从赛事作品研究创客创新思维培养*

樊敏达 黄军花 董莹

（1.佛山科学技术学院；2.广州美术学院）

一、文献研究综述

经文献调查，发现创客教育研究集中于创客模式与现有教学的对接。在创客教育推行的方法、理论、政策上的研究较为充分。但与本文相关，将设计思维引入创客教育的研究极少，以下三篇论文从不同角度，对设计思维与创客教育的关系进行了研究。闫寒冰等著《设计思维:创客教育不可或缺的使能方法论》一文以设计思维引入创客教育，提升学生的“使能”技能为主题研究。重在研究引入的必要性、可能性以及价值等。王佑镁等著《设计思维：促进STEM 教育与创客教育的深度融合》一文将stem（或steam）教育、创客教育与设计思维三者间的关系及特征进行研究。并提出在教学中以设计思维促进stem教育与创客教育相融合，优化教学流程的观点。刘云等著《设计思维下基于课程设计研究项目的中小学创客教育》一文将项目式学习流程与设计思维流程进行横向对比，提出了“手机思维下基于项目的中小学创客教育课程”的教学方式。与以上研究相对比，本研究侧重于创客教育中创新思维课程的构建。将从创客作品分析的角度入手，借鉴设计思维的成熟流程，提出构建的设想及具体内容。

二、国内创客类大赛及作品分析

创客大赛是检验创客教育成果的一种良好形式。在小学、中学、大学三个阶段的创客教育中，都有针对性的比赛。本研究将选取中小学创客大赛与全国大学生课外学术科技作品竞赛（类创客大赛）的作品进行分析。

案例1：2017广东省中小学（含中职）创客大赛——《遥控救生圈》

作品通过遥控装置与推进装置两个模块改进现有的救生圈。使得在紧急情况下，通过抛出和遥控驱动两个步骤逐步接近被救人员。在该作品上可以发现作者选取的问题具有较高的研究价值，同时提出的解决方案较为新颖。但就产品本身看作品仍存在问题。其可行性较弱，主要表现在两种装置的结合使得产品的控制复杂，有使用门槛。电器部件的维护难度高，如长期置于室外需要专门的收纳装置，还不利于即时救援。结构复杂影响到产品的稳定性。

案例2：第十五届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛——《单透镜超大景深数字成像系统》

作品为数字成像系统的研究，由光学成像、信号采集、信号处理三个模块呈一字排列构成。该作品能够反映出作者具有较强的技术研究能力，能够针对痛点问题提出技术解决方案。但作品仍为实验展示状态，还未形成产品（系统）。主要体现在作为系统的单体缺乏人机关系的设计，其结构简陋不易操作以及功能的指向性不明确等问题。同时在细节上也缺乏统一的形态设计。

通过以上案例能够发现不同教育层级的创客大赛（或类创客大赛）参与者差别较为明显。中小学阶段的作者受制于知识和经验，存在前期研究不深入、缺乏生活经验、创作目标不明确等问题。大学阶段的作者对多学科的综合应用能力不足，存在美感缺乏、结构简陋、忽视人机关系等问题。但无论哪个教育层级或专业背景的创客作者，通常都忽视了创新要素。表现为：（1）多学科知识结合不佳，创作主题不明确。（2）问题分析不透彻，事理关系不清晰。（3）解决问题、方便生活、提升作品品质的目的未达到。（4）用高价的手段解决低价的问题。（5）专注于技术的表达，忽视了创意的实用性、耐用性以及未来的可推广性。（6）外观设计欠佳，比例关系把握不准，缺乏人机工程的认识。

三、国内创客教育的发展问题

创客教育源于美国，目前还没有成熟的经验可适应国内的情况。因此在创客教育推行的初期阶段，受传统教育模式的影响势必会出现诸多问题，以下列举较为突出的两个方面。

存在理解误区

教学过程中部分中小学校将创客作品理解为手工劳作作品，而非是具有实用功能和解决问题的产品来认识。此问题导致培养目标出现偏离，作品设计目的不明确。其实二者区别较大，从三个角度进行阐述：

（一）创作目的不同

手工劳作作品，是以体现创作人的动手能力、技巧、经验为主而进行的创作，创作的目的多样化。创作出的作品被称为制品，这类作品多以实验性或装饰性为主。有部分作品可具有一定的功能，但多数作品主要为表现或纪念目的；创客作品则是以解决生活中的现实问题为主进行的创作，创作的目的是通过创新提升受众的生活体验。创客的创作具有问题研究或设计对象的针对性，具有很好的应用价值。

（二）服务对象不同

手工劳作作品多为个人的表现作品，作品带有很多的个人色彩。通常是创作者受某一事物的启发而进行的创作。因为是手工制作，作品的数量相对较少，作品质量不统一。作品的受众群较小；创客作品是创作人的发明作品，作品针对环境、用户、物品三者间的关系进行分析，针对研究问题和用户体验进行的设计。作品经过改进能够以工业化生产的形式进行批量制作，受众群较广，社会影响较大。

