基于虚拟工作场的创客空间构建研究

彭飞霞

（重庆工商职业学院 创新教育学院，重庆 401520）

2007年，两位美国学者在旧金山成立了名为噪音桥的创客空间，开启了全球创客空间建设的热潮［1］。在我国，李克强总理在2015年政府工作报告中指出要“推动大众创业、万众创新”“大力发展众创空间”，国内创客空间研究与建设逐渐兴起。仅2015年一年，某网站注册的国内创客空间就有21家［2］，随后，各地结合创客团体和社区群体的需求，构建了多种适应创客需求的创客空间。按照创客空间的运行模式，可以分为兴趣团体形态的创客空间、项目孵化与加速形态的创客空间、技能培训的创客空间、专业工艺的创客空间、社交空间型的创客空间、企业家资源导入型创客空间、学校支撑的创客空间［3］。创客空间作为“将相同兴趣爱好的成员集中起来，分享资源和知识、建立职业人脉、创造新工具的开放社区实验室”［4］，在培育学生以及创业团队的创新创业能力方面有极其丰富的内涵和广阔的想象空间。研究发现，人的认知活动不是实验心理学家所描述的刺激的输入和反应的输出，也不是学习心理学家所描述的高层次的智能和能力，而是具有整体属性的认知行为以及相应的机制，包括问题解决和决策、日常行动以及记忆、学习和技能、感知和发动行为以及语言、动机与情绪等［5］。基于此，学界认为高层次的创客教育是跨学科、综合性的，其成长的激发空间也是多要素的融合，是创客精神的培养、创客文化的记录和创新实践过程的综合，是一种具有整体属性的认知方式。落实到具体的实践中，要满足大众创业、万众创新的要求，建成促进创客成长的场所，则需要漫长的过程，而借助现代信息技术，以打造虚拟工作场为基础，构建创客空间，释放创客成长的潜力，拓展创客空间的受益人群，是推动创客教育发展的战略手段和可行途径。

一、创客空间的教育意蕴

创客（Maker）原指2001年美国麻省理工学院比特与原子研究中心的Fab Lab创新项目，这个项目以个人创意、个人设计、个人制造为核心理念［6］。2012年，克里斯·安德森通过《创客：新工业革命》一书将创客的概念推向全球［7］。随着3D打印技术和以Arduino为代表的开源硬件平台的普及，电子产品的制造成本显著降低，创客从边缘地带走向主流领域，被政府和学界关注。在这种情况下，创客共同体的建设在无形中被推动，具备创新性想法的人不再躲在各自的实验室，而是聚焦于开放空间进行共同研究，相互协作，实现知识和灵感的碰撞，同时也整合周围资源进行创作，创客空间的概念逐渐产生。其实，早在1981年，德国就产生了第一家具有真正意义的创客空间——混沌电脑俱乐部［8］。创客空间集合实验室、工作坊、社区等功能，实现了知识的共享和创新的培育与激发，迅速成为全球关注的热点。创客空间发挥作用的形式主要有：兴趣团队的聚合体、项目孵化与加速体、技能的培训体、专业工业的实践体、社交空间、企业资源的导入体［9］。在我国经济较为发达的城市，如北京、上海、深圳等，也建立了大量的创客空间。创客空间的创造、实践、共享、开放等特征，与教育追求的“人的全面发展”的教育制高点不谋而合，给教育发展注入了新的活力。“创客教育”概念应运而生——即便学界并没有成型的关于创客教育的学术概念界定，但它却切实地影响了教育教学工作的开展。2015年，美国发布的《地平线报告（2015年高等教育版）》将“创客空间”视为未来2-3年内影响教育的关键技术［10］。有学者认为，创客教育实现了“以信息技术的深度融合的环境构建，传承了体验教学、项目学习、创新教育、DIY理念的思想”［11］，成为教育改革新的切入点，其发展不仅支撑了教学方法的改革、教学内容的调整，更是教育功能的重新定位，是具有全局性的、系统性的、结构性的教育理念变革。有的学者认为，创客教育实现了“为传统教育予以自然属性、实现从分散到整合的学习过程、打开学习桎梏，实现无障碍教与学”［12］。创客教育的终极使命是培养以创客精神为实质的众创文化［13］，激活众创时代的发展基因。

