基于科技館加工實(shí)驗(yàn)車間的教育活動(dòng)實(shí)踐探索

王陽 張磊 巍蘇靖 王磊

[摘要]科技館加工實(shí)驗(yàn)車間是展覽展品研制的“發(fā)源地”，是展覽展品運(yùn)行維護(hù)的“保障站”，是科技館重要組成部分。該文首先對(duì)比分析高校工程實(shí)訓(xùn)中心、企業(yè)生產(chǎn)加工車間、科技館加工實(shí)驗(yàn)車間的功能優(yōu)勢(shì)，梳理和凝練出科技館加工實(shí)驗(yàn)車間的特點(diǎn)與文化底蘊(yùn)。基于科技館加工實(shí)驗(yàn)車間，結(jié)合科技館特色科學(xué)教育，圍繞科普展品研制和專業(yè)機(jī)床設(shè)備開發(fā)了加工實(shí)驗(yàn)車間系列教育體驗(yàn)活動(dòng)。通過進(jìn)一步轉(zhuǎn)變觀念和拓寬視野，利用科技館加工實(shí)驗(yàn)車間開展青少年科技教育活動(dòng)，把科技館加工實(shí)驗(yàn)車間打造成一個(gè)創(chuàng)新創(chuàng)造的服務(wù)平臺(tái)，為公眾提供更多的特色教育資源。

[關(guān)鍵詞]科技館青少年加工實(shí)驗(yàn)車間教育活動(dòng)

[中圖分類號(hào)]G268[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]10019596（2022）040056-05

教育作為科技館的重要功能已得到世界科技館界的公認(rèn)[1]?？萍拣^依托豐富多彩的科普展覽，通過科學(xué)性、知識(shí)性、趣味性相結(jié)合的展品和參與體驗(yàn)式的教育活動(dòng)，不僅普及科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法，而且注重培養(yǎng)青少年的科學(xué)思想和科學(xué)精神[2]?？萍拣^加工實(shí)驗(yàn)車間擁有先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床設(shè)備、多工種協(xié)作的專業(yè)技術(shù)人才等獨(dú)特資源，是展覽展品研制的“發(fā)源地”，是展覽展品運(yùn)行維護(hù)的“保障站”，是科技館重要組成部分[3]?？萍拣^專業(yè)技術(shù)人員在完成展品研制和運(yùn)行維護(hù)任務(wù)的前提下，可以依托這種得天獨(dú)厚的物理空間面向青少年提供特色教育活動(dòng)服務(wù)。為了進(jìn)一步發(fā)揮科技館加工實(shí)驗(yàn)車間直接傳播普及科學(xué)知識(shí)的功能，充分激發(fā)公眾特別是青少年對(duì)工業(yè)制造和創(chuàng)新創(chuàng)造的興趣，通過結(jié)合科技館特色科學(xué)教育，融合“工匠精神”和“創(chuàng)客文化”，充分考慮專業(yè)技術(shù)人才和創(chuàng)客人員的特質(zhì)，對(duì)加工實(shí)驗(yàn)車間現(xiàn)有的物理空間和資源進(jìn)行整合，探索開發(fā)科技館加工實(shí)驗(yàn)車間特色教育活動(dòng)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、科技館加工實(shí)驗(yàn)車間的教育優(yōu)勢(shì)

美國舊金山探索館是科學(xué)中心式科技博物館的開山鼻祖，其展品研發(fā)車間置于主展廳中心區(qū)域“黃金地段”，公眾可以看到專業(yè)技術(shù)人員的工作場(chǎng)景，通過好玩有趣的展品和科學(xué)實(shí)驗(yàn)調(diào)動(dòng)公眾的好奇心，激發(fā)起公眾對(duì)科學(xué)技術(shù)的興趣[4]。與美國舊金山探索館相同的是，加拿大安大略科學(xué)中心也將1800多平方米的展品研發(fā)車間巧妙融入整個(gè)場(chǎng)館中。近些年來，伴隨著國內(nèi)科技館事業(yè)蓬勃發(fā)展，科技館加工實(shí)驗(yàn)車間軟硬件設(shè)施也逐步有所起色，重慶科技館、廣東科學(xué)中心等科技館也都擁有一定規(guī)模的加工實(shí)驗(yàn)車間。通常情況下，國內(nèi)科技館的加工實(shí)驗(yàn)車間主要用于加工展品維修所需的零部件，并且只允許館內(nèi)專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)入，公眾或者其他人員都不能出入?？萍拣^專業(yè)技術(shù)人員在完成展品研制和維修任務(wù)情況下，車間的機(jī)床設(shè)備和人員往往處于閑置狀態(tài)，這無疑是一種浪費(fèi)。

