创客模式：工程教育与产业实践融合的驱动力

王德宇　徐思彦　李正风（．清华大学 基础工业训练中心，北京 00084；．清华大学 科学技术与社会所，北京 00084；．清华大学—中国科学院学部科学与社会协同发展研究中心，北京 00084）



创客模式：工程教育与产业实践融合的驱动力

王德宇1徐思彦2李正风3
（1．清华大学 基础工业训练中心，北京 100084；2．清华大学 科学技术与社会所，北京 100084；3．清华大学—中国科学院学部科学与社会协同发展研究中心，北京 100084）

摘要：基于文献调研、参与式观察与深度访谈，文章分析了创客运动在中国的发展与演化，并探讨了在“大众创业，万众创新”的国家发展战略背景下，创客模式所驱动的工程教育与产业实践相融合的机遇和挑战。借助创客运动，产业资源对工程教育的影响逐渐扩展到资源支撑、科技服务、项目筛选、实践教学环境等多个层面。相应地，工程教育也为产业实践提供了人才、创新力、智慧资源的基础。结合创客运动的特征及其社群属性，进一步加强工程教育与产业实践的结合，是促进创新型工程人才培养和加快产业创新升级的良好途径。

关键词：创客模式；创客教育；工程教育；大众创新；产业转型

一　产业变革背景下的创客运动

1创客运动的兴起

创客的概念来自于国外。在工程教育领域薄弱的美国，创客运动被视为一种让人们重新重视工程技术教育的路径，而得到了政府的大力支持——奥巴马总统宣布每年的6月18日为创客日[1]，Fab Lab也被写入政府计划[2]。

自2006年开始，美国创客在参加欧洲黑客聚会时将“创客空间”的概念带回美国，出现了诸如西岸的Noisebridge与东岸的NYCResistor等创客空间。在此后的几年间，全世界范围内出现了许多“创客空间”，即创客们分享设备和知识的物理空间。根据不同的社区形态，创客空间有社区型创客空间、TechShop、Fab Lab等不同模式。创客运动的升温源于不同因素的推动：以Arduino为代表的开源硬件平台的出现，降低了普通人进行硬件设计与开发的门槛；自2006年开始，在著名科技出版社O’Reilly Media的推动下，《Maker》杂志问世，聚集了一批DIY制作爱好者；“制汇节”（Make Faire）成为了全球各地创客们分享发明与理念的平台。在这些不同因素的影响下，以Web 2.0为代表的互联网生产模式逐步渗透到了实物领域。

在西方，创客更多地与创新的民主化联系起来。这个依靠居住社区、互联网等实体与在线媒体平台形成的社群，其不断壮大发展的原动力在于，个人定制化设计与快速成型技术的结合，促进了思想实物化后的交流沟通。创新力在大众中迅速传播，促进了整体创新水平的提升，激发了原创性项目的产生，因而也提升了社群的吸引力。

2创客的内涵与特征

创客（Maker）的字面意思是“做东西的人”，此概念最早成长于欧美广泛普及的DIY（自己动手做）文化。对于“Maker”的内涵，不同的人有不同的理解。最早提出“Maker”一词的是《Maker》杂志的主编Dale Dougherty，他将创客定义为“捣鼓实体素材的人[3]。这些人希望可以通过制造主动参与到世界的改造过程中，而不是全盘接受已有的解决方案。捣鼓的对象可以是食物、衣服，也可以是小硬件。”《连线》杂志前主编克里斯·安德森[4]认为，创客是那些使用信息时代的生产方式改造传统制造业的创新者，其特点是以互联网的资源开放共享、无明确利益目标、大规模线上与线下的协作。Fab Lab的创始人、麻省理工学院比特与原子中心的主任Neil Gershenfeld[5]则强调了创客所具有的实物与信息之间相互转换的能力。

“创客”并不是一种严格的职业定义。人人都是某些领域的“爱好者”，也可以是另一些领域的“专家”。尽管人们对创客有不同的理解，但这些定义都含有开源分享、跨界合作与动手实现等共同特征。从个体角度来看，创客是一种身份认同；从产业角度来看，物联网等领域的硬件创新刚处于起步阶段，有从外部为其注入创新灵感的需求。在产业和社区的双重推动下，创客运动在世界范围内迅速扩展。截至目前，全世界范围内的创客空间已经超过1600多个[6]。

基于此，创客的核心元素至少涉及五个方面：①对实体素材进行开发；②常将不同领域的素材排列组合在一起；③常跨领域寻求不同需求的解决方案；④常利用开源软硬件以加快迭代速度；⑤通过分享将开发成果发布在全球化社区中。

