基于创客空间的深度学习设计


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摘要:创客空间是具身实践与创新理念的结合体,追求开源、共享、创新的文化范式;教育信息化时期的深度学习更加注重学生创新能力与终身学习理念的培养。两者之间存在着实践主体、场域、资源与理念四个维度上的关联。通过与传统深度学习进行比较,阐明创客空间支持的深度学习得以实现质变超越的可能性及优越性。基于学习环节与流程,提出三条最优化深度学习效果的创新设计建议。以期为新时期提升教育适切性、建设智慧教室、开展个性化教学提供参考。


引言


“创新是信息时代到来的本质特征,创新型人才是信息社会的内在诉求”[1]。深度学习是发展创新能力的基础、前提和保障,相较于浅层学习包含着更为复杂的学习过程,是一种高级的学习阶段。伴随着第三次工业革命而来的“创客运动”,提供给有创意的人实现自己“奇思妙想”的机会。作为“创客运动”的实践场域—创客空间,其实践理念本身就具有浓厚的教育意蕴,当其与学校教育相结合时,更与深度学习的属性产生了共鸣。我国正处在教育信息化的发展期,在已有学习条件之下如何促使学生深层学习已经成为亟待解决的教育命题。


一 、创客空间与深度学习


1、创客空间


“创客运动”一词最早是由安德森[2]在其著作《创客:新工业革命》中提出,2013年首届中国创客圆桌论坛在京的成功举办意味着创客运动在我国展开。创客运动并非生而为教育服务,它的最初生命形态是一种全新的商业运作模式与生产方式。心怀创意者聚集在一起,利用先进的科学设备单独工作或合作将创意实物化,并实现经济效益,是将兴趣与事业结合的完美典范。


创客是创客运动的实践主体,创客空间是创客运动的载体和存在基础。最初安德森对创客和创客空间的描述是,“创客是指利用互联网、3D打印机和各种桌面设备与工具将自身各种创意转变为实际产品的人,而创客空间是指配备创客所需设备和资源的开放的工作场所,创客在创客空间里完成其产品。”随着该新兴事物的快速发展,根据创客空间的运行模式及固有属性可得出其具有以下特性:


(1)尊重创客及其创意


创意是创客学习实践的思维结晶,是其思维方式、价值观念、知识结构的外显存在。每一位创客因深知这背后所蕴含的工作量及意义,因此不会以主观标准衡量他人的成果,对每一位创客持理解态度,充分尊重每一个创意及其包含的所有可能性,并期待其价值实现。


(2)工具的不受限性


本着支持创新与实践的理念,创客空间以尽可能满足创客设备需求的方式来提供支持,全面覆盖的高速无线网络、3D打印机、雕刻机、桌面设备、移动终端以及不同产品制造的原材料等构成了创客空间的重要物理组成部分。


(3)自我深度开放的理念


所有创客在同一空间内,以个人或合作的形式,利用一切可获得的资源将自己的想法实物化,他们不仅是制造者同时也是观察者,寓学于做,同时被观察者的发明创意将受到应有的保护[3]。由于创客并非来自同一领域,因此知识与创意的交流、分享会催生跨领域的思维,产生全新的智慧。所有实践主体的参与,为创客空间创造“开源、共享、合作的文化范式”。


(4)具身学习


在创客空间内,所有的活动都以创客参与的方式展开,参与讨论、参与制作。具身认知理论提出,认知是身体与环境相互作用的结果,参与式学习需要实践主体在空间内物理身体的参与,这是认知结构发生改变的前提条件,也是创新的基础。创新绝非是简单的复制或重现,创意产品化、实物化的过程蕴含着人们创新能力、实践能力的提升。


(5)不追求、不回避利益


创意实物化不仅是创客兴趣的实现,其内含的使用价值极有可能为创客带来实际经济效益,他们既可以为自己的创意申请专利,也可以自行批量生产销售,进而发展为一项事业,规模化的生产甚至可为部分人解决就业问题,是创客个人价值与社会价值的双重体现。


创客空间代表的并非资源和空间本身,而是一种协作、分享、创造的人生理念,是知识与实践体验的结合体及其衍生物,“它的最大的贡献在于真正回应了人们参与式学习和创造的需要,体现了更多的民主。”在日常生活中,人们往往对未知的东西充满了恐惧与迷茫,对超越现实生活的想法模棱两可,因而不敢轻易尝试和改变,也不知如何改变。创客的理念正是鼓励人们打破对未知的恐惧,跳出原有的体制和格局,让改变发生,让创造成为生活的一部分。


