1.1　来，加入“X型”战队

1.1.1　游戏：折纸飞机

游戏准备：A4白纸若干。

游戏说明：你的手中只有一张A4白纸，折一架纸飞机，让它飞得最远！

游戏步骤：

1．分发A4白纸。

2．折纸飞机。

3．试飞。

准备好了吗？大家一起扔出你手中的纸飞机，看谁的纸飞机飞得最远。

玲玲和天天是同桌，可是他们在老师眼里可是完全不同的孩子。玲玲的语文、数学、英语等门门考试成绩都是优，她的答卷经常被老师当作范本，作文也经常被当作范文。天天心里不服，总想着找机会赢玲玲一回。这天，科学课上老师让大家折一架纸飞机，看谁的飞机飞得最远。天天心想：“机会来了，我要折一架与众不同的飞机！”

玲玲回想起上节课老师教的纸飞机的折法，认真折了一架翅膀上翘、线条优美的飞机，而天天却把纸握进手里，揉成了一团。然后，他们同时把“飞机”扔了出去……

天天的“飞机”像一颗飞驰的炮弹，直接砸中了教室后面的黑板。毫无疑问，天天赢了。玲玲不服气地说，“你那根本就不是纸飞机嘛”，而天天却得意扬扬地说，“老师只说要飞机飞得远，并没有说飞机必须有两个翅膀呀，我折的是像炮弹的‘纸飞机’，哈哈！”

如果你是一名学生，你更喜欢天天还是更喜欢玲玲？如果你是一位家长或老师，你希望自己的孩子或学生成长为成绩优秀、功课达A的玲玲，还是成为愿意冒险、勇于尝试新方法的天天呢？少儿编程之父、麻省理工学院媒体实验室学习研究教授米切尔·雷斯尼克和清华大学的前校长陈吉宁把像玲玲一样的学生称为“A型学生”，这类学生尽管考试成绩很好，但并不具备未来社会所必需的创造力和创新精神。与“A型学生”相对应的是“X型学生”，他们像天天一样，善于发现问题的本质，能够创造性地解决问题，是具有创新思维和创新能力的未来型人才。

现在，你决定好要做哪类人了吗？如果你决定做未来需要的“X型人”，那么，就请加入我们，一起加入“X型”战队吧！

你可能会说，“哎呀，我刚巧已经是个典型的A型人啦，还能成为X型人吗？”我们的答案是肯定的，因为“X型人”的创新思维只有三分之一来自天生，其余三分之二是可以通过创新能力训练来提高的。看完这本书，完成里面全部的训练，你就会发现自己的思维方式已经悄悄发生了改变，你的“X型”基因正在逐渐形成。

1.1.2　“X”的含义

“A”代表的是等级，“A型学生”“A型老师”和“A型家长”看重的是成绩的评价，看重孩子在班级中所处的位次；“X”代表的是未来的未知数，“X型学生”“X型老师”和“X型家长”看重的是解决问题的多种可能性，为探寻未知而进行思考的过程。

“X”这个字母的外形既展示了从一个中心点向四周扩散的发散思维路径，同时也体现了从四周向一个问题中心进行聚拢的收敛思维过程。因此，“X”体现了创造性思维的两大核心——发散和收敛。“A”与“X”的差异如表1-1所示。

1.1.3　“X型人”的四大特征

1．发问

“同学们，还有问题吗？”快下课时，老师的这个提问经常会让课堂陷入沉默。没有问题，是老师在课堂中面临的最大问题。如果有“X型”学生在场，他们一定会打破沉默。为什么？因为发问是他们的思考方式。美国的创造力研究专家戴尔（Jeff Dyer）和克里斯坦森（Layton M·Christensen）在著作《创新者的基因》中把“发问”列为创新者的重要技能之一，因为发问能催生其他的发现行为，包括观察、交际和实验。创新者会提出很多问题，以求更好地理解现状，挑战现状，寻求突破(2)。

普利策奖得主、1944年诺贝尔物理学奖获得者伊西多·拉比（Isidor Isaac-Rabi）曾分享过他的一个亲身经历：大部分母亲在孩子放学回家后都会问一句，“你今天学到什么了吗？”但他的母亲当年却问，“拉比，你今天有没有提出一个好问题？”

（1）为什么你不再发问？

“为什么数学是十进制不是七进制八进制？”

“为什么井盖是圆形的？”

