3.1分析事物特征教學(xué)設(shè)計人教-中圖版高中信息技術(shù)選擇性必修6開源硬件項目設(shè)計

第3章開源硬件創(chuàng)意設(shè)計3.1分析事物特征教學(xué)設(shè)計教學(xué)背景信息科技是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要部分，主要研究以數(shù)字形式表達(dá)的信息及其應(yīng)用中的科學(xué)原理、思維方法、處理過程和工程實現(xiàn)。當(dāng)代高速發(fā)展的信息科技對全球經(jīng)濟(jì)、社會和文化發(fā)展起著越來越重要的作用。義務(wù)教育信息科技課程具有基礎(chǔ)性、實踐性和綜合性，為高中階段信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。信息科技課程旨在培養(yǎng)科學(xué)精神和科技倫理，提升自主可控意識，培育社會主義核心價值觀，樹立總體國家安全觀，提升數(shù)字素養(yǎng)與技能。教材分析本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容選自人教/地圖出版社選擇性必修6開源硬件項目設(shè)計第3章開源硬件創(chuàng)意設(shè)計3.1分析事物特征。創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展是國家戰(zhàn)略和全民共識。2015年，國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于大力推進(jìn)大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新若干政策措施的意見》，要求各地改革完善相關(guān)體制機(jī)制，構(gòu)建“雙創(chuàng)”氛圍。每年十月，全國“大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新活動周”都會在神州各地拉開帷幕。得益于開源硬件近些年來的蓬勃發(fā)展和廣泛傳播，每年的“雙創(chuàng)周”上都能看到基于開源硬件開發(fā)設(shè)計的各類創(chuàng)意十足的展品和項目。自由開放的交流氛圍像是一片肥沃的土壤，滋養(yǎng)觀眾心中創(chuàng)新的種子，促進(jìn)創(chuàng)新與合作。創(chuàng)意是人類獨有的高級思維活動，是創(chuàng)新的意識與思想，也是人們?nèi)粘Ｋf的“點子”“主意”“想法”等。其實，創(chuàng)意并沒有那么高深莫測，它是一個“人人可為”的大眾化行為。設(shè)計是人們?yōu)榱藢崿F(xiàn)創(chuàng)意、想法、意圖的創(chuàng)造性活動。通過合理的設(shè)計，可以把創(chuàng)意、設(shè)想通過合理的規(guī)劃和周密的計劃，以多種感覺形式表達(dá)出來。開源硬件的開源與開放、模塊化設(shè)計等特征大大降低了人們學(xué)習(xí)、使用硬件進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計的門檻。通信與半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展促使我們進(jìn)入到一個全新的萬物互聯(lián)的世界，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新、創(chuàng)意設(shè)備將成為我們生活、學(xué)習(xí)和工作的重要伴侶。在本章的學(xué)習(xí)中，我們從創(chuàng)意引導(dǎo)開始，尋找創(chuàng)意項目來源，通過需求分析，合理選用恰當(dāng)?shù)拈_源硬件及配套模塊，以“創(chuàng)想未來生活”為主題，設(shè)計一款屬于自己的創(chuàng)意作品，開啟從創(chuàng)意到實現(xiàn)的精彩旅程。教學(xué)目標(biāo)1.