STEAM教育指南：青少年人工智慧時代成長攻略

原書前言
原書序言
致謝

第1部分　技術篇
第1章　21世紀的工藝課教師
什麼是“造物”
誰能成為21世紀工藝課教師
明確你的需求
培養科學人才
廣泛的社會影響
總結
第2章　Arduino、樹莓派與硬體程式設計
Processing與Arduino
Arduino及其生態系統
電路設計與元器件
樹莓派
快速上手指南
你需要學習的
入門套裝的預算
總結
第3章　3D列印
什麼是3D列印
消費級的3D印表機
3D印表機的局限
3D印表機選購指南
面向教育者的3D列印
設備安全性
3D列印服務平臺
3D列印入門的預算
3D列印所需知識準備
總結
第4章　機器人、四軸飛行器和其他可移動裝置
機器人的種類
業餘級機器人中的技術
四軸飛行器
競技體育中的機器人
快速上手指南
上手需要多少費用
總結
 
第2部分 技術應用與社區支援
第5章　解密創客空間
創客空間的類型
創客空間的重要性
創客社區的個案研究
博物館、學校和圖書館中的創客空間
創客空間起步須知
創客空間起步預算
總結
第6章　公眾科學與開源科學實驗室
公眾科學專案的類型
公眾科學項目中的技術應用
開源科學實驗室
DIY實驗儀器的挑戰與限制
DIY實驗儀器起步須知
DIY實驗儀器起步預算
總結
第7章　角色扮演、可穿戴技術和物聯網
Arduino可穿戴設備ABC
創意時尚技術
角色扮演
物聯網
起步須知
起步預算
總結
第8章　給孩子們的電路與程式設計
眾籌的發明
學習軟體程式設計
學習硬體程式設計
起步須知
起步預算
總結
第9章　開源思維模式與開源社區
什麼是開源
開源硬體
開源軟體還是免費軟體
開源入門者須知
開源硬體的挑戰
總結
第10章　女創客養成記
女孩的工程生涯
聚焦女性創客的意義
案例研究
入門須知
創辦“創客女孩”組織的預算
總結
第11章　社區大學中的“造”與“創”
“設計技術之旅”課程
“觸感”模型設計案例
來自學生的課程反思
總結
 
第3部分　邁向科學家的第一步
第12章　科學家養成記
發軔
科學與科學家的大眾印象
總結
第13章　科學家的思維方式
所見即所信
不同的科學研究之路
跨越年齡的科學
總結
第14章　科學家的一天
科學VS工程
科研工作者的典型
回顧過去，展望未來
總結
 
第4部分　整裝，出發
第15章　反覆運算中學習
關於失敗與挫折
失敗VS反覆運算
案例分析：軸夾的故事
問題反覆運算能力——職場新技能
總結
第16章　科學在“造”中學
學習造物中的科學
傳統科學課（數學課）的創客化
跨越現實的藩籬
讓我們造起來
總結
第17章　創客，科學家的他山之石
向創客學習的應用科學家
科學家向左，創客向右？
變革時刻
總結
附錄　連結
 

Arduino、3D列印、可穿戴電子技術，這些新奇的名字你知道它們都是些什麼好玩的東西嗎？為人父母的你，為人師表的你，或者作為學校管理者的你，或許正在感受著你身邊年輕人的各種潮流。與此同時，你或許也感覺被浪潮般的炫目名詞裹挾著，帶到一個陌生而不接地氣的遠方。作為工作在這個浪潮中的技術從業者，我們關注到你的這種感覺帶有相當的普遍性，因為有太多的人向我們諮詢類似的問題，讓我們深感疲憊。

為了能讓一些基本技術知識能在人群中更加普及，我們決定通過本書來回答一些大家共同關心的關鍵問題。比如，我們需要花費多少才能購買學習技術的基本材料？入門時需要學習哪些內容？除了能學習技術技能以外，我（或者我的孩子）又能從這些學習挑戰中學到哪些對他們有更深遠影響的東西？