（三）创新思维不同

手工劳作作品更应注重物品单体的形式表达，对可行性的关注交强，但对功能性和用户体验的关注较弱。对技术和新材料的应用较少，依赖于个人经验去完成作品。不能形成系统化的问题分析方法；创客作品关注物与人的关系。对用户体验和痛点问题的关注较强，对创新应用、新材料与工艺、新技术较为敏感。能够用设计的思维从分析问题、归纳问题，到解决问题形成完整的思维过程。更注重创新方法的运用。

表1 创新思维课程基本架构

缺乏多学科的整合

传统的课程按照学科类别进行划分，教学的内容收缩在学科范围内。创客教学则恰恰相反，从跨学科到学科交叉至多学科应用为教学目的。创客教学以各学科知识为基础的思维能力的培养。有别于传统的先教后学的被动学习方式，创客教育为先学后教。从项目的实践中发现问题，主动找寻知识予以应用，以翻转课堂为主要教学形式。

大学课程学科分类更加细致，学习范围更广，研究层次更深。但这也导致其缺乏多学科整合的课程，除公修课程外难有跨系、院的专业课程设置。在大学生创客作品上，更多地体现出作者对所学专业的理解和表达，而在其他专业上却表现匮乏。

四、创客课程构建

创新思维，是在多科学基础上通过实践形成的经验积累。创新能力，是通过不同的组织形式产生具有社会价值作品的能力。因此，创客教育的核心是创新思维能力的培养，其中也包括目标和计划的制定。在不同教育层级的学生中教授，更应通过语言和内容的改变进行。本研究将基于产品创新设计的基本理论，提出创新思维课程的构建。

（一）结构（如图1）

（二）内容

创新调研部分将主要结合用户研究与设计调研的内容。主要目标为发现用户群的需求，调查市场中现有的主要相似产品，了解产品的主要使用环境等。主要研究内容是用户数据的获取方式、用户需求点的探寻方法、相似品的分析及案例、实地调研的要点、其他技术资料的获取方法。主要作用是使创客在开展工作前期能够明确创意目标，了解领域的现状。对用户痛点的产生原因和影响有基本的认识。以避免出现痛点问题思考分析不透彻，事理关系不清晰的问题。

思维开发部分的主要目标为运用创新设计思维方法提升创客在概念设计阶段的创新能力。主要研究内容为造型的创新方法、功能的创新方法、结构的创新方法。以及集体创新方法的训练课题设计。主要作用是使创客能结合前一阶段提出具有良好实用价值的方案，从而提升解决方案与解决问题的费效比。提高造型的塑造水平，以及色彩、材料的搭配运用能力。

概念表达部分的主要目标为在设计方案阶段，提升创客间的有效沟通。在概念宣传上，提升设计效果图的表现能力。在加工制作上，提高创客的物化能力。主要研究内容为基础手绘的训练方法，设计效果图的制作及表达，计算机辅助三维软件建模与三维打印输出方法。主要作用是确保创意阶段的沟通效率和概念传达的准确性。保证概念展示的宣传效果，规划宣传内容的安排。确保模型建模的精细度与准确性，规划三维打印技术在整个方案中的运用（非整体三维打印）。

课题训练部分是对以上三个阶段的巩固练习，针对学校或创客训练团队的教学而开展。以课题训练的形式将理论内容与实践结合。不以课堂教学为主，而是以“干中学”“做中练”的实践学习为主。主要目标为创客提供针对不同阶段的训练课题，进行阶段性巩固。同时更进一步来设计项目的创意方向，在拟定的方向中寻找创新的价值点。该阶段的主要研究内容为按照创新思维训练的不同阶段设计由易到难，由小到大的课题题目，规定训练的具体形式等。与此同时，根据社会热点或经济方向设定创新领域。设计开放性的快题题目，使学生能够借助已有的工具和技术进行创造。主要作用为解决目前创客作品中普遍存在的创作主题、重点不明确，以及由此产生的重技术而轻实用的现象。

（三）实践

笔者将以上课程构建引入大学本科工业设计专业课程《设计思维与造型基础》中。从课程作业中得知，已经基本达到预期效果。以2019广东省大学生工业设计大赛二等奖作品《堆叠式饮水桶》为例进行说明。该方案考虑到女性用户在搬动饮水桶是的不便，将饮水桶进行分割设计。分割后的单件重量减少，用户可以以堆叠的方式逐步完成水桶的装载。同时，该方案借鉴了传统饮水桶的气压平衡原理，能够使各层筒内的水逐层落下。

五、结语

创新思维是创客的基础能力，也因此成为创客教育的核心。纵观我国的创客教育研究，其“道”的部分已经形成，但“术”的部分还有待完善。创客创新思维课程构建的研究借鉴设计思维理论，遵循“发现、思考、设计、实施”的流程。其理论普适于不同教育层级的教学，以此为基础开发具有针对性的创新课程能够有效解决创客创新思维不足的问题。同时还应注意以下要点：

（1）教学层级不同，学校在硬件设施、理论构建、人员配置上的情况均有差别。对此创客教育课程的开设需要走出实验室和学校，与社会资源结合，强调实践中学习。

（2）在建设目标上，应将重心置于创新能力培养方面。要认识到创客作者的核心能力在于思维水平，创新思维不可或缺，以避免盲目的追求硬件条件。

（3）创新成果的落地即是方案的产品化。应注重创作实践。创客项目实践成果不能仅停留于概念，导师需引导学生结合市场、技术、用户等要素实现方案的孵化。