我也是科技輔導員
廣州開發區外國語學校 彭振建
我是一名通用技術教師，技術創新類競賽的輔導是我一項重要的“副業”。
記得許多年前輔導高中學生改造創新一臺桶裝飲水機，利用初中的電磁繼電器知識結合利用其構成的自鎖電路，將原有“加熱→保溫→加熱”的無限“循環”改裝為一次性加熱電路，以適應家庭熱水用量不大的情況，從而避免人為遺忘關閉電源造成飲水機對電能的浪費。學生在過程中經歷了問題的發現和分析，在衡量自身能力的基礎上尋找創新的解決方法，可以說既完成了競賽任務，也實現了《通用技術》課程的延伸，關鍵是學生得到了鍛煉。
在這個創新過程中老師的位置是什么？承擔怎樣的角色？其實在前面我已經看到答案了。我是科技輔導員，“輔導”角色就需要拿捏準確。
我們拿即將來到的21屆全國中小學電腦制作活動來講，實質上與青少年創新大賽、創客、機器人等競賽都有類似的地方，那就是創新，只不過大家的側重點有些不同、組織和展現方式有區別。創新、創客、機器人競賽著重以實物呈現創新，但部分學生由于材料、工藝等限制，即使有好的點子也無法實現“心想事成”的設計。隨著時代和技術的進步，特別是計算機輔助設計的發展，給予這些學生彌補了物化的短板。譬如3D One能實現3D設計、打印，暫時規避了繁復的制作工藝。下面就電腦制作活動談談個人的想法。
在通用技術課程中，給予設計的定義是：指基于預定的設想和目標，遵從相關的原則和規范進行的構思和規劃，最后用某種形式（模型、圖紙、圖表、文字文本等）表達出來的活動。我將其精簡為“心想事成”四個字，而設計過程最簡流程可以表述為：發現問題→分析問題→解決問題。
如何發現問題是許多大賽前擺在老師面前的難題。俗話說年紀越大膽子越小，那是老師豐富的閱歷和經驗造就了過于理性的判斷，我也曾經“扼殺”了不少學生的想法。后來我也改變了做法，把問題的發現交還給學生，但是依舊引導其結合生活或自己感興趣的案例發掘靈感。
記得有個軍迷學生非常膜拜我的3D作品，看了我的可散、不可散機槍彈鏈后上網了解后與我閑聊。
機槍彈鏈最早是馬克沁的帆布彈鏈，存在容易受潮變形的問題，采用金屬材質制作彈鏈是解決帆布受潮方法。為了節省資源的不可散彈鏈（http://www.tianjininindustrypump.com/model/74504.html）能比較容易回收利用，但缺點是機槍射擊后會拖著一大串空彈鏈。為了擺脫射擊后過長的彈鏈設計了可散彈鏈（http://www.tianjininindustrypump.com/model/74494.html），子彈抽出射擊后彈鏈自動分散跌落，缺點是彈鏈不容易回收造成資源浪費。
從機槍彈鏈的設計改變我們看到問題發現出自實踐應用的第一線，大家可以設想彈鏈的變化過程中一定經歷了不少慘痛的教訓。所以問題的來源最好來自學生的生活，譬如下面這個衣架（http://www.tianjininindustrypump.com/model/829432.html）的案例。
東南亞許多國家的酒店不提供晾曬衣物的衣架，如果自己攜帶又是一件比較麻煩的事情。這個學生問題差點被我“槍斃”了，衣架有什么好創新的，后來為了不打擊其積極性還是鼓勵他做下去，暫且不論競賽成績，學生研究過程還是學習到不少東西。
套用愛迪生的一句話“天才就是99%的汗水加1%的靈感，但沒有這1%的靈感那99%的汗水也是徒勞”，這1%的靈感有了，如何揮灑那99%的汗水呢？那就要分析問題。
我們可以歸納一下技術發明和革新的初衷，相當一部分是為了解決了人類的“懶惰”問題，這些因“懶惰”產生的問題基本上都存在矛盾的對立面，如何找到一個折中點是一個很有趣的分析過程。
機槍彈鏈存在彈鏈射擊后脫落與方便回收的矛盾，普通衣架存在需要性和便攜的矛盾。折中的思想就為我們提供了方向，機槍最長彈鏈是不可散形式，最短彈鏈是可散結構，我們可以搞個“不長不短”的折中，將可散與不可散的形式組合起來形成半可散彈鏈（http://www.tianjininindustrypump.com/model/1630801.html）。而旅游使用衣架也存在需要的長度和便攜的短小之間的矛盾，折中的方向是折疊或拼裝（http://www.tianjininindustrypump.com/model/122254.html）。