了解需求分析的一般方法，具備一定的生活和社會觀察能力和換位思考能力。2.掌握團(tuán)隊頭腦風(fēng)暴的技巧，具備提取事物特征的能力和一定的信息技術(shù)創(chuàng)新能力。教學(xué)重點與難點教學(xué)重點:了解需求分析的一般方法，具備一定的生活和社會觀察能力和換位思考能力。教學(xué)難點:掌握團(tuán)隊頭腦風(fēng)暴的技巧，具備提取事物特征的能力和一定的信息技術(shù)創(chuàng)新能力。教學(xué)方法與教學(xué)手段案例分析法、講授法、任務(wù)驅(qū)動法。教學(xué)過程問題導(dǎo)入體驗探索從生活中尋找需求日常的生活、學(xué)習(xí)、工作中，我們會遇到各種各樣的事情，也會接觸到各式各樣的人和物，因而會有不同的感受，其中不乏一些不盡如人意、有待改善的地方，而這往往就是需求產(chǎn)生的地方。需求可能源于很多小事。例如：夜里，在燈光昏暗的地方，想要打開背包找點東西，卻發(fā)現(xiàn)什么都看不清；推著嬰兒車的母親，找不到垂直電梯，只能搬著嬰兒車爬樓梯，此時就會對照明和輔助升降設(shè)備產(chǎn)生需求，如圖3.1.1所示。思考：1.高齡老人在生活中可能遇到哪些不方便的地方？2.觀察家里的電器，有哪些亟待改善的地方？需求分析了解了開源硬件的特征和功能，掌握了一些基本技能，感受到開源社區(qū)內(nèi)交流和分享的熱烈氛圍，接下來需要把心中的創(chuàng)意、創(chuàng)想變成現(xiàn)實，完成一件屬于自己的作品。將創(chuàng)意變成現(xiàn)實，僅靠開源硬件技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要深入了解、挖掘出使用者最根本的需求，對需求進(jìn)行分析，這樣的開源硬件項目才具有真正的現(xiàn)實意義。在項目的最初階段，可以借鑒設(shè)計師們的工作方法，發(fā)掘出生活中的需求。設(shè)計師較多采用的方法是用戶畫像法。用戶畫像法是一種勾畫目標(biāo)用戶、聯(lián)系用戶訴求與設(shè)計方向的有效方法，其目的是要求設(shè)計師設(shè)身處地為用戶考慮，體會他們的感受，了解他們做一件事的方式和理由，從而獲取他們的深層次需求和最關(guān)心的問題。圖3.1.2所示是某高一學(xué)生的用戶畫像，從左側(cè)可以看到該學(xué)生的典型特征：喜歡運動、學(xué)習(xí)壓力較大等。從右側(cè)可以看到該學(xué)生的日程安排，曲線的高低起伏代表了情緒變化，文字部分標(biāo)明了他所遇到的事件。實踐活動高中生用戶畫像分析回顧自己的日程安排，與圖3.1.2的同學(xué)進(jìn)行對比，完成以下任務(wù)：1.參照圖3.1.2，畫出自己一天的情緒變化圖，并標(biāo)出主要事件。2.收集小組成員的用戶畫像，找出小組成員情緒較為低落的時間點，分析這一時段發(fā)生了什么事情，是否存在共性？3.思考如何改善情緒低落的情況，并記錄下來。在實踐活動中，我們還可以采用另一個發(fā)現(xiàn)需求的方法——用戶調(diào)查法。該方法通常直接對用戶進(jìn)行采訪調(diào)查，詢問對方需求。需要注意的是，使用該方法需要掌握一定技巧，否則很難獲得真正需要的信息。思考活動要一匹更快的馬100多年前，福特公司的創(chuàng)始人亨利·福特先生四處詢問客戶：“您需要一個什么樣的更好的交通工具？”幾乎所有人的回答都是：“我要一匹更快的馬?！甭牭竭@個回答，很多人直接的反應(yīng)可能是去研究如何獲得跑得更快的馬，滿足客戶的需求。福特先生卻沒有立刻行動，而是接著往下問。福特：“你為什么需要一匹更快的馬？”客戶：“因為可以跑得更快！”福特：“你為什么需要跑得更快？”客戶：“因為這樣我就可以更早地到達(dá)目的地?！备Ｌ兀骸八?，你要一匹更快的馬的真正用意是什么？”客戶：“用更短的時間到達(dá)目的地！”于是，福特最終得到用戶的根本需求，選擇制造汽車以滿足用戶的這一需求。思考：分析福特先生詢問客戶的過程，小組討論獲得用戶根本需求的詢問技巧，并記錄討論成果。