二　中国创客运动的发展与演化

1创客运动的发展阶段

中国创客运动发源于国内早期的开源硬件社区。2008年，在一批开源硬件爱好者的推动下，国内形成了开源硬件社区，并出现了与英文“Maker”对应的中文翻译“创客”。从全球范围来看，2012年是开源硬件的引爆年，2013年则是硬件领域创新活动极为活跃的一年。2015年，李克强总理访问柴火创客空间后，“创客”在国内迅速升温。在国内的一些媒体报道中，“创客”容易被等同于“创业者”。

在创客运动中，套件（Kits)是入门级创客经常使用的工具。过去，套件往往和模型制作联系在一起；而在创客文化中，开发与使用套件是人们自主学习的一种有效方式。套件不仅是未被组装的产品，也是一套通过动手制作来了解一件事基本原理的素材；一组优秀的套件还会起到孕育社群的功能。爱好者们会围绕套件建立学习社群，分享技巧与经验，这与开源社区的知识共享理念一致。开源硬件也为套件引入了更多的技术元素，使其自然地转向了教育。

目前对创客教育有两种不同的理解：一种面向K12教育，注重过程；一种面向产品创新，注重结果。对高校而言，引入创客模式是一种教育范式的改变。在国内高校，设计院系与工程院系都对创客教育有所涉及。由于传统工程教育对应的是工业时代精细分工的工作模式，故相较而言，工程院系与创客的关系比设计院系与创客的关系更为模糊。

2创客运动的发展方向（分类）

目前，中国已形成了北京、上海、深圳三个创客生态圈。从选址上看，三地创客分别始于中关村、静安寺及华强北三个重要的地标，并形成了鲜明的地方特色：①北京创客空间前身为FlamingoEDA开放空间，起源于开源硬件与新媒体社区，最早聚焦于科技与设计的跨界项目制作，后来逐渐转变为创业引导与资源整合。②上海是创客文化最早起步的城市，中国的第一个创客空间——“新车间”便诞生于上海的联合办公空间“新单位”，由创客文化的积极推动者李大维发起。“新车间”主要的服务对象是技术爱好者，至今仍保持着由志愿者运营的模式。2013年诞生于同济大学创意设计学院的Fab Lab，也同样保留了社区化运营的特质。③在珠三角地区，硅谷的硬件加速器Haxlr8r（现更名为Hax Accelerator）迁址到深圳电子市场聚集的华强北，反映出长久以来累积的制造业优势，并在全球创客运动中扮演着重要的角色，深圳市也由此成为了第一个将“创客”提升到城市文化高度的城市。而放眼西部地区，也建有包括成都创客坊（现改名为“木牛流马创客空间”）、西南交大创客空间等实体组织，聚集了一批在文化创意、开源硬件、快速成型设备等领域具有专长和兴趣的人士。

三　创客模式适用的工程教育与产业发展新挑战

1问题导向的学习与结果导向的教学

近年来，国内高校院所通过引入以学生为中心的教学方法，广泛推广问题为导向的学习（Problem-based Learning，PBL）和结果为导向的教学（Outcome-based Education，OBE），相比传统教学模式取得了显著的效果。然而，一方面这些学习模式为学生带来了更具吸引力的内容，促使学生更加主动地参与到学习活动中；另一方面这些学习模式下的师生关系向教学活动组织者提出了挑战：在基于开放问题的学习活动中，如何全面地考虑到不同学习者产生的高度定制化的学习需求，以及由此所涉及的千万种知识域（Knowledge Domain）[7]。有别于传统的大规模讲座式教学，问题为导向的学习活动可以通过投入大量的师资，或是让学生的角色从被动学习转向主动探究，转为互相启发的同侪教导者角色，来作为教学质量的保障[8]。但这些方法往往适用于小规模的教学试点，因为大规模的推广常受到教学条件、师资等因素的限制。

除了教学资源的不匹配，问题为导向的学习活动设计的关键因素之一是问题的提出与定义。精心定义的问题能够启发学生思考，并正确引导学生主动探索教学预期的知识域，达成计划的教学目标[9]。与此同时，随着信息获取渠道的大大拓展，问题设计保持足够的挑战性和创新性，便成为保障学生对学习内容投入精力的重要因素。因此，这不仅是对师资规模的挑战，也是对教学内容组织能力的挑战。

