微觀裝配實驗室在高等職業(yè)教育中的重要作用①

譚凌峰，李備，呂利昌

[摘 要] 微觀裝配實驗室又名Fab實驗室（fabrication laboratory），是麻省理工學(xué)院比特與原子研究中心的教育延伸，是其在數(shù)字制造和計算方面研究的拓展。Fab實驗室不僅對于創(chuàng)新方式重新定義，同時也對創(chuàng)新和知識傳授的融合方式進行了全新的詮釋。目前越來越多的學(xué)校使用Fab實驗室來實施基于項目的STEM（Science Technology Engineering Mathematics）實踐教育課。因此，該實驗室必然是一個跨學(xué)科、區(qū)別于傳統(tǒng)實驗室運作的新型實驗室。分別從高等職業(yè)教育的現(xiàn)存問題、創(chuàng)新教育以及創(chuàng)業(yè)教育三個方面論述微觀裝配實驗室的重要作用。

[關(guān) 鍵 詞] 微觀裝配實驗室；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)；高等職業(yè)教育

[中圖分類號] G717 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）12-0024-02

一、微觀裝配實驗室介紹

Fab Lab即微觀裝配實驗室（Fabrication Laboratory），是美國MIT比特與原子研究中心發(fā)起的一項新穎的實驗——一個擁有幾乎可以制造任何產(chǎn)品和工具的小型工廠。Fab Lab的最初靈感來源于Gershenfeld教授于1998年在MIT開設(shè)的一門課程“如何能夠創(chuàng)造任何東西”，使沒有技術(shù)經(jīng)驗的學(xué)生在課堂上隨心所欲地創(chuàng)造出滿足個性化需求的產(chǎn)品，這也逐漸成為Fab Lab萌芽的創(chuàng)新研究理念[1]。

Fab實驗室通過一個知識共享網(wǎng)絡(luò)將全世界覆蓋30個國家和24個時區(qū)的學(xué)習(xí)者、教育者、技術(shù)人員、研究人員、創(chuàng)客和發(fā)明者聯(lián)系在一起，其建立的理念是通過Fab實驗室中相同的制造工具和處理流程，建立一個基于分布式實驗室的全球化研究和發(fā)明網(wǎng)絡(luò)。

Fab實驗室不僅對創(chuàng)新方式進行重新定義，同時也對創(chuàng)新和知識傳授的融合方式進行了全新的詮釋。學(xué)生創(chuàng)新活動的熱情使Gershenfeld教授認為與其讓人們接受科學(xué)知識，不如給他們裝備、相關(guān)的知識以及工具讓他們自己來發(fā)現(xiàn)科學(xué)。目前越來越多的學(xué)校使用Fab實驗室來實施基于項目的STEM（Science Technology Engineering Mathematics）實踐教育課。相比于傳統(tǒng)的固定式課程設(shè)計，F(xiàn)ab實驗室的教學(xué)方法立足于一個真實、可參與的教學(xué)環(huán)境，在這個環(huán)境中，學(xué)生通過猜想、設(shè)計、樣機研究和思考的迭代過程，尋找問題的解決方法或者將他們的想法變成現(xiàn)實。使用者正是在設(shè)計和創(chuàng)造自己感興趣的物品的過程中進行學(xué)習(xí)。通過制作物件本身的經(jīng)歷，使用者可以相互指導(dǎo)和學(xué)習(xí)，獲得對機械、材料、設(shè)計流程和創(chuàng)新發(fā)明工程更深刻的理解。

二、微觀裝配實驗室對高等職業(yè)教育中現(xiàn)存問題的重要作用

目前高等職業(yè)教育采用學(xué)校自主辦學(xué)形式，主要依據(jù)學(xué)校自身的辦學(xué)條件和對市場的判斷來進行課程設(shè)置?；谶@種機制的課程設(shè)置，存在明顯的缺陷和不足：（1）盲目設(shè)置課程，學(xué)校自身條件的限制以及對就業(yè)市場的預(yù)計錯誤或者偏差，都有可能造成不恰當?shù)恼n程設(shè)置甚至脫離實際。（2）課程之間銜接不恰當。由于課程設(shè)置缺乏應(yīng)有的論證，各門課程之間不能形成完整的邏輯結(jié)構(gòu)體系，甚至相互脫節(jié)。（3）國內(nèi)職業(yè)院校的學(xué)生普遍存在對理論知識不感興趣或者基礎(chǔ)差無法理解的現(xiàn)狀。