二、基于实体创客空间实施创客教育的四重困境

创客空间被赋予了教育革新的重大使命，创客教育本身也具备教育研究者所需要的想象空间，许多局部的、阶段性的试点，证明了创客教育的价值。但创客环境构建、创客资源建设、创客型师资培育、基于创客的教育改革落实等等，考验了创客教育发展的持续性。

（一）创客空间的物理特质限制了创客教育人群的拓展

对全球有影响力的创客空间概念进行梳理发现：美国《Make》杂志将创客空间定义为“一个真实存在的物理场所，一个具有加工车间、工作室功能的开放交流实验室、工作室、机械加工室”［14］。美国内华达大学科学与工程图书馆馆长Tod等人将创客空间定义为：“一个为实现创意想法而开展共同工作、原型设计、加工制作的多种活动的连续统一。”［15］学者Stephen Abram将创客空间定义为：“将相同兴趣爱好的成员集中起来，分享资源和知识、建立职业人脉、创造新工具的社区实验室。”［16］学者Kera认为，“创客空间是一种非正式的组织结构，包括了一系列与开源软件、硬件与数据等要素相关的共享技术、治理过程和价值理念”［17］。在我国，2015年的政府工作报告将众创空间定义为：顺应网络时代创新创业特点和需求，通过市场机制、专业化服务和资本化途径构建的低成本、便利化、全要素、开放式的新型创业服务平台［18］。无论是哪种解释，创客空间的物理特质都显示无疑。这种理念落实到教育教学实践，表现为大张旗鼓地建设创客空间，改革课程和教学过程。尽管国内外创客空间也都注重信息技术的深度嵌入，如清华大学iCenter创客框架通过联通物联网，规划云桌面服务，设计网络常用工具、计算资源和素材资源，向在线学习者提供资源，通过支持学生在线获取全球创客资源，实现创意共享、模型素材、在线知识库、开源软件等跨地区的分布式协作，将创客空间从物理资源向虚实一体化空间拓展。但从增强体验、注重实践的角度看，物理空间在创客教育实施中的存在意义是毋庸置疑的。只是作为一种普适性的教育方式，每个学校尤其是乡村教学机构建设创客空间显然面临着极大的财政压力，容易造成新的教育不公平问题和资源不均衡问题。再简单的创客空间建设，对于乡村中小学来说都是一笔不小的投入。因此，以中国现有的国情而言，普适性的创客教育需求在短期内无法通过实体的创客空间建设得以满足。

（二）创客空间的资源协同要求影响创客教育人群的完整性体验

祝智庭教授提出，创客教育是“做中学”的升级版，是对实践导向的教育模式的传承与发展［19］;郑燕林教授在对美国各个教育层次的创客教育现状总结后发现，创客教育强调的是创造过程的体验和实践［20］。从创客教育本质来看，DIY（意为自己动手）、创造和分享是创客区别于其他群体的标签，表明了创客教育实现个体全面发展的基本行为方式，是安德森所赞许的“DIY精神工业化”［21］。这种精神的实质是个体对信息化、数据化、智能化社会的适应，实际上是由一种个体需求转向为群体普适需求，这也是专家学者将创客教育定位为“光谱式”教育的原因［22］。有的专家将之称之为“元素养”［23］，认为其本质是全人教育。在创客空间建设和创客教育实施过程中，研究者和实践者都倡导“人人参与”的理念，比如将开源软件、开源硬件的技术门槛降到最低，使毫无编程能力的个体都能使用图形化软件进行程序设计。因此，创客教育应是一种普适教育，是在信息技术推动下的科研实验室的大规模甚至是普及性的应用，从而满足学习者参与各个环节创新的真实体验。但是，创客空间尤其是学校创客空间的建设，无法集合创客项目开展所需要的全部资源，过程支持不力、环节体验不佳、教学资源缺乏等大量问题的存在，导致创客教育成为新的零碎的教育，创客教育支持学习项目的挑战、创新创意的制造、问题的解决过程被肢解，创客教育的体验感降低，学习者和教学组织者陷入索然无味的困境中。

