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創客文化紮根教育放眼國際-連結想像與實踐,創意驅動競爭力

文/吳秀雲 攝影/謝慕郁.林衍億

隨著全球化發展快速,國際競爭不再只有技術競賽,更在創新能量,而培養新世代具備足夠創新能力的方法就是:從校園開始。引入跨領域 STEM / STEAM 教育的素養導向教學,讓他們學會思考,學會分享,更學會動手做。從「想」到「做」的展現,將成為影響未來競爭力的關鍵。

只要願意把想法付諸「動手做」,人人都能成為實踐夢想的創客。

「創客運動」(The Maker Movement)起源於美國的「車庫文化」,美國家庭的車庫往往是腦力激盪、翻轉與碰撞的實驗室,提供各種創意落實的可能,蘋果電腦創辦人賈伯斯(Steve Jobs)與夥伴沃茲尼克(Steve Wozniak)在車庫中造出第一代蘋果電腦 Apple Computer 1,就是最佳的典範。2005 年,美國《Make》 雜誌為了販售雜誌,在舊金山舉辦創客博覽會(Maker Faire),從此創客運動在全球各地如火如荼地發展,至今已有超過 140 個城市舉辦、數百萬人參與。

創客(Maker)因為連結了「思考」、「創作」與「分享」的過程,有助於找到答案並解決問題,更有可能發現新的創意與發明,被視為是啟動未來創新的重要角色。近年來拜科技進步之賜,讓各種工具套件普及易用、價格便宜,使技術門檻降低,人人都能成為創客參與手作。而創客所掀起的文化浪潮,成為當前全世界爭相關注的趨勢,更引起教育界的高度重視。

STEM / STEAM 教育成為國際潮流

經濟合作暨發展組織(Organization for Economic Co-operation and Development ,OECD) 於 2018年提出意見書「The Future of Education and Skills 2030」,認為未來教育的內涵必須有知識、技能、態度、價值,且相互交織成為「素養」並轉化為「行動」,將是未來生存最重要的核心能力。

於是,素養導向的教學與學習,成為國際教育潮流,其中以強調跨領域的 STEM / STEAM 教育最具代表性,也是近年來最受矚目的教學方式。

這種將科學(science)、科技(technology)、工程(engineering)、藝術設計(art)和數學(mathematics)素養跨領域整合應用,讓學生可以獲得有意義的學習效益,而這 5 種素養也被認為是人類在現代生活中賴以生存的工具。

STEM / STEAM 教育最早由美國提出並在學校教育中推動,因為社會需要科學家與工程師,因此希望更多人踴躍投身這些職業,以促進國家產業與經濟發展。早期偏向科技教育與科學實驗,近 10 年開始強化與學校課綱連結,為的是有標準可評估學生能力,內容也逐漸走向與日常生活相關的主題。

在英國,則是使用由英國廣播電視公司(BBC)發展的嵌入式作業系統開發板 micro:bit,廣泛應用於電腦教育中,讓小學生寫程式來解決日常生活的問題,也成為許多國家推動創客或 STEM / STEAM教育的主軸。走英式教育體系的新加坡是以預修課程(Advanced Program)方式進行,每個學校都有自我特色的專題課程,讓家長作為選擇入學的指標,同時也在社區公共圖書館設置創客空間(Maker Space),提供 micro:bit、3D 列印機等設備,讓民眾借用,對推廣科技教育有很大功效。

芬蘭教育中的創客課程可追溯至 1866 年,當時手工藝教育被列為學校的必修科目。至於現今的新課綱則為培養有足夠能力面對未來世界的新世代,強調跨領域及「現象為本的學習」(phenomenon-based project),也就是讓學生去觀察社會與生活中的現象,從中找出問題並解決,但是由老師決定主題,再共同整合資料、尋求解決方法。

清大教育與學習科技學系教授王子華認為, STEAM 教育是值得推廣的教育理念, 可以落實學習者為中心的素養導向教學與學習。

清華大學將 STEAM 教育和課綱結合

在臺灣最早主動發展創新教學模式去回應 OECD與 12 年國教課綱,且將 STEM / STEAM 教育和創客結合的組織,是國立清華大學林紀慧與王子華教授所推動,於 2018 年成立的「清華 STEAM 學校」。計畫主持人,清華大學教育與學習科技學系王子華教授指出,「清華 STEAM 學校」是一個K-12 學校聯盟組織,其課程與教學活動設計均採獨創的 DDMT 教學模式,包含:發現(Discover)、定義(Define)、 模型與建模(Model & Modeling)與遷移(Transfer)4 個步驟,其中包含了探究、設計思考與創客實作的歷程。

