互动科普

创新的CAME教育理念

科学世界：您提出来一个概念，叫CAME，这是什么意思？

高云峰：这是一个正在成长之中的概念。计算机在各个领域的应用已经很广泛，例如计算机辅助设计（CAD)，计算机辅助制造（CAM）等。而我们是要利用CAM来为教育服务，所以就提出CAME，其中的E代表“教育”（Education）。

我们发现，在教学、实验中运用CAM技术，具有许多独特的优点，对创新型的教学很有好处。

科学世界：CAME的优点到底有哪些？

高云峰：最大的特点，就是可以快速地帮助学生实现自己的想法。以往，我们做一个东西，使用锯、锉、钻、削等方法，要费很长时间，很多人的热情往往就在这个过程中消失了。数字化的设计和制造，速度非常快，而且精度很高。我们现在用的激光切割机，切割出一个精度0.1毫米的圆形只需几秒钟。利用CAME，在很短的时间内就可以把你的创意付诸实施，做出很漂亮的东西。这个感觉就完全不一样了。还有，人们在设计一个东西的时候，经常会出一些错误。以往，花了很长时间做出来的东西，一旦有错，就容易前功尽弃，积极性受到打击。现在，修改设计后，花几分钟就可以再做出一个。所以可以不断地边试验边修改。这种“所想即所得”的授课模式让学生充满成就感，建立自信心，能最大限度地激发学生的创造力。

还有，通过实际动手，学生们可以深入地理解并应用那些抽象的原理和技术。在CAME课堂中，同学们要灵活运用物理、数学、计算机、艺术等多种学科的知识，完成自己的作品。

每一堂课，既有一个明确的目标，又有很大的空间可以发挥学生的主观能动性。在一堂课的时间中，学生们可以从设计到做出完整的作品，有利于检验学习成果，同学们也很有成就感。在设计、制作完成后，还可以用自己的作品进行比赛，学生们的积极性非常高，课堂气氛特别活跃。同学们互相借鉴、互相竞争、互相合作，乐在其中。

中小学阶段是创造力和实践力培养的关键时期，这个阶段的学生拥有非常丰富的想象力和创新能力，但受各种条件和环境限制，很难将所学知识运用到实践中，各种创意也很难付诸实施。久而久之，知识学习的方式固化了，学生们的想象力、创造力就会受到局限，创新能力也被遏制了。一直以来，在课堂教学有限的单位时间内，还没有一种方式可以让学生们从自由设想开始，最终以个性化的作品来展现自己对科技的认知、领悟及创新。而CAME就像为每个学生赋予了具有魔法的双手，灵巧、精确，学生不再花很多时间在具体的制作细节上，而可以专注于创意设计。这正是未来设计的发展方向，也是数字化设计与制作的精髓所在。从这个角度看，CAME可以说是一种在课堂教育中有效培养孩子们亲近科技，激发创造力的综合实践课程。

利用CAME，这么复杂精致的作品，只要设计好，几分钟就可以做出来。

科学世界：您是怎么想到把计算机辅助制造运用到教学中的？

高云峰：作为老师，经常思考的问题就是如何提升教学质量。在教学中常遇到的一个问题是，无法在课堂有限的时间内，让学生动手实现自己的想法，所以只好安排在课外完成。效率不高，也难以评估教学效果。

多年以来，CAD和CAM广泛应用于工业生产，大幅提升了生产效率。这些设备近年来向小型化、桌面化发展，这就碰撞出了一个新的想法：让CAM从工厂里走出来，进入课堂，帮助学生设计和制作创意作品。经过一段时间的实践和研究，大家都觉得这个方法效果非常好，特别是很多学生，通过这个课程，做出了自己都意想不到的作品，激发了创造力，增强了自信心。

后来我们发现这个技术不仅适合大学课堂，也非常适合应用于青少年的科技教育，就正式提出了CAME这个概念，并取了一个中文名称叫做“卡魅”，还建立了一个“卡魅”实验室。作为发起人，我希望让更多人来了解和发展CAME理念，为培养学生的创造力和动手能力发挥作用。我相信未来这将是一个很大的产业。

科学世界：CAME是否很难掌握？

高云峰：虽然我以前没用过CAM，但我很快就学会了。然后我就尝试来真正地教学生使用。

这些高中生在CAM方面可以说是“零基础”，我们从教他们使用软件开始，到使用激光切割机，用了两天。第3天，他们就可以自己做东西了。到了第4天，他们做出的东西已经非常棒，让人很惊讶了。那次他们做的是“无轮小车”，就是没有轮子但会跑的小车，每个人的设计都不一样。而如果用传统的方法，做出这么精致的东西，需要有很强的动手能力和极大的耐心，而且不是每个人都能完成。

所以，虽然计算机辅助设计和制造是很复杂的，但如果我们把其中最核心的内容提取出来，两天时间就可以让一个零基础的人学会。我们现在用的还是工业应用的软件，将来我们准备进一步开发软件，把教学中常用的功能固化，这样就更容易掌握了。

科学世界：学校如果要开展CAME，需要哪些投入？

高云峰：投入分硬件和软件。硬件比较简单，像激光切割机等，一般几万块钱就可以买到了。关键是设备买来后怎么用？我们可以提供一系列的指导和帮助，包括软件培训、课程设计等。我现在已经在编写一些相关的教材。将来我还会针对不同年龄段的学生，设计一些循序渐进的课程。

科学世界：对创造性教育的未来，您有何展望？

高云峰：这是一个很大的话题。我们都觉得目前的教育状况要改变，但是怎么改？改成什么样的教学方式？

我希望我们未来的教育不是以考试为主，而是以培养学生的创造能力、生活情趣为主。具体怎么做呢？比较现实地来看，假如每个中小学校都有一个类似CAME这样的工作室或实验室，学生有什么想法和创意，可以很快自己动手做出来，并在实践中不断改进，这样的学习环境就非常有利于我们培养目标的实现。

当学生们这种创意和设计的活动成为一种常态，那么将来出现高水平的具有创造性的人才也就是水到渠成的事了。

（本文发表于《科学世界》2013年第12期）