上述三點職業(yè)教育中的問題，可以歸結(jié)為動手能力不足和與社會結(jié)合不足。目前傳統(tǒng)的知識體系和其社會應(yīng)用都正在發(fā)生重大變化，正如《創(chuàng)客新工業(yè)革命》一書中提到的“比特和原子簡要描述了軟件與硬件或是信息技術(shù)與其他一切事物之間的分別?，F(xiàn)在，兩者之間的區(qū)別逐漸模糊”[2]。但是我國高等職業(yè)教育發(fā)展不足，專業(yè)設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容與實際需求和就業(yè)聯(lián)系不夠緊密，技能型人才的培養(yǎng)還不能很好地適應(yīng)我國經(jīng)濟社會發(fā)展的需要。雖然職業(yè)院校外聘企業(yè)資深專家或者其他專業(yè)人士來增強學(xué)生和社會的聯(lián)系度，但是始終存在參與度很低的問題，學(xué)生無法感同身受。

FabLab對這類傳統(tǒng)高職教育現(xiàn)存問題的貢獻主要在于它從微觀領(lǐng)域出發(fā)的實踐主義發(fā)展思路為相關(guān)理論的思考和應(yīng)用提供了寶貴的支點。首先在FabLab中進行的項目一般為跨學(xué)科項目，從設(shè)計的角度包含了工業(yè)設(shè)計和電子設(shè)計，從實現(xiàn)維度的角度包含平面、三維，從實現(xiàn)功能的角度包含機械制造和電子制造。因此，從基于對象的分類方法出發(fā)，F(xiàn)abLab實驗室中涉及的課程覆蓋了電子信息類比如電路原理、微機控制等，到工業(yè)設(shè)計比如工業(yè)美術(shù)、造型設(shè)計等，更為廣泛的還包括計算機專業(yè)等。但是這些相關(guān)課程只是離散的存在，相互之間沒有有機的聯(lián)系。

基于項目運作的FabLab項目則是串聯(lián)起這一系列離散課程的業(yè)務(wù)紐帶。學(xué)生在目標明確的項目課程中，有步驟地學(xué)習(xí)各科的相關(guān)知識來完成項目節(jié)點中所要求的內(nèi)容，在實踐中從感性認識入手完成理論知識的學(xué)習(xí)和傳遞。隨著項目難度的加大，對相關(guān)課程中對應(yīng)理論知識理解的加深也可以循序漸進。這種沉浸式的教學(xué)模式很好地解決了職業(yè)教育中理論學(xué)習(xí)和實踐知識脫節(jié)的現(xiàn)象，讓學(xué)生有針對性、有目的地學(xué)習(xí)，同時亦改正了學(xué)校課程設(shè)置中過于死板或者過于隨意的弊病，做到師傅領(lǐng)進門，修行在個人。

三、微觀裝配實驗室對高等職業(yè)教育中創(chuàng)新教育的重要作用

高等職業(yè)教育對人才的培養(yǎng)主要著眼于技能型人才，而不同于普通高等院校的理論型和學(xué)術(shù)型人才。同樣，高職教育的創(chuàng)新教育更加重視技術(shù)應(yīng)用層面的創(chuàng)新，包括操作技能和應(yīng)用方法的創(chuàng)新。但是目前高職院校的創(chuàng)新教育中問題較為突出的兩點分別為：（1）對高等職業(yè)教育的創(chuàng)新認識不足；（2）高等職業(yè)教育的創(chuàng)新方式單一。

