蔡彬彬

( 江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 江蘇 南通 266007)

當(dāng)前，隨著創(chuàng)客運動及創(chuàng)業(yè)教育的興起，各高校越來越重視對大學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新動手能力的培養(yǎng)，開設(shè)了很多創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類課程，這些課程極大地豐富了學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論知識[1-2]。但是，在教育教學(xué)方面獲得進(jìn)步的同時，也清楚地看出在某些方面還存在一定不足，比如對學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)還非常欠缺。學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了很多創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的知識與方法，但是很多課程無助于學(xué)生創(chuàng)新思維能力與主動探究能力的訓(xùn)練，這些課程內(nèi)容仍然是強(qiáng)化學(xué)生對知識和技能流程化的被動接受，學(xué)生并不能真正掌握創(chuàng)新路徑，因而達(dá)不到創(chuàng)新型學(xué)習(xí)的要求。所以，將學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力的培養(yǎng)融入課程教學(xué)十分必要[3]。

本文以電子設(shè)計類創(chuàng)新課程為例，闡述如何通過Design Thinking模型的5個基本步驟設(shè)計教學(xué)活動，開展有效的創(chuàng)新型學(xué)習(xí)。

一、Design Thinking模型概述

設(shè)計思維(Design Thinking)最初來源于設(shè)計界，當(dāng)斯坦福大學(xué)設(shè)計學(xué)院把它歸納成一套科學(xué)方法論后，其迅速風(fēng)靡全球高校和中小學(xué)。Design Thinking模型強(qiáng)調(diào)以人的需求為中心，通過構(gòu)建團(tuán)隊合作解決問題，從而獲得創(chuàng)新成果。Design Thinking模型分為同理心(Empathy)、定義(Define)、頭腦風(fēng)暴(Ideate)、原型制作(Phototype)、測試(Test)5個基本步驟。同理心即換位思考，是要求站在對方立場設(shè)身處地思考問題的一種方式。如果對于產(chǎn)品設(shè)計來說，設(shè)計者要從產(chǎn)品用戶角度考慮其需求。定義則是指設(shè)計者認(rèn)真確認(rèn)用戶的真實需求，而不是由設(shè)計人員憑空想象。頭腦風(fēng)暴的目的是讓組員積極參與設(shè)計活動，通過發(fā)散思維，選出既有創(chuàng)新點又具備實際可行性的設(shè)計方案。原型設(shè)計是指利用原型設(shè)計工具(比如本文中的Arduino快速開發(fā)平臺、3D打印機(jī)等)將創(chuàng)意想法進(jìn)行直觀的展示。制作好原型后，進(jìn)行測試驗證，并不斷地對方案進(jìn)行完善[4-5]。

Design Thinking與傳統(tǒng)設(shè)計思維方式不同之處在于引入了產(chǎn)品的視覺化思考和社會化思考[6]。對電子設(shè)計類的創(chuàng)新課程來說，傳統(tǒng)設(shè)計思維即電子系統(tǒng)常規(guī)的開發(fā)方法，比如電子產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計說明書、原理圖設(shè)計、PCB線路板設(shè)計等。但是，視覺化思考就是需要考慮產(chǎn)品的外觀是否符合用戶的要求，操作是否符合用戶的使用習(xí)慣等。社會化思考就是設(shè)計的產(chǎn)品是否真正方便用戶，是否具有較高的性價比，而不是實際增加用戶的時間和經(jīng)濟(jì)成本。

二、基于Design Thinking模型的教學(xué)實施過程

本文基于Design Thinking模型，以電子創(chuàng)新類課程設(shè)計——爬墻機(jī)器人設(shè)計開發(fā)為例，利用Arduino平臺，詳細(xì)地闡述此設(shè)計課程教學(xué)實施過程。課程選用開源Arduino平臺進(jìn)行電子創(chuàng)意設(shè)計及原型開發(fā)，主要是因為Arduino平臺是一款便捷靈活、方便上手的開源電子設(shè)計原型平臺，其簡單的開發(fā)方式使得開發(fā)者更關(guān)注創(chuàng)意與實現(xiàn)路徑，更快地完成自己的電子設(shè)計項目開發(fā)。