2产业实践与实习

工程教育是跨学科的综合性教育。长期以来，国内各领域企业与高校建立了多种形式的合作关系，并联合进行人才培养新模式的尝试。一些高校将企业实习纳入培养体系，或通过引入企业实践项目，或通过邀请企业导师驻校，带领学生进行研学实践。这些项目将产业的实际问题直接暴露在学习者的面前，可充分发掘学习者的个人特质、专长和兴趣。

产业实践项目的设计与实施，需要企业与学校双方分别投入优势资源、共同开发。这需要企业安排专门的团队，配合高校的教学团队，将企业问题进行归纳及简化，形成适合于学生参与的项目。由于企业实践环节往往围绕企业的关键业务流进行，而教师在识别业务流方面需要企业人士的支持，因此形成校企协同的实践教学设计团队，便成为必然选择的路径[10]。

3开源运动下培育全球化竞争力

4新兴的分布式定制化生产模式

安德森认为，人类的生产方式每隔几代就会发生改变，如从蒸汽到电力、从标准的流水线到精益生产再到电脑，无不说明了这一点。传统的大规模生产模式解决了低成本大批量规格相同或相近产品的加工制造问题，但随着市场需求逐步向定制化、个性化方向转变，该模式已较难应对复杂多变的订单。随之而来的是DIY模式，创客的表现形式再次流行，市面上也迅速出现了不同种类的快速制造设备，如3D打印设备、桌面级铣床、激光切割机、小型焊机、小型木工设备等。这些设备使产品的制造环节从原本专门型企业下放到终端用户，而互联网尤其是开源社区所带来的图纸、设计方案、问答案例等智慧资源，使终端用户进行产品设计成为可能。然而，由于缺少体系化的产品设计与制造管理，终端用户定制化所带来的诸多问题如成本控制、质量控制、设计缺陷等，无法被用户忽视。因此，怎样将集中式批量生产与分布式定制化生产模式（两种模式的对比如表1所示）各自的优势资源和流程架构结合起来，成为了未来大规模定制生产的发展方向。基于此，当代学生需要从工程教育阶段就着手全面了解新兴的分布式定制化生产模式的特点，并通过实践来探索其与集中式批量生产模式融合的机制。

表1　集中式批量生产模式与分布式定制化生产模式对比

四　创客促进产学合作的路径选择

结合当地创客团队及社群的需求，各地创客空间所发挥的功能有所差异，也以不同的形态为创客群体提供服务，但其基本形态一般包括具有实体加工条件的场地、相关加工工具、设备等。同时，创客的社群性还决定了创客空间一般需要具备研讨空间。该空间可大可小，亦可与加工区域共用，其存在的意义在于，使具有相同兴趣的人能够方便地进行分享、交流与讨论，而这一过程中获得的社交认同感，是创客群体保持黏着度的重要因素。

国家对众创活动的重视，促使国内以创客为形式的创新活动进入新的快速发展期。如高等教育、传统制造业、资本市场等领域，都开始关注并大力投身到创客运动的发展浪潮中，这为新时期高校工程教育质量的提升提供了新的机会。结合工程教育的人才培养目标，当下各高校纷纷通过引入产业导师、与企业共建前沿的演示系统（Demo System）、派驻到企业进行实习等形式，来提升高校工程实践教学的质量；工程教学方案和内容的设计，则注重对学生的价值、能力、知识等方面的培养。

1 创客支撑的量产企业向设计密集型企业的转变

我国制造业的飞速发展，造就了一批以订单加工为主要经营业务的生产制造企业。这些企业根据每年的订单数量和产品要求，投资更新生产设备，并组织工人投入到批量生产的工作中。然而随着国内人力成本的迅速提升，以及企业对国际竞争力提升、自主知识产权战略发展等方面的需求日益增强，许多企业开始关注并积累具有原创性的设计，从而形成自主品牌的产品，摆脱代工生产模式对品牌授权商的依赖。

比如世界著名三大制表品牌之一，瑞士高档手表制造商Audemars Piguet爱彼，这家全球唯一仍由创始家族（Audemars和Piguet 两家族）掌管的高级制表品牌，正用更轻盈的身姿、更灵活大胆的创新，在营销上另辟蹊径。

这些传统企业的转型过程，需要密集的产品设计资源。而高校学生在工程实践学习中，也需要结合实际问题或项目开展。借助创客形式的活动，学生从定义问题出发，经过需求分析、概念设计、原型制造等过程，往往能够形成较为完整的产品方案。在这些环节当中，企业派驻工程师、中层管理人员等专业人士，作为创客导师在各个环节引导学生，使开发内容与真实需求、实际条件相吻合。因此，创客活动成为了联结学生实践学习需求与企业产品开发需求之间的桥梁。其中，教师辅助学生与企业协商知识产权等事宜，并事先做好约定，使学生成果在合约范围内可以继续孵化，最终实现一定的社会价值，形成学生、企业双赢的格局。