從創(chuàng)新教育者自身的角度來看，創(chuàng)新認識不足大概來自兩個方面：技術(shù)門檻，對現(xiàn)有科學(xué)知識和技術(shù)沒有真正看懂和融會貫通；思維保守，思維不開放。前者是客觀的門檻，也是技術(shù)爆炸性發(fā)展的現(xiàn)狀，后者是主觀上的門檻，不少人認為創(chuàng)新是本科院校和某些領(lǐng)域?qū)＜业氖虑?，與自身關(guān)系不大，這種情況在一定程度上也受到前者制約。在科學(xué)知識深度細化和發(fā)展的今天，一種產(chǎn)品中涉及的知識領(lǐng)域和實現(xiàn)技術(shù)越來越多，這是社會分工高度細化的結(jié)果，也是社會合作的發(fā)展趨勢。

另一方面，高職教育中創(chuàng)新教育方式的單一可以歸咎于教學(xué)活動環(huán)境不夠開放。目前的高職類教學(xué)活動主要體現(xiàn)為課堂板書式的理論知識傳授和傳統(tǒng)實驗課中針對某個特定知識點的實操訓(xùn)練。這兩種傳統(tǒng)授課方式的共同點在于學(xué)生始終是被動接受某一限定范圍內(nèi)的離散知識點。學(xué)生的創(chuàng)新欲望和創(chuàng)新意識匱乏，同時其也很難被激發(fā)。

而FabLab在功能定位上區(qū)別于傳統(tǒng)實驗室，為職業(yè)教育的實踐教育提供場地和內(nèi)容，使學(xué)生在實現(xiàn)的過程中實現(xiàn)創(chuàng)新，在場景式和項目式的學(xué)習(xí)環(huán)境中，加深對知識的理解和強化動手能力。Fab實驗室選擇了技術(shù)基礎(chǔ)迥然不同的院系和專業(yè)展開實驗，卻將與不同學(xué)科、環(huán)境、特定需求的融合主旨貫穿始終，通過使用者和開發(fā)者角色的統(tǒng)一，不但打破了創(chuàng)新和應(yīng)用間的壁壘，使用戶創(chuàng)新有了實現(xiàn)的基礎(chǔ)，而且在以項目運作的STEM相關(guān)教學(xué)實踐活動中，強化了學(xué)生的主觀感受，也加強了學(xué)生的參與意愿。

四、微觀裝配實驗室對于高等職業(yè)教育中創(chuàng)業(yè)教育的重要作用

國家領(lǐng)導(dǎo)人在2014年夏季達沃斯論壇開幕式上提到：借改革創(chuàng)新的東風(fēng)，在中國960萬平方公里的大地上掀起一個大眾創(chuàng)業(yè)、草根創(chuàng)業(yè)的新浪潮，中國人民勤勞智慧的自然稟賦就會充分發(fā)揮，中國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的發(fā)動機就會更新、換代、升級。高職類院校建立Fab實驗室的目的不同于社會力量建設(shè)的Fab實驗室，亦不同于普通高等院校。除了前面提到的新型職業(yè)教育的實踐場地外，創(chuàng)業(yè)實踐是一個更為重要的著眼點，意在強化職業(yè)教育和職業(yè)技能應(yīng)用的無縫銜接，而創(chuàng)業(yè)是這一銜接的良好實現(xiàn)途徑。真正的創(chuàng)業(yè)實踐開始于創(chuàng)業(yè)意識萌發(fā)之時，大學(xué)生的創(chuàng)業(yè)實踐是學(xué)習(xí)創(chuàng)業(yè)知識的最好途徑。

