資源簡介

第 3 章 開源硬件創意設計
3.1 分析事物特征
教學設計
教學背景
信息科技是現代科學技術領域的重要部分，主要研究以數字形式表達的信息及其應用中的科學原理、思維方法、處理過程和工程實現。當代高速發展的信息科技對全球經濟、社會和文化發展起著越來越重要的作用。
義務教育信息科技課程具有基礎性、實踐性和綜合性，為高中階段信息技術課程的學習奠定基礎。信息科技課程旨在培養科學精神和科技倫理，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，提升數字素養與技能。
教材分析
本節課的教學內容選自人教/地圖出版社選擇性必修6 開源硬件項目設計　第 3 章 開源硬件創意設計　3.1 分析事物特征。
創新驅動發展是國家戰略和全民共識。2015 年，國務院印發《關于大力推進大眾創業萬眾創新若干政策措施的意見》，要求各地改革完善相關體制機制，構建“雙創”氛圍。每年十月，全國“大眾創業萬眾創新活動周”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展和廣泛傳播，每年的“雙創周”上都能看到基于開源硬件開發設計的各類創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，滋養觀眾心中創新的種子，促進創新與合作。
創意是人類獨有的高級思維活動，是創新的意識與思想，也是人們日常所說的“點子”“主意”“想法”等。其實，創意并沒有那么高深莫測，它是一個“人人可為”的大眾化行為。設計是人們為了實現創意、想法、意圖的創造性活動。通過合理的設計，可以把創意、設想通過合理的規劃和周密的計劃，以多種感覺形式表達出來。開源硬件的開源與開放、模塊化設計等特征大大降低了人們學習、使用硬件進行創意設計的門檻。
通信與半導體技術的飛速發展促使我們進入到一個全新的萬物互聯的世界，基于物聯網技術的創新、創意設備將成為我們生活、學習和工作的重要伴侶。在本章的學習中，我們從創意引導開始，尋找創意項目來源，通過需求分析，合理選用恰當的開源硬件及配套模塊，以“創想未來生活”為主題，設計一款屬于自己的創意作品，開啟從創意到實現的精彩旅程。
教學目標
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.掌握團隊頭腦風暴的技巧，具備提取事物特征的能力和一定的信息技術創新能力。
教學重點與難點
教學重點: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。
教學難點:掌握團隊頭腦風暴的技巧，具備提取事物特征的能力和一定的信息技術創新能力。
教學方法與教學手段
案例分析法、講授法、任務驅動法。
教學過程
問題導入
體驗探索
從生活中尋找需求
日常的生活、學習、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，卻發現什么都看不清；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備產生需求，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，感受到開源社區內交流和分享的熱烈氛圍，接下來需要把心中的創意、創想變成現實，完成一件屬于自己的作品。
將創意變成現實，僅靠開源硬件技術還遠遠不夠，還需要深入了解、挖掘出使用者最根本的需求，對需求進行分析，這樣的開源硬件項目才具有真正的現實意義。
在項目的最初階段，可以借鑒設計師們的工作方法，發掘出生活中的需求。設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用戶、聯系用戶訴求與設計方向的有效方法，其目的是要求設計師設身處地為用戶考慮，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心的問題。
圖 3.1.2 所示是某高一學生的用戶畫像，從左側可以看到該學生的典型特征：喜歡運動、學習壓力較大等。從右側可以看到該學生的日程安排，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 的同學進行對比，完成以下任務：
1. 參照圖 3.1.2，畫出自己一天的情緒變化圖，并標出主要事件。
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現需求的方法——用戶調查法。該方法通常直接對用戶進行采訪調查，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目的地。”
福特：“所以，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查法，可以收集到許多與目標用戶需求相關的信息。根據這些信息，可以進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計起到指導性作用。
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 班某小組的同學發現，很多同學早上會遭遇比較大的情緒低谷。通過采訪后發現：這部分同學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，等到起床時發現已經晚了，有可能會遲到，因而產生了焦躁和懊悔的情緒。該組同學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 所示的結論。
表 3.1.1 晨起需求分析
核心需求 準時醒來，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（比如強聲、強光）； 可以定時播放音樂； 能心情愉悅地離開床，而不進行激烈的心理斗爭。
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
