電子紡織品項目在創客教育中的應用探究

薛元虎

項目化學習強調以跨學科知識為載體，以學生活動為中心，以問題情境為橋梁，在真實的實踐活動中培養學生的創客素養。筆者所在學校在創客教育中開展的電子紡織品項目化的學習，幫助學生構建可穿戴開源硬件知識體系，助力學生體驗、經歷真實的創客問題解決過程，引導和幫助學生形成具有審美情趣、勞動意識和社會責任擔當的情感態度與價值觀。電子紡織品項目利用可穿戴技術的控制板為載體，將傳感、通信等技術應用在紡織品上，將科學、數學、美術等多門學科結合起來，探究數字媒體的制造過程和設計原理。教師作為項目過程的參與者，幫助學生理解可穿戴技術與現實生活之間的關系，引導學生從生活中發現學習的意義。

● 從電路設計到程序編寫，促進技術顯性化

顯性化讓學生能“看得見”技術運行的過程，使學生的創造思維不再受到技術的禁錮。目前，學校的信息技術課程大都側重于讓學生使用應用程序，而不知其內部工作原理。相比之下，電子紡織品項目給學生提供了一個學習技術原理的機會，讓他們成為技術的生產者而非消費者。

1.電路設計顯性化

制作電子紡織品讓學生理解電路工作的基本原理。當學生將LED燈連接到紡織品上時，錯誤地把LED燈當作紐扣一樣縫起來，導致電路無法連接。同樣，學生知道了帶正電荷的未絕緣的線和帶負電荷的線如果不小心碰到，會造成短路。學生需要在電路設計圖和電子紡織品之間不斷檢查，以便知道電子元件應該放在哪里、正極和負極是如何連接的。通過學習，他們掌握了電路的規劃和電源線、信號線連接方法。

2.程序設計顯性化

將手工制作帶入電子和編程領域，使得計算機編程的內部運作更加透明。剛開始時，學生認為計算機非常復雜，但經過一段時間學習后，發現編程沒有想象中那么困難。在編寫程序過程中，學生知道了控制板在軟件上對應的通信接口，理解了輸入和輸出端口，掌握了設置高低電平可以使燈開啟或關閉，以及利用循環程序讓LED燈漸弱漸亮。通過項目制作，學生掌握了程序控制開源硬件的一般方法。

3.工程思維顯性化

工程思維是指在系統思想指導下對系統內在結構、功能、要素、關聯性等進行分析和處理，以解決實際問題，并追求系統最大化或最小化。電子紡織品項目化學習讓工程思維的要素轉化為學生的實際操作，促進了學生對工程方法的掌握和工程思維的培養。例如，燈不亮可能是編程問題，也可能是電路問題造成的，學生們不得不在電腦屏幕和項目本身之間來回切換，直到診斷和解決問題。解決這些設計問題有助于培養學生更高階的探究技能，在觀察、測試和評估解決方案之間進行反饋。同時，鼓勵學生不要局限于單一的正確答案，要從多種可能性中找出問題的本質，考慮多種可行的解決方案，對方案進行優化和迭代。

● 從重視功能到關注外觀，促進美學設計的融合

杜威提倡教育的美學在重新認識現狀和挑戰傳統社會結構方面具有變革性作用。學習不能脫離藝術和美學，藝術和美學反過來可以促進學習的提升，兩者相輔相成。

1.美學促進了作品的創意表達

電子紡織品的制作包含了對美學設計的認可。在介紹卡紙、毛氈、粘土等傳統制作媒介時，引導學生從人的感受上關注材質的紋理、形狀、舒適度等要素，從視覺設計上關注顏色、形狀、圖案、紋理等要素。與計算機、導電線、LED燈、電子數碼管等新媒介組合，迭代而成的新作品讓學生的創意與表達更充分、更自由。在這一過程中，學生不但關注了作品的美學，而且深入學習了電路和編程知識，達到了審美、創意表達與技術學習相伴而行的學習效果，這充分體現了技術顯性化與功能審美之間的協同關系。

2.美學激發了學生的創作熱情

學習動機可以促進學習行為的發生，學生的熱情是創意的不竭動力。協調好作品功能與美學之間的關系是非常重要的。在項目中，剛開始筆者把功能性作為項目設計的關鍵點，即LED燈能正常工作，學生在這個方面做得非常好。然而，學生并不想保留這些只具有最基本功能性的作品，認為其沒有吸引力。相反，在設計中加入藝術元素，不僅能讓學生對自己的作品有更多的自豪感，而且還能激勵學生主動挑戰要求更高的任務。因此，在后續的課程中，筆者開始強調美學，以實現理想外觀和功能性的完美融合。

制作美觀又實用的作品擴大了學習創意的張力空間。美學的融入讓學生主動對項目投入更多的精力，內在的驅動力促使他們學習更復雜的工藝制作方法，以達到他們所期望的美學效果。

● 從固有觀念到突破限制，重新審視自我成長

電子紡織品項目讓學生有機會、有勇氣審視自我，改變自己。以手工制作作為學習計算機的切入點，以有親和力的媒介為載體，讓學生意識到自身的偏見，重新尋找到自我發展的方向。

1.計算與工程的固有觀念

在傳統社會中，縫紉、刺繡、鉤針和編織等紡織工藝被認為是一種女性化“軟”的活動，而工程和計算機被認為是男性化“硬”的活動。許多學生對自己最能勝任的領域有先入為主的觀念，他們的觀念是基于傳統上男性和女性特長的文化觀念，用固化的觀點來看待自身及其他事物，無異于自我封閉，阻礙了他們的自我成長。

2.突破學生自我的偏見

男生經常談論自己擅長電子紡織品的編程和電路方面的工作，不管他們之前是否有這些方面的實踐經驗。同樣，許多女生也將自己定位為更擅長手工制作，無論她們之前是否有縫紉或手工制作的經驗。然而，在項目結束時，已經發生了轉變：大多數男生以完成手工制作任務為榮，而大多數女生則以項目中的程序編碼編寫為榮。這樣巧妙地將工程計算與手工縫紉，以功能美學的方式“混合”在一起，打破了自我的偏見，讓學生重新審視那些理所當然的、被性別化的固有觀念。

● 反思與展望

電子紡織品項目充分體現了學生作為技術的設計者和創造者的理念。創造電子紡織品的過程不僅揭示電路的設計構造以及燈光的編程方法，使技術變得更加透明，而且還凸顯了美學在學習中的重要性。

電子紡織品項目繼承了傳統的用手工解決問題的方式，融入了計算、美學與工程等元素，不但讓學生和教育者重新審視用雙手完成的認知工作，而且還為傳統家務和手工技能的活動指明方向——只要能夠想象得到，就可以通過數字技術的創造性整合尋找到新的價值。