通過用戶畫像法和用戶調(diào)查法，可以收集到許多與目標(biāo)用戶需求相關(guān)的信息。根據(jù)這些信息，可以進(jìn)一步分析出用戶最根本的需求，這個需求被稱作核心需求。核心需求對之后的項目設(shè)計起到指導(dǎo)性作用。同時，在分析用戶信息時，還會得到許多其他的需求，這些需求被稱作附加需求。核心需求是用戶的根本需求，滿足附加需求可以作為提升用戶滿意度的途徑。但若只解決了附加需求，卻沒有解決用戶的核心需求，是不能使用戶完全滿意的。例1：晨起需求分析。某校高一3班某小組的同學(xué)發(fā)現(xiàn)，很多同學(xué)早上會遭遇比較大的情緒低谷。通過采訪后發(fā)現(xiàn)：這部分同學(xué)中有些是被不舒服的方式吵醒的，例如刺耳的鬧鈴聲、窗外施工的噪聲、突然打開的燈光等，使得早晨的情緒受到比較大的影響；有些則是因為沒有按時起床，或是被吵醒后又睡著了，等到起床時發(fā)現(xiàn)已經(jīng)晚了，有可能會遲到，因而產(chǎn)生了焦躁和懊悔的情緒。該組同學(xué)決定通過開源硬件項目來解決大家的晨起需求。通過分析晨起需求，得到如表3.1.1所示的結(jié)論。表3.1.1晨起需求分析核心需求準(zhǔn)時醒來，離開床，開始一天的安排附加需求使用柔和的叫醒方式，取代較為刺激的方式（比如強(qiáng)聲、強(qiáng)光）；可以定時播放音樂；能心情愉悅地離開床，而不進(jìn)行激烈的心理斗爭。實踐活動高中生用戶需求分析以日常生活中的某個時間點和事件作為背景，小組討論，分析高中生在這個環(huán)境中的需求，填寫表3.1.2并在班級內(nèi)分享。表3.1.2需求分析記錄核心需求附加需求創(chuàng)意與創(chuàng)新在確定核心需求之后，就需要集思廣益，開放創(chuàng)新思維，尋找解決方案了。提出想法和創(chuàng)意，可以從兩個角度著手：一是從無到有，設(shè)想一些新的東西來解決需求，例如，很早以前沒有扇子，人們?yōu)榱嗽谙募精@得清涼的感受而發(fā)明了扇子；二是從有到好，通過觀察，發(fā)現(xiàn)事物能否改進(jìn)得更加完美，例如，從手搖扇到定向電風(fēng)扇，再到具有擺頭、定時和遙控功能的電風(fēng)扇，就是一個從有到好的循序漸進(jìn)的過程。獲取創(chuàng)意、尋找解決方案時，可以采用一種應(yīng)用較為廣泛的方式：頭腦風(fēng)暴法。頭腦風(fēng)暴法頭腦風(fēng)暴法指一群人圍繞一個特定的興趣領(lǐng)域交流創(chuàng)意，從而產(chǎn)生新觀點的方法。在頭腦風(fēng)暴的執(zhí)行過程中，討論過程不受拘束，可以進(jìn)行充分自由的思考，從而產(chǎn)生很多的新觀點或解決問題的新方法。所有參與者的觀點都被記錄下來，在頭腦風(fēng)暴活動結(jié)束后才對這些觀點和想法進(jìn)行評估。頭腦風(fēng)暴的目的是讓參與者開放思想，使各種設(shè)想在相互碰撞中激起腦海里的創(chuàng)造性風(fēng)暴，如圖3.1.3所示。構(gòu)思創(chuàng)意是一個天馬行空的環(huán)節(jié)，每個想法并不一定都能實現(xiàn)。因此，我們要抱著開放的心態(tài)，讓大家都把自己的想法說出來。通常在組建頭腦風(fēng)暴團(tuán)隊時，最好將權(quán)威人士排除在外（例如老師不要參與學(xué)生的頭腦風(fēng)暴團(tuán)隊），權(quán)威人士的參與會一定程度阻礙害羞的人說出自己的觀點。進(jìn)行小組頭腦風(fēng)暴時，需要遵守如下原則，如圖3.1.4所示。數(shù)量優(yōu)先。想法和觀點數(shù)量越多越好。停止批評。不要對小組其他成員的想法和觀點發(fā)表反對意見。大膽創(chuàng)想。思維越跳躍越值得贊賞。想法延伸?？梢曰谄渌说南敕óa(chǎn)生自己的點子。閱讀拓展三種常用的小組頭腦風(fēng)暴形式1.引導(dǎo)式提前準(zhǔn)備一些馬克筆、若干便利貼和一塊白板，在白板上寫下討論的主題。在小組成員積極討論和發(fā)言過程中，主持人要確保討論的內(nèi)容圍繞著主題，可以設(shè)置一個來回傳遞的“說話棒”來防止成員之間相互聊天。