這個環境中的需求，填寫表 3.1.2 并在班級內分享。
表 3.1.2 需求分析記錄
核心需求
附加需求
創意與創新
在確定核心需求之后，就需要集思廣益，開放創新思維，尋找解決方案了。
提出想法和創意，可以從兩個角度著手：一是從無到有，設想一些新的東西來解決需求，例如，很早以前沒有扇子，人們為了在夏季獲得清涼的感受而發明了扇子；二是從有到好，通過觀察，發現事物能否改進得更加完美，例如，從手搖扇到定向電風扇，再到具有擺頭、定時和遙控功能的電風扇，就是一個從有到好的循序漸進的過程。
獲取創意、尋找解決方案時，可以采用一種應用較為廣泛的方式：頭腦風暴法。
頭腦風暴法
頭腦風暴法指一群人圍繞一個特定的興趣領域交流創意，從而產生新觀點的方法。
在頭腦風暴的執行過程中，討論過程不受拘束，可以進行充分自由的思考，從而產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，在頭腦風暴活動結束后才對這些觀點和想法進行評估。頭腦風暴的目的是讓參與者開放思想，使各種設想在相互碰撞中激起腦海里的創造性風暴，如圖 3.1.3 所示。
構思創意是一個天馬行空的環節，每個想法并不一定都能實現。因此，我們要抱著開放的心態，讓大家都把自己的想法說出來。通常在組建頭腦風暴團隊時，最好將權威人士排除在外（例如老師不要參與學生的頭腦風暴團隊），權威人士的參與會一定程度阻礙害羞的人說出自己的觀點。進行小組頭腦風暴時，需要遵守如下原則，如圖 3.1.4 所示。
數量優先。想法和觀點數量越多越好。
停止批評。不要對小組其他成員的想法和觀點發表反對意見。
大膽創想。思維越跳躍越值得贊賞。
想法延伸?？梢曰谄渌说南敕óa生自己的點子。
閱讀拓展
三種常用的小組頭腦風暴形式
1. 引導式
提前準備一些馬克筆、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言過程中，主持人要確保討論的內容圍繞著主題，可以設置一個來回傳遞的“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上繼續添加想法。如果在討論中有好主意被排除在外，主持人可以引導參與者重新思考這個想法。
2. 匿名式
與引導式相似，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行投票，然后對排名靠前的想法再次進行討論。可以讓不同的小組討論不同的方面。例如，一個小組討論產品的形式，另一個小組側重于討論技術特點。
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。下一個人根據已有內容在紙上添加自己的想法并向后傳遞。重復這個過程，直到每個人拿回自己原來的紙。每個人根據自己紙上經過大家豐富后的內容，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。
如果說頭腦風暴是思維發散的過程，那么匯總整理就是思維收斂的過程。頭腦風暴所產生的各種想法需要集中匯總和整理，并從中挑選出最優的解決方案進行細化。
項目實施
頭腦風暴活動練習
以小組為單位進行頭腦風暴，其中一位同學作為主持人，其他同學為參與者。頭腦風暴的主題設定為“設計一個好的叫醒服務作品”。
小組頭腦風暴完成后想一想，在頭腦風暴過程中產生的這些點子有哪些關聯性？是否可以結合起來？良好合理的關聯往往會達到“1+1>2”的效果。在班級討論中分享小組的最佳創意。
項目實施
確定項目目標，制訂項目方案
一、項目活動
1. 下載教學資源平臺的“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、藝術裝置和消磨時間這幾個主題中隨機選擇一個。根據主題確定目標群體，通過用戶畫像法描述用戶特征和需求分析，并將結果填入表 3.1.3 中。
表 3.1.3 需求分析記錄
團隊名稱
團隊成員
目標用戶
用戶特征
需求分析 核心需求：
附加需求：
根據需求分析，利用頭腦風暴法進行創意創想，并將投票數前三的方案寫在表 3.1.4 中。
表 3.1.4 頭腦風暴記錄
要解決的問題
最受歡迎的三個方案
3. 在頭腦風暴之后，審查所有的想法，并從中選出最優的方案進行討論和細化，將結果記錄在表 3.1.5 中。
表 3.1.5 小組創意匯總表
項目名稱
項目目標
宣傳口號 ____________( 項目名稱 ) 是一個為 ________________（用戶群體）設 計的 _____________（方案類型）
項目設想 不同于（類似的產品）_____________ ，我們的方案更（獨特之處）_____________
項目 Logo
二、項目檢查
1. 分享目標用戶特征，檢查是否具有典型性和普適性。
2. 審查小組的創意匯總表，全班討論其新穎性和可行性。
課后作業
1. 生活中有許多產品都是經過不斷地改進發展而來的。請搜索一些老照片，看一看今昔衣食住行領域的各種產品當中，哪些物品的設計改變比較大，哪些物品的設計改動不大，并思考產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，例如還沒有學會說話的嬰兒，又或者產品針對的用戶是寵物。尋找生活中成年人認可但是真正的使用者并不喜歡的產品設計，并思考如何解決。
3. 你是否經歷過效果較差的“頭腦風暴”式討論？分析一下討論過程，并思考如何改進。
板書設計
第 3 章 開源硬件創意設計　
3.1 分析事物特征
1.需求分析
2.創意與創新
普通高中教科書
信息技術　選擇性必修 6 開源硬件項目設計
編著
人民教育出版襯課程教材研究所信息技術課程教材研究開發中心
中國地圖出版社教材出版分社
總 主 編 ：祝智庭 樊 磊
副總主編 ：高淑印 郭 芳 李 鋒
本冊主編：張 金 周茂華
編寫人員 ：于旭珩 吳俊杰 李 琦 管雪沨 張敬云

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