2产业问题情境下的工程实践——初创企业发展经验

以实际问题为背景开展的学习活动，不仅有利于吸引学生的注意力，而且在学习活动中参与者所受的训练以及技能的提升，都优于传统的基于知识点的单向教学模式所达到的效果。实践中，初创企业的技术、产品、市场等职能负责人常被邀请参与到学生组成的项目团队（Project Team）。同时，教师可协助将初创企业面临的实际问题进行归纳重整，作为创客团队工作切入点，提出解决方案并探讨其可行性，形成双方互利的合作模式[11]。企业进行创客实践的模式保证了学生在探索中遵循实际条件的约束，在发散创新的同时考虑可行性因素。而创客活动的开放性与共享性，使得参与学习的教师与学生，能够在分享成果的过程中获得更强的成就感，从而提升学生对学习活动的投入，并加强能力训练的长效影响。

3产业资源与多元化创新项目之间的互利互促

产业界不仅为创新项目提供资源支持，而且依靠自身的经验，为项目的迭代改进提供参考。通过这一渠道，产业前沿内容形成了对高校工程教育体系的补充，让学生能够有机会结合产业最新发展动向进行学习与研究。产业实践环境从基础工程训练开始导入学生学习的过程中，可以有效营造工程问题产生、分析、论证、解决的完整语境。其中，教师与企业导师共同为学生的发展提供指导，形成学术与应用实践相结合的培养环境。而联合产业评价在内的多元化学习成果评价，也有利于学习者结合学习活动，更全面地了解学习目标和学习任务的完成情况。工程教学则通过设置同侪评价、教师评价、社会评价等三个方面的内容检验机制，让学习成果在前沿性、学术性、社会价值等方面接受评估，寻找提升空间，实现校园与产业的无缝对接。

此外，高校创新项目也可为产业提供更多具有原创性的产品开发素材。这些来自校园的学生作品，在需求发现、创意实现方式、使用模式拓展等方面，往往超越了产业中所开发的产品。企业的设计部门往往囿于多年成熟产品开发的经验，而在大胆的颠覆式创新方面显得力不从心，而这可以通过学生创客群体予以补足。与此同时，学生创新项目——无论是课程实践作业，还是独立开发的产品——往往每件独具特点，且丰富多样。产业界与这些在校项目对接，为项目提供创意实现服务，是对企业满足定制化需求能力的巨大挑战。因此，创新资源保障层面的产学结合，是推动企业向未来大规模定制化生产转型的重要途径。

4 教学指导人员与企业员工的创客化

在传统高等教育尤其是工程教育中，教师多扮演知识传授者的角色。而随着维基、在线课程等不同形式的知识保存与传播模式的兴起，学习方法、教学方法将会彻底改变。如建构主义所提出的为学习过程创造情境，由学习者从问题出发自主探寻解决路径的过程，与创客式的产品开发过程极为相似，并都对教学指导人员提出了新的要求：一方面，在自身定位上，教学指导人员要把握好从知识传授者向知识归纳者、从学习组织者向学习引导者的转变；另一方面，学习者在自主探索的过程中，因为在不同领域所触及的问题千变万化、范围很广，故教学指导人员需要不断拓展知识领域，把握学习内容发展前沿，并完善自身知识体系，以应对创客式开放探索学习过程中的各种需求。

对企业来说，一线员工的创新意识与创造力，在提高业务效率、改善产品服务质量、拓展发展路径等方面常起重要作用。以深圳某公司为例，通过定期组织内部创客马拉松活动、鼓励员工开发产品套件，可为产品线的拓展提供丰富的素材。加上该公司约30%的员工为产品开发人员，他们将这些马拉松活动中产生的产品创意予以完善，并设计配套说明文档和案例教程，就可得到成熟的产品套装。由此，该公司在保持零件种类不做大的变动的情况下，得以持续推出新的套件类产品，从而满足了不断增长的市场需求。至于传统的企业，也可通过创客活动激发员工的创新精神，培养其解决问题的能力，以及为企业发展出谋划策的能力。

