[轉載]新工藝教育, 拯救美國製造

作者:陳一姍

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今年九月,加州十六所高中,開始實施每週三小時的「新工藝教育」。美國為何重新重視工藝課?新工藝教育能為美國製造開拓什麼新大陸?

位在水庫旁的紐約州北賽倫鎮(North Salem),是個寧靜的美國社區,鎮上圖書館更是靜中之靜。十一月十七日的週末,圖書館卻是驚呼聲不斷。

不大的海報上寫著「蒸氣節」(S.T.E.A.M Festival),不過,並沒有出現真正的蒸汽機。STEAM是科學、科技、工程、藝術與數學的縮寫,圖書館館長瑞絲尼克(Carolyn Reznick),第一次請來專長兒童工藝教育的Htink團隊。

三男二女開著一輛車,帶著一車工具──3D設計軟體與印表機、火箭發射筒、焊槍、加了糖與鹽的麵粉糰,讓超過一百位小朋友,張大亮晶晶的眼睛,與驚呼不斷的小嘴。

「今天活動效果非常好,未來希望每年至少辦一次,但小規模的活動可以多做,」活動過後,瑞絲尼克當下說。

Htink團隊共同創辦人之一德克(Jaymes Dec),平日在瑪莉蒙特女子學校教書。瑪莉蒙特位在紐約有錢人聚居的上東區,是升學率極高的知名十二年制學校。兩年前,德克被校長請來組建製造實驗室,改革四到九年級兩百名學生的科技課。重拾工藝課 體驗造物樂趣

過去瑪莉蒙特的科技課,教的是簡報與打字等文書處理,但從去年開始強調「造物教育」,訓練學生自己界定問題,思考解決方法,完成設計,最後動手把產品做出來。

科技教室不再只有電腦,而多出了焊槍、板手、電線、3D印表機、雷射切割機、CNC電路板雕刻機與車床等設備。

德克買了兩百個可以重複使用、公開硬體程式的Arduino微處理器,學生可以從網路上下載程式,稍加改寫,就可以完成許多意想不到的專案,例如,操控畫筆,畫出一張畫。

「我們希望,我們的學生是有實踐力的造物者,」瑪莉蒙特女子學校校長阿拉爾(Concepcion Alvar)去年實驗教室開張時,接受地方報紙採訪時說。

美國教育也遭遇學用脫節的問題。過去,美國高中生必修工藝,但這幾年物價便宜,東西壞了,買新的比修理還划算,九成以上的工藝課,幾乎都取消了。

美國總統歐巴馬去年正式將創造製造業工作,列為重大政策,培育有製造能力的科技數理人才,成為第一步。去年底,美國國防部高級研究規劃局(DARPA)宣布,今年九月新學期,在加州十六所高中試行「造物空間導師計劃」,試行每週三小時的新工藝教育。四年內將投入三億台幣,要在一千所高中推動此課程。

這是近幾年,美國科學與工藝教育最有企圖心的改革計劃。這學期已有近七百學生,參與這項計劃。

DARPA專案負責人、《造物雜誌》(Make)總編輯多爾弟(Dale Dougherty)接受《天下》專訪時說,新工藝教育是一種介紹科技、機械與數學的方法,引導孩子進入科技數理領域。

多爾弟指出,小朋友不想上數理課,因為他覺得數理跟他無關,也不好玩。部份原因是,學校還是用傳統的教科書與演講方式教學。

「我希望孩子們能用心、用手投入。他們會發現,科技可以讓他們做很多有趣的事情,」他說。

培育新時代的設計師

五年前投入新工藝教育的德克,大學學的是經濟與數學,研究所主修互動式溝通。他從小喜歡做東做西,研究所畢業後,找到南布朗斯綠色製造實驗室的教學工作。

以中輟生教育著稱的布朗斯技術學校,學生每週三天在學校上課,另外兩天就會到實驗室實習。早上德克會教學生一些簡易技能,下午就讓學生自己設計、嘗試、犯錯。布朗斯技術學校是美國非典型教育體系的一環,這種教學方式愈來愈受到正規教育者的重視。瑪莉蒙特女校校長參觀過德克工作的實驗室後,主動挖角。

德克觀察,傳統教育者漸漸發現,學生坐著聽講、抄筆記,甚至背誦的教育方式,在一上網即可找到一堆資料的網路時代,愈顯得無意義。

然而,這也是個缺乏設計師與工程師的時代。所謂「設計師」,德克的定義是,可以界定問題,構思解決方案的人;而「工程師」,則是真正能把解方做出來的人。

「世界正面對愈來愈嚴重的水荒、糧食短缺、氣候變遷,我們要教孩子找出問題,設計出解方,然後做出來,」他說,「但設計師與工程師,不是乖乖聽課就可以教出來的,你得讓他們動手做。」

德克指出,傳統工藝課的木工、電工還是有其價值,但電腦工具,如3D設計軟體、印表機、數位車床與電路板雕刻機的好處,除了安全,最重要是「允許犯錯」。

在犯錯中學習創新

學生都害怕犯錯。很多學生花二十分鐘切一塊木板,卻在最後一秒鐘發現不合。電腦的好處是,做錯了,可以在電腦上修改,犯錯的成本低。

「不敢犯錯,就不敢冒風險,沒有風險,就不會創新,就不能解決問題,」德克說。

電腦製造設備價格快速下降,開放硬體與軟體碼風潮,讓新工藝教育變得可行。十一月十九日,麻州聖馬克寄宿學校的老師來向德克取經,德克攤開成本表建議,一間新工藝教室,最重要是電力與通風設備,可以先買必要的3D印表機與雷射切割機。至於設計軟體,都可以從網路上直接下載,最低成本約一百五十萬台幣。

但如果老師選的教材,是有關物理電腦或機器人設計,就只需焊槍、尖嘴鉗等基本工具,加上可以重複使用的電路板。

「有各種方式可以教學,一開始不一定要做大投資,」多爾弟指出。

根據《造物雜誌》出版的指南,造物空間是一個統整低成本實體製造設備,與設計工具的教室,目的在方便支援學生運用新科技與創新流程,親手構思與創造。

新工藝教育的重點有三:

第一,自發學習,做自己想做的專案,最有動力。

第二,透過低成本的軟硬體,實現自己的夢想。

第三,用創造力使社會與人群更好。

如何找出時間來探索,是新工藝教育最大的困擾。目前,加州十六個先導學校,都在學生下課後教學。

部份私立學校,如瑪莉蒙特、聖馬克高中,則是改變原科技課、電腦課、新媒體課的教學內容。

但由於正規課程的時間較短,一週一堂課才四十五分鐘,這種做法的缺點是,「沒有辦法讓學生在課堂上享受探索,只能集中在完成單一專案,」德克不無遺憾地說。

德克也嘗試與其他課程做結合,譬如,藝術、物理、化學課,甚至英國文學。就像演話劇一樣,文學故事也可以做成「故事箱」,學生可以設計機關,最重要的是要把東西做出來。自主學習 先學會問問題

新工藝教育的老師,必須調整自己的角色,由告訴學生做什麼,鼓勵學生自主學習、自己嘗試。如果有問題,問老師之前,先問問鄰居或其他同學。

以德克為例,他的教室規則是,問老師之前,要先問過三個同學以上。「我真正教的部份很少,因為你會驚訝地發現,總有學生懂得比你多,」他說。

造物運動有句名言:相信自己,你想得到,你就做得出來。每個人都是造物者,因為,是我們創造了這個世界。伸出你的雙手,美國新工藝教育,要把這個精神帶往新大陸。

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