創客模式：工程教育與產業實踐融合的驅動力

王德宇　徐思彥　李正風（．清華大學 基礎工業訓練中心，北京 00084；．清華大學 科學技術與社會所，北京 00084；．清華大學—中國科學院學部科學與社會協同發展研究中心，北京 00084）

?

創客模式：工程教育與產業實踐融合的驅動力

王德宇1徐思彥2李正風3
（1．清華大學 基礎工業訓練中心，北京 100084；2．清華大學 科學技術與社會所，北京 100084；3．清華大學—中國科學院學部科學與社會協同發展研究中心，北京 100084）

摘要：基于文獻調研、參與式觀察與深度訪談，文章分析了創客運動在中國的發展與演化，并探討了在“大眾創業，萬眾創新”的國家發展戰略背景下，創客模式所驅動的工程教育與產業實踐相融合的機遇和挑戰。借助創客運動，產業資源對工程教育的影響逐漸擴展到資源支撐、科技服務、項目篩選、實踐教學環境等多個層面。相應地，工程教育也為產業實踐提供了人才、創新力、智慧資源的基礎。結合創客運動的特征及其社群屬性，進一步加強工程教育與產業實踐的結合，是促進創新型工程人才培養和加快產業創新升級的良好途徑。

關鍵詞：創客模式；創客教育；工程教育；大眾創新；產業轉型

一　產業變革背景下的創客運動

1創客運動的興起

創客的概念來自于國外。在工程教育領域薄弱的美國，創客運動被視為一種讓人們重新重視工程技術教育的路徑，而得到了政府的大力支持——奧巴馬總統宣布每年的6月18日為創客日[1]，Fab Lab也被寫入政府計劃[2]。

自2006年開始，美國創客在參加歐洲黑客聚會時將“創客空間”的概念帶回美國，出現了諸如西岸的Noisebridge與東岸的NYCResistor等創客空間。在此后的幾年間，全世界范圍內出現了許多“創客空間”，即創客們分享設備和知識的物理空間。根據不同的社區形態，創客空間有社區型創客空間、TechShop、Fab Lab等不同模式。創客運動的升溫源于不同因素的推動：以Arduino為代表的開源硬件平臺的出現，降低了普通人進行硬件設計與開發的門檻；自2006年開始，在著名科技出版社O’Reilly Media的推動下，《Maker》雜志問世，聚集了一批DIY制作愛好者；“制匯節”（Make Faire）成為了全球各地創客們分享發明與理念的平臺。在這些不同因素的影響下，以Web 2.0為代表的互聯網生產模式逐步滲透到了實物領域。

在西方，創客更多地與創新的民主化聯系起來。這個依靠居住社區、互聯網等實體與在線媒體平臺形成的社群，其不斷壯大發展的原動力在于，個人定制化設計與快速成型技術的結合，促進了思想實物化后的交流溝通。創新力在大眾中迅速傳播，促進了整體創新水平的提升，激發了原創性項目的產生，因而也提升了社群的吸引力。

2創客的內涵與特征

創客（Maker）的字面意思是“做東西的人”，此概念最早成長于歐美廣泛普及的DIY（自己動手做）文化。對于“Maker”的內涵，不同的人有不同的理解。最早提出“Maker”一詞的是《Maker》雜志的主編Dale Dougherty，他將創客定義為“搗鼓實體素材的人[3]。這些人希望可以通過制造主動參與到世界的改造過程中，而不是全盤接受已有的解決方案。搗鼓的對象可以是食物、衣服，也可以是小硬件。”《連線》雜志前主編克里斯·安德森[4]認為，創客是那些使用信息時代的生產方式改造傳統制造業的創新者，其特點是以互聯網的資源開放共享、無明確利益目標、大規模線上與線下的協作。Fab Lab的創始人、麻省理工學院比特與原子中心的主任Neil Gershenfeld[5]則強調了創客所具有的實物與信息之間相互轉換的能力。