（三）创客教育的师资特征对教师能力发展提出新要求

在全人教育学者看来，工业革命期间的教育过于强化各类确定性的知识，实施程序化的工业化培养过程，高举效率为王的教育，强调精准的评价，这些基于传统工业模式和技术能力的教育方式受到学者的诟病。创客教育关注的是人的生命、人的潜能和人的整体发展，是培养完整的人。按照罗杰斯的理论，完整的人指的是“躯体、心智、情感、精神、心灵力量融会为一体的人”［24］。创客教育的实施是依托系统化的创客项目、跨学科的复杂任务、强化学习者社会参与能力和批判能力以及专业技能的任务体系，培养的是将各类知识应用于实践并能创新性地解决问题的人。但是，实施创客教育的师资是一个巨大的问题。从现有的研究来看，从事创客教育的教师主体为信息技术类教师［25］。作为一种集成度高、系统性强、社会适用性要求高的创客教育体系，需要教师对学生在学习过程中的知识技术应用进行指导，而这些知识技术来源于各个方面，有的有较高的专业门槛。除此之外，在创客学习过程中，教师对学生心理的关注引导、情感的关怀等也有要求，还需要对各种突发的情况有驾驭的能力，这些创客教育的特征给传统学科教师带来了巨大的挑战［26］。现有的信息技术教师队伍难以适应专业学科的要求，尤其是高等教育领域更甚。

（四）创客教育的变革性考验教育管理者的领导力

领导力指的是基于自身理念和技能，通过明确目标、营造氛围、实施过程监督以确保变革效果的能力［27］。教育管理者领导力的核心是通过明确的、崇高的、有驱动能力的价值观，通过组织建设和机制建设，实现全体教师的价值共鸣和情感互动，将组织理念内化为个人意识，实现上下一致，完成变革并提升组织绩效。创客教育需要在复杂的社会环境中寻求发展创客教育所需要的各种资源，需要通过规约、引导、激励实现教师与整个变革动向的吻合。创客教育的适应性变革会挑战教师和学生的一些习惯和价值观，特别是创客教育对传统分数至上的教育体系会有一定的挑战。由于创客教育要求学习者提出问题，并根据已有的体系进行身份调整，这就对教师提出了更高的要求。当教师用创客任务的方式来组织教学时，需要制定新的教学计划，在变革开始之初，即便是教学计划很顺利，结果也没有失误，这种计划可能还是会引起一些人的反对，导致教师坚持计划并持续行动的意愿降低，这就比较考验教育管理者的领导力。

三、基于虚拟工作场的创客空间：一种基于信息化的创客教育解决方案

在现阶段要践行创客教育的理念，就需要实施普适性的创客教育体系，需要寻求新的技术和方式。笔者建议，可以将创客空间的表征物通过虚拟环境的构建来实现，构建基于虚拟工作场的创客教育体系，以弥补教育实体空间建设缺乏问题。

（一）基于虚拟工作场的创客教育

工作场的概念起源于西方教育理念对实践的关注。随着时代的发展，人们日益认识到在工作场学习的知识和技能对人才竞争力的价值，“教育和培训要取得成效，理论与实践之间的切换要紧密”［28］。这促使人们反思在学校环境中学习的局限性。工作场学习就是将学习空间延伸到特定工作场的学习，其本质是强调工作场所的情境性对学习的重要影响。作为一种在工作场地提高工作能力的学习方式，通过工具的使用、交互的发生和自我的反思，提高了学习者的技能，促使学习者对自身的学习进行追问和价值体验，提升了情境性的深度感知。随着工作场学习研究的深入，研究者发现，工作场学习不能简单的理解为学习的物理环境，而是需要结合工作场学习是如何发生、工作场为什么能构建一个学习独有的情境等深层次问题进行思考。早在创客教育兴起之前，在职业教育领域就有大量的通过虚拟现实技术建设虚拟工作场的方式，以替代高成本实训、高危险实训、高难度实训等，降低人才培养的成本。创客空间在某种程度上是一种简化了的工作场，它传承了连接真实学习情境、在做中学等特色，并强化了创新创意成果的产出和经验分享的文化。明晰接入虚拟工作场的理念和方式，适当扩展创客空间的概念，利用虚拟技术等信息技术，将创客空间从物理空间概念转向虚拟空间，拓展创客教育的人群，降低创客教育的实施难度，对于积极拓展创客教育的应用范围具有极其重要的作用。