科技館加工實(shí)驗(yàn)車間既不同于高等院校的工程訓(xùn)練中心，又區(qū)別于企業(yè)的生產(chǎn)加工車間（見表1）。高等院校的工程訓(xùn)練中心目前已成為培養(yǎng)高校學(xué)生實(shí)踐能力和進(jìn)行工程教育的重要載體，在高校教學(xué)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，但其主要面向大學(xué)生，尚未面向青少年群體[5]。企業(yè)生產(chǎn)加工車間雖然有比較專業(yè)的機(jī)床設(shè)備，由于其功能定位的原因，一般都不具備展示教育功能?？萍拣^加工實(shí)驗(yàn)車間不僅具有鮮明的工業(yè)生產(chǎn)特色，還蘊(yùn)含著很多展品研制相關(guān)的科技元素，更有著強(qiáng)大的科技館科學(xué)教育理論做支撐。對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和科技創(chuàng)新能力而言，科技館加工實(shí)驗(yàn)車間擁有獨(dú)特的硬件和軟件資源優(yōu)勢(shì)，理應(yīng)作為科普?qǐng)鏊苯影l(fā)揮其特色科學(xué)教育功能并服務(wù)于科技館教育體系。XUEHUI學(xué)會(huì)2022年第4期2022年第4期基于科技館加工實(shí)驗(yàn)車間的教育活動(dòng)實(shí)踐探索XUEHUI

表1高校工程實(shí)訓(xùn)中心、企業(yè)生產(chǎn)加工車間、科技館加工實(shí)驗(yàn)車間功能對(duì)比高校工程實(shí)訓(xùn)中心企業(yè)生產(chǎn)加工車間科技館加工實(shí)驗(yàn)車間功能定位高校學(xué)生實(shí)踐教學(xué)加工生產(chǎn)制造展品研制及維護(hù)設(shè)備規(guī)模專業(yè)機(jī)床設(shè)備專業(yè)機(jī)床設(shè)備專業(yè)機(jī)床設(shè)備物理空間場(chǎng)地比較大根據(jù)規(guī)模，有所差異根據(jù)規(guī)模，有所差異服務(wù)對(duì)象高校學(xué)生加工生產(chǎn)人員專業(yè)技術(shù)人員設(shè)計(jì)能力較強(qiáng)根據(jù)規(guī)模，有所差異較強(qiáng)加工能力較強(qiáng)根據(jù)規(guī)模，有所差異較強(qiáng)教育功能工程教育無創(chuàng)客教育、STEM教育文化底蘊(yùn)工匠精神無創(chuàng)客文化、工匠精神

科技館加工實(shí)驗(yàn)車間具有通識(shí)性工程實(shí)踐優(yōu)勢(shì)，能夠給予青少年以工程教育啟蒙，了解工業(yè)制造和工業(yè)文化，更可以是培養(yǎng)青少年實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的重要教育場(chǎng)所[6]。青少年可以在科技館的加工實(shí)驗(yàn)車間參與教育活動(dòng)體驗(yàn)，像工匠一樣打磨產(chǎn)品，在思想上和精神上達(dá)到共鳴，從而獲得直接經(jīng)驗(yàn)達(dá)到教育目的。與此同時(shí)，科技館加工實(shí)驗(yàn)車間能夠博采眾長，匯聚新思維、新想法和新技術(shù)開發(fā)創(chuàng)新科普展品，從而進(jìn)一步滿足廣大公眾日益增長的科普需求。

二、科技館車間教育活動(dòng)體系構(gòu)建探索

中國科學(xué)技術(shù)館擁有1200多平方米的加工實(shí)驗(yàn)車間，專業(yè)技術(shù)人員以此為基礎(chǔ)，集合創(chuàng)客及創(chuàng)客空間特質(zhì)，對(duì)現(xiàn)有的物理空間和資源進(jìn)行整合，在傳統(tǒng)的科技館加工實(shí)驗(yàn)車間中引入創(chuàng)客理念，增強(qiáng)科技館加工實(shí)驗(yàn)車間的教育屬性，圍繞展覽展品研制提供豐富的教育活動(dòng)資源，推動(dòng)“工匠精神”和“創(chuàng)客文化”在科技館教育活動(dòng)中得到傳承和弘揚(yáng)。