“妈妈的头发是怎么烫卷的？”

生活中总是充满了问题，善于发现问题的孩子会提出千奇百怪的问题。遗憾的是，很多爱发问的孩子长大后都成了不爱问问题的人，甚至认为提出问题是很“羞愧”的，好像显得自己很愚蠢。这一切是怎么发生的呢？

你观察过幼儿园的孩子吗？他们往往在老师话音未落时便高高举起了手，有时他们会提出一些让老师未曾准备的问题。一次家长开放日，我坐在幼儿园的小椅子上，和孩子们一起兴致勃勃地跟随一位年轻可爱的老师学习如何用彩泥捏一只恐龙。正当我们跟着老师的步骤准备把尾巴粘在霸王龙的屁股上的时候，一个细小的声音突然响起，“老师，为什么彩泥是软的？”提问的是一个5岁的小女孩。就像没有听见一样，老师仅仅是停顿了一秒钟，然后继续用好听的声音告诉大家，“尾巴一定要粘在正确的位置上哦”。

为什么要忽略孩子的提问呢？我想，也许是这个问题与教学任务“无关”，又或者担心会影响课堂纪律，也有可能老师也回答不上来……

无论什么原因，一个孩子的发问行为正在被忽视。而追求结果、忽略过程的教育行为，最终会导致孩子的发问动机遭到破坏。美国心理学家托伦斯（E.P.Torrance）（1968）发现学生在小学四年级的时候创造力暴跌，这和发问次数的减少是有很大关系的。

（2）如何鼓励发问？

认知科学家、教育家马琳·斯卡达玛利亚（Marlene·Scardamalia）和卡尔·贝雷特（Carl Bereiter）发现，孩子们通常会对学习的主题感到好奇或困惑，但比较各班学生在学习该主题之前和之后提出的问题，结果却令人忧心不已：学习该主题之前，学生提出的问题更深刻、更有趣；而正式的学习似乎湮灭了学生的学习兴趣。(3)在玩彩泥之前，孩子问出了“彩泥为什么是软的”的问题，比起如何捏一只恐龙，她更想弄清一种新的材料，认识这种新材料的特性，甚至延伸出这种材料的多种用途（而不仅仅是用来捏恐龙）。遗憾的是，老师对孩子问题选择了忽略（也许问题超出了老师的知识范围）。当然，哪怕最渊博的学者也无法自如应对一个5岁孩子稀奇古怪的问题。但我们需要回应和鼓励，引导他去寻找答案，而不是忽略。忽略一个孩子的提问的危害是极大的，这不仅不能更多地激发他们的创造力，而且会大大挫伤他们创意的自信和提问的积极性。很快，大概在学期结束前，一个没有问题的孩子就在我们的课堂上诞生了。

重视孩子的问题，认真地回应他们的提问，甚至同他们一起去寻找问题的答案，孩子们的好奇心才能得到保护，发问的热情才会向种子一样开出智慧的花朵。

2．创新

“X型人”不仅喜欢发问，还超爱“不走寻常路”地去创新，他们看问题的角度和解决问题的方法往往表现出与众不同之处。就如同上面的“折飞机”游戏一样，班上90%的孩子都会和玲玲一样，一想到飞机就会认定飞机一定有两个翅膀，于是折出的飞机也基本一样。具有创新精神的“X型人”却能看到问题的本质，“只要飞得远就好啦，为什么一定要有翅膀呢？”大胆创新带来的一定是意想不到的结果。

（1）创新者的特征

具有创新思维的“X型人”具有哪些特征呢？他们更加坚持自我，更愿意另辟蹊径，更富有游戏感，更喜欢冒险（Ciskszentmihalyi, 1996）。这些品质使他们比常人更愿意尝试新的理念、方法、手段。(4)说到这儿，你头脑中会出现谁的名字？是苹果的前掌门人乔布斯、提出相对论的爱因斯坦、魔兽世界里古灵精怪的侏儒、那个总能写出出人意料作文的同班同学，还是折出不一样“飞机”的天天呢？

