张雪芹

摘  要：结识SCAMPER法，改进背包、设计响铃水杯。运用设计与发现的十流程：开展调查研究、问题解决方案、完善解决方案、概念草图、建构模型、构件和零件、建构解决方案原型、测试、评估和修订解决方案，将科学、技术、工程和数学（STEM）有机地融合在一起，提高学生的创造性思维和综合解决问题的能力，提升学生的科学素养。

关键词：SCAMPER法;改进背包;设计响铃水杯;创造性思维;综合解决问题的能力;十流程

一、结识SCAMPER法：

SCAMPER法是创新思维的SCAMPER策略，是由美国教育管理者罗伯特·艾伯尔（Robert F. Eberle）于1971年提出的一种综合性思维策略。

（一）S（Substitute）——替代，包括成分、材料、人员的替代等。例如：哪些物品可替代使用？我可以使用其它哪种材料？

（二）C（Combine）——组合，包括混合，与其他功能的整合等。例如：可添加哪些内容？我如何将用途结合起来？

（三）A（Adapt）——改进，包括改变功能或者部分结构等。例如：如何调整，以满足其它目的？哪些情况与之类似？

（四）M（Minimize/Magnify）——调整，包括放大、缩小、调整形状、规模等。例如：如果放大构件，会出现什么情况？如何使物品变得更大、更牢固？如何使物品变得更小、更短？

（五）P（Put  to  other  uses）——应用于其它用途，包括挪作他用或者改变意图。例如：其他哪些人可以使用它？其它哪些产品可用于原始用途以外的情况？

（六）E（Eliminate/Elaborate）——消除/精细化，包括简化，去掉部分功能或特征，凸显核心功能等。例如：可以从它上面移除或取下哪些组件？哪些部件可扩展或更精细化？

（七）R（Reverse/Rearrange）——翻转/重新设置，包括里外对换、上下颠倒、逆转、重组等。例如：可以翻转哪些构件或将构件放置在相反的方向上？能否内部更换构件？能否更改布局或模式？

二、SCAMPER法使背包“酷”起来：

常用的背包有何缺点？如何改进？经过思考讨论，同学们制定了如下的对应的解决方案：

（一）背包前：

1、组合——改进：将包盖和磁吸组合，制成磁吸包盖;

2、改一改：包内适当多地设置分层空间，在包的内层适当多地安装几个小包;

（二）背包中：

3、代一代、改一改：用轻质材料制成，换用宽的背包带;

或者：组合——改进：安装轮子拉着或推着走;

4、代一代、改一改：由马路上的清洁工人穿黄色衣服受到启发，将背包颜色换用人眼最敏感的黄色;

5、代一代、改一改：用防水材料制成;

6、组合——改进：将背包与能自动播放音乐的装置组合起来，加以改进创新;

7、代一代、改一改：用抗压能力强的硬质材料制成;

8、组合——改进：将简易防盗装置与背包组合，能自动报警;

9、代一代、改一改：用夜间能自动发光的材料制成;

或者：组合——改进：在背包上设计一个有小灯泡或发光二极管的简单电路，漆黑的夜间将电路闭合，便能发光照明;或在背包上安装手电。

（三）背包后：

10、搬一搬：将背包画上美丽的图案，不用时挂在墙上当装饰品。

三、SCAMPER法使水杯“响”起来：

（一）响铃水杯的设计研究

1.方法：SCAMPER法中的C——组合;

2.对象：水杯;

3.过程：

（1）不足：倒水时，需要多少则倒入多少，正合心意;可是有些人因视力不好达不到需求，造成许多不便;有时倒满溢出，造成浪费等;有时倒得太少，不够喝，需再倒，麻烦。这的确会带来烦恼，降低了生活质量，有待于改善。

（2）电路：灯泡电路能发光、电铃电路能发声，等等，这些可以做为水位到达需求时的报警信号呀，即水位器。

（3）组合：将水杯与水位器组合，可解决这一问题，如图4。想到视力不好的

4、发明：响铃水杯

（二）响铃水杯的设计过程

1、确定设计机会

往水杯中倒水时，有些人因视力不好达不到需求：

2、围绕设计机会开展调查研究

倒满溢出，或倒得太少，这的确会带来烦恼，降低了生活质量，有待于改善。

3、集体讨论可能的问题解决方案

运用SCAMPER法中的C-组合，给水杯装上电铃电路即水位器，如图4。

4、起草设计简介

根据用户需求设计思路：电路—在水杯上对应的高度——固定。

5、研究并完善解决方案

（1）电路：利用电铃通电发声的原理，找一个响度适中的电铃，在水杯边上装上一个电铃电路;

（2）高度：将两根未接通的导线的下端平行地放在杯内一侧需求的高度处，插在一个两端开口的试管内，管底用细线扎上橡皮膜，橡皮膜上（管内）放上金属片，通过计算或多次实验使水位刚好到达需求处，電路刚好接通，电铃发声报警（橡皮膜受到向上的水压向上凸起，托着金属片向上运动，恰好与两个导线头接触）;

（3）固定：管内装置调好后，用双面胶将试管粘在水杯内的侧壁上。

所有视力不好的人，能够根据铃声判断水位了：铃声一响，水位即到，倒水即停。

6、准备设计要求和概念草图

7、建构模型、构件和零件

水杯+电路（电铃电池导线）+玻璃管+双面胶

8、建构解决方案原型

（1）应该用玻璃试管，避免传热快、漏电，避免塑料的毒性;（2）附加上的该装置必须事先做过很好的消毒处理，保证清洁卫生，避免污染。

9、测试、评估和修订解决方案

用安全电源，防止触电。

10、交流解决方案：交流、反馈、修改。

（三）创新点

1、方法创新：运用SCAMPER法中的C-组合，

2、功能创新：用电铃报警。

3、材料创新：经济环保安全。

（四）结论

这种响铃水杯的实用价值强，是成功的设计与发现。

参考文献

[1]  科技学堂http：//www.sciclass.cn/  设计与发现http：//www.sciclass.cn/course/courseDetail？course_id=19

[2]  创新思维的SCAMPER策略http：//www.jianshu.com/p/87b245ddc67d