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让纸质电路讲故事,华裔女孩设计的创新教学材料进入美国中小学

作者:丁梦琪 发布时间:

让纸质电路讲故事,华裔女孩设计的创新教学材料进入美国中小学

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摘要:纸质电路作品走进了白宫,以及纽约现代艺术博物馆。

【编者按】“美国教育创新”专题由“中美对话”项目组(chinausdialogue)与FT中文网联手推出。通过专注于对美国教育理念、方法及科技三个层面的深度挖掘,展示或激动人心,或发人深思的案例,更期待能抛砖引玉,以回应快速变化的时代给未来人才培养提出的更具挑战性的要求。

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看似寻常的一幅中国水墨蒲公英图,却只需要对着画布轻轻一吹,便变会有彩灯展示的蒲公英纷纷散散飘落,纸板背后,更是铺满了复杂的电路图和各种感应器。这种将工程和艺术巧妙结合在一起的杰作出自于小巧的华裔女孩齐洁之手。

从小就热爱纸质艺术的齐洁在麻省理工大学(MIT)攻读博士时,在导师的指引下,开始尝试把传导胶带、电路和纸质艺术结合起来,创造出一种更为独特的表达方式。“纸质电路的魅力就在于,你可以让电子材料变成任何你想要的样子。不用是一个方或一个圆,也可以是一朵花、一个蜜蜂或一颗星星。”齐洁对中美对话说,“这么好玩的东西,我迫不及待地想与每个人分享。”

如今,她的项目生产了超过100万枚亮灯的贴纸,创新的教学材料被超过一万名学生使用。这个热爱工程和艺术的华裔女孩儿还把纸质电路带进了白宫,在奥巴马夫妇面前,带领200多名孩子学习用电路装饰卡片。她的作品也走进了纽约的现代艺术博物馆(Museum of Modern Art),被收录进了艺术品的永久陈列当中。

小小身材展示奇妙智慧

齐洁设计的“纸质电路”基本由电路贴纸(Circuit Sticker)、铜制可传导胶带(Copper Conductive Tape)和承载材料(如纸、纺织物等)组成。在进行艺术与技术并存的创作时,人们可以把电路贴纸贴在纸张的相应位置,然后用可传导胶带连接。一旦电路接通,电路贴纸就像被唤醒的小精灵,开始听取创作者的口令,或呈现不同颜色的光芒,或像星光点点般闪烁,或感应光线的照耀,或产生明暗的渐变……创作者可以在纸张上绘制趣味的图案,或把纸质电路应用到现存的卡片里,最终产生结合光与美结合的新奇艺术效果。

齐洁向中美对话介绍道,她的项目为不同的学习者准备了不同的纸质电路套件。例如,她们为初学者设计了一本《电路贴纸素描册(Circuit Sticker Sketchbook)》,像《秘密花园》的绘本一样,只不过,这次人们填充到相应位置的,不再只是五彩缤纷的颜色,而是电路贴纸和胶带。当读者完成一整本书时,他们能在与艺术的互动中学习完关于电路的五项核心概念,如平行电路(Parallele Circuits)、开关(Switches)和阻力感应器(Resistance-based Sensor)等,同时他们也可以在每个模板的基础上进行艺术创作,最终收获一本属于自己的独一无二的“纸质电路”素描册。进阶的学习者则可以尝试不同类型的电路贴纸,比如彩色的LED电路贴纸,可以渐变、闪烁的“效果贴纸(Effect Stickers)”,和可以感应光线、声音及时间的“传感器贴纸(Sensor Stickers)”。最终,高端的学习者可以将编程与纸质电路相结合,运用计算机灵活地控制纸质电路呈现出的艺术效果。

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纸质电路素描册(图片来自Chibitronics官网)

小小身材打开全员编程大门

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学生使用纸质电路进行创意、学习(图片来自Chibitronics Facebook)

Lou Buran是Corning Union High School的一名教师。他在教授学生的同时,也喜欢用编程创造事物并不断地学习物理。在参加过齐洁的一次纸质电路Workshop之后,他说自己获得了灵感的“爆炸”,于是把电路贴纸、铜制胶带等带回了自己的课堂,想看看孩子们能创造出什么不一样的东西。Lou在自己的博客中写下:“每个孩子都成功地完成了基础电路。我被他们的艺术作品点燃了。比如说,Noah绘制了一个计划,来帮助自己头脑风暴电路的创意。他遇到的限制是只有一个小灯,但是他让这个限制引导自己的设计,最后决定用电路创作一个眨眼的小人。Owen则被分配到制作一只老虎,他自然而然地决定了用小灯点亮画面里的太阳。”Lou Buran认为,纸质电路作为一项创新的教学材料,一项很好的优点是学生不需要老师的帮助就可以成功,在学习的过程中,他们设计、安装、检修,不断深化着对知识的理解。“Noah用15分钟耐心地去寻找一个bug,最后在关掉电池的关头找到了问题,最后电路得以运转。在随后的对话中,他和我谈论了他学到的关于极性和电流的知识。”