2、 深度学习


早在1976年西方就有学者基于大学生文本阅读学习结果的研究提出“深度学习”的概念,并将其与“浅层学习”进行比较研究。深度学习是对浅层学习结果的质疑与批判,折射着新的知识观、学习观与教育观。国内外对深度学习的概念界定层出不穷,具有代表性的为以下三种。


黎加厚等人认为“深度学习是指在理解学习的基础上,学习者能够批判性地学习新的思想和事实,并将它们融入原有的认知结构中,能够在众多思想间进行联系,并能够将已有的知识迁移到新的情境中,作出决策和解决问题的学习”。张治勇[8]提出“深度学习是一种提高学习能力、实践能力和创新能力为宗旨的学习方式,学习者在理解知识的基础上,建立新、旧知识的有机联系,并能够灵活运用所学知识创造性解决实际问题的学习”。西方部分学者坚持,“深度学习体现为学习者亲身致力于运用多样化的学习策略,如广泛阅读、整合资源、交流思想、把单个的信息与整体的结构相联系、把知识应用于真实世界等,以达到对学习材料的理解”。


综合以上对深度学习的概念界定,可见深度学习具备以下基本特征:


(1)思辨催生高阶思维


高阶思维在深度学习中的发展首先体现在如何对待已有学习资源,“知识观决定着学习者如何思维和行动。”在深度学习者看来,知识是动态建构的,知识在传播的过程中,被拥有不同经验的学习者所体验,进而产生对同一内容的不同解读,因此学习者需要以批判性的眼光审视学习资源的“科学性”与“合理性”。在知识的具体学习中绝非浅尝辄止、满足于对知识的字面理解及机械记忆,他们力图深度理解知识的概念,掌握其内在的本质含义,建立新旧知识之间的联结,不断丰富自身知识体系、完善自身认知结构。在这个过程中,学习者的思维常处于思辨状态。


(2)主动采用多种学习策略 

   

深度学习者试图深刻地理解学习内容的意义,为了达到这个目的自觉采取自主学习、小组协作学习、线上线下混合学习等学习方式,全面而充分地搜集、利用现有的优质学习资源,通过小组分工合作、交流寻求跨领域视角催生新智慧,并在实际生活中积极寻求、创造运用知识的机会。


(3)发展问题解决能力


深度学习在注重培养学生高阶思维的同时,也强调培养学生的创新能力。在对知识本身获得深度理解的基础上,尝试将它们迁移到不同的情境中用以解决现实问题,在知识与实践相互作用的身体力行之中对已有知识进行检验,完善知识结构,挖掘新的可能性。


3、 创客空间与深度学习的天然契合


创客空间对创新能力培养的独特作用受到教育领域的关注,在教育领域的应用首先让高校图书馆新模式的探索与规划蔚然成风。西方高校开始在图书馆内设置创客空间,为部分专业的学生提供实践、实验的场所。


新时期,教育信息化带来了教育教学基本设施升级、知识传播结构改变的外部信息化,也引发了学习者学习习惯、认知方式改变的内部信息化[11],深度学习也必然产生新的诉求。基于对创客空间内在属性、传统深度学习特征以及教育信息化背景下新型深度学习新诉求的分析,认为创客空间能够满足深度学习的新诉求,二者有着天然的、本质的契合。


(1)具身学习孕育创新能力


创新是任何学习发展到高级阶段的成果,脱离身体实践的纯思维的思辨总是无法触及知识的本质,创新更是无从谈起。创客是一类将创意作为自己核心能力的人,“创新”是创客空间的灵魂所在,“创新能力是一种高度复合型的能力。”创意灵感的捕捉与实物化需要人们的具身参与,具身学习同时关照学习者的创新意识、动手实践能力、合作意识以及成果意识。因此,创客空间的实践形式与终极关怀正是深度学习得以开展的前提条件与最终诉求。


(2)兴趣导向的学习主体


创客是一群拥有“隐性财富”的实践者,“隐性财富”包含两种缺一不可的成分,即丰富的专业知识和创新意识。丰富的专业知识是创意的基本条件,使任何产品的实现都有源可寻;创新意识协助创客在日常生活中知觉到新事物的存在、价值及其可能性。产研的结合往往需要不同领域的人才,合作意识与合作能力将使创客受益颇多。为了进行深度学习,学习者一方面需要拥有丰富扎实的专业知识,另一方面需要科学的学习态度与方法。强烈的求知欲与好奇心是深度学习的重要保障。跨领域的视角是教育信息化时期进行知识创新的重要条件。拥有不同类型知识的学习者进行知识共享拓宽了每个成员的视角。对创客及深度学习者特征的初步分析可得,他们拥有极为相近的属性:乐于求知、敢于求知。