5将普通人培养为创客，将创客培养为具有创新素养与技能的新一代工程师

自组织的创客活动与校园中成体系的人才培养所关注的重点不同：前者强调内容的开放性和创新型，对试错的宽容度更高；后者强调在活动或项目开发中完成明确的培养目标、取得学习成效，其对试错也具有宽容度，但更强调试错过程中的经验总结与学习——因此，两者在活动目标上既存在差异，又形成互补。普遍意义上的创客教育能够激发人们的创造热情，将普通人培养为创客；高校、普教中的校园创客教育则通过知识建构、技能训练、价值塑造，将具有创造热情的学生创客培养为新一代工程师，注入工程领域，改善人才结构。

五　结语

在一定意义上，创客文化在中国是一次尚未完成的新文化启蒙，由爱好迅速转向创业或产业应用。创客运动与当下最热的大众创新之间存在自关联，但两者也不能完全等同。创客本身不是产业，却与各个产业的需求和发展紧密相连。创客代表的是长尾的创新，是对现有状况的深度优化。而长尾创新能为社会不同领域的开放创新带来许多优势，是产业转型与结构调整的优质驱动力量。创客不仅是单独的个体，也是通过开放来提高社群创新能力的一种群体形态，它可以存在于社区、校园、企业、城市等不同规模之中。同时需要注意的是，创客运动体现了一种源自于草根的创造活力，因为创客社区的原始形态就是由松散、自组织形态的社区发展而来。基于此，如何维护这种自下而上的创造力，是一个需要对文化、组织和制度等多个层面予以关注的问题。

参考文献

[1]The White House.A nation of Makers[OL].

[2]Troxler P.Making the 3rd industrial revolution——The struggle for polycentric structures and a new peer-production commons in the Fab Lab community[M].Transcript-verlag: Fab Labs: Of Machines,Makers and Inventors,2013.

[3]Anderson C.20 Years of wired: Maker movement[OL].

[4]Anderson C.The new industrial revolution[OL].

[5]Gershenfeld N.How to make almost anything[J].Foreign Affairs,2012:43-57.

[6]Wikipedia.Hackerspace[OL].

[7]Mohd-Yusof K,Helmi S A,Jamaludin M Z,et al.Cooperative problem-based learning (CPBL): A practical PBL model for a typical course[J].iJET,2011,(3):12-20.

[8]Felder R M,Silverman L K.Learning and teaching styles in engineering education[J].Engineering Education,1988,(7):674-681.

[9]Jamaludin M Z,Mohd-Yusof K,Harun N F,et al.Crafting engineering problems for problem-based learning curriculum[J].Procedia-Social and Behavioral Sciences,2012,(56):377-387.

[10]Lamancusa J S,Zayas J L,Soyster A L,et al.The learning factory: Industry-partnered active learning[J].Journal of Engineering Education,2008,(1):1-8.

[11]Mohd-Yusof K,Phang F A,Helmi S A.How to develop engineering students’ problem solving skills using cooperative problem based learning (CPBL)[A].QScience.Proceedings of world congress on engineering education 2013[C].Doha: Hamad bin Khalifa University Press,2014:30-37.

编辑：小米

Maker: Driving Force of Collaboration between Engineering Education and Industry Practices

WANG De-yu1XU Si-yan2LI Zheng-feng3
(1.Fundamental Industry Training Center,Tsinghua University,Beijing,China 100084; 2.Institute of Science,Technology and Society,Tsinghua University,Beijing,China 100084;3.Tsinghua University-CASAD Research Center for Synergetic-development of Science and Society,Beijing,China 100084)

Abstract:The article analyzed the development and evolution of maker movement in China,based on literature reviews,participative observation and intensive interview.The article also discussed the opportunities and challenges of the collaboration of engineering education and industry practices driven by maker movement,under the national development strategy background of “entrepreneurship in general public and innovation in people”.Through maker-style activities,the influence of industrial resources on engineering education increasingly extended to resources support,technological consultancy,project selection,practical teaching environment,etc.Correspondingly,engineering education provided the bases of talents,innovation,wisdom resource for industrial practice.The collaboration between engineering education and industry practice was enhanced combined with the characteristic and social feature of maker-style activities,which promoted the cultivation of creative engineering talents and accelerated the industrial upgrading.

Keywords:maker movement; maker education; engineering education; innovation in general public; industry upgrade

作者简介：王德宇，助理工程师，硕士，研究方向为高校创客教育、工业与系统工程，邮箱为wdy@tsinghua.edu.cn。

收稿日期：2015年9月30日

【中图分类号】G40-057

【文献标识码】A 【论文编号】1009—8097（2016）03—0012—07 【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2016.03.002