科技館加工實(shí)驗(yàn)車間具有先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床設(shè)備以及多工種協(xié)作的技術(shù)人才等獨(dú)特資源。在科技館加工實(shí)驗(yàn)車間所開展教育活動(dòng)也理應(yīng)是科技館教育功能的延展，是科技館特色科學(xué)教育的重要組成部分。對(duì)標(biāo)《中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)指導(dǎo)綱要》和《義務(wù)教育初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，根據(jù)青少年的認(rèn)知水平、知識(shí)經(jīng)驗(yàn)及需求，對(duì)車間教育活動(dòng)內(nèi)容進(jìn)行了不同層級(jí)的劃分：初級(jí)體驗(yàn)活動(dòng)、中級(jí)體驗(yàn)活動(dòng)和高級(jí)體驗(yàn)活動(dòng)。不同層級(jí)的體驗(yàn)活動(dòng)從活動(dòng)內(nèi)容、活動(dòng)對(duì)象和活動(dòng)目標(biāo)上都有明顯區(qū)分。其中，初級(jí)體驗(yàn)活動(dòng)主要針對(duì)普通公眾以參觀輔導(dǎo)的形式進(jìn)行。中級(jí)體驗(yàn)活動(dòng)針對(duì)有一定動(dòng)手能力或參加過創(chuàng)客活動(dòng)的青少年，以參觀輔導(dǎo)、動(dòng)手設(shè)計(jì)制作的形式進(jìn)行。高級(jí)體驗(yàn)活動(dòng)針對(duì)有一定動(dòng)手能力，具有設(shè)計(jì)和探究思維能力的青少年，以參觀輔導(dǎo)、動(dòng)手設(shè)計(jì)制作、探究實(shí)驗(yàn)等形式進(jìn)行。通過多層次的車間教育體驗(yàn)活動(dòng)，引導(dǎo)青少年“基于實(shí)物的體驗(yàn)”和“基于實(shí)踐的探究”，實(shí)現(xiàn)對(duì)“直接經(jīng)驗(yàn)”的認(rèn)知[7]。

（一）初級(jí)體驗(yàn)活動(dòng)

初級(jí)體驗(yàn)活動(dòng)主要面向普通觀眾，允許公眾在加工實(shí)驗(yàn)車間開放的狀態(tài)下進(jìn)行參觀，在活動(dòng)中注重突出加工實(shí)驗(yàn)車間對(duì)外展示和交流的功用?？紤]到加工實(shí)驗(yàn)車間的空間大小和體驗(yàn)活動(dòng)效果，初級(jí)體驗(yàn)活動(dòng)適宜的受眾人數(shù)為20人。以“機(jī)械發(fā)展史”主題教育活動(dòng)為例，科技輔導(dǎo)員首先使用演示法，通過圖片、實(shí)物及一系列教具，根據(jù)“機(jī)械發(fā)展”的時(shí)間線串聯(lián)主題，讓公眾了解機(jī)械發(fā)展簡(jiǎn)史。在專業(yè)技術(shù)人員的帶領(lǐng)下公眾參觀加工實(shí)驗(yàn)車間，近距離觀察數(shù)控機(jī)床設(shè)備及加工過程，觸摸機(jī)床加工的零部件產(chǎn)品，通過直觀感受來了解加工實(shí)驗(yàn)車間機(jī)床設(shè)備基本功能及工業(yè)應(yīng)用。在這個(gè)過程中，公眾不僅能看到傳統(tǒng)的普通機(jī)床設(shè)備及相應(yīng)樣品，還能見到五軸聯(lián)動(dòng)加工中心等數(shù)控機(jī)床設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)演示。

（二）中級(jí)體驗(yàn)活動(dòng)

