书名：创客制作从入门到参赛
ISBN：978-7-115-65111-2
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著 熊春复 邱 良 黄仁忠
责任编辑 李永涛
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在全国师生信息素养提升实践活动、教育部面向中小学生全国性白名单竞赛活动中，不少赛事都设置了创客赛项。面对比赛主题各异、要求不同、形式不一的创客赛项，广大师生往往不知道如何学习、练习和准备。本书旨在为创客群体构建一个全面的知识体系框架，针对学习、实践和参赛需求，从创意获取、三维建模、开源硬件到作品发布等多方面进行了系统的梳理和精心的提炼，最终形成了一套切实可行的创客实践通用范式，为创客们在创意实现和项目实施等方面提供指导。
本书分为3篇。第1篇为知识储备，帮助初学者了解创客文化和相关赛事、熟悉创客项目实施必备的知识和技能，并提供相应的资源和学习途径，读者可以扫描二维码，找到相应的视频教程进行学习。第2篇为竞赛案例实践，设置3个实际的项目案例，这些案例都遵循竞赛规则，旨在展示创客作品制作的通用流程，对每个环节都整理提炼了相应的思路和方法。第3篇是获奖作品集锦。
本书适合教育工作者、学生以及对创客制作感兴趣的读者阅读。无论是初学者还是有经验的创客，都能在本书中找到有价值的参考和指导。
党的二十大报告提出，必须坚持“创新是第一动力”，“坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位”。把握发展的时与势，有效应对前进道路上的重大挑战，提高发展的安全性，都需要把发展基点放在创新上。只有坚持创新是第一动力，才能推动生产力高质量发展，塑造我国国际合作和竞争新优势。
在当今时代，创新是科学研究或企业发展的基础，它已经深入社会的每一个角落。为适应时代的发展，创新教育格外重要。创新教育鼓励学生摆脱被动的学习方式，通过实践、探索和体验，积极地掌握知识与技能。这种教育模式旨在培养学生的创新思维和解决问题的能力，为他们未来在各个领域的颠覆性创新打下坚实的基础。
“青少年科技创新大赛丛书”正是基于这种教育理念编写的。该丛书由创新教育专家、竞赛评委、一线获奖名师精心研讨编写，汇集了全国众多创客名师的教学和竞赛经验，这不仅是一套书，还是一套完整的创新入门课程。该丛书提供了项目学习过程中所需的相关配套数字资源，为师生提供了明确的教学指引和自学支持，能够帮助全国各地师生达成从入门到参赛的快速提升。
该丛书围绕3D创意设计、创客制作、人工智能、工程挑战4门主要课程，提供了系统而富有趣味的学习内容。该丛书所选案例均来自教育部审核并公示的面向中小学生的全国性竞赛活动，与省、市级的竞赛活动衔接。该丛书通过项目引路的形式，对一个个学生的作品进行深入解析，剖析其背后的学习和思考路径，由易到难、由浅入深地完整展现了创新项目学习所需的全环节和全过程，并确保每个项目、每个工程都具有实际的教育意义和应用价值。
相信该丛书能为中小学生、科技创新教育工作者、教师和校长提供有价值的案例和思路，为学校科技创新特色发展模式的构建提供参考，为我国未来科技创新人才的培养贡献力量。
北京中望数字科技有限公司教育发展部总经理 王长民
2025年1月
随着人们受教育程度的提高，当今社会越来越崇尚科学、倡导创新，我们身处的世界也变得越来越神奇，每个人都可以大胆地创新，每个人都可以成为“创客”。从校园的小角落到社会的大舞台，创客文化如燎原之火，燃烧着我们的激情、激发着我们的梦想。
当下，科技变得触手可及，创客们迎来了黄金时代。开源硬件和图形化编程工具的持续发展，有效降低了创客制作的入门难度；高端电子元器件的模块化封装及三维打印和激光切割技术的桌面级应用，又在不断提高创客作品的质量和技术水平上限。因此，在这个对创客极为友好的时代，只要你有想法，你就能成为创客，将个人的创意和想法转化为现实。
