製造新工具：創客教育的靈魂

在中國傳媒大學附屬小學的科技活動展示上，一款「智能語音小葯櫃」吸引力人們的目光。藥房的員工只要對著話筒說出需要取用的藥品，對應的葯櫃就可以自動打開。這樣，就可以減輕藥房員工需要記憶一百多個葯櫃中藥品類型的負擔。此外，「智能語音小葯櫃」還可以在藥材不足的時候自動向藥房工作人員作出提醒，讓藥房工作人員更加有效的管理藥品。

這個具有市場運用前景的葯櫃，是中國傳媒大學附屬小學電子智能社團兩位學生設計耗時數月自主進行的一項創客項目。電子智能社團傳媒附小的一個專註於創客教育的社團，在這裡，學生可以學習到創客工具的使用，並利用它們進行發明和製造。

三十年前，普通人離「發明和製造」很遠。要製造一個具有市場前景的產品，需要花費大量精力進行設計、工廠開模、申請專利等一系列流程。這個流程往往花費數年的時間，以及高昂的成本，以至於很多優秀的設計最終只能停留在圖紙上，無法付諸生產。三十年後，我們離「發明和製造」很近。隨著開源硬體、桌面生產工具以及相關軟體的發展，發明和製造的成本大幅降低，人們只需要幾個月就可以完成這個流程，即使是小學生，也可以在日常的學習之餘，完成「智能語音小葯櫃」的發明和製造。這就是創客教育的靈魂。

要培養出一流的創客學生，教師首先必須是一個超級創客：製造一個自動化灌溉系統的是創客，發明一個語音智能小藥箱也是創客，製作一個簡單的玩具也是創客。「創客教育」是一個繁雜的科目，很多教師初接觸創客教育時，會有無從下手的感覺。在「教師也創客」專欄中，我們將以創客工具的介紹作為主線，從常見的工具，到基礎的創客教育套件；從單一工具的製作，到多種技術的融合，教師可以從中為學生挑選合適的工具，幫助學生打開創想的大門。同時將採訪專註於創客教育探索的學校和機構，帶領讀者領略創客教育的優秀案例和開展經驗，為教師提供一個了解創客教育的窗口。

• 創客教育就在身邊

提到創客或創客教育，人們往往會想像以下的情景：一排排的3D印表機和激光切割機等工具，學生在略顯雜亂而又充滿創意的工作室，或操作者電腦，設計著驚艷的新發明；或用機床製造新奇的玩意。確實，這是一個典型的創客空間的工作場景。創客空間能夠為創客教育提供優良的物質和工具基礎，但啟動一個創客教育項目，未必需要一個完整的創客空間，只要留心尋找，創客教育的機會就在身邊。當我們在暢想「高科技」的教育環境時，不妨從「低科技」開始看起。

我們桌子上的筆、尺子、紙、剪刀等都是用了數千年的工具，但即使到現在，創客也無法完全擺脫這些東西。生活中常見的瓶子、大頭針、鐵絲等材料都可以做出很棒的創客教育作品出來。擁有創客的思維和行動力，這些工具將更好的幫助你實現夢想。

我們從日常生活中發現創意，用最簡單的工具和材料製造獨一無二的物品，就可以實施出一個最簡單的創客教育活動。專欄文章將從這類最簡單的創客教育活動入手，在生活中發現創意，用常見的工具將想像中的創意實現出來，帶領讀者完成獨特的創客教育初體驗。

• 玩轉創客教育套件

熟悉「低科技」的基礎操作是必要的，但正是因為有很多「高科技」工具的參與，才成為如今創客運動與以往手工課不同的地方。如此多的工具，學生怎樣選擇？該從哪開始學習？如何快速學會使用某種工具？作為教師，我們應該如何幫助學生實現他們的創客夢想？

好在現在市面上，我們可以找到很多不同的創客教育套件，讓學生在玩轉套件的時候，學習到創客的思考方式和動手能力。創客教育套件在設計之初就考慮了使用者的年齡、動手能力和知識理解程度，以建構主義的教育思想為設計基礎，幫助學生成長為真正的創客。目前創客教育套件類型十分多樣，品牌不勝枚舉，比如機器人類型套件、電子積木類型套件等。另外，在創客教育中，計算機編程的參與也非常重要，儘管有的編程教育工具沒有實體，但也是創客教育中不可或缺的一部分。

在專欄文章中，我們將陸續介紹樂高、LittleBits等數款不同類型的創客教育套件，供教師進行參考。

樂高是最早進行創客教育的公司之一。它是一種主要以塑料為材質的積木玩具，它通過凹凸結構連接的模塊，讓每個人都可以在拼接的過程中充分發揮想像力。樂高模塊化的特點使得學生可以用非常少類型的材料，幾乎不用額外加工，便可以搭建出自己想要的創客設計。早在1988年，便與創客教育的先驅，麻省理工學院教授西摩爾·派普特合作，聯合開發「頭腦風暴」系列「智能可編程化積木」，並於1998年上市。目前，「頭腦風暴」系列已經發布第三代樂高機器人Mindstorms EV3，逐漸成為越來越多的創客教育者的選擇。

而LittleBits 是2009年發布的一款電子積木式的產品。與樂高不同，LittleBits的模塊之間連接採用磁性吸附的方法，學生可以將不同的模塊化電子器件拼接成各類型的物品。LittleBits目前有60多種不同的模塊，學生在進行LittleBits的學習中，能夠快速的掌握基本電路的搭建，並與其他材料的結合設計出屬於自己的作品。

• 開源硬體和桌面製造：實現自己的創想

開源硬體和桌面製造工具的出現和大規模使用，極大推動了現代創客運動的發展。在學生熟悉創客教育套件之後，就可以把學到的知識應用到這上面去。

開源硬體是指與自由及開放源代碼軟體相同方式設計的計算機和電子硬體。開源硬體設計者通常會公布詳細的硬體設計資料，如機械圖、電路圖、物料清單、PCB版圖、HDL源碼和IC版圖，以及驅動開源硬體的軟體開發工具包等[1]。開源硬體產業鏈完整、價格低廉、開放性強的性質，廣受創客教育者的歡迎。目前，市場上常見的開源硬體已經有50多種，教師可以根據選擇適合自己和學生的硬體。

在新工業革命中，以3D印表機為代表的桌面生產工具悄然重塑了製造業。桌面製造工具體積足夠小、價格足夠低廉、操作足夠簡單，這些特點使得現在及未來的學生都能夠很好的學習和掌握它們。3D列印技術已經成為眾多校園及創客空間的一項主要選擇，在創客教育方面，它因具有能夠塑造可重用的多態教育對象、蘊含「設計思維」的個性化創造工具以及打造虛實結合的教育創新應用平台的特點[2]，而受到廣大教師的青睞。

融合和創新：成為真正的創客

創客教育不僅是用創客的方法進行教育，也是將學生培養成真正創客的一個過程。在「智能語音小葯櫃」的發明中，學生從身邊發現設計機會，綜合運用Arduino、激光切割等多種工具，並利用計算機語言進行編程，在沿用了數百年的葯櫃中融入了科技的色彩，成為一個全新的產品。在發明和製造「智能語音小葯櫃」的過程中，學生接受了系統化的創客教育，成為了真正的創客。

[1] 雒亮 祝智庭.開源硬體：撬動創客教育實踐的槓桿 中國電化教育. 2015年4月

[2] 孫江山 吳永和 任友群.3D列印教育創新：創客空間、創新實驗室和STEAM. 現代遠程教育研究. 2015年4月

文章首發：《中國科技教育》2017年1月刊（科技學堂投稿）

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