中級(jí)體驗(yàn)活動(dòng)圍繞科普展品研制所需的專業(yè)數(shù)控機(jī)床設(shè)備，通過設(shè)計(jì)制作個(gè)性化紀(jì)念品或科技館文創(chuàng)的形式，開發(fā)好玩有趣的教育體驗(yàn)活動(dòng)。教育活動(dòng)所針對(duì)的具體教學(xué)對(duì)象是有一定動(dòng)手能力或參加過創(chuàng)客相關(guān)活動(dòng)的青少年，適宜的受眾人數(shù)為20人。以“神奇的激光切割”主題教育活動(dòng)為例，科技輔導(dǎo)員利用公眾在初級(jí)體驗(yàn)活動(dòng)中參觀中科館加工實(shí)驗(yàn)車間獲得的直接經(jīng)驗(yàn)引入本次活動(dòng)主題，并提出問題：原材料是如何在加工實(shí)驗(yàn)車間變成復(fù)雜多樣的產(chǎn)品？引發(fā)青少年思考?？萍驾o導(dǎo)員利用圖片、動(dòng)畫等多媒體介紹激光切割的加工原理、技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用。在專業(yè)技術(shù)人員的帶領(lǐng)下使用設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行個(gè)性化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，促使青少年了解和體驗(yàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本流程。隨后，青少年近距離觀察金屬激光切割機(jī)和非金屬激光切割機(jī)，觀看自己設(shè)計(jì)的個(gè)性化紀(jì)念品由圖紙變成實(shí)物的加工過程。通過這種寓教于樂的方式激發(fā)青少年的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)青少年的積極性。

（三）高級(jí)體驗(yàn)活動(dòng)

高級(jí)體驗(yàn)活動(dòng)的教學(xué)對(duì)象為具有一定動(dòng)手能力，具有設(shè)計(jì)和探究思維能力的青少年。以參觀輔導(dǎo)、動(dòng)手設(shè)計(jì)制作以及探究實(shí)驗(yàn)等形式進(jìn)行，適宜的受眾人數(shù)為5人。專業(yè)技術(shù)人員對(duì)科普展品研制基本流程進(jìn)行介紹，并結(jié)合加工實(shí)驗(yàn)車間正在研制的新展品，現(xiàn)場(chǎng)分析和講解自主研制新展品零部件組成、加工方法、裝配調(diào)試等知識(shí)?？萍驾o導(dǎo)員結(jié)合常設(shè)展廳的展品提出任務(wù)：利用工業(yè)設(shè)計(jì)軟件和加工實(shí)驗(yàn)車間的機(jī)床設(shè)備研制一件實(shí)驗(yàn)裝置或展品原型試驗(yàn)樣機(jī)。以“經(jīng)典復(fù)現(xiàn)——‘錐體上滾’的巧思與制作”主題教育活動(dòng)為例，青少年重新設(shè)計(jì)的可調(diào)節(jié)式“錐體上滾”實(shí)驗(yàn)裝置來源于常設(shè)展廳經(jīng)典展品“錐體上滾”，但又區(qū)別于展廳展品。在活動(dòng)過程中，青少年不僅可以體驗(yàn)新實(shí)驗(yàn)裝置零部件的設(shè)計(jì)過程，還可以觀看自己設(shè)計(jì)的零部件加工制作過程，而且還能利用自己設(shè)計(jì)的新型實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，探究導(dǎo)軌平面與水平面夾角、兩導(dǎo)軌間夾角、雙錐體形狀及角度等因素對(duì)“錐體上滾”現(xiàn)象的影響，從而深刻理解“錐體上滾”的運(yùn)動(dòng)機(jī)理。

三、科技館車間教育活動(dòng)安全管理

車間教育活動(dòng)的安全管理直接關(guān)乎公眾及工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，是科技館加工實(shí)驗(yàn)車間開展教育活動(dòng)最重要的前提保障?？萍拣^加工實(shí)驗(yàn)車間通過加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，細(xì)化安全管理，堅(jiān)持“自上而下、預(yù)防為主、全員參與”的安全管理運(yùn)行方針[3]，制定了由車間專業(yè)技術(shù)人員作為技術(shù)負(fù)責(zé)者，科技輔導(dǎo)員作為教育主導(dǎo)者，青少年作為重要參與者，全員聯(lián)合起來進(jìn)行安全監(jiān)督的創(chuàng)新管理方法。每臺(tái)機(jī)床設(shè)備的使用均由專業(yè)技術(shù)人員負(fù)責(zé)，他們精通相關(guān)機(jī)器安全、標(biāo)準(zhǔn)化操作、維修保養(yǎng)等方面的知識(shí)，對(duì)教育互動(dòng)進(jìn)行全方位監(jiān)督和技術(shù)指導(dǎo)，確保人員與設(shè)備的安全。

