創(chuàng)客產(chǎn)品：科技冬奧、文化傳承

丁輝

編者按：2020年度信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)的選題方向是“家庭智造”“信息科技典型實(shí)驗(yàn)”“創(chuàng)客產(chǎn)品”“數(shù)字科學(xué)”，家庭智造重在基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，信息技術(shù)典型實(shí)驗(yàn)重在基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)，創(chuàng)客產(chǎn)品重在基于產(chǎn)品的學(xué)習(xí)，數(shù)字科學(xué)重在基于數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，項(xiàng)目（Project）、問(wèn)題（Problem）、產(chǎn)品（Product）和數(shù)據(jù)（Data），剛好可以描述為“3PDL”。我們重視學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，更要注重學(xué)生本身的差異性，項(xiàng)目、問(wèn)題、產(chǎn)品、數(shù)據(jù)自然也是對(duì)應(yīng)著不同的學(xué)生先天特質(zhì)，從這個(gè)意義上說(shuō)，信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)具備因材施教的廣闊空間，期待更多的老師關(guān)注本欄目，并且從這四個(gè)維度投稿，投稿郵箱為：towujunjie@163.com。

學(xué)校創(chuàng)客教育的常見(jiàn)形式是制作各種各樣的創(chuàng)客作品，作品作為課堂評(píng)價(jià)、校園展示、各類科技競(jìng)賽的成果使用。高中生已經(jīng)初步具備了認(rèn)識(shí)社會(huì)的能力，幫助他們從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的角度去設(shè)計(jì)一個(gè)能夠售賣的創(chuàng)客產(chǎn)品，提升其綜合能力和主動(dòng)關(guān)心社會(huì)的意識(shí)，具有獨(dú)特的教學(xué)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。適合校園創(chuàng)客空間加工和智造的產(chǎn)品常常具有定制化、娛樂(lè)性、附加值高的特點(diǎn)，教師在指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)和制作創(chuàng)客產(chǎn)品的過(guò)程中，一般要經(jīng)歷產(chǎn)品創(chuàng)意、原型設(shè)計(jì)、成品控制、傳播銷售四個(gè)環(huán)節(jié)，有時(shí)受到教學(xué)環(huán)境的限制，這些過(guò)程不一定能夠全部完成，但是培養(yǎng)學(xué)生從作品到產(chǎn)品的思維和意識(shí)層面主動(dòng)去思考，則是創(chuàng)客產(chǎn)品教學(xué)的獨(dú)特意義所在。

● 產(chǎn)品創(chuàng)意

2022年冬季奧運(yùn)會(huì)很快就要到來(lái)了，大家都想好好感受冰雪運(yùn)動(dòng)的魅力，其實(shí)早在清代就有宮廷畫師繪制了一幅《冰嬉圖》展現(xiàn)清代的人們滑冰娛樂(lè)的場(chǎng)景，從互動(dòng)媒體的角度，我們能不能用編程和開(kāi)源硬件，展示清代人滑冰競(jìng)技的盛況呢？圖1就是冰嬉圖的一個(gè)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(jìn)入，然后經(jīng)過(guò)一個(gè)掛有繡球的拱門，使用各種特技動(dòng)作射中繡球的過(guò)程，展現(xiàn)了冰雪運(yùn)動(dòng)在中國(guó)的悠久歷史，也展現(xiàn)了中國(guó)人的樂(lè)觀與創(chuàng)意。

如果制作一個(gè)互動(dòng)媒體的產(chǎn)品，可以作為游樂(lè)場(chǎng)、科技館、冬奧體驗(yàn)館或者特許經(jīng)營(yíng)商店的展示項(xiàng)目，幫助他們積累人氣，應(yīng)該有一定的市場(chǎng)價(jià)值。可以將每一個(gè)滑冰的人設(shè)計(jì)成一個(gè)LED發(fā)光二極管，使用流水燈的效果展現(xiàn)人的流動(dòng)，在拱門下面的燈上安裝震動(dòng)傳感器，可以向震動(dòng)傳感器射箭，射中以后計(jì)數(shù)器增加數(shù)值，且全場(chǎng)燈快速閃爍呈現(xiàn)出一種集體歡呼的效果。

● 原型設(shè)計(jì)

創(chuàng)意是整個(gè)作品開(kāi)始的部分，也常常被認(rèn)為是創(chuàng)客產(chǎn)品設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵，但創(chuàng)意也常常會(huì)成為一個(gè)“坑”，學(xué)生往往想得非常好，但是執(zhí)行起來(lái)就會(huì)遇到困難，或者設(shè)想的功能實(shí)現(xiàn)不了，但這正是教師有效指導(dǎo)的教育契機(jī)。最常見(jiàn)的技巧是分解難度，首先用計(jì)算機(jī)仿真軟件完成程序的仿真，再進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行安裝調(diào)試。

1.程序設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目采用Linkboy仿真-編程一體平臺(tái)來(lái)進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)和初步的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由于要安裝30多個(gè)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(jìn)行排列，過(guò)拱門之前采用紅色LED，拱門下使用藍(lán)色LED，經(jīng)過(guò)拱門后使用黃色LED。