其实，人人都有创新能力，你相信吗？

（2）人人都有小c

有人认为创新能力只有一些伟大的发明家才具备，但研究结果却显示，普通人也同样具有创新能力，只是和伟大的发明家略有不同罢了。契克斯米哈依（Ciskszentmihalyi, 1996）把对某个领域具有重大创造性贡献的成果称为大写的创造力（Creativity），也就是大C，日常生活中的创造力则是小写的创造力（creativity），也就是小c。(5)什么是日常生活中的小c呢？你有没有编过一个吸引人的故事？尝试过做一道口味独特的菜肴？或者用一种新的解题思路解出一道数学题？所有这些日常生活中的创新都是小c。现在你知道了吧，创造力并不是“大人物”才有的，人人身上都有小c，你我也一样。这本书要做的，只是让你重新认识身上的小c，并在创新能力训练的过程中让它发光发亮罢了。

3．行动

“X型人”总是在尝试新的体验，试行新的想法。仅仅拥有“创想”和“创意”是不够的，真正的“X型人”在“创造”中才能享受到最大的乐趣。为此，他们会不停地制造产品原型，并不停地在实验中迭代。无论是改进一种产品、规划新的交通路线、提出一种商业模式，或是设计一款App，不要让想法仅仅停留在头脑中，说出来，画出来，甚至做出模型来。总之，行动力是区分“X型人”和“A型人”最大的特征。“X型人”不会仅仅满足于用一个数学公式做题，而是把它用到桥梁设计等现实问题中去。学知识不是目的，只是用于行动的工具。

（1）行动的最佳路径是“To do”

行动的最佳路径是“To do”。如果你看了一本让你回味无穷的书，把你的感受写下来，哪怕只言片语；如果你玩的这款游戏让你找到了无穷乐趣，试着画一下这款游戏的逻辑图，或者设计一款新游戏，要比现在的更有趣；如果你觉得寝室的桌椅使用不方便，画一张设计图，最好做出模型来；如果你觉得上课形式太无聊，访谈一下大家的感受，写一份“未来课堂实施方案”……

总之，不要光想，Just do it!

（2）创客工具箱

从想法到实践的距离很短，只要去做。途径也很多样，为此我们为你准备了一张创客工具清单，包含机械加工、电子智能、软件编程三大类。

1）机械加工类——用于制作产品外观和机械结构的工具。

·　剪刀、美工刀、胶水，用于制作简单的手工作品。

·　锯子、钳子、锉刀、胶枪、电钻、电烙铁，用于原型制作。

·　 3D打印机、数控机床、激光切割机和3D扫描仪，用于桌面制作。

3D打印机被视为创客运动的标志性工具，它通过喷头将材料逐层堆积打印出来。3D打印大大减少了制作原型的时间和费用，让生产和创造普及到每一个人。在教学过程中，教师能够通过3D打印制作出模型，既方便学生进行真实探究，也方便学生亲手生成模型，赋予学习更多的可能。

数控机床通过切削的方式进行制造和加工，能够弥补3D打印的局限性，帮助学生制作创客原型产品。

激光切割机是创客教育中最受欢迎的工具之一，它可以加工多种材料的板材，通过精准的计算机控制，学生们能够将切割下来的材料拼合成三维物体，帮助学生构建立体思维。

3D扫描仪将现实中的物体转化为模型，让学生免去烦琐的建模步骤，直接生成模型文件。

此外，还有很多创客教育套件有专门用于机械结构制作的材料，最典型的例子就是乐高。乐高拥有种类丰富的标准化零件，通过独具特色的穴柱连接方式进行组合，从而方便学生快速制作创客产品的原型。

2）电子智能类——用于实现产品的主要功能。

如果说机械结构的搭建为创客教育赋予躯干，而电子智能工具则为创客教育赋予了官能。电子智能类工具是指由电子组成的各类元件，常见的电子智能类工具有主控板、传感器、控制器、输出设备等。主控板是创客作品的大脑，为作品赋予智能；传感器能够感知环境的变化，是创客作品的耳目；控制器是作品的口舌，能够与人进行交互；输出设备是作品的神经，驱动机械按照特定的方式运作。

开源硬件是指与自由及开放源代码相同方式设计的计算机和电子硬件，它可以让教师更加快速地设计主控板，通过主控板与传感器、控制器配合，操作自己的创客产品。根据连接方式的不同，开源硬件可以分为积木式开源硬件和开源硬件开发平台。

·　积木式开源硬件

积木式开源硬件是以开放式电子积木模块为基础的一种开源硬件，LittleBits就是其中的典型。其以不同的颜色划分不同类型的元件，并且采用磁铁进行连接，学生可以将任意两块电子积木拼接在一起，发挥无限的创意。积木式开源硬件很适合初步接触创客教育的学生，能够帮助他们实现自己的创意。