除此之外，在公眾進(jìn)入加工實(shí)驗(yàn)車間前會(huì)進(jìn)行必要的安全培訓(xùn)和多次安全警示。專業(yè)技術(shù)人員利用典型的安全警示案例分析車間環(huán)境中的機(jī)械、電氣等危險(xiǎn)因素，提高公眾在參觀過程中的安全意識(shí)。在進(jìn)行教育體驗(yàn)活動(dòng)時(shí)，細(xì)化活動(dòng)流程和環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)置專門的安全人員負(fù)責(zé);根據(jù)當(dāng)期主題活動(dòng)內(nèi)容，設(shè)置公眾安全體驗(yàn)區(qū)域和體驗(yàn)時(shí)間;充分考慮機(jī)床專業(yè)性和危險(xiǎn)程度，同時(shí)兼顧活動(dòng)體驗(yàn)效果，設(shè)置每臺(tái)機(jī)床的參與程度。健全安全生產(chǎn)例會(huì)制度，每周總結(jié)各設(shè)備安全生產(chǎn)的內(nèi)容，定期分析安全運(yùn)行狀況[8]。此外，還要求深度體驗(yàn)的公眾購買相應(yīng)的商業(yè)保險(xiǎn)。

四、科技館車間教育活動(dòng)效果反饋

根據(jù)青少年的認(rèn)知水平、知識(shí)經(jīng)驗(yàn)及需求，加工實(shí)驗(yàn)車間教育活動(dòng)內(nèi)容進(jìn)行了不同層級(jí)的劃分。通過不同層級(jí)的體驗(yàn)活動(dòng)激發(fā)青少年對(duì)工業(yè)制造和創(chuàng)新創(chuàng)造的興趣，幫助青少年了解我國工業(yè)制造基本流程、科技創(chuàng)新成果方面的知識(shí)及其在生活中的應(yīng)用。為了確保參與的公眾與活動(dòng)相匹配，通過活動(dòng)前的目標(biāo)對(duì)象初篩，如對(duì)機(jī)械主題的基礎(chǔ)知識(shí)是否了解，是否有機(jī)械加工動(dòng)手相關(guān)經(jīng)驗(yàn)、是否參加過科創(chuàng)比賽等，提升活動(dòng)實(shí)施質(zhì)量和公眾滿意度。

加工實(shí)驗(yàn)車間教育初級(jí)體驗(yàn)活動(dòng)“機(jī)械發(fā)展史”于2020年10月18日首次對(duì)公眾開放，共預(yù)約10組親子家庭。問卷調(diào)查結(jié)果表明，公眾非常喜歡這次活動(dòng)，并且活動(dòng)滿意度100%。體系化的機(jī)械發(fā)展簡(jiǎn)史讓公眾對(duì)機(jī)械的發(fā)展有了初步認(rèn)識(shí)，實(shí)地觀看真正的數(shù)控機(jī)床設(shè)備、加工樣品及演示，驚嘆機(jī)械加工的神奇。中級(jí)體驗(yàn)活動(dòng)“神奇的激光切割”首次預(yù)約17人。通過活動(dòng)后訪談了解到，公眾對(duì)于活動(dòng)滿意度較高。通過在加工實(shí)驗(yàn)車間參觀，親自動(dòng)手設(shè)計(jì)圖紙，利用激光切割機(jī)加工制作個(gè)性化紀(jì)念尺，培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力，獲得參與感和成就感。但是，也有青少年希望活動(dòng)時(shí)間再長一些，體驗(yàn)環(huán)節(jié)再多一些。高級(jí)體驗(yàn)活動(dòng)“經(jīng)典復(fù)現(xiàn)——‘錐體上滾’的巧思與制作”于2021年4月18日首次對(duì)公眾開放，共預(yù)約3組親子家庭。問卷調(diào)查結(jié)果表明，公眾對(duì)于活動(dòng)滿意度較高。通過活動(dòng)后訪談了解到，青少年對(duì)動(dòng)手設(shè)計(jì)圖紙、利用多種設(shè)備及工藝加工制作“錐體上滾”實(shí)驗(yàn)裝置等環(huán)節(jié)最感興趣。

五、結(jié)論與展望

科技館作為提高全民科學(xué)素質(zhì)的重要場(chǎng)所，必須進(jìn)一步轉(zhuǎn)變觀念、拓寬視野，積極提供特色科普文化產(chǎn)品與服務(wù)。實(shí)踐表明，科技館加工實(shí)驗(yàn)車間教育活動(dòng)的探索已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從無到有的突破，但仍亟須進(jìn)一步加強(qiáng)建設(shè)，繼續(xù)深入研究科技館加工實(shí)驗(yàn)車間教育活動(dòng)理論基礎(chǔ)，完善科技館加工實(shí)驗(yàn)車間教育活動(dòng)安全管理方案。

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