目前，教育行政机构高度重视中小学生的创客教育，并由此催生了众多由不同主办单位精心策划的创客作品制作比赛。在全国性竞赛项目中，例如全国师生信息素养提升实践活动、世界机器人大会青少年机器人设计与信息素养大赛、全国青少年信息素养大赛、全国中小学信息技术创新与实践大赛、全国青少年科技创新大赛、全国青少年科技教育成果展示大赛等，均设有创客马拉松或创客作品比赛项目。这些比赛不但丰富了学生的科技活动体验，而且激发了青少年对创新和创作的兴趣，进一步推动了我国科技创新人才的培养。
创客的世界光怪陆离，创客们的想法千奇百怪，每一件创客作品都独一无二，它们的创意、原理、设计、器材、功能都各不相同，制作方法更是五花八门。对初学者而言，创客之路可能充满挑战，需要涉猎的知识领域广泛，制作出色的创客作品更是一项艰巨的任务。是否有一种通用的制作范式，能够帮助我们更好地掌握创客作品的制作精髓？是否存在一条创客学习与成长的最佳路径，可指导我们逐步迈向卓越？
答案是有！本书就是你的“创客导航仪”。本书将以系统、全面的内容，引领你步入创客世界，使你在不断实践与探索中突破自我，逐步跻身于优秀创客之列。
编者根据二十多年中学生科技相关比赛指导经验，结合近十年创客作品竞赛规则的演变和特点分析，总结出一套创客作品设计、制作、参赛的“全攻略”。这套攻略涵盖创客作品制作从创意的发掘与筛选、方案的精心策划、作品的精细制作到最终成果的精彩呈现等关键步骤，并为每一环节提供切实可行、高效实用的操作方法，不仅可以显著提高作品设计与制作的效率，降低实施难度，更能有效提升作品的整体质量，从而大幅度增强作品在竞赛中的竞争力。
本书的知识储备篇立足于作品制作流程，介绍基础知识和基本技能，依照书中提供的学习路径，认真学习配套的数字资源（扫描封底二维码，关注“AI创客之帆”公众号，发送“11002”后，获得配套数字资源的下载链接和提取码；将下载链接复制到浏览器中并访问下载页面，输入提取码下载），你将轻松、快速地实现创客制作入门。竞赛案例实践篇以获奖创客作品为载体，详细讲解优秀创客作品诞生的过程，介绍每一个环节的实施经验与通用方法。通过这些案例，你不仅可以学习如何设计、制作创客作品并参加创客竞赛，还可以领略到创客活动、创客竞赛的独特魅力。获奖作品集锦篇则展示各类创客比赛的优秀获奖作品，它们有的充满科技感，有的富有艺术气息，有的功能强大、实用，有的实现方法巧妙。你可以借鉴方法、获得灵感，为自己的创客之路找到方向。
无论你是创客领域的初学者，还是已经掌握一定技能的资深创客，本书都将成为你探索创新之路的得力助手。让我们携手并进，踏上这段充满惊喜与挑战的创客之旅。
书中若有不妥之处，欢迎读者批评指正。联系邮箱：jinglingyaosai@126.com。
编者
2025年1月
丛书主编
张 帆
丛书副主编
蒋云飞 熊春复 李 博 彭 莉
专家顾问（排名不分先后）
张淑芳 孙洪波 何若晖 谢 琼 郭丽静 任鹏宇 蔡 琴 石润甫 李欣欣
蒋 礼 林 山 安文凤 江丽梅 孙小洁 钟嘉怡 何 超 杜明明 康文霞
主编
熊春复 长沙铁路第一中学
邱 良 湖州市现代农业技术学校
黄仁忠 湖南省地质中学
副主编
谢忆琳 长沙市雅礼实验中学
林冬秀 杭州市余杭高级中学（临平中学）
黄 青 深圳市宝安区海旺学校
关亚峰 辽宁省本溪市南芬区实验小学
编委（排名不分先后）
曹国斌 长郡双语实验中学
蒋云飞 重庆市电子学会青少年信息技术与人工智能专委会
林长春 杭州市临平区教育发展研究学院
李红玉 郑州市实验高级中学
陈 凯 郑州市实验高级中学
牛俊华 山西省实验小学
张琴英 西安建筑科技大学附属小学
梁 旋 湘西土家族苗族自治州溶江小学