·　开源硬件开发平台

开源硬件开发平台也是创客运动的另一个标志性工具，Arduino和树莓派则是开源硬件开发平台的代表之作。创客们可以围绕开发板进行设计、开发和测试，为自己的作品赋予智能。它便利的设计、丰富的元件和开源的文化，构成了开源硬件在创客教育中的优势，当学生掌握开源硬件的设计时，就离成为一个真正的创客不远了。

值得一提的是，开源硬件中有各种各样的传感器，它们能够感知环境中的各种变化，并把这些变化转变为电信号输出给主控板，根据预设的程序向相应的部件发出指令，执行相应的动作。传感器是智能硬件、物联网及人工智能等领域广为使用的部件，只有熟悉并灵活使用传感器，才能把创客教育做得更好。

3）软件编程类——用于智能设计。

无论桌面制造，还是开源硬件，创客工具很大的一个特征就是智能化，学生必须掌握与计算机沟通的技巧，方可设计出理想的作品，可以说，软件和编程工具构成了创客作品的心智。

在桌面制造中，常常需要用到设计类软件，可以简单分为两类：平面设计和立体设计。

·　平面设计软件

平面设计软件用于激光切割机文件的设计，AutoCAD、CorelDRAW等软件都能够胜任。

·　立体设计软件

立体设计软件则多用于3D打印、数控机床源文件的设计，常见的有123D Design、SketchUp等。

设计类软件不仅需要学生能够熟练掌握软件的操作，更重要的是，学生能够通过它培养空间感知能力。例如，在激光切割中，学生就需要思考每一块切下来的板跟完整的立体设计的对应关系，在一次次的练习中锻炼自己。

·　代码式编程

编程是创客的一个至关重要的能力，在以开源硬件为工具的设计中，编程是必不可少的。开源硬件一般需要用到代码式编程，如基于Arduino设计的Arduino IDE、SMeshStudio等。

·　图形化编程

对于初次接触创客的学生来说，代码式编程令人生畏，所以很多创客教育者都采用了图形化的编程界面，或者用图形化的界面封装特定程序，帮助学生进行形象化的学习。例如，服务于Arduino的图形化编程软件就有Mixly、Ardublock、BlocklyDuino等。这些基于实物教具的编程软件提升了编程的复杂度，让学生建立计算思维和实体世界之间的映射。

值得注意的是，图形化编程终究只是帮助学生建立计算思维的过渡方式，学生最终还是要掌握基于实际应用的代码式编程语言，才能真正做到得心应手地进行创造。

除了这3类工具，还有一些创客教育工具是以创客主题为导向的，融合了不同工具的使用，如教育机器人、无人机等。与其他工具不同，这些工具的服务目标更加明确，在制作过程中，学生不仅能够锻炼多种创客能力，还能通过各种不同的创客工具改造它们，为制作赋予更多的个性。(6)

4．表达

有了好的想法，做出了好方案就行了吗？不，沟通与表达也是“X型人”的重要特征。做出好方案不等于讲出好方案，这两者之间没什么必然关系。

我们发现，“X型人”不仅能做出好方案，还能清晰地表达自己的创意。因此，表达力也是“X型人”必备的一种能力。

如何表达才能让人接受你的创意？如何表达才能更让人信服？从创新能力训练的角度，我们需要练习视觉思维的习惯。在读图时代，所谓“一图胜千言”，图形化思维可以帮助我们把复杂的问题轻松讲出来。同时，在讲述顺序上我们需要学习“黄金圈法则”，练习从“为什么”开始讲述，承接“如何做”和“做什么”，最后完成一个有效的讲述逻辑。

现在我们对“A型”和“X型”人有一个大概的印象了吧，未来需要“X型”人，让我们一起加入“X型”战队，为未来而教，为未来而学吧！

“A型”和“X型”人的对比如表1-2所示。

1.1.4　四大创新能力的训练工具

在之后的章节中，我们将根据“X型人”的四大创新能力要求逐一展开训练。为此，我们设计了适合孩子自主使用的4个“工具箱”，分别是发问工具箱、创新工具箱、行动工具箱和表达工具箱。每一个工具箱里都装着拿来就可以用的小工具。

