旧金山学龄前儿童的STEM教育：体验3D打印和激光切割机
几周前，在旧金山湾区发现博物馆（Bay Area Discovery Museum，BADM），五岁的Jack Stabenow爬上凳子来观察一台用高功率激光切割纸板的机器。红色激光束精确的沿着Jack刚刚在平板电脑上用手指画的遵弯弯曲曲的建筑设计进行切割。Jack的目标是制造一栋台式电风扇吹不倒的建筑。
纸板切割好后，Jack赶紧来到装配区进行安装。如果第一次尝试没能经住考验，那么Jack可以再回去重新设计。通过这种方式，孩子们正在学习设计、原型、测试和再设计，这是一个工程的标志。
博物馆工作人员也正在测试一个原型。BADM向大众和从学前班到三年级的学校课程提供混合编程，而上个月，它又推出了美国首个幼儿制造实验室——Fab Lab。实验室里有一系列数控制造设备，如3D打印机、激光切割机和铣床等。该实验室可以对小到三岁的孩子开放。博物馆的领导们将Fab Lab视为他们正在进行的STEM项目的自然延伸，同时也将其作为一种激发创造力的手段。
“我们想考虑将技术以模拟类游戏的方式介绍给孩子，这样孩子可以自然而快乐的参与进来，并收获颇多。”BADM教育战略副总裁Elizabeth Rood说，“我们需要问的是，这样做的附加值是什么？”
2015年1月，STEM卓越教学学院（Teaching Institute for Excellence in STEM）（TIES）的CEO兼总裁Jan Morrison邀请BADM工作人员及其他幼教专家、软件开发商和麻省理工Fab Foundation的代表共聚华盛顿特区来讨论这个问题。
经过两天的讨论，BADM工作人员确信成立一个幼儿制造实验室既值得，也可行。他们自愿建立一个试点，即Fab Lab。
“Fab Labs能将数字创作变成真实的东西。举个例子，它可以把抽象的概念，如凹与凸、一个物体的重心或一个立方体的体积等变得具体而有形。”Rood说，“因此，它们不再是抽象的。这样可以帮助孩子以一种更深入的方式去理解他们正在被教授的概念。”
BADM的Fab Lab活动的设计理念为“由浅到深的接触”。比较浅显的活动如一种建造汽车的活动，激光切割机会事前制作好各种形状的车轮。孩子们在坡道上测试他们的汽车，并测量汽车滑动的距离。他们可以观察激光切割机是如何制造一批批的车轮，但他们并没有亲自设计这些车轮。
Fab Lab为BADM夏令营设计了一系列活动。在这为期一周的夏令营里，参加者们将在博物馆里寻找改进展品、操作或建筑的方法，然后设计出解决方案，并可以在Fab Lab里原型。
像抗风建筑挑战这样的活动属于比较中等的接触。在另外一场计划的实验中，孩子们将通过选择不同形状的机翼和机身来制造轻木滑翔机。
另一个挑战是为幼儿园孩子找到合适的计算机辅助设计软件，比如，一个触摸屏界面是必须的。作为权宜之计，Fab Lab使用Adobe Illustrator的触屏版，因为它兼具自由绘画工具和形状工具。
BADM已经与Adobe的开发商就创造出更适合孩子的Illustrator版本进行了会谈。同时，它还与波士顿的教育媒体公司Fablevision合作来调整他们设计的软件Maker Studio，该软件目前主要是为三年级到八年级的学生而设计的。
使用Maker Studio软件的制造设备是一台被称为Silhouette的数字纸张和卡片切割机。BADM计划将Silhouette引入Fab Lab。因为纸张切割“熟悉、友好、易得，而且真的很快”，这弥补了纸张的很多缺陷。此外，数字纸张切割机的成本大约只有200美元，是一台激光切割机或3D打印机的成本的十分之一。
为了评估孩子们在设计和创造中实际学到的东西，BADM将对来自加州大学伯克利分校（UC Berkeley）、斯坦福大学和奥克兰米尔斯学院（Mills College in Oakland）的研究者们开放Fab Lab。这三所学校与BADM的儿童创造力中心（Center for Childhood Creativity）有着长期的合作关系。一年之内，Fab Lab的促进者们希望通过调查、观察和访谈来收集和分析足够多的数据，以此来指导Fab Lab的改进。
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