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2021-08-02
威雅壹课 | 设计与技术:创客狂想曲

人手一把纸扇,对着造型奇特的风车模型,或大力或轻摇地正面扇、侧面扇、背面扇, 再看他们的表情,紧张、期待、开心,至少三种情绪同时出现。结果呢?有的小车匀速前进、有的小车慢慢悠悠地挪动了一步、两步,还有的小车竟然向后移动……

显然地,这是一个小型的风车竞速比赛,发生在南京威雅设计与技术(Design and Technology)体验课上。这节课是南京威雅科学与技术总监保罗先生和学术团队一起特意设计的,希望能让孩子们能切身体验南京威雅的学习环境。

DT课里走出的全能”玩家"

风动能体验课开始,同学们随机组成不同的小组,保罗将体验课的道具:乐高模型、纸扇一一分发给小组成员。接着,他向同学们发布了体验课的任务:协力组装乐高风车,用纸扇测试风车行进的方向,当所有小组完成组装测试任务后将会有一场风车速度竞赛。最后还要完成三道体验课题目。

组装开始时,局面五花八门。

有的小组条理清晰地分配任务,A来找风车各个部分对应的零件,B来进行有序的组装;有的小组陷入茫然,对着模型指示图无从下手;有的小组则全靠一人在出力,平时很少接触乐高的孩子,一度只是围观。保罗和几位老师观察到每个小组不同的进展后,从旁协助孩子们,引导他们找零件,创造小组成员互动合作的机会。

组装与测试时,他们也遇到了一些问题:

#两个风叶和四个风叶,哪种方式下风车的速度会更快?

#或者要不要试试六个风叶?

#除了用改变风叶的方式,齿轮能不能改?改了会发生什么?

#从什么角度扇纸扇,会让风车移动?

“整个过程是设计与技术课上常见的步骤。我注意到有一组成员优化了风车的形态,让风车的速度变得更快。他们在想到新的方法时其实不确定会得到什么结果,但愿意尝试。这种创新思维、分析能力以及实践运用真实地发生在课堂上时,是非常令我们欣喜的,也是我们希望并想要培养的火花。”保罗说道。

保罗先生告诉我们,南京威雅将开设一门设计与技术课程,作为校本拓展课程之一,以激发学生的创新思维,将所学知识运用到实际生活中,小至为身边人的需求设计优化一个产品,大至为全球化社会发展大胆推陈出新。

设计与技术课程是让学生们有计划地做出一个设计,然后运用学校为他们提供的设备,把设计变成现实。这个过程中,学生需要从真实需求出发进行设计,实际操作过程中还会经历调整优化再设计的过程,既考验学生的全学科知识,更能培养创造力、动手能力、合作能力等素养 。

设计与技术课程既可以单独教学,也能跨学科合作教学。它可以配合语文、英语、历史等人文学科的教学主题,如当历史学科讲到古代战争,可以让孩子亲自设计一辆投石机;它也可以单独进行项目制作,融合STEAM学科的理论知识,用实践丰富理论。

在体验课的结尾,孩子们拿到了3道问题:

1哪一种/一些力可以让汽车运动,并影响其运动?

2当汽车移动时,可以观察到哪些类型的运动?请解释一下你是如何观察到的?

3在今天的活动中,你展示了哪些基本特质?你是如何展示这些特质的呢?

保罗说,设计与技术课程是将物理、化学、生物、科学、信息技术、数学、艺术等独立学科的整合,基于STEAM理念下开展的一门综合性学科,很适合跨学科合作,也非常考验学生对多重学科的理解与运用,像第一道题就涉及到物理知识,比如摩擦、重力、能量转换等,第二道题更偏设计与技术学科,比如旋转运动、线性运动、结构等。

至于第三道题,保罗说“设计与技术课程不仅教会学生融会贯通全学科知识,更是在于培养孩子的素养。在南京威雅,它至少会涉及到5大素养。

关爱

CARING

我们之所以要解决问题,是因为某个人事物遇到了阻碍或者需要优化。产品设计需要同理心。

比如,我教过的一名学生关注到许多父母骑自行车时会将孩子放在车头的篓子里,这是很不安全的,他就自发设计了一个便携式的座椅,可以随时安装在自行车后座的部分。既能解决人身安全问题,也减少交通事故的发生。

创新 & 好奇

CREATIVITY & CURIOSITY

学校配备了创客空间、工作坊,在这里,学生被鼓励拓宽思维,而不是照本宣科的做个工艺品。保持好奇心和创造力是需要孩子们需要掌握的素养,如何做出一个能解决问题的产品?怎么优化?好奇心激发问题,推动学生主动学习。

合作

COOPERATION

好的产品永远是从用户思维出发,这意味着设计者不能单独完成,沟通协作是必须的。

勇气

COURAGEOUS

设计与技术课堂是一个安全、容错的环境。每一件设计出来的产品,没有对错之分,只是会有迭代更新,用更好的方式解决问题。”

从真实问题出发,人人都是产品经理

南京威雅的设计与技术课程从小学到中学有着不同的内容,从制作简单的板凳、桌面收纳等开始,年级越高,制作越复杂。中学阶段,甚至可以尝试如赛车、电动椅、水火箭之类的机械制作。