如圖1所示，基于Design Thinking模式的電子設(shè)計類課程實施過程由3個基本項目構(gòu)成，包括創(chuàng)新者心態(tài)訓(xùn)練、 Arduino開發(fā)環(huán)境布置訓(xùn)練和爬壁機(jī)器人設(shè)計開發(fā)訓(xùn)練等模塊，其中項目三又由4個子項目構(gòu)成。

(一)項目一：創(chuàng)新者心態(tài)訓(xùn)練

電子產(chǎn)品開發(fā)過程往往就是創(chuàng)新的過程。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，出現(xiàn)了越來越多的應(yīng)用需求。同一種需求可以采用不同的解決方案，這就是創(chuàng)新；對原有的產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，這也是創(chuàng)新。所以，對創(chuàng)新者心態(tài)進(jìn)行訓(xùn)練很重要[6]。在電子類創(chuàng)新課程教學(xué)中可以安排每個學(xué)生說一說自己對于創(chuàng)新的認(rèn)識，以及希望從這門課的學(xué)習(xí)中達(dá)成什么樣的目標(biāo)，并書寫一個報告。這部分訓(xùn)練的目的是讓學(xué)生正確理解什么是創(chuàng)新，同時避免學(xué)生習(xí)慣尋找標(biāo)準(zhǔn)答案而形成固定思維。

(二)項目二：Arduino開發(fā)環(huán)境布置訓(xùn)練

為學(xué)習(xí)者提供一個有利于創(chuàng)新活動開展的學(xué)習(xí)環(huán)境是至關(guān)重要的。該部分訓(xùn)練包括Arduino開發(fā)環(huán)境感受、創(chuàng)新環(huán)境搭建兩個部分。

圖1 基于Design Thinking模式的電子設(shè)計類課程實施過程

首先，可以播放“柴火創(chuàng)客空間、北京創(chuàng)客空間、新車間”等國內(nèi)知名創(chuàng)客空間的工作環(huán)境布局，并總結(jié)布局的特點，讓學(xué)生有切身的感受。然后教師提供Arduino開發(fā)者套件、3D打印機(jī)、電子耗材、可移動拼接的辦公桌及屏風(fēng)隔斷、工作白板、電腦工作站、記事貼、拖線板等組件，學(xué)生按4～5人快速組建一個適合創(chuàng)新的開發(fā)者團(tuán)隊。在此環(huán)境搭建的過程中讓學(xué)生發(fā)揮主觀能動性，使其體會樂趣。

(三)項目三：爬壁機(jī)器人設(shè)計開發(fā)訓(xùn)練

1.子項目一：同理心和需求定義訓(xùn)練

對于產(chǎn)品設(shè)計者來說，其在設(shè)計產(chǎn)品時，應(yīng)該站在用戶角度(換位思考)，充分了解用戶的真實需求。對于學(xué)生同理心的訓(xùn)練，可以安排如下：

首先，教師要介紹什么是爬壁機(jī)器人，如何用Arduino開發(fā)者套件和機(jī)器人套件去實現(xiàn)機(jī)器人爬壁的基本功能，但是此時的爬壁機(jī)器人只是具備了爬壁功能，并沒有實際用途。接著，教師布置開放性工作任務(wù)，讓學(xué)生調(diào)研爬壁機(jī)器人是否可以應(yīng)用在建筑行業(yè)，是否可以代替人完成很多危險性工作。帶著這個問題，學(xué)生以小組為單位，到建筑工地現(xiàn)場開展調(diào)研。這樣做的益處是可以讓學(xué)生深入了解用戶當(dāng)前存在的問題，收集大量的實際需求信息。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生們可以精確地定義需求，出具初步的產(chǎn)品需求說明書。

