創客產品：科技冬奧、文化傳承

丁輝

編者按：2020年度信息技術實驗的選題方向是“家庭智造”“信息科技典型實驗”“創客產品”“數字科學”，家庭智造重在基于項目的學習，信息技術典型實驗重在基于問題的學習，創客產品重在基于產品的學習，數字科學重在基于數據的學習，項目（Project）、問題（Problem）、產品（Product）和數據（Data），剛好可以描述為“3PDL”。我們重視學生的學習過程，更要注重學生本身的差異性，項目、問題、產品、數據自然也是對應著不同的學生先天特質，從這個意義上說，信息技術實驗具備因材施教的廣闊空間，期待更多的老師關注本欄目，并且從這四個維度投稿，投稿郵箱為：towujunjie@163.com。

學校創客教育的常見形式是制作各種各樣的創客作品，作品作為課堂評價、校園展示、各類科技競賽的成果使用。高中生已經初步具備了認識社會的能力，幫助他們從產品設計的角度去設計一個能夠售賣的創客產品，提升其綜合能力和主動關心社會的意識，具有獨特的教學價值和社會價值。適合校園創客空間加工和智造的產品常常具有定制化、娛樂性、附加值高的特點，教師在指導學生設計和制作創客產品的過程中，一般要經歷產品創意、原型設計、成品控制、傳播銷售四個環節，有時受到教學環境的限制，這些過程不一定能夠全部完成，但是培養學生從作品到產品的思維和意識層面主動去思考，則是創客產品教學的獨特意義所在。

● 產品創意

2022年冬季奧運會很快就要到來了，大家都想好好感受冰雪運動的魅力，其實早在清代就有宮廷畫師繪制了一幅《冰嬉圖》展現清代的人們滑冰娛樂的場景，從互動媒體的角度，我們能不能用編程和開源硬件，展示清代人滑冰競技的盛況呢？圖1就是冰嬉圖的一個局部，展示的是官兵們裝扮一新按照類似太極圖的形狀滑冰進入，然后經過一個掛有繡球的拱門，使用各種特技動作射中繡球的過程，展現了冰雪運動在中國的悠久歷史，也展現了中國人的樂觀與創意。

如果制作一個互動媒體的產品，可以作為游樂場、科技館、冬奧體驗館或者特許經營商店的展示項目，幫助他們積累人氣，應該有一定的市場價值。可以將每一個滑冰的人設計成一個LED發光二極管，使用流水燈的效果展現人的流動，在拱門下面的燈上安裝震動傳感器，可以向震動傳感器射箭，射中以后計數器增加數值，且全場燈快速閃爍呈現出一種集體歡呼的效果。

● 原型設計

創意是整個作品開始的部分，也常常被認為是創客產品設計成功的關鍵，但創意也常常會成為一個“坑”，學生往往想得非常好，但是執行起來就會遇到困難，或者設想的功能實現不了，但這正是教師有效指導的教育契機。最常見的技巧是分解難度，首先用計算機仿真軟件完成程序的仿真，再進行結構的設計，最后進行安裝調試。

1.程序設計

本項目采用Linkboy仿真-編程一體平臺來進行程序的設計和初步的結構設計。由于要安裝30多個LED燈，采取接口豐富的Arduino Mega2560為主控，圖2將LED按照冰嬉圖的形狀進行排列，過拱門之前采用紅色LED，拱門下使用藍色LED，經過拱門后使用黃色LED。

接下來是接線的操作，要確定每個LED連接Arduino的哪個接口，這個過程可以用“密集恐懼癥”來形容，但也是考察學生耐心和做事情的條理性的一個契機。因為真實的產品絕對不是幾根導線就能夠解決的。接好線后，這些導線可以隱藏，但要確定未來在實物制作環節當中的對應位置，進而對照仿真軟件的順序接線（如下頁圖3），這樣在大型項目當中才不會發生混亂。

在程序設計中采用順序結構來完成流水燈效果，用震動傳感器觸發計數器。一開始將計數變量N設為0，當N為0的時候，流水燈只執行紅色部分，將觀看者的注意力引向藍色的燈所在的拱門和懸掛的震動傳感器，當觀看者射箭射中了傳感器時，觸發震動傳感器事件，計數器加1，全場流水燈迅速閃爍表示歡呼，藍色燈亮表示獎勵，程序如下頁圖4所示。該程序的結構還是比較簡單的，但在編寫過程中需要仔細調試，并且根據仿真效果修正一些小的錯誤。

2.結構設計

因為涉及大圖的打印，所以該項目使用幾何畫板建模，將教學使用的LED模塊測量后放置在模型的相應位置。由于制作冰嬉圖局部效果的作品尺寸較大，幾何畫板可將其分成四張A4尺寸的橫向文件打印，拼接成一張大圖作為原型，為了提高作品的質量可以在產品階段使用整體噴繪的形式。

● 成本控制

同樣，一個電路使用不同的器件搭建，效果和成本往往會有較大差別，之前我們在創客作品制作中一般不考慮成本問題，但產品制作就需要考慮成本。元器件層面上的LED只有幾分錢，但需要焊接，人工成本高;淘寶購買的模塊，1元錢一個，美觀性稍差;品牌的模塊質量穩定但價格在7～20元不等，如果將學生看作是一個工程師，只需要驗證技術是否能夠實現，就不需要考慮成本因素，但如果將學生看作是一個要負責生產、銷售和售后服務的產品經理，考慮的因素就會更多。學生考慮的問題越多，能力提升就越快，Linkboy軟件還提供統計使用模塊總價格的功能，可以幫助學生做出決策（如下頁圖5）。需要在創客產品的設計中對產品用戶畫像、用戶使用方式、用戶能夠接受的價格、后續培訓可能造成的成本等諸多因素進行綜合考量。

● 傳播銷售

為創客產品拍攝照片和視頻、定價和選擇銷售渠道，這些都是可以在創客空間當中思考的問題，本文重點強調原型設計階段的技術，所以在銷售階段涉及的篇幅較少，但實際上銷售才是創客產品完成其完整周期的最終環節。在指導上有必要讓學生在原型設計階段，甚至想法階段就走出校園，在接到“訂單”的情況下再進行生產，這樣風險會小一些。但我們仍然期望小眾的定制化產品，能夠成為走向大眾的消費級產品，這個過程則是創客產品的終極意義所在。在這個過程當中，學生不斷感受社會需求的變化，經歷被拒絕和失敗的體驗，進而成為一個專業的職業創客。

至此，我們完成了一個創客產品的設計過程，雖然作為一個教學項目，還是以技術教學為主，但是仍然有必要更加深入地去思考其中的綜合育人意義。當前教學，特別是高中教學，常常遇到的問題是“學生沒想法”，教師則要引導學生去觀察生活，關注時事，多去看他人的創客作品，但這仍然不能代替學生自己的作品所產生的綜合的巔峰體驗的意義。從這個意義上來說，我們還需要更多的創客產品教學案例來鼓舞更多的人做更加貼近社會生活、體現“增值評價”的創客教育案例，還原創客教育獨有的育人價值。