（二）构建虚拟工作场开展创客教育的可行性

1.从创客教育的理念来看，虚拟工作场对创客空间的构造具有一定的替代能力

不可否认，实体空间对于创客教育来说具有无可比拟的先天优势，因为创客教育本质上是一种在玩中学、在做中学的教育。在玩中学、在做中学的最佳体验是基于实体空间的活动，通过同伴协作、动手操作和自由探索等，提升显性能力和默会能力，从而激发学习者的创新基因，在客观上促进了“草根化创新、平民化创新、开放式创新”的创新时代的发展。因此，专家学者谈及创客教育，其共同的理念就是创客教育是指向全人发展的教育，关注人的生命、尊重人的潜能、促进人的整体发展，是躯体、心智、情感、行动融为一体的人的培养。基于虚拟工作场的教育并不只是积极关注学业成绩的提升，而是将知识学习和动手创作结合起来，学习者通过网络平台，成为创客教育项目的设计者、参与者和挑战者；学习者也不是纯粹以掌握技能为目的，而是通过创客项目的挑战、创新创意的产生和问题的解决，逐渐形成系统化、跨学科的知识与能力，形成多种能力和默会知识体系的综合；同时，创客教育所关注的协同创新、小组合作、共享精神等并没有因为虚拟工作场而弱化。因此，构建虚拟工作场开展创客教育具有较高的可行性。

2.从创客教育的实践来看，拓展到虚拟空间是不得不为的选择

随着信息技术的发展，创客空间接入了虚拟现实的各种支撑物，比如开源代码、开源软件、云桌面服务、计算资源、素材资源等，创客空间实际上已经成为“虚实融合的创客空间”。但在大众创业、万众创新的大趋势推动下，学校创客空间应该覆盖更为广泛的人群。对于覆盖面而言，以虚拟工作场为基础的创客空间，其受众容量远高于传统创客空间，在理论上只要是具有网络的地方，有足够的带宽和适当的硬件，都可以成为虚拟创客空间的节点。这对边远地区、山区等教育资源严重不足的地方来说是极大的福音，它们可以借助虚拟空间，实现创客教育的功能。同时，这对创客教育所面临的覆盖面不广的问题、完整性体验不佳的问题、师资缺乏的问题，甚至对创客教育变革性的支持都有一定的价值。由于可以集中力量和资源来建设基于虚拟工作场的创客空间，因此，可以构建相对完善的虚拟工作环节。同时，集合创客教育的各种网络资源，可以支持创客教育所需要的完整体验。这种整合还能将创客教育所需要的师资进行一定程度的集中，使有限的师资力量能为更广泛的人群服务。

3.从信息技术的发展来看，支持创客教育的虚拟工作场开发已经具备实践能力

近年来，由于计算机三维处理技术的提升和低成本传感显示元件的频现，虚拟现实技术得到较快的发展，尤其是增强“触感”“重力感”等影响体验的相关技术在虚拟现实中的应用，在仿真训练、工业设计和交互体验等多个教育教学领域解决了一些重大问题。随着人工智能与虚拟现实技术的结合，支持创客教育的虚拟工作场在技术上已经具备了一定的条件。首先，各类建模技术可以构建工作场的各个环节。这些技术在商业应用中已经有较大的推广力度，比如加拿大开发的“飞越加拿大”等项目，如果将其用到教育教学中，完全可以拓展实体创客空间的应用；第二，利用各种传感显示元件，可以让参与虚拟工作场的学习者体验更具有真实感的在线世界。也就是说，通过技术塑造一个支持创客教育的虚拟工作场在理论上已经初步成熟。

（三）基于虚拟工作场开展创客教育的模型与支持策略

1.基于虚拟工作场开展创客教育的核心概念逻辑

创客空间是为学习者提供创造和体验的环境、资源和机会，它促进学习者将主动思考、主动设计、主动制作和创造性学习结合在一起，进而提升知识积累能力、创新能力、自我认知发展和沟通能力，使学习者顺应社会需求，使成就自我的学习与社会需求相契合。因此，在实践中，就需要将“杂乱无章”的概念进行基于实践逻辑的梳理，形成清晰的概念和谱系。