(3)隐性知识生成的知识场


创客空间不仅是物理意义上的空间,代表的也远非资源和空间本身,其实质是促进知识高效传播、转移、生成的“知识场”。知识包含两种类型:一是便于传播易于获得的显性知识,如创意相关的基本专业知识、不同生产设备的操作技能等;二是难以言明却影响深远的隐性知识,如强烈的探知欲以及共享、合作、开源、创新的文化范式。值得强调的是,教育或学习永恒的生命力就在于它对学习者信念的影响。毫无例外,深度学习追求学习者的高阶思维能力,但其终极使命确是帮助学习者树立终身学习的理念。以创客空间作为学习场域、循其实践形式而开展深度学习,学习者不仅可以发展自身问题解决能力与创新意识,更为重要的是学习者将同时习得学习共同体中优秀的思维模式、学习方式,科学的知识观、成果意识,良好的人际交往、协作能力以及对终身学习理念的坚守。


(4)不受限的学习资源


传统学校教育中,学生学习结果的检验、问题解决能力的培养往往集中于毕业前的实习活动,如此知识检验周期过长,部分专业学生实习成本过高,如桥梁设计专业等,即学校学习与社会实践严重脱节。“科学主义强调教育的目的在于为生活做准备”。深度学习强调学习者的问题解决能力,创客空间内先进的数字化设备可以大幅缩减学习者的知识检验周期,真正实现“现学现用”,解决部分专业实习成本过高的问题。


上述由内而外对两者关联的分析可得,创客空间是开展新思维教育、培养学生实践能力的最佳载体,是学校拓展教育、促进师生研发创新的最佳平台,也即支持深度学习的最佳场域。


二 、基于创客空间的深度学习


深度学习自其提出以来,部分学者对其过程进行探讨并针对每个过程设计相应的教学策略,部分学者致力于设计研究深度学习的不同模型。如慕彦瑾等人依据认知心理学理论设计深度学习的模型;何玲等人将深度学习与浅层学习进行比较,并提出促进深度学习的几种教学策略,如:基于问题的学习、任务驱动式学习以及过程性评价等;段金菊等人提出了e-Learning环境下深度学习的模型及促进策略。显然,已有的研究都是将深度学习作为教师的教学策略,针对深度学习过程中某一要素而进行,未曾将其作为一个整体来考虑,因此现有研究成果的应用成效不容乐观。


以创客空间为载体的深度学习,旨在走出传统深度学习没有促进学习结果发生质变的困境。创客空间支持的深度学习,将其作为一个独立的整体来看待,表面看来只是学习物理环境的革新,然而学习要素环环相扣,物理环境的改变意味着文化氛围的重塑,因此学习的各个环节必然会做出相应的调整。所以以创客空间为载体的深度学习不仅是对浅层学习的彻底颠覆,更是一种全新的学习理念与学习方式的体现。


1、 教师传统角色淡化


根据现有的研究,传统深度学习常发生于教师课堂教学中,教师是深度学习过程的设计者与操纵者,学生只是在过程中的个别阶段发挥主观能动性;而创客支持的深度学习,教师不再是具体学习内容的提供者,其角色转变为学习主题的设计者或学习者自选主题的“把关人”,是学习过程的指导者与陪伴者,其主要任务是培养学生具备终身学习所需要的意识、习惯和能力。


2、 学习动机基于自身兴趣


虽然学习者在传统深度学习过程中积极主动,但其进行学习的最初动机并非基于自身兴趣,某种意义上是课堂学习任务的高效完成;创客空间支持的深度学习,是基于学生自身的兴趣,或是在搜集主题相关资料过程中发现的问题。我国著名教育学家顾明远曾提出,没有兴趣就没有学习,因此创客空间支持的深度学习是真正意义上的学习,是具有旺盛的生命力与持久发展力的学习。


3 、知识来源“由师向生”转变


由于在传统深度学习中,教师仍然是学习过程中的设计者与操纵者,所以教师为学生选择、设计具体的学习内容,学生并不参与资源的搜集;创客空间的学习方式主要是项目或主题参与,教师只是“把关人”和“陪伴者”,便捷而高速的网络使得海量的学习资源唾手可得,学习者抛弃以往被动接受的习惯,积极主动地在浩如烟海的人类知识中寻找能为己所用的部分。