“創客”并不是一種嚴格的職業定義。人人都是某些領域的“愛好者”，也可以是另一些領域的“專家”。盡管人們對創客有不同的理解，但這些定義都含有開源分享、跨界合作與動手實現等共同特征。從個體角度來看，創客是一種身份認同；從產業角度來看，物聯網等領域的硬件創新剛處于起步階段，有從外部為其注入創新靈感的需求。在產業和社區的雙重推動下，創客運動在世界范圍內迅速擴展。截至目前，全世界范圍內的創客空間已經超過1600多個[6]。

基于此，創客的核心元素至少涉及五個方面：①對實體素材進行開發；②常將不同領域的素材排列組合在一起；③常跨領域尋求不同需求的解決方案；④常利用開源軟硬件以加快迭代速度；⑤通過分享將開發成果發布在全球化社區中。

二　中國創客運動的發展與演化

1創客運動的發展階段

中國創客運動發源于國內早期的開源硬件社區。2008年，在一批開源硬件愛好者的推動下，國內形成了開源硬件社區，并出現了與英文“Maker”對應的中文翻譯“創客”。從全球范圍來看，2012年是開源硬件的引爆年，2013年則是硬件領域創新活動極為活躍的一年。2015年，李克強總理訪問柴火創客空間后，“創客”在國內迅速升溫。在國內的一些媒體報道中，“創客”容易被等同于“創業者”。

在創客運動中，套件（Kits)是入門級創客經常使用的工具。過去，套件往往和模型制作聯系在一起；而在創客文化中，開發與使用套件是人們自主學習的一種有效方式。套件不僅是未被組裝的產品，也是一套通過動手制作來了解一件事基本原理的素材；一組優秀的套件還會起到孕育社群的功能。愛好者們會圍繞套件建立學習社群，分享技巧與經驗，這與開源社區的知識共享理念一致。開源硬件也為套件引入了更多的技術元素，使其自然地轉向了教育。

目前對創客教育有兩種不同的理解：一種面向K12教育，注重過程；一種面向產品創新，注重結果。對高校而言，引入創客模式是一種教育范式的改變。在國內高校，設計院系與工程院系都對創客教育有所涉及。由于傳統工程教育對應的是工業時代精細分工的工作模式，故相較而言，工程院系與創客的關系比設計院系與創客的關系更為模糊。

2創客運動的發展方向（分類）

目前，中國已形成了北京、上海、深圳三個創客生態圈。從選址上看，三地創客分別始于中關村、靜安寺及華強北三個重要的地標，并形成了鮮明的地方特色：①北京創客空間前身為FlamingoEDA開放空間，起源于開源硬件與新媒體社區，最早聚焦于科技與設計的跨界項目制作，后來逐漸轉變為創業引導與資源整合。②上海是創客文化最早起步的城市，中國的第一個創客空間——“新車間”便誕生于上海的聯合辦公空間“新單位”，由創客文化的積極推動者李大維發起。“新車間”主要的服務對象是技術愛好者，至今仍保持著由志愿者運營的模式。2013年誕生于同濟大學創意設計學院的Fab Lab，也同樣保留了社區化運營的特質。③在珠三角地區，硅谷的硬件加速器Haxlr8r（現更名為Hax Accelerator）遷址到深圳電子市場聚集的華強北，反映出長久以來累積的制造業優勢，并在全球創客運動中扮演著重要的角色，深圳市也由此成為了第一個將“創客”提升到城市文化高度的城市。而放眼西部地區，也建有包括成都創客坊（現改名為“木牛流馬創客空間”）、西南交大創客空間等實體組織，聚集了一批在文化創意、開源硬件、快速成型設備等領域具有專長和興趣的人士。

三　創客模式適用的工程教育與產業發展新挑戰

1問題導向的學習與結果導向的教學

近年來，國內高校院所通過引入以學生為中心的教學方法，廣泛推廣問題為導向的學習（Problem-based Learning，PBL）和結果為導向的教學（Outcome-based Education，OBE），相比傳統教學模式取得了顯著的效果。然而，一方面這些學習模式為學生帶來了更具吸引力的內容，促使學生更加主動地參與到學習活動中；另一方面這些學習模式下的師生關系向教學活動組織者提出了挑戰：在基于開放問題的學習活動中，如何全面地考慮到不同學習者產生的高度定制化的學習需求，以及由此所涉及的千萬種知識域（Knowledge Domain）[7]。有別于傳統的大規模講座式教學，問題為導向的學習活動可以通過投入大量的師資，或是讓學生的角色從被動學習轉向主動探究，轉為互相啟發的同儕教導者角色，來作為教學質量的保障[8]。但這些方法往往適用于小規模的教學試點，因為大規模的推廣常受到教學條件、師資等因素的限制。