在本書中所談論的技術，絕大部分都脫胎於DIY、創客文化浪潮。這種在第1章會詳細談到的文化浪潮中，人們通過親身實踐學習各種技能知識，並通過線上互動或者線下造物活動，和同好者們共同交流切磋。然而，這種日新月異的先鋒潮流文化與傳統教育之間的代溝日漸顯現。

作為本書的作者，我們中一位元是接受傳統航太工程教育，並轉型為教育行業人士的瓊，而另一位則是網名為Whosawhatsis、自學成才的創客和3D印表機的專家裡奇。在書中，我們從各自的視角出發，共同探討這些代溝及其原因。並且，通過展示一些合作夥伴的精彩活動和經驗，我們嘗試給出一種能讓傳統教育方式與創客文化有所融合的模式，讓學習者能更主動地學習，能有更豐富的學習體驗，而不是被動地接受知識。

在第1章中，首先為大家簡要介紹我們兩個作者不同的思維模式，然後為讀者簡述全書的概貌。第2～4章進而介紹三種最受關注的、最基礎的技術：一種被稱為Arduino的簡單易學的微控制器系統、3D列印技術以及機器人技術。到了第5章，介紹的焦點將轉到人們是如何在公共場所以及學校設計、建立造物空間的。而在第6章，則討論如何將這些基礎的技術應用在“公眾科學”之中。在這裡，公眾科學指那些強調公眾廣泛參與的真實科學專案。到了第7章，則向讀者展示一個稱為可穿戴技術的全新領域。所謂可穿戴技術，是指將能與環境互動的電子電路和服飾相結合，創造出各種炫酷效果的技術手段。而在第8章中，我們將介紹一些更為簡單的技術手段，並探討人們為何對學習技術有畏懼心理，哪怕這些技術極其簡單。

在第9～11章中，我們將回顧孕育上面介紹過的那些技術的各種文化、潮流。第9章將深入介紹開源世界——一個通過分享創意並共同推動創意落地、發展的互聯網技術社區群體。第10章則探討如何吸引更多的女性進入創客社群——這個通常被視作男性專利的世界。而在第11章中，則深入探討了一個社區大學造物課程的案例研究。在這個課程中，以3D列印技術為載體，學生通過一些具體設計主題，如為視障人士設計輔助用品等，在項目實施過程中學習如何設計與造物。

到了第12～14章，探討的方向將轉到人們熱衷於將創客的手段與風格引進課堂的一些初心。在科學家們講述親身經歷的過程中都不約而同地提到，孩童時的造物經歷是點燃學生的科技熱情，並把他們最終引向了廣闊的科技世界的良好途徑。在這三章中，詳細介紹了科學家們真實的想法和工作狀態，並且分享了這些科學家是如何從小時候愛拆東西開始，一步步成為科學家的各種小故事。讀完這些小故事，也許你就會發現，其實在你的周圍就有很許許多多像他們一樣出色的小創客。

而在最後的第15～17章，我們將對前文的觀點、案例進行歸納、梳理。其中很多證據都證明了我們的觀點，那就是親身參與的造物活動確實能帶來良好的學習效果，是學習科學的一個特別有效的途徑。
十年樹木，百年樹人。

在全書開始之前，我們邀請了鼓勵我們寫作本書的幾位好友為本書撰寫了一個溫馨勵志的引言。可哥·卡萊爾（CocoKaleel），一個可愛的小女孩，因為她的父母對技術完全是外行，而當時他們又急需為他們的女兒尋找好的創客導師以便指引方向。於是，卡萊爾在11歲的時候走進了我們的世界。而當時我們還在一家3D印表機公司工作。在引言中，他們會分享他們的造物心路歷程，我們希望通過他們的敘述能讓各位讀者放下包袱，輕裝踏上造物之路。

如果你想走進創客的世界，本書非常適合你。如果你想把你所關心的那個未來小小科學家引向科技的殿堂，本書也能給你一些實用的指引。我們嘗試著通過書中的注釋和參考文獻讓你不會迷茫和不知所措。當然，條條大路通羅馬。之所以選擇本書敘述的方法與案例，是因為我們經過思考後相信，為讀者盡可能打開更多的大門，更能幫助他們找到適合他們的路。這能讓他們在步入新世界以後能有所思考、有所創造。