從上面的兩個案例大家可能會感覺到發現與分析問題其實都不困難，那么，解決問題呢？
先拿機槍彈鏈來講，綜合可散與不可散彈鏈的優缺點設計的半可散彈鏈，就是將兩條一定長度的不可散彈鏈用一節可散彈鏈連接即可。話說得很簡單，但是對于材料和工藝都不太熟練的中小學生這個是一條不可逾越的鴻溝。有條件的家長可以請工廠代為加工，沒條件的只好放棄這唾手可得的成果。但是有了3D建模軟件，可以根據自己的想法構建虛擬模型向評委展現自己的創意。
同樣便攜旅行衣架的解決可以直接用3D打印出實物。問題的解決過程中依舊會出現這樣那樣的問題。3D打印很難將水瓶口螺紋實現，而且存在強度問題，這時可以考慮找通用水瓶蓋直接黏貼簡化3D模型的設計難度。還可以采取鏤空的手段進一步減輕重量和減少體積。
上述“發現→分析→解決”過程就是我校的“心想事成”。
21屆全國中小學電腦制作活動數字創作類中小學3D創意設計，它的主題為“智慧生活”，對于“智慧”二字各人有各人的理解，只要你的“文章”做得好總會觸動某個評委的內心。但是我認為此處“智慧”的理解并非是指智能，智能需要輸入、處理、輸出的電子系統，它更多偏向于對現有事物在結構上的改造以實現功能上的適應和提升，譬如上面提到的衣架。給大家做一個判斷題，下圖為3D設計的一個風扇電機的外殼，用于方便安裝，這個電機外殼能稱之為“智慧”？
答案顯然是否定的，頂多叫配件。結構如何“智慧”？不能不提的是中國古代的連弩、指南車、榫卯等，在結構、功能、傳動等都具備非凡的智慧。這應該是我們的方向，可以到宜家家私采風獲取一些靈感，這也是這些年宜家在打城市紅比較火熱的原因，因為大家的居住面積越來越小，房價貴，而我們又對物質生活需求不斷提高，造成存儲空間的矛盾。如何收納和多功能的集成是宜家的重點。限于篇幅我僅提醒各位小朋友，3D結構的虛擬設計中需要考慮力學、現實材料等問題，這些需要老師干預、引導和自身的學習。千萬別臆想出類似“小馬拉大車”這些違背科學的結構作品。
21屆全國中小學電腦制作活動創客項目類的主題為“創意智造”，該項目有別于上面的“3D創意設計”，“3D創意設計”僅要求三維模型的設計來展現生活中的智慧，“創意智造”更強調實物作品，當然過程中需要利用3D One或3D One Cut建模及實物的呈現。
“創意智造”要求有結構件和電子電路，簡單來講上面的電機+外殼基本符合這個要求，能勉強達到創客要求。
如何界定結構件和電子電路之間的主次關系呢？
剛才電機為主，外殼為輔體現的是它們之間的主輔關系。即設計過程中先有電機的需求，以電機為主設計其安裝所需要的結構件。
再有就是以結構件為主、電子元件為輔的關系。這種作品多體現3D建模的繁復手段，電子元件作為錦上添花的陪襯。譬如利用3D軟件設計并打印出一個廣州塔，內部輔以聲光電子效果，這是典型的結構為主形式，“創意智造”體現在3D上。
還有一種就是結構與電子電路相互融合，互不分離的形式。這種“創意智造”中的結構件與電子電路分離后就無法實現其應有的功能。舉個常見又普通的例子，大家家里的冰箱冷藏柜里都有一個照明的開關，只有在開門時燈亮，這是一個最簡單的燈泡控制電路，利用開關控制點燈電路的通斷，而這個開關的動作關聯著冰箱門的結構件。如何利用開關門的動作觸發微動開關，一定需要設計一個3D結構件延伸開關，而這個開關位置巧妙需要更多的試驗。這種融合設計能更好地詮釋“創意智造”。
我是一個通用技術老師，我也是科技輔導員，大家一起共勉。
本文內容僅代表作者本人觀點，與i3DOne社區無關。
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更新時間：2020-02-07
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