(xué)習(xí)更關(guān)注過程，把原本外顯的學(xué)習(xí)目標(biāo)都內(nèi)嵌在了制作過程中。通過制作發(fā)光賀卡、縫制玩偶或者搭建紙塔等活動載體，學(xué)習(xí)者在現(xiàn)象中了解材料的物理特性，在反復(fù)的設(shè)計和測試中，掌握工具的使用，形成對科學(xué)概念的認(rèn)識和轉(zhuǎn)變。

(二)把設(shè)計和制作作為一種學(xué)習(xí)方式

紐約科學(xué)館把他們的教學(xué)法歸納為“設(shè)計-制作-游戲”三個要素:[10]

設(shè)計:通過反復(fù)的挑選和對元素的安排形成一個整體。

制作:動手拆解或者制作物品，從中了解工作原理。

游戲:在游戲化、沒有壓力的狀態(tài)下進行的探究。學(xué)習(xí)者在感到有趣的狀態(tài)下才會長時間地投入。

設(shè)計和制作是創(chuàng)客式學(xué)習(xí)的核心。學(xué)習(xí)者面對要解決的問題，進行設(shè)計、制作原型、驗證評估然后再設(shè)計直至達到預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)。這種方法力圖用基于探究的體驗來培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的問題解決和批判性思考的能力，并且從中發(fā)展使用材料、工具的素養(yǎng)。通過設(shè)計和制作，教育工作者可以把跨學(xué)科的知識帶到現(xiàn)實世界問題中。而以設(shè)計為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)能最大程度上激發(fā)參與者創(chuàng)造實物的動機和了解原理的欲望。

(三)提供具有啟發(fā)性的工具和資源

如果我們按照所需資金投入和學(xué)習(xí)難度把工具和材料分為高、中、低三層的話。3D打印機、激光切割機可視作高技術(shù)。掌握這些技術(shù)需要使用者具備一定的專業(yè)知識，有一定的學(xué)習(xí)周期。占據(jù)中層的是類似可編程機器人這樣的器材。而導(dǎo)電貼紙、發(fā)光二極管、硬紙板等則可歸為低技術(shù)材料。這些材料基本不需要專門進行學(xué)習(xí)。

創(chuàng)客空間給人的感覺往往是裝備了3D打印、激光切割等高技術(shù)層面設(shè)備的。對于進行發(fā)明創(chuàng)造的創(chuàng)客而言，這些設(shè)備是制作原型產(chǎn)品中需要的。但在科技博物館中，我們面對的往往是零基礎(chǔ)的孩子或者有簡單工具使用體驗的家長。此時，借鑒創(chuàng)客空間的設(shè)備布局可以營造出讓人躍躍欲試的環(huán)境。但創(chuàng)客式學(xué)習(xí)未必都需要昂貴的設(shè)備和耗材。

在前面的案例中，我們可以看到，大多數(shù)活動用到的材料并不“高級”。類似搭紙橋、棉花糖塔等教育活動所用的是家家都有的易得材料。而紙電路等活動的器材也很廉價。因此，工具和資源的“高大上”并不是創(chuàng)客式學(xué)習(xí)的關(guān)鍵因素。

舊金山探索館在選擇材料時有兩個標(biāo)準(zhǔn):一是材料美觀、復(fù)雜、驚奇，具有可觀察性；二是能夠給予及時反饋。當(dāng)學(xué)習(xí)者更換部件、制造新東西后能快速看到結(jié)果。建造主義學(xué)習(xí)理論的提出者Seymour Papert認(rèn)為，好的教學(xué)器材是能夠幫助孩子思考的物體(objectsto think with)。[7]比如 MakeyMakey電路板，它可以通過鱷魚夾把任何導(dǎo)電的物體作為計算機鍵盤的觸發(fā)裝置。孩子在看到這個器材后，就可能會思考，如果連上水果、硬幣會產(chǎn)生什么效果呢?這樣的器材在帶來驚奇感的同時又不斷啟發(fā)使用者嘗試和思考。

(四)提供多種途徑，給予充分的體驗時間

帶有意圖的擺弄意味著每個參與者的學(xué)習(xí)路徑可能是不一樣的。比如，舊金山探索館的滾珠裝置，參與者可以設(shè)計各種方式延長滾珠下落的時間。而能否實現(xiàn)，取決于他們對材料的熟悉程度，對動能、勢能、摩擦力等原理的理解。參與者會根據(jù)自己的興趣點和知識儲備來開展制作。這種提供多種途徑的活動設(shè)計有助于學(xué)習(xí)者依據(jù)自身特點來觀察現(xiàn)象、充分探索材料的特性。

值得提醒的是，擺弄是非?；ㄙM時間的。在一些觀眾調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，小學(xué)階段及以上年齡段的孩子喜歡有一定持續(xù)時間的探索性項目。這類學(xué)習(xí)通常會花費一小時以上，甚至半天的時間。在設(shè)計活動時，要預(yù)留出足夠的時間?；蛘甙鸦顒幼龀砷_放式的，參觀者可以隨時進入。在我們開展創(chuàng)客式學(xué)習(xí)的實踐中發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)習(xí)是發(fā)生在“設(shè)計—再設(shè)計”這個過程中的。

(五)注重合作和分享

創(chuàng)客式的學(xué)習(xí)看重學(xué)習(xí)者之間的分享與交流。科技博物館創(chuàng)客空間的來訪對象多以親子家庭為主?；顒釉O(shè)計中設(shè)法讓家長也一起參與進來，并調(diào)動家長與孩子之間的互動。在環(huán)境布置上，也盡可能促成成員間的交流。在本文所述的這幾個創(chuàng)客空間里，都設(shè)計有陳列展示他人的作品的區(qū)域。這樣，參與者可以從他人的作品中獲得啟發(fā)，促進分享。

五、結(jié)語

創(chuàng)客式學(xué)習(xí)并不以使用的器材高低區(qū)分，重在學(xué)習(xí)活動的內(nèi)在設(shè)計。同樣的器材和差不多的環(huán)境布置，可能因為教育者的引導(dǎo)方式而產(chǎn)生不同的學(xué)習(xí)體驗和結(jié)果。案例中提到學(xué)習(xí)活動在一些教育機構(gòu)中也有實施，但形相似而神不同。

此外，站在科技博物館的角度，我們還需要思考，開設(shè)在科技博物館中的創(chuàng)客空間，所實施的創(chuàng)客學(xué)習(xí)活動和學(xué)校的創(chuàng)客空間有何不同?科技博物館中的創(chuàng)客學(xué)習(xí)活動是否和館內(nèi)的展品、特色活動進行結(jié)合?

[1]鮑賢清，陳安琪.從2015新媒體聯(lián)盟地平線報告解讀博物館教育趨勢[J].科學(xué)教育與博物館，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.論創(chuàng)客教育與創(chuàng)新教育[J].教育研究，2016(04):12－24，40.

[6]楊現(xiàn)民，李冀紅.創(chuàng)客教育的價值潛能及其爭議[J].現(xiàn)代遠程教育研究，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.在創(chuàng)意計算中培育學(xué)生的擺弄能力——兼評2013年上海LEAD創(chuàng)意教育研討會暨教師工作坊培訓(xùn)活動[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，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.

science and technology museum，learning by Maker style，learning design

① 鮑賢清:上海師范大學(xué)副教授，博士；研究方向:場館學(xué)習(xí)，教育技術(shù)；通信地址:上海市桂林路100號上海師范大學(xué)15號樓；郵編:200234；Email:bao＠shnu.edu.cn。