沈菊颖 重庆市育才中学校
曹 政 南宫市私立丰翼中学
叶 鹏 大连市中山区东港第一小学
郑 青 杭州市余杭高级中学（临平中学）
赵 华 濮阳市油田第十中学
沈 涛 辽宁省实验学校
黄燕平 湖北省沙市中学
梁 艳 鄂尔多斯市康巴什区第一小学
李佳琦 深圳市宝安区海旺学校
鸣谢
北京中望数字科技有限公司
i3DOne社区
创客作品，富有创新且个性独特，它的制作门槛或许并不高。一个出色的创意、一个引人入胜的故事、一个富有趣味性的功能，这些元素汇聚起来，便可能孕育出广受好评的作品，下面介绍的“无聊盒子”便是一个典型代表。创客的潜力是无穷的，诸如“稚晖君”等创客，他们将各类新技术、新方法、新材料、新工艺、新器件等融入作品之中，展示了卓越的技术水准与精湛的工艺，令人叹为观止。
创客作品的制作难度未必很高。然而，创客作品的潜力却无穷无尽，“无聊盒子”的成功模式仅为一个缩影，对广大创客而言，目标可以更为远大——勇攀领域高峰，致力于创作出更高品质的作品。
为了达成此目标，坚持学习至关重要。若对创客有一定认识，便会发现创客作品涉及的领域极为广泛，要在短时间内精通所有知识非常困难。因此，“在实践中学习”成为一种备受推崇的学习方法。这种方法倡导实践，通过实施项目不断积累经验与知识，从而逐步掌握技能与提升认知。
本篇内容根据创客作品制作的基本知识体系框架提供相应的思路清单，而非详细、系统地讲解制作步骤。针对每项基础知识，会指明可行的学习方向并提供相关的学习资源，大家可以根据自身实际情况有选择性地学习。
根据本篇内容的特点，设置了以下栏目。
这个栏目展示创客们的杰出作品和精彩瞬间，读者可以领略创客文化的魅力，初步了解创客活动及其成果。
在这个栏目中，读者可以深入学习创客的知识和技能。通过解析创客活动的过程、探讨相关方法，一步步成为创客领域的行家里手。
亲自动手，参与创客活动任务。在这个栏目中，读者将亲身体验和实践创客活动，感受创作的乐趣。
这个栏目有交流和展示创客活动、创客作品的环节。
“创客”一词大家应该不陌生，那么什么是创客？怎样才能成为创客？什么是创客作品？它是如何制作出来的？本章带你了解创客及创客作品，指明如何成为创客以及如何制作创客作品。
图1-1所示盒子是一件创客作品，开启这个盒子的开关，你会看到有趣的一幕：盒子缓缓打开，然后一只可爱的小手伸出来把开关关上！你再次打开，它再次关上，如此反复……没错，就是这么一个看似无聊的动作，却成就了风靡创客世界的作品——无聊盒子。
图1-1
“创客”一词来源于英文单词Maker，指的是那些出于兴趣与爱好，努力将各种创意变为现实的人。如今，创客的形态逐渐多样化。有的创客只是为了自娱自乐，享受创新和实践的过程；有的创客则利用独特的创意来引起关注，推动文化传播和交流；而更多的创客将实用性和创新性结合，通过创新产品来满足实际需求。图1-2所示为实用的创新作品——可自动更换滤芯材料的新型口罩装置。
近年来，创客教育、创客活动在中小学校中的普及率越来越高。越来越多的学校建设了校园创客空间，配备三维打印设备、激光切割设备、开源硬件器材和DIY工具等，为创客活动的开展提供支持，如图1-3所示。
图1-2
图1-3
校园创客空间具有先进的设施和良好的氛围，吸引了许多有创造梦想的学生和教师前来学习和体验，促进了校园创客文化的形成，优秀校园创客在不断出现。图1-4所示为校园创客在学习三维建模。
图1-4
一件产品是如何造出来的？
找一找身边的产品，看一看这个产品有什么样的功能，查一查这个产品是如何造出来的，想一想制作它需要用什么工具。
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了解了关于创客的一些知识，你是不是也跃跃欲试了呢？
那么，你想创造点什么？画一画你想创造的作品，写一写它有什么功能。