在发问工具箱里，有“1部情景剧”“2个问题本”“3个问题”“6格同理心地图”“8小时贴身洞察”等工具，可以帮助我们找到问题。

创新工具箱里又包含两个小工具箱，分别是“发散思维工具箱”和“收敛思维工具箱”。“发散思维工具箱”里装着“思维导图”“随机词”“635法”“头脑风暴”“概念提取”“数形发散”“讲故事”等小工具，可以帮助我们进行发散思维训练。“收敛思维工具箱”里装着“双气泡图”“桥图”“拼图游戏”“找不同”等小工具，可以帮助我们进行收敛思维训练。而发散思维训练和收敛思维训练共同构成了创新思维训练的全部内容。

行动工具箱里装着“旧元素新组合”“创新检核表”“SCAMPER法”“原型制作”等小工具，能帮我们把想法变成可执行、可落地的现实。

表达工具箱里装着“视觉思维”和“黄金圈法则”两个帮助我们表达创意的小工具。

这些小工具虽“小”，却大有来头。我们收集了目前国内外最新的创新理论和方法，从中筛选出适合小创客使用的这些工具。例如，“随机词法”这个小工具就是享誉全球的创新思维大师爱德华·德博诺博士在“水平思考”的理论基础上发明的。“思维导图”则是世界著名心理学家、教育学家东尼·博赞在脑科学的基础上开发出来的思维工具，目前在世界各国广泛使用。

考虑到小创客的接受能力，我们把这些“大有来头”的工具“打磨”成适合孩子们使用的小工具，并且专门为孩子们重新量身定制了工具使用手册（操作流程）。

我们所做的一切，都是为了让这些工具能真正成为孩子们提高创新能力的好帮手。

为了帮助大家轻松掌握这些小工具，我们在每个工具包里都放进了——

1句名言

1个游戏

1点理论

几个案例

几道训练题

通过这简单的一玩（游戏）一读（理论）一看（案例）一练（训练），每个孩子、家长和老师都能掌握所有的工具。

无论你是喜欢发明创造的小创客、想和孩子一起提高创新能力的家长，还是在中小学从事科创教学的老师，都会在本书中找到适合自己的创新能力训练方法，因为，这是目前国内第一本专门为中小学孩子、家长和教师写作的创新能力训练书籍。

准备好了吗？让我们一起开始创新之旅吧！

下面的训练有两个“坚强青铜”任务，完成本次思维训练，将获得一枚“坚强青铜”勋章。

1.1.5　“坚强青铜”训练：列出你的行动清单

训练目的：光有创意是不够的，用“行动清单”帮助我们尽快动手实践。

训练内容：列出你最近一周的好创意、好想法，然后制订行动计划。

训练步骤：

1．示范

在表格的左边填写最近一周的创意，在表格的右边填写你的行动计划，要尽量具体。前面三列是示范，请完成下面的空格。

2．填空

完成你的行动清单，然后采取行动，如表1-3所示。

1.1.6　“坚强青铜”训练：读故事，想办法

训练目的：运用创新思维，解决具体问题。

训练内容：阅读一个故事，在故事的结尾补充你想出来的解决方案。

训练步骤：

1．阅读《图书馆搬家的故事》

因大英图书老馆年久失修，在新的地方建立了一个新的图书馆，新馆建成后，要把老馆的书搬到新馆去。这本来是搬家公司的事，没什么好策划的，把书装上车，拉走，摆放到新馆即可。问题是预算需要350万英镑，但图书馆却没有那么多钱。眼看雨季就要到了，不马上搬家，这损失就大了，怎么办呢？

正当馆长苦恼的时候，一位馆员找到馆长，说他有一个解决方案，不过仍然需要150万英镑。馆长十分高兴，因为图书馆有能力支付这些费用。

“快说出来！”馆长很着急。

馆员说：“好主意也是商品，我有一个条件。”

“什么条件？”馆长更着急了。

“如果把150万都花尽了，那权当我给图书馆做贡献了；如果有剩余，图书馆把剩余的钱给我。”

“那有什么问题？350万我都认了，150万以内剩余的钱给你，我马上就能做主！”馆长坚定地说。

“那咱们签个合同？”馆员意识到发财的机会到了。

合同签订了，不久就实施了馆员的搬家方案。花150万？连零头都没有用完，就把图书馆给搬完了。

你知道他是怎么办到的吗？

2．想办法

5分钟内，你想到了多少种办法？都写在下面吧。

答案见最后一页。

完成第一次训练，恭喜你获得一枚“坚强青铜”徽章！