王子華表示,DDMT教學模式,首先引導學生從自然環境或觀測的數據中發現隱藏的待解決問題,接著整理並定義出問題解決的條件與重點,藉由閱讀文獻資料與新 STEAM 知能的學習,逐漸發展出問題解決方案的初步構想;然後把解決問題的初步構想寫成企劃書,並將科學、科技、工程、藝術設計與數學等概念整合實踐在方案中,再經過反覆測試、修改與實作,做出實際的成品並應用來解決前面所發現的問題。最後還要將做出的成品與同儕分享和討論,將原本的成品修改得更好,或是遷移應用在其他問題情境,並評估其解決問題的效益。

王子華說:「STEAM 教育是值得推廣的教育理念,可以落實學習者為中心的素養導向教學與學習。」「清華 STEAM 學校」的推動,是認為要實踐 12 年國教課綱,必須跨領域讓各科的老師都參與課程發展與實施,整個學校才會動起來,各學科領域老師才能緊密地的連結與合作,才可以成功培養學生的跨領域學科素養。而且 OECD 未來教育的藍圖將會與日後國際評比(如 PISA、TIMSS)的潮流高度關聯,可見其重要性。

除了從教育紮根,世界各地的創客利用在公共圖書館、學校、社區等地設立的創客空間,透過數位軟體及數位自造工具,如 3D 列印機、鐳射切割機、CNC 電腦車床等工具,加上網路上共享的教學與資訊,大幅降低自造的門檻。使得自造的門檻大幅降低。而由麻省理工學院(MIT)教授 Neil Gershenfeld 於 2001 年所成立的 Fab Lab,原本是一間小規模提供數位製造設備的工作坊,為了推廣數位製造而成立,因為國際間的交流合作,已成為跨國性的串連運動,也是目前極受重視的創客開源社群
目前全世界有超過 1,800 間 Fab Lab,隨著各地Fab Lab 的成功串連,因而出現「新鮮創意X數位製造」將引領第三次工業革命的說法。近年來,臺灣創客的匯聚和創客運動的崛起,加上 Fab Lab的內外整合與發展,不斷引起各界共鳴,也形成一股新的動能

分散化製造 降低物流成

臺灣自造者協會執行長、Fab Lab Taipei 創辦人洪堯泰指出,Fab Lab 的核心概念是物質世界的資訊化,也就是把物質的資料變成數據 Data,以及透過 Data 數據資料的協同合作反過來去促進物質世界的進步;其精神是強調將結合眾人的智慧,依靠知識和經驗分享,加速科技的進步。「Maker強調的是跨領域的撞擊,讓設計師、工程師、發明家、社會運動者等人共同合作,一起去創造、改變,未來需要的是更多跨界的結合,才能知道如何滿足消費者真正的需求。」

此外,Fab Lab 還希望能做到分散化製造,透過數位製造,讓所有的國家都可以在地取材、在地製造,利用網路的力量讓這些資料流動,不但大幅降低物流成本,也降低人類對地球自然資源的持續消耗,還能匯集全世界的創意。但是,這個龐大的任務不可能只靠一個人或一個國家的力量去推動,所以就以開源社群的模式去推展這件事情。

洪堯泰指出,數位製造跟傳統製造最大的差異,在於高度客製化。「目前我們已經習慣去買大量製造的商品,廠商因為要大量製造,就必須去預測市場需求,所以也同時製造過多用不掉的垃圾和汙染。數位製造則可以說是智慧製造,因為是程式和機器在做,商品可以針對個人客製化,以符合個人需求,也可能製造比較少的汙染。」

生產者與消費者合一

在國際趨勢方面,洪堯泰認為現在最熱門的是聯合國永續發展目標(SDGs), 所以歐洲所有的Fab Lab,幾乎都在製作符合永續指標的物品,像是延長商品生命週期,或是讓生產者與消費者合一,也就是自己製作需要的東西,才會更珍惜,又因為是用在地材料生產,同時也可以減少製作時的碳足跡,達到環保的目的;像是下載資料檔案自己蓋房子、做家具,以及量身打造的 3D 列印衣服等。「如果任何人都可以製造任何東西時,原有傳統的價值體系便會被顛覆,形成數位的自給自足。Fab Lab 理想中的願景是成為小型的社區圖書館與工廠,讓社區居民自給自足。」

也許未來在世界上的任何角落,不管多偏僻,只要有網路,任何人都有能力做出自己發想、符合自己需求的東西,或是各種領域的創新,不用再依賴傳統的物流供應鏈,達到在地取材、自給自足的狀況,也讓地球生態得到平衡。

臺灣自造者協會執行長、Fab Lab Taipei 創辦人洪堯泰指出, Maker 強調的是跨領域的撞擊, 讓設計師、工程師、發明家、社會運動者等 一起合作、創造、改變,多跨界的結合, 才能滿足消費者真正的需求。

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vMaker編輯部

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