家庭智造：搶答器的設計與制作

吳俊杰

在生活中常常能夠看到舉手搶答的場景，可主持人卻很難明確到底是誰獲得了搶答權。在計算機出現后，很快就有人提出通過計算機來制作搶答器的想法，隨后便出現了比較商業化的專業搶答器，而開源硬件的出現，使得我們自制一個搶答器系統變得更加輕松。

作品原型

掌控板上面有很多數字輸入的端口，所謂數字輸入就是只有兩種狀態的輸入，如按鍵A和B，它們只有兩種狀態，一種是按下，一種是彈起。此外，通過拓展板還可以外接很多按鍵作為輸入設備使用。它們都可以作為搶答器的信息輸入端來使用。使用掌控板的仿真版可以很方便地測試搶答器的使用效果，屏幕在待機狀態下顯示心形，如果按鍵A按下則顯示拳頭，如果B按下則顯示手掌（如圖1），表示搶答的結果。

在程序設計方面有一個小技巧，當搶答成功后，等待一段時間，這樣可以避免后搶答的人改變搶答結果。而針對搶答后還可以繼續搶答的系統錯誤，則可以用不同的算法來解決這個問題，如使用變量的狀態來設定是否可以搶答。這個問題是一個工程問題，可以有很多途徑來解決，如使用延時，但是如果是在快速搶答情境中，這種方法就不見得真正有效，就需要修改和提升，而在反復修改的過程中會產生一些穩定的、具有一定通用性的、場景下解決編程問題的規律性的方法，我們可稱其為“算法”。學習算法是一個探究的過程，而不僅僅是一個學習現成答案的過程。

外觀設計

使用Makerbrush在線平臺可以很方便地進行外觀設計，在套件中提供了一組Laserblock開源積木和一系列電子積木的三維模型，我們也可以用它們來搭建比較結實耐用的結構，配合瓦楞紙或者激光切割的配件制作外觀，并要提前測試電子積木的安裝效果。整個裝置將掌控板放在中間，左側表示參與搶答的“小貓隊”，右側表示參與搶答的“小狗隊”，有兩個外接按鍵分別表示按鍵A和按鍵B，按鍵延長后可以放在負責搶答的選手手邊（如圖2）。

仿真設計環境對機械結構的設計起到了很重要的作用，提前用仿真和設計平臺設計出效果圖，一方面可以避免不必要的錯誤，另一方面也可以方便交流。圖3是Laserblock搭建的作品骨架。有這樣的立體效果圖，對后期如何組裝積木也很有幫助。

當下，“數字雙胞胎”的概念正在工業設計領域被廣泛應用，其基本原理是在制作真實作品之前通過仿真軟件來設計一個一樣的仿真作品，其仿真程度甚至可以預言真實作品在幾年以后的工作狀態，并且在真實作品制作出來以后，還可以根據實際情況修改仿真作品的系數，使其可以更好地反映真實作品未來的狀況。這種設計和仿真軟件在創客作品設計和創客基本技能測試領域中的應用，在未來值得被進一步重視。

產品制作

將端口P1外接一個按鈕開關替代按鍵A，端口P2外接一個按鈕開關替代按鍵B（如圖4），并且通過設定子函數簡化程序后可以得到外接傳感器后的程序效果（如下頁圖5）。這樣做就可以方便外接傳感器并延長到使用者可接受的長度。

在改進的程序中增加了搶答音效，使得搶答結果可以更明顯地表示出來。在制作環節中，我們可以將Makerbrush設計的3D模型展開成二維圖紙進行激光切割，搭建Laserblock結構之后配合上裝飾配件，并適當延長按鍵的數據線長度，這樣，一個家庭智造的搶答器作品就初步完成了（如圖6）。

家庭創客空間、校園創客空間和社會創客空間應當成為一個相互促進的有機整體，數字化仿真軟件在家庭環境中就可以很好地構建一個創客項目的雛形，伴隨著家庭噴墨打印機、家用激光切割機的普及，更多的人可以在家實現創客作品的制作。

可重用的電子模塊也使得家庭創客作品的復用性得到提高，有時一個搶答器上的按鈕可能會被改裝在一個遙控機器人的遙控器上，因而這種可復用可仿真的設計形態，要求未來的消費者具備更高的綜合能力。所以說，創客教育在某種意義上可以被理解為創客社會模型的未來消費者能力層面上的教育。那么，在2013年開始、2015年爆發、2020年遭遇新冠疫情考驗的創客能否承載社會積極轉型的未來，則是信息科技學科、信息社會發展所要深刻思考的一個社會問題。

“軟件吞噬一切”，所有事物終將可以被虛擬設計，但開源吞噬了軟件的盈利基礎，造物吞噬了“買買買”形式的消費主義的社會基礎，創客社會的未來，需要我們攜起手來共同思考。