如图1所示，整个概念体系的内核是创客精神的培养，外在表现是培育创客文化。创客精神蕴含了创新创意、自强进取和开放合作三个维度。创新创意指的是创客精神的表征物，创客教育对个体素养的要求是能整合各类资源，将自身的创意转换为现实作品。创新创意是创客精神的外在表现，是可以评测的表征物；自强进取是针对创客教育精神品质的要求。创客教育要求创客保持对真理永不停止的追求精神、为创新不畏艰难的冒险精神和具备不怕失败的意志品质，能在选定的主题和创意上投入大量的时间，这些都是自强进取的精神本质的体现；开放合作是创客精神从理念转化为有意义的实践的基础，是时代创新所需要的精神气质。这是由于创客开展创新活动的环境发生变化所决定的：在早期，科学家有广泛的个人发展空间，托马斯·爱迪生就拥有1093项美国发明专利，而这些发明专利几乎是靠一己之力完成［29］。而现在的科技前沿领域，大到基因工程、飞机系统化工程、探月工程，小到程序开发、创意产品设计等都需要众多精英人物参与。随着“单打独斗”时代的过去，在创客教育中需要融入协作分析的能力，要开展融合创新，将各种创新要素通过创造性的融合，实现性能融合、互补匹配，从而使创新产生质的飞跃［30］。

图1 基于虚拟工作场开展创客教育的核心概念逻辑图

整个体系运行的起点是以虚拟工作场为核心的支持体系，包括数字资源、技术整合和虚拟工作场本身。虚拟工作场是整合了工作环境、工作环节、操作平台等要素的虚拟环境，是创客将自身的想法落实的实践场；数字资源指的是数字化学习资源，创客学习需要整合各种不同类型的资源，满足其学习需要的跨学科数字化资源是基于虚拟工作场的创客教育主体资源。创客教育所需要的数字资源，可以通过资源共享机制进行建设和使用；技术整合指的是在基于虚拟工作场的创客教育中，将工作场流程等进行设计，使之便于创客教育的开展。

创客项目可能源于学习者特性、学习者的问题，也可能直接由教师设置。在创客教育中，主要使用项目学习的方式，将情境体验、过程参与、结果分享和内容学习结合起来，创设一种以社会文化为基础的学习，参与其中的学习者通过一个个富有挑战性的创客项目，调动各种支持资源，完成知识、技能和能力的建构。一般来说，创客项目有一定的特点。例如，与学习者生活环境相关，能调动学习者参与的积极性，具备项目完成所需要的资源，项目足够复杂，能让学习者完成互动协作并保持一定的劳动强度，在取得一定成绩之后值得学习者参与分享，从而进一步内化为知识结构优化的体验。

创客教师指的是承担创客教育的教师。创客教师在创客教育中承担四种任务：第一，设计创客项目。根据学习者特征和虚拟工作场的条件，以及所具备的数字资源和技术水平，设计合适的创客项目；第二，实施创客项目的过程管理。跟进创客项目的进展，指导和协调学习者完成创客项目。第三，协同各种资源。在创客项目实施中可能会存在资源不足的问题，在虚拟工作场中可能会存在要件不足的问题，这就要求教师知悉这些需求并能协调资源进行完善；第四，开展支持服务。在学习者遇到困难时，提供适当的指导帮助学习者跨越难关，同时提供情感交流、心理咨询等服务，以帮助学习者保持积极的参与状态。

2.基于虚拟工作场的创客教育运行流程

仅仅是创客教育要素之间的逻辑关系还不能直接指导创客教育的开展，创客教育功效的发挥需要良好的运行体系作保证。基于虚拟工作场的创客教育运行体系如下图所示：

如图2所示，政府提供政策支持和经费支持，构建以虚拟工作场为核心的创客教育平台；学校提供教师人才队伍，为学习者的创客教育过程提供支持服务，并从成才目标的实现、人才质量的提升中得到效益；企业为创客教育提供技术支持，同时可以将创客教育产生的成果效益化。在创客教育内部，在线资源获取、在线创造、在线讨论、在线支持围绕虚拟工作场开展，实现创客教育的目标。在这里，教师、学习者、政府和企业以创客教育为共同目标进行整合，校内资源和创客教育平台进行整合，交互工具和学习者紧密联系在一起，结合各种技术的使用，为创客精神的发挥创造条件。

图2 基于虚拟工作场的创客教育运行流程

四、结语

从现实条件来看，倡导和实施创客教育，必须依托虚拟创客空间。虚拟工作场为虚拟创客空间的建设提供了一种可能性。但是由于技术原因，与现实体验完全一致的虚拟工作场建设目前还存在一定的困难。下一步研究的重点，是继续梳理教育领域的创客空间要件，并设计相应的虚拟工作场建设方案，争取投入实践。笔者希望，创客教育借助虚拟工作场，可以成为切实解决广大农村地区创客教育资源缺乏问题的有效手段之一。