2.子項目二：創(chuàng)意構(gòu)思

創(chuàng)意構(gòu)思即頭腦風(fēng)暴。學(xué)生通過上一階段的同理心訓(xùn)練，已經(jīng)了解產(chǎn)品在市場中的很多基本需求，比如在室內(nèi)噴涂對人體有害的材料的工作，可以用爬壁機(jī)器人代替人工操作；又比如爬壁機(jī)器人可以用于建筑玻璃幕墻清潔，用于建筑外立面裂縫檢查等。在該階段，同理心的形成，學(xué)生可以跳出原來思維的窠臼，提出各種各樣的解決方案。由于學(xué)生已經(jīng)初步掌握爬壁機(jī)器人的基本工作原理，因此此時提出的解決方案通常具有可操作性。在該階段，學(xué)生應(yīng)就某一種需求形成具體的設(shè)計方案，比如有的小組提出做室內(nèi)噴涂機(jī)器人，應(yīng)該具體討論噴涂機(jī)器人如何避障、如何解決邊界、如何攜帶噴涂原料、如何保證噴涂均勻等具體技術(shù)細(xì)節(jié)。在此過程中，教師應(yīng)該全程參與指導(dǎo)，同時協(xié)助學(xué)生剔除掉一些難以實現(xiàn)或者利用現(xiàn)有實驗平臺設(shè)備無法完成的創(chuàng)意。既要讓學(xué)生思維發(fā)散，同時又要使得創(chuàng)意能落地生根。

3.子項目三：原型實現(xiàn)與測試

這個步驟是要實現(xiàn)子項目二中提出的技術(shù)方案原型，并進(jìn)行功能測試。原型不是一個功能完善的產(chǎn)品，而是一個小型的替代方案或者過程的簡單模擬。比如實現(xiàn)室內(nèi)噴涂機(jī)器人，可以采用3D打印設(shè)備制作小型噴涂桶模型，用無毒的染色劑來替代涂料，使用Arduino開發(fā)者套件實現(xiàn)控制功能。設(shè)計的重點是解決機(jī)器人在噴涂過程中出現(xiàn)的邊界、噴涂均勻性、供電以及如何與操作工進(jìn)行配合等問題。這個階段非常重要，一些想法可能會在這個過程中被重新定義，甚至發(fā)現(xiàn)一些新的問題。

4.子項目四：交流分享，形成商業(yè)計劃書,進(jìn)行專利申報

在該階段，各團(tuán)隊與其他團(tuán)隊的成員就開發(fā)的電子產(chǎn)品原型進(jìn)行交流與分享，與傳統(tǒng)的創(chuàng)意活動的區(qū)別是：交流與分享還應(yīng)包括對產(chǎn)品的商業(yè)化運作的設(shè)想及實施流程。通過討論、修改并完善最終形成一個商業(yè)計劃書。如果在設(shè)計過程中確實有獨到的創(chuàng)意，可在教師的指導(dǎo)下申報專利。

三、結(jié)語

教學(xué)的實施能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可以為創(chuàng)新類課程教學(xué)改革的成功實施提供一個新思路。在具體實施的時候，有以下幾個應(yīng)關(guān)注的問題：一是采用DesignThink模型指導(dǎo)創(chuàng)新課程，其目的不是為了開發(fā)成熟的產(chǎn)品，而是借用此模型，對學(xué)生的創(chuàng)新思維進(jìn)行訓(xùn)練，不要求學(xué)生實現(xiàn)項目的完整功能，而是解決設(shè)計中存在的問題，找到解決方案。二是通過訓(xùn)練強(qiáng)化學(xué)生的自我價值認(rèn)同感，同時認(rèn)識到究竟要開發(fā)什么、怎么開發(fā)、開發(fā)出什么樣的產(chǎn)品才能符合用戶的需求。