Fab實驗室體現(xiàn)的教育觀點是與其讓人們接受科學(xué)知識，不如給他們裝備、相關(guān)的知識以及工具讓他們自己來發(fā)現(xiàn)科學(xué)，這同時強化了知識素質(zhì)和能力素質(zhì)。具體體現(xiàn)為Fab實驗室一定是完全本地化的機構(gòu)，是學(xué)生在完全沉浸式的環(huán)境中通過實踐來深化對知識的學(xué)習(xí)和理解，而在這期間將學(xué)會合作、決策和如何管理一個小型的團隊（也許沒有明確的職位，但是團隊管理的雛形必定存在）。可以看出基于項目的Fab實驗室的實踐課程是一個綜合性的學(xué)習(xí)過程，可以讓學(xué)生在實踐中學(xué)會所需要的知識以及完善和提高所要具備的素質(zhì)。另外，對創(chuàng)業(yè)機會的發(fā)現(xiàn)與把握，社會環(huán)境的變化，比如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化、科技進步、通信革新、政府放松管制、經(jīng)濟信息化、服務(wù)化、價值觀與生活形態(tài)化的變化等都會導(dǎo)致市場需求、市場結(jié)構(gòu)的變化，這個時候會帶來很多的創(chuàng)業(yè)機會。從可參與性的角度，F(xiàn)ab實驗室圍繞個人制造和草根創(chuàng)新的理論與實踐鼓勵更廣大的群體（當然包括學(xué)生）參與到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的過程中來。從市場的角度，F(xiàn)ab實驗室屬于個體式制造，其個性化定制和小批量制造的生產(chǎn)方式，極大地降低了創(chuàng)業(yè)初期對資金的需求和市場的判斷。因為在初期屬于個人行為，在Fab實驗室完成的產(chǎn)品原型可直接委托產(chǎn)品孵化平臺進行設(shè)計優(yōu)化和小批量生產(chǎn)，依據(jù)市場反應(yīng)的程度，可以決定后續(xù)的投入和發(fā)展。這個過程相比于傳統(tǒng)的創(chuàng)業(yè)方式，準入門檻低、快速實現(xiàn)、鼓勵個體創(chuàng)新，允許更多學(xué)生加入創(chuàng)業(yè)的行列中。Fab實驗室的實踐和經(jīng)驗為用戶參與創(chuàng)新、成為創(chuàng)新主體提供了切實可行的支撐環(huán)境，促進了知識與創(chuàng)新的激蕩、傳播和分享，也將為高等職業(yè)院校建設(shè)以用戶為中心、需求為驅(qū)動的就業(yè)創(chuàng)新園區(qū)以及構(gòu)建就業(yè)創(chuàng)新體系提供重要借鑒。

五、結(jié)論

本文從微觀裝配實驗室的概念出發(fā)，分別論述了該實驗室對高等職業(yè)教育的現(xiàn)存問題、創(chuàng)新教育以及創(chuàng)業(yè)教育的重要作用。由于Fab實驗室實際上提出了一種新的生產(chǎn)方式即個人制造，配合各種實驗設(shè)備比如3D打印機、3D掃描儀等，構(gòu)造一種沉浸式的教學(xué)環(huán)境和向?qū)缘慕虒W(xué)方式即項目化教學(xué)。這兩種方式很好地解決了我國高等職業(yè)教育中理論知識與實踐脫節(jié)的問題，使學(xué)生始終有目標地縱向系統(tǒng)學(xué)習(xí)知識。很好地兼顧了職業(yè)教育的實戰(zhàn)型與理論知識深度的平衡。同時該實驗室亦可作為高校對外合作的窗口，有效地吸引社會資源來加強校企合作使學(xué)生可以較為全面和及時地了解本專業(yè)的社會應(yīng)用情況，同時也實現(xiàn)了社會創(chuàng)新和高校創(chuàng)新的社會責任，使高校資源在滿足自身教學(xué)需求的前提下，提供更好的社會服務(wù)，實現(xiàn)學(xué)校和社會的雙贏。因此，微觀裝配實驗室不僅對我國的職業(yè)高等教育有著重要的作用，同時也是我們解決就業(yè)實現(xiàn)自主創(chuàng)新的重要途徑。

參考文獻：

[1]宋剛，陳凱亮，張楠，等.Fab Lab創(chuàng)新模式及其啟示[J].科學(xué)管理研究，2008，26（6）.

[2]姜奇平.創(chuàng)客：新工業(yè)革命[M].北京：中信出版社，2012：16-17.