齐洁的合作伙伴Bunnie Huang也提出纸质电路的制作材料从一定程度上推动了“新式科技学习”的拓展。根据Bunnie的介绍,纸质电路其实是把电路安装在了带有异向性的胶带(Anisotropic Tape)的聚酰亚胺基底上。这种材料允许人们不需要高温操作就可以进行电路的组装。于是,纸质电路和热感基底相适应,也和柔韧性的材料相适应,因此可以被广泛应用于纸、织物、塑料等材料上。用齐洁告诉中美对话的话来说,“每个人都可以参与进来,因为纸很便宜,每个人都可以很容易地拿到纸,来参与到电路的学习中。我相信如果人们有了资源,他们就能学好。他们甚至不需要老师,也不需要有基础,大家可以一起动手学习”。

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纸质电路与多种材质相适应(图片来自网络)

齐洁的项目已经在美国进入了很多学校,但是她仍然在坚持开放的模式,只有物理性材料会向人们收费,如电路贴纸、套件、材料等。“软件”部分全部是对大众免费开放的。“我们的书、代码、模板等都可以很容易地让公众复制,因为我们只支付不太多的钱用于承载数据,而且我们也找到了合作伙伴来帮助我们承载数据。我们会一直保持我们的‘软件’免费及开放,一方面让更多的人能够更自由地表达自我、获得灵感、贡献创意,另一方面也让更多人知道我们”。

正是因为这种开放性,越来越多的人开始自发地使用纸质电路来表达自我、学习科学。有的人担任志愿者把其教学方法和材料翻译成不同的语言,让更多的人得以使用这项趣味的学习材料;有的人把纸质电路运用到创客空间,用以生产富集灵思的创造。人们以此构建了一个又一个社区,齐洁对中美对话说,“社区才是最重要的东西。社区意味着人们相互帮助、学习电路知识、追求同样的目标,这些都是花钱买不到的。”

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人们利用纸质电路设计的卡片(图片来自Chibitronics Instagram)

在基于纸质电路构建的社区里,也涌现了许多特别的人群。例如,制作卡片和素描册的艺术家和许许多多的女性,其中有很多是母亲或者奶奶辈的人物。齐洁开心地对中美对话说:“这也是我最自豪的事情。我们为了一些社群内的人设计纸质电路,如创客、老师、孩子、成年人,他们喜欢他们所做的事,喜欢创意性科技,但是我们也激发了新的社群。当孩子们从小就看见妈妈和奶奶也在制作电路,他们就会觉得每个人都能做这些科技的事情,并且把科技用作一种艺术的载体。所以当他们对电路有问题时,他们不再去找爸爸,他们甚至也可以去找奶奶问。这真的很酷!”

小小贴纸的下一步人生

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创新性的教学材料如何与传统教学体系相结合,一直都让教育者们头痛。齐洁的发明也不例外。她对中美对话说:“我知道有的英语课堂,老师让学生写故事,然后用电路来装饰和点亮自己的故事,既学习了英语,又学习了科技,课程就是这么设计的,而且这就在公立学校里发生。”但是她也表示,自己理解很多学校面临着重重限制,例如割裂的学科、固定的教学体系,作为一名学校的任课老师,只能遵从,很难作出大的改变。对此,齐洁认为教学的创新仍然需要更多支持,还有一段长长的路要走。

谈到中国,尽管齐洁五岁时就离开了中国,她的家人和根基还在中国。她说:“和美国的很多地方一样,那里有很繁重的学习和考试,我很好奇怎么才能把科技和艺术的创新引入到中国的教学体系中。”齐洁相信,全世界的孩子本身都是非常有创造性的,把优质的教育资源、科技和创新传递回中国,让孩子们在应试教育之外保持自己的创意,也是她一直在考虑的问题。不过,她也再一次对中美对话说:“胶带、纸,不论你身在何处,你都知道这两种东西。就算我们没有全球性语言,它们绝对是全球性材料,因此我非常乐观。”

文章转载自公众号:中美对话(chinausdialogue),作者丁梦琪,原标题为《教育创新 + 福利 · 让电路“讲故事”》。

1、本文是 芥末堆网转载文章,原文:中美对话
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