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有了自己的创意，大家可以一起来分享交流。如果没确定好自己的创意，也可以先看一看别人的想法，然后借鉴别人的思路，想想自己可以创造什么。
可以先和同桌或者在小组内进行分享交流，然后在班级内进行分享交流。
在本节的学习中：
| 你看到了 |
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| 你学到了 |
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| 你做了 |
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| 你感受到了 |
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| 你还发现了 |
想象一下，你设计了图1-5所示的自行车模型，然后亲手把它做出来，把它摆在自己的书桌上，真是太酷了！
图1-5
该自行车模型是用建模软件设计，然后用激光切割机切割出木片拼接而成的。每一块木片都设计得恰到好处，轮廓切割得如此精确，拼接在一起后简直“天衣无缝”，不得不佩服作者的巧妙构思和精巧设计！
创客作品是创客利用自己的创新思维和实践能力设计制作出来的物品。由于创客思维的差异和创意的多样性，创客作品也是多种多样的：有的工艺精美，有的功能强大，有的好玩有趣……无论形式怎么不同，它们都具有独特的创意，还具有一定的实用价值，体现出创新性、实用性、艺术性等特点，不少创客作品都带有科技创新特征。图1-6所示的导盲手杖就是典型的科技发明类创客作品。
图1-6
在校园创客作品中，以科技小发明居多。这些作品通常利用三维打印、激光切割等技术，使用开源硬件制作而成。通过这些技术和器材的应用，同学们能够将自己的创意转化为现实，创造出具有实用价值的作品，如图1-7所示的限高杆预警警示装置模型。
图1-7
随着科学技术的不断发展和普及，涉及物联网、语音识别、计算机视觉和人工智能等技术的作品也开始在校园中流行。这些技术为创客们提供了更多的可能性，让他们能够创造出更加智能、自动化程度更高的作品。图1-8所示为校园创客利用人工智能摄像头设计的能根据车流量自动调节通行时间的智慧红绿灯模型。
图1-8
这些创客作品不仅是创意的展示，更是对未来科技发展的探索和实践。通过参与创客活动，同学们能够更好地了解科技的发展趋势，提高自己的创新能力，为未来的科技发展做出贡献。
你知道创客作品的创意通常来源于哪里吗？
找一找你身边存在的一些问题，想一想我们可以做点什么来尝试解决这些问题。
根据你找到的问题，以及你想到的尝试解决问题的办法，试一试在解决的过程中能否做出创客作品。
写一写你的思考过程，画一画你想到的创客作品。
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大家都发现了一些什么样的实际问题，又准备怎么解决？我们一起来交流一下吧。
可以先和同桌或者在小组内进行分享交流，然后在班级内进行分享交流，看一看大家的不同创意。
在本节的学习中：
| 你看到了 |
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| 你学到了 |
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| 你做了 |
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| 你感受到了 |
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| 你还发现了 |