接下來(lái)是接線的操作，要確定每個(gè)LED連接Arduino的哪個(gè)接口，這個(gè)過(guò)程可以用“密集恐懼癥”來(lái)形容，但也是考察學(xué)生耐心和做事情的條理性的一個(gè)契機(jī)。因?yàn)檎鎸?shí)的產(chǎn)品絕對(duì)不是幾根導(dǎo)線就能夠解決的。接好線后，這些導(dǎo)線可以隱藏，但要確定未來(lái)在實(shí)物制作環(huán)節(jié)當(dāng)中的對(duì)應(yīng)位置，進(jìn)而對(duì)照仿真軟件的順序接線（如下頁(yè)圖3），這樣在大型項(xiàng)目當(dāng)中才不會(huì)發(fā)生混亂。

在程序設(shè)計(jì)中采用順序結(jié)構(gòu)來(lái)完成流水燈效果，用震動(dòng)傳感器觸發(fā)計(jì)數(shù)器。一開(kāi)始將計(jì)數(shù)變量N設(shè)為0，當(dāng)N為0的時(shí)候，流水燈只執(zhí)行紅色部分，將觀看者的注意力引向藍(lán)色的燈所在的拱門和懸掛的震動(dòng)傳感器，當(dāng)觀看者射箭射中了傳感器時(shí)，觸發(fā)震動(dòng)傳感器事件，計(jì)數(shù)器加1，全場(chǎng)流水燈迅速閃爍表示歡呼，藍(lán)色燈亮表示獎(jiǎng)勵(lì)，程序如下頁(yè)圖4所示。該程序的結(jié)構(gòu)還是比較簡(jiǎn)單的，但在編寫過(guò)程中需要仔細(xì)調(diào)試，并且根據(jù)仿真效果修正一些小的錯(cuò)誤。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

因?yàn)樯婕按髨D的打印，所以該項(xiàng)目使用幾何畫板建模，將教學(xué)使用的LED模塊測(cè)量后放置在模型的相應(yīng)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(zhì)量可以在產(chǎn)品階段使用整體噴繪的形式。

● 成本控制

同樣，一個(gè)電路使用不同的器件搭建，效果和成本往往會(huì)有較大差別，之前我們?cè)趧?chuàng)客作品制作中一般不考慮成本問(wèn)題，但產(chǎn)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(gòu)買的模塊，1元錢一個(gè)，美觀性稍差;品牌的模塊質(zhì)量穩(wěn)定但價(jià)格在7～20元不等，如果將學(xué)生看作是一個(gè)工程師，只需要驗(yàn)證技術(shù)是否能夠?qū)崿F(xiàn)，就不需要考慮成本因素，但如果將學(xué)生看作是一個(gè)要負(fù)責(zé)生產(chǎn)、銷售和售后服務(wù)的產(chǎn)品經(jīng)理，考慮的因素就會(huì)更多。學(xué)生考慮的問(wèn)題越多，能力提升就越快，Linkboy軟件還提供統(tǒng)計(jì)使用模塊總價(jià)格的功能，可以幫助學(xué)生做出決策（如下頁(yè)圖5）。需要在創(chuàng)客產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中對(duì)產(chǎn)品用戶畫像、用戶使用方式、用戶能夠接受的價(jià)格、后續(xù)培訓(xùn)可能造成的成本等諸多因素進(jìn)行綜合考量。

● 傳播銷售

為創(chuàng)客產(chǎn)品拍攝照片和視頻、定價(jià)和選擇銷售渠道，這些都是可以在創(chuàng)客空間當(dāng)中思考的問(wèn)題，本文重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)原型設(shè)計(jì)階段的技術(shù)，所以在銷售階段涉及的篇幅較少，但實(shí)際上銷售才是創(chuàng)客產(chǎn)品完成其完整周期的最終環(huán)節(jié)。在指導(dǎo)上有必要讓學(xué)生在原型設(shè)計(jì)階段，甚至想法階段就走出校園，在接到“訂單”的情況下再進(jìn)行生產(chǎn)，這樣風(fēng)險(xiǎn)會(huì)小一些。但我們?nèi)匀黄谕”姷亩ㄖ苹a(chǎn)品，能夠成為走向大眾的消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品，這個(gè)過(guò)程則是創(chuàng)客產(chǎn)品的終極意義所在。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，學(xué)生不斷感受社會(huì)需求的變化，經(jīng)歷被拒絕和失敗的體驗(yàn)，進(jìn)而成為一個(gè)專業(yè)的職業(yè)創(chuàng)客。

至此，我們完成了一個(gè)創(chuàng)客產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程，雖然作為一個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，還是以技術(shù)教學(xué)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(dāng)前教學(xué)，特別是高中教學(xué)，常常遇到的問(wèn)題是“學(xué)生沒(méi)想法”，教師則要引導(dǎo)學(xué)生去觀察生活，關(guān)注時(shí)事，多去看他人的創(chuàng)客作品，但這仍然不能代替學(xué)生自己的作品所產(chǎn)生的綜合的巔峰體驗(yàn)的意義。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，我們還需要更多的創(chuàng)客產(chǎn)品教學(xué)案例來(lái)鼓舞更多的人做更加貼近社會(huì)生活、體現(xiàn)“增值評(píng)價(jià)”的創(chuàng)客教育案例，還原創(chuàng)客教育獨(dú)有的育人價(jià)值。