除了教學資源的不匹配，問題為導向的學習活動設計的關鍵因素之一是問題的提出與定義。精心定義的問題能夠啟發學生思考，并正確引導學生主動探索教學預期的知識域，達成計劃的教學目標[9]。與此同時，隨著信息獲取渠道的大大拓展，問題設計保持足夠的挑戰性和創新性，便成為保障學生對學習內容投入精力的重要因素。因此，這不僅是對師資規模的挑戰，也是對教學內容組織能力的挑戰。

2產業實踐與實習

工程教育是跨學科的綜合性教育。長期以來，國內各領域企業與高校建立了多種形式的合作關系，并聯合進行人才培養新模式的嘗試。一些高校將企業實習納入培養體系，或通過引入企業實踐項目，或通過邀請企業導師駐校，帶領學生進行研學實踐。這些項目將產業的實際問題直接暴露在學習者的面前，可充分發掘學習者的個人特質、專長和興趣。

產業實踐項目的設計與實施，需要企業與學校雙方分別投入優勢資源、共同開發。這需要企業安排專門的團隊，配合高校的教學團隊，將企業問題進行歸納及簡化，形成適合于學生參與的項目。由于企業實踐環節往往圍繞企業的關鍵業務流進行，而教師在識別業務流方面需要企業人士的支持，因此形成校企協同的實踐教學設計團隊，便成為必然選擇的路徑[10]。

3開源運動下培育全球化競爭力

4新興的分布式定制化生產模式

安德森認為，人類的生產方式每隔幾代就會發生改變，如從蒸汽到電力、從標準的流水線到精益生產再到電腦，無不說明了這一點。傳統的大規模生產模式解決了低成本大批量規格相同或相近產品的加工制造問題，但隨著市場需求逐步向定制化、個性化方向轉變，該模式已較難應對復雜多變的訂單。隨之而來的是DIY模式，創客的表現形式再次流行，市面上也迅速出現了不同種類的快速制造設備，如3D打印設備、桌面級銑床、激光切割機、小型焊機、小型木工設備等。這些設備使產品的制造環節從原本專門型企業下放到終端用戶，而互聯網尤其是開源社區所帶來的圖紙、設計方案、問答案例等智慧資源，使終端用戶進行產品設計成為可能。然而，由于缺少體系化的產品設計與制造管理，終端用戶定制化所帶來的諸多問題如成本控制、質量控制、設計缺陷等，無法被用戶忽視。因此，怎樣將集中式批量生產與分布式定制化生產模式（兩種模式的對比如表1所示）各自的優勢資源和流程架構結合起來，成為了未來大規模定制生產的發展方向。基于此，當代學生需要從工程教育階段就著手全面了解新興的分布式定制化生產模式的特點，并通過實踐來探索其與集中式批量生產模式融合的機制。

表1　集中式批量生產模式與分布式定制化生產模式對比

四　創客促進產學合作的路徑選擇

結合當地創客團隊及社群的需求，各地創客空間所發揮的功能有所差異，也以不同的形態為創客群體提供服務，但其基本形態一般包括具有實體加工條件的場地、相關加工工具、設備等。同時，創客的社群性還決定了創客空間一般需要具備研討空間。該空間可大可小，亦可與加工區域共用，其存在的意義在于，使具有相同興趣的人能夠方便地進行分享、交流與討論，而這一過程中獲得的社交認同感，是創客群體保持黏著度的重要因素。