4、 学习资源集成化


资源获取工具,产品制作工具,协作学习、成果展示所需的移动桌椅、微型投影机等学习资源集成于创客空间,是对以往学习环境功能单一的彻底颠覆。


5、 学习结果多元化


传统深度学习主要是对学生高阶思维能力的培养,是理论层面的问题解决,实践能力仍是短板。创客空间高效地解决了这一问题,丰富的设备为学生提供低成本的实践机会,充分发展学生的技能型高级知识。创客空间支持的深度学习不仅培养学生的批判思维、知识建构、人际交往与合作能力,更是从根本上发展了学生的实践能力与创新能力,这一学习成果具有更为深远的意义。设计的产品可以参加专业领域的比赛或投入市场,它是提高教育适切性的有效手段。


6、 学习方式具身化


传统深度学习注重学习者的高阶思维能力的培养,在学习过程中主要以思辨形式进行,强调对学习内容的批判性利用、对知识本质的深度理解等,即便是问题解决能力的训练也并非与实际情境接触,只是知识层面的运用与迁移;基于项目或主题的具身学习,创客空间作为学校与社会的中介桥梁,实现了两者之间的良性衔接,利用先进的设备进行实践制作引导学习者物理身体的“沉浸式”参与,力求运用行为本身所产生的自然后果使学生从经验、实践结果中体验到行为与后果之间的关系以及完成对知识的检验,既把学习推离限于知识层面的瓶颈,又提高了实践的效率,真正实现学校教育与社会的对接[15]。


三、 基于创客空间的深度学习设计


创客空间支持的深度学习包含五个主要环节,即确定主题、自主学习、小组协作、成果总结、成果展示。具体流程如下:学生通过前期的理论学习,结合自身兴趣确定学习主题,学习前期每位学习者需进行自主学习,为小组协作交流做准备,在协作学习之后总结小组成果,根据指定的方案进行小组分工,完成产品的制作,最后进行成果展示,如图1。


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图1 创客空间支持的深度学习流程图


目前,高校教室因配置了数字化教学设备,所以不常开放为学生使用,这使得它们形同虚设,既满足不了广大师生对于学习场地的需求,又造成严重的资源浪费。如果将部分教室在其现有的条件下合理利用—打造成创客空间,必将创造相应的教育价值。在设计过程中有必要将以下几点纳入考虑。


1、 联通设计


联通学习发生在学习的初始阶段,即学习资源的来源。深度学习的发生需要有明确的学习目标以及丰富可供选择的学习资源,因此必须保证信息渠道的畅通。联通还体现在信息与高度组织的内容之间的通约。碎片化、指向性模糊的信息通常不能被直接利用,散乱的理论、主题不明的图表等,需要经过细加工以结构化的方式呈现如思维图[16]。


2、交互设计


交互在学习中时时、处处存在,人与资源的交互、人与人的交互以及人与环境的交互。人与人之间的交互包含两个方面:学习者与教师、学习者与学习者。学习者与教师之间是陪伴与引导的关系,主要的交互双方仍然是不同的学习者,他们的交互可能针对某一主题展开讨论或是合作开发作品,为了便于自由组合,需要可移动、可拆拼桌椅,微投技术或电子白板为自由讨论创造良好的、舒适的情境。与资源的交互分为不同的阶段,用于个人学习分析、小组协作的资源需要被不同程度的组织设计,以便清晰、准确地传播。与环境的交互涉及两方面:学习者与物理环境的交互、学习者与隐性知识的交互。学习者与物理环境的交互主要是设备的操作使用。沉浸于创客空间进行深度学习的学习者,既是隐性知识的生产者又是消费者,每位成员的言行都对隐性知识的具体内容产生影响。


3、 安全性设计


安全性设计主要涉及三个方面,一是可获得信息来源,二是设备的检查、维护和更新,三是学习者权益。对无关、有害信息的过滤是确保信息安全的首要措施;设备的维护与更新是保证实践顺利进行、提高效率的重要保障;最后,是对学习者学习成果权益的保护。因此必须要制定明确的规章制度来提高成员的权益意识、规范成员的行为,切实保障每个人的利益。


四 、结束语


创客空间支持的深度学习是具有旺盛生命力的学习,在发展学生高阶思维能力、高级技能型知识的基础上,同时关照学生的学习理念、人际交往能力等,体现的是教育对人生存发展的全局性影响。这也是当前优质教育资源匮乏的情况下,个性化、小规模教学的微践行。以市场为导向的课程设置总是滞后的,瞬息万变的市场总是快教育一步,因此只有培养学生的学习、创新与实践能力才能有效缓解就业压力,这无疑将是短期内提高教育适切性的有效手段。同时,当前智慧教育的呼声正响,智慧教室的建设正迈开步伐,创客空间可以为智慧教室的建设提供建设性参考。



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