还记得2015年发布的穹顶之下纪录片么,着重描述了中国大陆华北地区雾霾的危害性,而世界卫生组织发布的报告则指出,相较于大气环境,室内空气污染带来的危害也不容小觑,全球4%的疾病与室内空气质量相关,全球近半数人处于室内空气污染中。

保罗认为,空气污染是个全球性的话题,对于中学生而言,似乎还太遥远,但我们仍然可以围绕这个话题思考我们能否在设计与技术课上做一些力所能及的产品——比如制作一个空气净化器。

空气净化器,是由过滤器、风扇、电源制作而成的。空气净化器的工作原理是通过滤网加风机,将室内污浊空气吸入密闭的空气净化器,通过一层层过滤网将空气中的杂质过滤掉,留下洁净的空气重新吹入室内,持续循环下,室内空气会净化干净。

如此,这节设计与技术课程思路大概会是这样:

#教学思路

✔目标:学习工作坊室内环境质量会受到哪些污染源;学习使用CAD绘制空气净化器的外观;学习使用激光切割机制作零件

✔问题:什么是CAD?产品零件的基本形状有哪些?激光切割机的工作原理?如何正确操作机器?

✔评估:设计一个能够净化工作坊室内环境容量的空气净化器

在教授该部分内容时,保罗会辅助讲解有关光和激光原理的内容,计算机软件制图的知识,还有净化器滤网过滤的原理。他很乐意在课堂上听到学生提问“为什么”“哪种方式会更好”“怎么开始设计”,学生的知识水平不同,在课堂上的参与程度会不同,提问是让保罗更清晰了解学生的方式,他也能更高效地给出指导建议。

那么只有真正理解、学会相关科学知识的人才会懂得如何制作。事实上,设计与技术课程的一个先天优势便是能直接检验学生的学习掌握度,同时也能够让保罗和其他学科老师在共同教研中充分研讨。

学生们首先得自己梳理出基本流程,比如:

1.确定并绘制出净化器的外观、确定净化器的功能

2.挑选合适的材料,在学校的工作坊内使用3D打印机、木材切割机制作所需零件

3.准备安装,注意留出滤芯隔板和风扇隔板的空间。初步组装后,检查是否有设计上的问题。

并在其中充分发挥设计能力、动手动力,运用STEAM学科知识。这项任务给到了许多延展空间,在艺术上有想法的孩子也许会想到设计上采用类似榫卯的结构,一是保证结实程度,二是减少胶水的使用;熟悉自然科学的孩子会了解哪种滤网过滤作用更大。


空气净化器制作过程中会涉及到木材切割

第一轮设计制作完毕后,保罗会引导学生开始思考:初代的空气净化器,使用效果如何?还能否优化升级?

这样的思考反馈是教学闭环的重要组成部分。当学生们朝着升级版的净化器进行探讨研究尝试,譬如装配一个显示屏、光线传感器、PM2.5传感器时,就需要在前面的基础上,增加第四步:设计电路以实现各个功能,这需要用到电脑软件绘制电路图,这便是深度学习的意义。

在设计与技术这门课中,保罗凭借自己在工程行业的深厚阅历,将产品设计的真实流程带入课堂,强调发现问题-创意构思-设计制作-收集反馈-调整测试的教学闭环的重要性。分析真实的需求,做出行动的能力,是这门课程的基本要求,但绝不仅限于解决已有的问题。大部分划时代的产品设计,都是没有先例的。

保罗说,作为贯穿设计、科学、计算机与制作的课程,设计与技术课程是艺术与科学的完美结合点。如果学生长于数学、物理、化学、艺术等学科,设计与技术课程无疑将会推动学生对细分学科的热爱,也将对大学申请起到莫大的作用

在创客空间解码未来领导力

20年前,孩子们在设计与技术课程上,会阶段性地接触木工、金属工艺、塑料制品,大多数是完成一项作品为主。然而,当前的设计与技术课程绝不是“依葫芦画瓢”。如果只是以应付考试的状态加入设计与技术的课堂,可能永远也掌握不了“设计、思维、发现真实问题/需求、解决、反馈”的精髓。

南京威雅在设计时,精心构思了一个创客空间,配备了许多设备和新兴科技,包含3D打印机、激光切割机、钻孔机、绘制仪器、木工坊等。孩子们能够用到基础的材料,也能用到诸如3D打印机、电脑制作软件等新兴科技。

也许有些家长会疑问,孩子们虽然在课堂学会使用激光切割机、3D打印机,动手做了许多产品,但他们将来可能很少会运用这些技术,还要学么?

其实,学会学习才是教育的内核。学习本身比学习的内容更加重要。当他们在未来接触到从未遇见的挑战/任务时,此时的学习经历能赋予他自主探究和更高效率学习的能力,如此我们的教育才是有用的。

此外,威雅学校董事、副总裁先生强调过,创客空间是一个培养孩子”自我效能“的地方,在这里孩子学会主动看见问题、解决问题,而往往各行各业的领导者身上都具备这种素质。威雅希望通过精心打磨的教学环节,高质量的学习环境,培养具有同理心、创造力、担当精神的各行各业的未来领袖。