國家對眾創活動的重視，促使國內以創客為形式的創新活動進入新的快速發展期。如高等教育、傳統制造業、資本市場等領域，都開始關注并大力投身到創客運動的發展浪潮中，這為新時期高校工程教育質量的提升提供了新的機會。結合工程教育的人才培養目標，當下各高校紛紛通過引入產業導師、與企業共建前沿的演示系統（Demo System）、派駐到企業進行實習等形式，來提升高校工程實踐教學的質量；工程教學方案和內容的設計，則注重對學生的價值、能力、知識等方面的培養。

1 創客支撐的量產企業向設計密集型企業的轉變

我國制造業的飛速發展，造就了一批以訂單加工為主要經營業務的生產制造企業。這些企業根據每年的訂單數量和產品要求，投資更新生產設備，并組織工人投入到批量生產的工作中。然而隨著國內人力成本的迅速提升，以及企業對國際競爭力提升、自主知識產權戰略發展等方面的需求日益增強，許多企業開始關注并積累具有原創性的設計，從而形成自主品牌的產品，擺脫代工生產模式對品牌授權商的依賴。

比如世界著名三大制表品牌之一，瑞士高檔手表制造商Audemars Piguet愛彼，這家全球唯一仍由創始家族（Audemars和Piguet 兩家族）掌管的高級制表品牌，正用更輕盈的身姿、更靈活大膽的創新，在營銷上另辟蹊徑。

這些傳統企業的轉型過程，需要密集的產品設計資源。而高校學生在工程實踐學習中，也需要結合實際問題或項目開展。借助創客形式的活動，學生從定義問題出發，經過需求分析、概念設計、原型制造等過程，往往能夠形成較為完整的產品方案。在這些環節當中，企業派駐工程師、中層管理人員等專業人士，作為創客導師在各個環節引導學生，使開發內容與真實需求、實際條件相吻合。因此，創客活動成為了聯結學生實踐學習需求與企業產品開發需求之間的橋梁。其中，教師輔助學生與企業協商知識產權等事宜，并事先做好約定，使學生成果在合約范圍內可以繼續孵化，最終實現一定的社會價值，形成學生、企業雙贏的格局。

2產業問題情境下的工程實踐——初創企業發展經驗

以實際問題為背景開展的學習活動，不僅有利于吸引學生的注意力，而且在學習活動中參與者所受的訓練以及技能的提升，都優于傳統的基于知識點的單向教學模式所達到的效果。實踐中，初創企業的技術、產品、市場等職能負責人常被邀請參與到學生組成的項目團隊（Project Team）。同時，教師可協助將初創企業面臨的實際問題進行歸納重整，作為創客團隊工作切入點，提出解決方案并探討其可行性，形成雙方互利的合作模式[11]。企業進行創客實踐的模式保證了學生在探索中遵循實際條件的約束，在發散創新的同時考慮可行性因素。而創客活動的開放性與共享性，使得參與學習的教師與學生，能夠在分享成果的過程中獲得更強的成就感，從而提升學生對學習活動的投入，并加強能力訓練的長效影響。

3產業資源與多元化創新項目之間的互利互促

產業界不僅為創新項目提供資源支持，而且依靠自身的經驗，為項目的迭代改進提供參考。通過這一渠道，產業前沿內容形成了對高校工程教育體系的補充，讓學生能夠有機會結合產業最新發展動向進行學習與研究。產業實踐環境從基礎工程訓練開始導入學生學習的過程中，可以有效營造工程問題產生、分析、論證、解決的完整語境。其中，教師與企業導師共同為學生的發展提供指導，形成學術與應用實踐相結合的培養環境。而聯合產業評價在內的多元化學習成果評價，也有利于學習者結合學習活動，更全面地了解學習目標和學習任務的完成情況。工程教學則通過設置同儕評價、教師評價、社會評價等三個方面的內容檢驗機制，讓學習成果在前沿性、學術性、社會價值等方面接受評估，尋找提升空間，實現校園與產業的無縫對接。