記下所有的想法，寫在便利貼上，在白板上展示給所有人看，并提醒參與者在已有點子的基礎(chǔ)上繼續(xù)添加想法。如果在討論中有好主意被排除在外，主持人可以引導(dǎo)參與者重新思考這個想法。2.匿名式與引導(dǎo)式相似，不過在最開始時，參與者匿名寫下自己的想法。主持人將想法收集起來并讓參與者進(jìn)行投票，然后對排名靠前的想法再次進(jìn)行討論?？梢宰尣煌男〗M討論不同的方面。例如，一個小組討論產(chǎn)品的形式，另一個小組側(cè)重于討論技術(shù)特點。3.傳遞式主持人讓參與者圍坐在自己周圍，解釋頭腦風(fēng)暴原則并提出討論的主題，每個人在紙上寫下一個想法，然后這張紙傳給下一個人。下一個人根據(jù)已有內(nèi)容在紙上添加自己的想法并向后傳遞。重復(fù)這個過程，直到每個人拿回自己原來的紙。每個人根據(jù)自己紙上經(jīng)過大家豐富后的內(nèi)容，再次考慮提出一個想法。主持人記錄所有人的最終想法，請參與者投票。如果說頭腦風(fēng)暴是思維發(fā)散的過程，那么匯總整理就是思維收斂的過程。頭腦風(fēng)暴所產(chǎn)生的各種想法需要集中匯總和整理，并從中挑選出最優(yōu)的解決方案進(jìn)行細(xì)化。項目實施頭腦風(fēng)暴活動練習(xí)以小組為單位進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，其中一位同學(xué)作為主持人，其他同學(xué)為參與者。頭腦風(fēng)暴的主題設(shè)定為“設(shè)計一個好的叫醒服務(wù)作品”。小組頭腦風(fēng)暴完成后想一想，在頭腦風(fēng)暴過程中產(chǎn)生的這些點子有哪些關(guān)聯(lián)性？是否可以結(jié)合起來？良好合理的關(guān)聯(lián)往往會達(dá)到“1+1>2”的效果。在班級討論中分享小組的最佳創(chuàng)意。項目實施確定項目目標(biāo)，制訂項目方案一、項目活動1.教學(xué)資源平臺的“zkB_dianzishaizi.py”文件，修改其中的程序代碼，將B型板作為主題隨機(jī)選擇器，通過按鍵，從叫醒出行、快遞點餐、家具改造、電器改造、交流互動、藝術(shù)裝置和消磨時間這幾個主題中隨機(jī)選擇一個。根據(jù)主題確定目標(biāo)群體，通過用戶畫像法描述用戶特征和需求分析，并將結(jié)果填入表3.1.3中。表3.1.3需求分析記錄團(tuán)隊名稱團(tuán)隊成員目標(biāo)用戶用戶特征需求分析核心需求：附加需求：根據(jù)需求分析，利用頭腦風(fēng)暴法進(jìn)行創(chuàng)意創(chuàng)想，并將投票數(shù)前三的方案寫在表3.1.4中。表3.1.4頭腦風(fēng)暴記錄要解決的問題最受歡迎的三個方案3.在頭腦風(fēng)暴之后，審查所有的想法，并從中選出最優(yōu)的方案進(jìn)行討論和細(xì)化，將結(jié)果記錄在表3.1.5中。表3.1.5小組創(chuàng)意匯總表項目名稱項目目標(biāo)宣傳口號____________(項目名稱)是一個為________________（用戶群體）設(shè)計的_____________（方案類型）項目設(shè)想不同于（類似的產(chǎn)品）_____________，我們的方案更（獨特之處）_____________項目Logo二、項目檢查1.分享目標(biāo)用戶特征，檢查是否具有典型性和普適性。2.審查小組的創(chuàng)意匯總表，全班討論其新穎性和可行性。課后作業(yè)1.生活中有許多產(chǎn)品都是經(jīng)過不斷地改進(jìn)發(fā)展而來的。請搜索一些老照片，看一看今昔衣食住行領(lǐng)域的各種產(chǎn)品當(dāng)中，哪些物品的設(shè)計改變比較大，哪些物品的設(shè)計改動不大，并思考產(chǎn)生這些改變的原因是什么。2.了解用戶需求時，有些用戶由于缺乏交流能力，無法直接了解到其需求，例如還沒有學(xué)會說話的嬰兒，又或者產(chǎn)品針對的用戶是寵物