此外，高校創新項目也可為產業提供更多具有原創性的產品開發素材。這些來自校園的學生作品，在需求發現、創意實現方式、使用模式拓展等方面，往往超越了產業中所開發的產品。企業的設計部門往往囿于多年成熟產品開發的經驗，而在大膽的顛覆式創新方面顯得力不從心，而這可以通過學生創客群體予以補足。與此同時，學生創新項目——無論是課程實踐作業，還是獨立開發的產品——往往每件獨具特點，且豐富多樣。產業界與這些在校項目對接，為項目提供創意實現服務，是對企業滿足定制化需求能力的巨大挑戰。因此，創新資源保障層面的產學結合，是推動企業向未來大規模定制化生產轉型的重要途徑。

4 教學指導人員與企業員工的創客化

在傳統高等教育尤其是工程教育中，教師多扮演知識傳授者的角色。而隨著維基、在線課程等不同形式的知識保存與傳播模式的興起，學習方法、教學方法將會徹底改變。如建構主義所提出的為學習過程創造情境，由學習者從問題出發自主探尋解決路徑的過程，與創客式的產品開發過程極為相似，并都對教學指導人員提出了新的要求：一方面，在自身定位上，教學指導人員要把握好從知識傳授者向知識歸納者、從學習組織者向學習引導者的轉變；另一方面，學習者在自主探索的過程中，因為在不同領域所觸及的問題千變萬化、范圍很廣，故教學指導人員需要不斷拓展知識領域，把握學習內容發展前沿，并完善自身知識體系，以應對創客式開放探索學習過程中的各種需求。

對企業來說，一線員工的創新意識與創造力，在提高業務效率、改善產品服務質量、拓展發展路徑等方面常起重要作用。以深圳某公司為例，通過定期組織內部創客馬拉松活動、鼓勵員工開發產品套件，可為產品線的拓展提供豐富的素材。加上該公司約30%的員工為產品開發人員，他們將這些馬拉松活動中產生的產品創意予以完善，并設計配套說明文檔和案例教程，就可得到成熟的產品套裝。由此，該公司在保持零件種類不做大的變動的情況下，得以持續推出新的套件類產品，從而滿足了不斷增長的市場需求。至于傳統的企業，也可通過創客活動激發員工的創新精神，培養其解決問題的能力，以及為企業發展出謀劃策的能力。

5將普通人培養為創客，將創客培養為具有創新素養與技能的新一代工程師

自組織的創客活動與校園中成體系的人才培養所關注的重點不同：前者強調內容的開放性和創新型，對試錯的寬容度更高；后者強調在活動或項目開發中完成明確的培養目標、取得學習成效，其對試錯也具有寬容度，但更強調試錯過程中的經驗總結與學習——因此，兩者在活動目標上既存在差異，又形成互補。普遍意義上的創客教育能夠激發人們的創造熱情，將普通人培養為創客；高校、普教中的校園創客教育則通過知識建構、技能訓練、價值塑造，將具有創造熱情的學生創客培養為新一代工程師，注入工程領域，改善人才結構。

五　結語

在一定意義上，創客文化在中國是一次尚未完成的新文化啟蒙，由愛好迅速轉向創業或產業應用。創客運動與當下最熱的大眾創新之間存在自關聯，但兩者也不能完全等同。創客本身不是產業，卻與各個產業的需求和發展緊密相連。創客代表的是長尾的創新，是對現有狀況的深度優化。而長尾創新能為社會不同領域的開放創新帶來許多優勢，是產業轉型與結構調整的優質驅動力量。創客不僅是單獨的個體，也是通過開放來提高社群創新能力的一種群體形態，它可以存在于社區、校園、企業、城市等不同規模之中。同時需要注意的是，創客運動體現了一種源自于草根的創造活力，因為創客社區的原始形態就是由松散、自組織形態的社區發展而來。基于此，如何維護這種自下而上的創造力，是一個需要對文化、組織和制度等多個層面予以關注的問題。

參考文獻

[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.

編輯：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

作者簡介：王德宇，助理工程師，碩士，研究方向為高校創客教育、工業與系統工程，郵箱為wdy@tsinghua.edu.cn。

收稿日期：2015年9月30日

【中圖分類號】G40-057

【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097（2016）03—0012—07 【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2016.03.002